JPS6012680A - ナトリウム−硫黄電池 - Google Patents
ナトリウム−硫黄電池Info
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- JPS6012680A JPS6012680A JP58120893A JP12089383A JPS6012680A JP S6012680 A JPS6012680 A JP S6012680A JP 58120893 A JP58120893 A JP 58120893A JP 12089383 A JP12089383 A JP 12089383A JP S6012680 A JPS6012680 A JP S6012680A
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- metal container
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/36—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
- H01M10/39—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34 working at high temperature
- H01M10/3909—Sodium-sulfur cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、陰極室及び陽極室構造を改良したす） ＩＪ
ウムー硫黄電池に関し、陰極活物質の利用率向上及び安
全性向上をはかるものである。
ウムー硫黄電池に関し、陰極活物質の利用率向上及び安
全性向上をはかるものである。
従来のナトリウム−硫黄電池は、第１図に示す如く、ナ
トリウムイオン伝導性固体電解質晋１、例えばｒ−アル
ミナ管からなる上端にガラス半田接合されたα−アルミ
ナリング２を介して陰極補助蓋３を、下面に！ｔａ４が
溶接された陽極蓋５を、アルミニウムリングを介して熱
圧接合されている。陰極側は、底部を開口した金＾容器
７の上部空間Ａに不活性ガスが封入され、ナトリウムの
陰極活物質６を充填し、陰極パイプ兼陰極集電端子８が
溶接された陰極蓋９を陰極補助蓋３に溶接して＠極室内
を真空密閉している。陽極側は、電槽４の底部より陽極
活物質１０としての硫黄を含浸したカーボン、グラファ
イトなどの繊維からなる加圧成型されたｖｊＩ！ｉ＋！
電導相１１を挿入し、底蓋１２を電槽４と真空溶接する
ことにより内部を真空密閉している。
トリウムイオン伝導性固体電解質晋１、例えばｒ−アル
ミナ管からなる上端にガラス半田接合されたα−アルミ
ナリング２を介して陰極補助蓋３を、下面に！ｔａ４が
溶接された陽極蓋５を、アルミニウムリングを介して熱
圧接合されている。陰極側は、底部を開口した金＾容器
７の上部空間Ａに不活性ガスが封入され、ナトリウムの
陰極活物質６を充填し、陰極パイプ兼陰極集電端子８が
溶接された陰極蓋９を陰極補助蓋３に溶接して＠極室内
を真空密閉している。陽極側は、電槽４の底部より陽極
活物質１０としての硫黄を含浸したカーボン、グラファ
イトなどの繊維からなる加圧成型されたｖｊＩ！ｉ＋！
電導相１１を挿入し、底蓋１２を電槽４と真空溶接する
ことにより内部を真空密閉している。
上記のｍ成からなる電池について、電池作動温度として
の３００〜６５０℃に保温し充放電をおこなうと、放電
により溶融ナトリウム６が固体電解質管１を通って陽極
側に移動し、それに従い金属容器７内の溶融ナトリウム
６の液面位は低下する。しかしながら、液面はガス加圧
されているため、固体電解質管１内表面の溶融ナトリウ
ムは、表面を加圧している状態にあり、固体電解質管１
の最も弱いα−アルミナリングとの接合部近傍で破壊さ
れた場合、破壊箇所から溶融す） ＩＪウム６が陽極側
に流出し、陽極電導材１１の上面で溶融硫黄１０と直接
反応をおこして多紺の反応熱により電槽４の上部が破壊
され、穴がおいて活物質が漏出することがあった。
の３００〜６５０℃に保温し充放電をおこなうと、放電
により溶融ナトリウム６が固体電解質管１を通って陽極
側に移動し、それに従い金属容器７内の溶融ナトリウム
６の液面位は低下する。しかしながら、液面はガス加圧
されているため、固体電解質管１内表面の溶融ナトリウ
ムは、表面を加圧している状態にあり、固体電解質管１
の最も弱いα−アルミナリングとの接合部近傍で破壊さ
れた場合、破壊箇所から溶融す） ＩＪウム６が陽極側
に流出し、陽極電導材１１の上面で溶融硫黄１０と直接
反応をおこして多紺の反応熱により電槽４の上部が破壊
され、穴がおいて活物質が漏出することがあった。
更に、陰極室内は溶融ナトリウム６を加圧状態で固体電
解質ａ１の内表面域に供給し作用面積を一定に保ってい
るため、破壊時、金属容器７内のガス圧が反応熱によっ
て更に上昇し、陰極蓋９及び陰極補助蓋３を破壊し、一
層、電池破壊規模を大きくする欠点を有していた。逆に
ガス圧を下げると、溶融ナトリウムの供給性が悪くなり
、陰極活物質の利用率が低下する問題点を有していた。
解質ａ１の内表面域に供給し作用面積を一定に保ってい
るため、破壊時、金属容器７内のガス圧が反応熱によっ
て更に上昇し、陰極蓋９及び陰極補助蓋３を破壊し、一
層、電池破壊規模を大きくする欠点を有していた。逆に
ガス圧を下げると、溶融ナトリウムの供給性が悪くなり
、陰極活物質の利用率が低下する問題点を有していた。
本発明は上記の欠点、問題点を解消したちのであり、以
下実施例により詳細に説明する。本発明の構造を第２図
により説明すれば、１は固体電解質管、２はα−アルミ
ナリング、３は陰極補助蓋、４は電槽、６は陰極活物質
、８は陰極パイプ兼隔極集電端子、９は陰極蓋、１０は
陽極活物質、１１は陽極電導材、１２は底苦、１６は肉
厚約０．６〜１．２鰭の耐溶融ナトリウム性物質、例え
ばステンレス、鉄、又は外表面耐熱物質被覆金＾などか
らなる金属容器で、金円容器１６の上蓋１５′には、金
属容器１６内外の真空度を一定に保つための穴（例えは
約０．５〜７ｍｍ、又は上蓋１３′がなくてもよい）が
駁りられ、下蓋１５１には溶融ナトリウムが流通する程
度の穴（例えば約０．１〜５醋の穴が１つ又は複数個）
が設けられている。１４は耐溶融ナトリウム性物質、例
えばα−アルミナ粉末、金ｆ％Ｐｉ維、最適には金ん繊
細のフェルト、焼結体又は加圧成型体で、金門容器１３
の外表面に半は固定した状態、金属容器１３を固体ｍＭ
質骨管１内配設後挿填するか、又は金属容器１５と共に
挿填されている。１５はグラファイトシートで１陽極室
内の陽極電導材１１の上面に相対する金５容器１３と固
体電解質管１との間隙域、すなわち金机械維１４の上部
域より上方に配設されている。１６は金属繊維で、陰極
室内上部、すなわち陰極蓋９と金属容器１３との間隙に
配され、電気的接続をおこなうと共に溶融ナトリウム乙
の自由な移動を抑制する。１７は内側で断面り字形に成
型された陽＠３Ａ蓋、１８は陽＆蓋１７と固体電解質管
１の外表面との間隙に配設されたグラ７アイトシートで
ある。上記の如く構成により、陰極パイプ８より真空含
浸で定矩の溶融す） ＩＪウムの陰極活物質６を充填し
、冷却後、陰極バイブ８を真空溶接して、陰極側、例え
ば金属容器１３の内夕）上部空間を真空密閉する。
下実施例により詳細に説明する。本発明の構造を第２図
により説明すれば、１は固体電解質管、２はα−アルミ
ナリング、３は陰極補助蓋、４は電槽、６は陰極活物質
、８は陰極パイプ兼隔極集電端子、９は陰極蓋、１０は
陽極活物質、１１は陽極電導材、１２は底苦、１６は肉
厚約０．６〜１．２鰭の耐溶融ナトリウム性物質、例え
ばステンレス、鉄、又は外表面耐熱物質被覆金＾などか
らなる金属容器で、金円容器１６の上蓋１５′には、金
属容器１６内外の真空度を一定に保つための穴（例えは
約０．５〜７ｍｍ、又は上蓋１３′がなくてもよい）が
駁りられ、下蓋１５１には溶融ナトリウムが流通する程
度の穴（例えば約０．１〜５醋の穴が１つ又は複数個）
が設けられている。１４は耐溶融ナトリウム性物質、例
えばα−アルミナ粉末、金ｆ％Ｐｉ維、最適には金ん繊
細のフェルト、焼結体又は加圧成型体で、金門容器１３
の外表面に半は固定した状態、金属容器１３を固体ｍＭ
質骨管１内配設後挿填するか、又は金属容器１５と共に
挿填されている。１５はグラファイトシートで１陽極室
内の陽極電導材１１の上面に相対する金５容器１３と固
体電解質管１との間隙域、すなわち金机械維１４の上部
域より上方に配設されている。１６は金属繊維で、陰極
室内上部、すなわち陰極蓋９と金属容器１３との間隙に
配され、電気的接続をおこなうと共に溶融ナトリウム乙
の自由な移動を抑制する。１７は内側で断面り字形に成
型された陽＠３Ａ蓋、１８は陽＆蓋１７と固体電解質管
１の外表面との間隙に配設されたグラ７アイトシートで
ある。上記の如く構成により、陰極パイプ８より真空含
浸で定矩の溶融す） ＩＪウムの陰極活物質６を充填し
、冷却後、陰極バイブ８を真空溶接して、陰極側、例え
ば金属容器１３の内夕）上部空間を真空密閉する。
陽極室については、従来と同様に構成して真空密Ｗ」す
る。上記の如く作成されたナトリウム−硫′ｆｉ電池を
、電池作動温度３００〜５５０°］こ保温し、放電する
と、あらかじめ金廊繊維１４に＆ま陰極活物デ（乙のナ
トリウムが含浸されてＩ／）ることから、通電初期の接
触抵抗による電圧降下＆１なく、陽極側に移動する。放
電力（進むにつ１１て金属繊維１４内の溶融ナトリウム
が減少す第１番よ、それに応じて金属容器１６内外 を通してナトリウム重力と金＾繊維１４の毛管作用によ
り不足量が補なわれる。一方、金５容器１３内の溶融ナ
トリウム６の減少に伴なし）、容器１５内の、＾変度が
高くなるが、金か４容−１５は上部１６′の穴等により
開口されてＵ入るため内外で真空度の平衡が保たれ、ナ
トリウム氾（給不良をおこすことはないＯよって、所定
の電池容量が１００サイクル時点においても確保されて
し）る。
る。上記の如く作成されたナトリウム−硫′ｆｉ電池を
、電池作動温度３００〜５５０°］こ保温し、放電する
と、あらかじめ金廊繊維１４に＆ま陰極活物デ（乙のナ
トリウムが含浸されてＩ／）ることから、通電初期の接
触抵抗による電圧降下＆１なく、陽極側に移動する。放
電力（進むにつ１１て金属繊維１４内の溶融ナトリウム
が減少す第１番よ、それに応じて金属容器１６内外 を通してナトリウム重力と金＾繊維１４の毛管作用によ
り不足量が補なわれる。一方、金５容器１３内の溶融ナ
トリウム６の減少に伴なし）、容器１５内の、＾変度が
高くなるが、金か４容−１５は上部１６′の穴等により
開口されてＵ入るため内外で真空度の平衡が保たれ、ナ
トリウム氾（給不良をおこすことはないＯよって、所定
の電池容量が１００サイクル時点においても確保されて
し）る。
次に電池の安全性を調べるためＧこ、固体電ＦＪ′１′
質龜′１とα−アルミナリング２とのガラス核合部近傍
に、微少クラックを発生した固体電解質管１を用いて同
様の電池を作成し、５５０°Ｃにて過電圧印加による電
池破壊試験をおこなった。
質龜′１とα−アルミナリング２とのガラス核合部近傍
に、微少クラックを発生した固体電解質管１を用いて同
様の電池を作成し、５５０°Ｃにて過電圧印加による電
池破壊試験をおこなった。
約９ｖに上昇後、４．２Ｖまで低下しその後糸−）４〜
５ｖを変動した後、突然０７に低下すると共に、電池温
度が最高４８０℃迄上昇した。冷却後、解体Ｗ、１査し
た結果、あらかじめクラックを発生させておいた部分を
中心に固体電解質管１が破損していたが、電槽４及び陰
極蓋９には何ら破損が認められなかった。つまり、グラ
ファイトシー） １５．１８及び陽極蓋１７により、多
量の溶融ナトリウムの流出を防止したものである。金わ
１容器１６と固体電解質’！ｌ’ １との間隙域及び陽
極蓋１７と固体電解質管１の外表面との開時に配される
グラファイトシート１５．１８は、溶融ナトリウム６に
より膨潤し、余興容器１３と固体電解質管１、α−アル
ミナリング２及び陰極補助蓋３との１１υ隙で、自由に
移動しうる溶融ナトリウム６を少なくしたり、陽極側の
多量に流出するのを防止している。配置するグラファイ
トシート１５．１８は、溶融ナトリウムの移動を減少さ
せることから間隙への充填景は密にすることがのぞまし
い。又１、陽極側の構造としては、陽極室上部を間にα
−アルミナのリング状部材を配しても同様の効果が認め
られた。
５ｖを変動した後、突然０７に低下すると共に、電池温
度が最高４８０℃迄上昇した。冷却後、解体Ｗ、１査し
た結果、あらかじめクラックを発生させておいた部分を
中心に固体電解質管１が破損していたが、電槽４及び陰
極蓋９には何ら破損が認められなかった。つまり、グラ
ファイトシー） １５．１８及び陽極蓋１７により、多
量の溶融ナトリウムの流出を防止したものである。金わ
１容器１６と固体電解質’！ｌ’ １との間隙域及び陽
極蓋１７と固体電解質管１の外表面との開時に配される
グラファイトシート１５．１８は、溶融ナトリウム６に
より膨潤し、余興容器１３と固体電解質管１、α−アル
ミナリング２及び陰極補助蓋３との１１υ隙で、自由に
移動しうる溶融ナトリウム６を少なくしたり、陽極側の
多量に流出するのを防止している。配置するグラファイ
トシート１５．１８は、溶融ナトリウムの移動を減少さ
せることから間隙への充填景は密にすることがのぞまし
い。又１、陽極側の構造としては、陽極室上部を間にα
−アルミナのリング状部材を配しても同様の効果が認め
られた。
次に上記の構成からなる電池について実際に作成した場
合について説明すればζ内径３１ｒ！ｓ１外径５６．６
Ｍのβ′−アルミナ管の固体電解質管１内に、外径２
９ｔｓｙｑ肉厚Ｑ 、８＊ｒｓからなるステンレス製金
属容器１６（上部２調径、下偽に’ｌ ｔｙｒｌ径の穴
を設けた）の外表面へ・１１＋１７１！Ｆのステンレス
繊維フェルトからなる金桓れＭ＄［［１４（縦維径８〜
１２ｆｔ）を数箇所スポット溶接にて内定したものを挿
入し、金１７４ ｆｆｌ維１４の上端に約０．３問厚の
グラファイトシート（例えばＵＯＣ社鯛商品名「グラフ
オイル」）を３尾・にして間しに配した後、全編容器１
６の上部に枳絢径８μのステンレス繊維からなる金ＦＪ
４繊維１６を充填して陰極蓋９を溶接し、陰極パイプ８
より約１７０９の溶融ナトリウムを真空充填して陰極パ
イプをシールし、陰極室を真空密閉した。陽極側は、電
槽底部より内径３７．６＋ｕ、外径４（３ｙｍ、厚さ１
０間のα−アルミナリング２を挿入後、硫黄含浸成型の
陽極電導材１１を挿入し、底蓋１２を電槽４と真空溶接
して陽極室を真空密閉した。６５０℃において、充放電
をおこなったが、初期容光１５０ Ａｈを維持し、更に
過電圧印加により破均試験をおこなったが、電槽が変色
する程度で、活物質の漏出は認められなかった。
合について説明すればζ内径３１ｒ！ｓ１外径５６．６
Ｍのβ′−アルミナ管の固体電解質管１内に、外径２
９ｔｓｙｑ肉厚Ｑ 、８＊ｒｓからなるステンレス製金
属容器１６（上部２調径、下偽に’ｌ ｔｙｒｌ径の穴
を設けた）の外表面へ・１１＋１７１！Ｆのステンレス
繊維フェルトからなる金桓れＭ＄［［１４（縦維径８〜
１２ｆｔ）を数箇所スポット溶接にて内定したものを挿
入し、金１７４ ｆｆｌ維１４の上端に約０．３問厚の
グラファイトシート（例えばＵＯＣ社鯛商品名「グラフ
オイル」）を３尾・にして間しに配した後、全編容器１
６の上部に枳絢径８μのステンレス繊維からなる金ＦＪ
４繊維１６を充填して陰極蓋９を溶接し、陰極パイプ８
より約１７０９の溶融ナトリウムを真空充填して陰極パ
イプをシールし、陰極室を真空密閉した。陽極側は、電
槽底部より内径３７．６＋ｕ、外径４（３ｙｍ、厚さ１
０間のα−アルミナリング２を挿入後、硫黄含浸成型の
陽極電導材１１を挿入し、底蓋１２を電槽４と真空溶接
して陽極室を真空密閉した。６５０℃において、充放電
をおこなったが、初期容光１５０ Ａｈを維持し、更に
過電圧印加により破均試験をおこなったが、電槽が変色
する程度で、活物質の漏出は認められなかった。
尚、本発明において、金包容器の外径、肉捏、高さ、材
質、金属繊維の材質、形状等については特に限定するも
のではない。
質、金属繊維の材質、形状等については特に限定するも
のではない。
本発明は上記した如く１内体電解賀晋内に上下に穴等で
連通ずる金属容器を配し、間隙に金＾繊維を充填するこ
とにより、電池破損時に電池内圧が上昇せず、かつ多量
の溶融す）ＩＪウムと溶融硫黄が瞬時に直接反応をおこ
さず、又、晧佳活物負利用率の優れた構造となり、その
工業的価値は大である。
連通ずる金属容器を配し、間隙に金＾繊維を充填するこ
とにより、電池破損時に電池内圧が上昇せず、かつ多量
の溶融す）ＩＪウムと溶融硫黄が瞬時に直接反応をおこ
さず、又、晧佳活物負利用率の優れた構造となり、その
工業的価値は大である。
第１図は従来のナトリウム−硫′ｔｌｉ電池の断面図、
第２図は本発明による実施例のナトリウム−硫黄電池断
面図である。 １・・・固体電解質管、７．１３・・・金８容器、１４
．１６・・・金属繊ｔｌ、１５．１８・・・グラファイ
トシート。 第２図 第１図
第２図は本発明による実施例のナトリウム−硫黄電池断
面図である。 １・・・固体電解質管、７．１３・・・金８容器、１４
．１６・・・金属繊ｔｌ、１５．１８・・・グラファイ
トシート。 第２図 第１図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）ナトリウムイオン伝導性固体電解質管内に、上下に
穴等により連通ずる金属容器と、金属容器の外表面と固
体電解質管等で形成される間隙城に金＾繊維を配し、金
属繊維内及び金烏容器内にす） ＩＪウムが充填され、
陰極側を真空密閉したナトリウム−硫黄電池。 ２）陰極側間ｌＩａ城の上方にグラファイトシートを配
設したｑ’：ｆ消請求の範囲第１項記載のナトリウム−
硫黄電池。 ３） Ｉ’Ｇ ｇ）７活物質含浸陽極電導材の上方に位
置すト３−ト ｊプ金属、α−アルミナ等を配設した特許請求の範囲第
１項記載のナトリウム−硫黄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58120893A JPS6012680A (ja) | 1983-07-01 | 1983-07-01 | ナトリウム−硫黄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58120893A JPS6012680A (ja) | 1983-07-01 | 1983-07-01 | ナトリウム−硫黄電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6012680A true JPS6012680A (ja) | 1985-01-23 |
Family
ID=14797593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58120893A Pending JPS6012680A (ja) | 1983-07-01 | 1983-07-01 | ナトリウム−硫黄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6012680A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61190869A (ja) * | 1985-02-19 | 1986-08-25 | Yuasa Battery Co Ltd | ナトリウム−硫黄電池 |
| JPS6353865A (ja) * | 1986-08-25 | 1988-03-08 | Ngk Insulators Ltd | ナトリウム−硫黄電池 |
| JPS63279580A (ja) * | 1987-05-11 | 1988-11-16 | Hitachi Ltd | ナトリウム−硫黄２次電池 |
| JPH01279577A (ja) * | 1988-05-06 | 1989-11-09 | Hitachi Ltd | ナトリウム・硫黄電池 |
| JPH02126571A (ja) * | 1988-11-04 | 1990-05-15 | Ngk Insulators Ltd | ナトリウム−硫黄電池 |
| US8012223B2 (en) | 2008-07-15 | 2011-09-06 | Mcgill Bruce | Apparatus, system, and method for producing energy using an alkalai metal |
| US8828108B2 (en) | 2008-07-15 | 2014-09-09 | Bruce McGill | Apparatus, system, and method for producing energy using a stream of liquid alkali metal |
Citations (3)
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| JPS54102524A (en) * | 1978-01-30 | 1979-08-13 | Yuasa Battery Co Ltd | Sodiummsulfur cell |
| JPS57197760A (en) * | 1981-05-29 | 1982-12-04 | Japan Storage Battery Co Ltd | Sodium-sulfur battery |
| JPS5842183A (ja) * | 1981-09-07 | 1983-03-11 | Agency Of Ind Science & Technol | ナトリウム―硫黄電池とその製造法 |
-
1983
- 1983-07-01 JP JP58120893A patent/JPS6012680A/ja active Pending
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| JPH0577156B2 (ja) * | 1986-08-25 | 1993-10-26 | Ngk Insulators Ltd | |
| JPS63279580A (ja) * | 1987-05-11 | 1988-11-16 | Hitachi Ltd | ナトリウム−硫黄２次電池 |
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