JPS6020475A - 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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- JPS6020475A JPS6020475A JP58129848A JP12984883A JPS6020475A JP S6020475 A JPS6020475 A JP S6020475A JP 58129848 A JP58129848 A JP 58129848A JP 12984883 A JP12984883 A JP 12984883A JP S6020475 A JPS6020475 A JP S6020475A
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- JP
- Japan
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- sodium
- inert gas
- inner container
- sulfur battery
- filled
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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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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】
本発明は陰極活物質に溶融ナトリウム、陽極活物質に溶
融硫黄−多硫化ナトリウムを用い。
融硫黄−多硫化ナトリウムを用い。
電解質としてナトリウムイオン伝導性の固体電解質管を
用いるナトリウム−硫黄［池１−関するもので、目的と
するところは安全性を向上させたものである。
用いるナトリウム−硫黄［池１−関するもので、目的と
するところは安全性を向上させたものである。
ナトリウム−硫黄電池はナトリウムイオン伝導性の有底
固体電解質管１例えばβ−アルミナ。
固体電解質管１例えばβ−アルミナ。
β〃−アルミナ、ナシコンなどｅこよ’ｌ 前ｒｄ 画
情物質を分離して約３００〜４００℃の高温で作動させ
る二次電池である。
情物質を分離して約３００〜４００℃の高温で作動させ
る二次電池である。
従来のナトリウム−硫黄）Ｉ池は第１図に示す構造から
なり、固体電解質管１が破梢してもナトリウム−硫黄の
直接反応量はある程度抑制することができたが、数多く
電池を製造し、それらの電池を各種の電池破壊試験した
場合、 ！、池内で破壊が終了、及び電池容器５にふく
らみが発生する以外ｔこ、電池容器５に穴があき活物質
が漏洩し、隣接電池ｔこも熱的影響を与えることがあり
、安全性に対して信頼性はなかった。すなわち。固体電
解質管１が破損してもその破損によりナトリウムと硫黄
が直接反応する際９発生する熱が外容器９を破壊し、外
容器？しいては内容器８の内部と固体電解質管１との間
隙とを等圧ｔこし、内容器８内からのナトリウム連通路
１０を通してのナトリウム供給を停止させる時の停止時
間及び停止状態、すなわち間隙ｔこ残存するナトリウム
量等１こより破壊規模が異なることが原因であった。
なり、固体電解質管１が破梢してもナトリウム−硫黄の
直接反応量はある程度抑制することができたが、数多く
電池を製造し、それらの電池を各種の電池破壊試験した
場合、 ！、池内で破壊が終了、及び電池容器５にふく
らみが発生する以外ｔこ、電池容器５に穴があき活物質
が漏洩し、隣接電池ｔこも熱的影響を与えることがあり
、安全性に対して信頼性はなかった。すなわち。固体電
解質管１が破損してもその破損によりナトリウムと硫黄
が直接反応する際９発生する熱が外容器９を破壊し、外
容器？しいては内容器８の内部と固体電解質管１との間
隙とを等圧ｔこし、内容器８内からのナトリウム連通路
１０を通してのナトリウム供給を停止させる時の停止時
間及び停止状態、すなわち間隙ｔこ残存するナトリウム
量等１こより破壊規模が異なることが原因であった。
又、上記の破壊以外に、 ｔｔ＜ １図の構？ａであれ
ば、内容器８と外容器９とが連通しているため。
ば、内容器８と外容器９とが連通しているため。
内容器８内に溶融ナトリウムを充填する場合・容器の間
隙１こナトリウムが不注意的・により充填される場合や
一定量のナトリウムを充填することが硅しく、所定の→
゛トリウム量充填できないために電池反応に寄与するナ
トリウム量が少なくなるなど電池性能をも悪くする欠点
を有していた。
隙１こナトリウムが不注意的・により充填される場合や
一定量のナトリウムを充填することが硅しく、所定の→
゛トリウム量充填できないために電池反応に寄与するナ
トリウム量が少なくなるなど電池性能をも悪くする欠点
を有していた。
本発明は上記の欠点を解消したものであり。
実施例により詳細に説明する。第２図により実施例の陰
極構成体の電池断面図を示せは、２１は上端部が一定口
径を得るため研磨され、底部を丸く加工成型したβ〃−
アルミナからなる固体電解質管、２２は下部の溝に固体
電解質管２１の開放端が挿入され、ガラス半田で気密・
液密シールされたα−アルミナなどのｔ気絶豚物質から
なる固定部材、２３は耐ナトリウム性金属。
極構成体の電池断面図を示せは、２１は上端部が一定口
径を得るため研磨され、底部を丸く加工成型したβ〃−
アルミナからなる固体電解質管、２２は下部の溝に固体
電解質管２１の開放端が挿入され、ガラス半田で気密・
液密シールされたα−アルミナなどのｔ気絶豚物質から
なる固定部材、２３は耐ナトリウム性金属。
例えばステンレスなとからなる陰極蓋、２４は固定部材
２２の上面に熱圧接合されたアルシミニウ人波覆鋼月か
らなる陰極補助蓋、２５は陰極構成体と陰極蓋２６及び
固体電解質１Ｒ２１との間に圧縮された状態て配しす）
ｌ）ウノ・を含浸すると電気的接触を良好とする耐溶
融す） ＩＪウム性金金属繊維 （４＋１えはメチンレ
スｌｌ！雄、アルミニウム繊維、鉄繊維、銅繊維、ニッ
ケル繊維などで、最適には焼結されたシート状のものを
固体電解質管２１との間隙１こ配し、陰＠蓋２６との間
隙には非焼結体のものを配するとよい。２６はナトリウ
ムが充填さ才また肉厚が３００〜１０００μのステンレ
ス、鉄などからなる内容器、２７は肉１ｊ７３０〜５０
０μのアルミニウム、又は肉厚５０〜３００ ｐのステ
ンレスからなる外容器で、内容器２６内と外容器２７の
内部とは完全に隔離され、それらの間ＶＪＡＡは密閉さ
れている。
２２の上面に熱圧接合されたアルシミニウ人波覆鋼月か
らなる陰極補助蓋、２５は陰極構成体と陰極蓋２６及び
固体電解質１Ｒ２１との間に圧縮された状態て配しす）
ｌ）ウノ・を含浸すると電気的接触を良好とする耐溶
融す） ＩＪウム性金金属繊維 （４＋１えはメチンレ
スｌｌ！雄、アルミニウム繊維、鉄繊維、銅繊維、ニッ
ケル繊維などで、最適には焼結されたシート状のものを
固体電解質管２１との間隙１こ配し、陰＠蓋２６との間
隙には非焼結体のものを配するとよい。２６はナトリウ
ムが充填さ才また肉厚が３００〜１０００μのステンレ
ス、鉄などからなる内容器、２７は肉１ｊ７３０〜５０
０μのアルミニウム、又は肉厚５０〜３００ ｐのステ
ンレスからなる外容器で、内容器２６内と外容器２７の
内部とは完全に隔離され、それらの間ＶＪＡＡは密閉さ
れている。
２８は銅ナトリウム性金属１例えはステンレス管からな
るナトリウム連通路で、内容器２６内で逆Ｕ字状管の形
状からなり、一端が底蓋２９より陰極構成体と導］ｍし
、他端が底蓋２９σ）１勺面より約０．５〜’＋、 ５
ｙｚ ＰＩれて位置している。又。
るナトリウム連通路で、内容器２６内で逆Ｕ字状管の形
状からなり、一端が底蓋２９より陰極構成体と導］ｍし
、他端が底蓋２９σ）１勺面より約０．５〜’＋、 ５
ｙｚ ＰＩれて位置している。又。
間隙Ａ？こは不活性ガス又は減圧丁で熱分解し゛Ｃ不活
性ガガス発生′するガス化物′ｌりが溶接前に充填され
、電池温度が最大６６０℃になった場合でもガス圧が１
気圧１゛ノ下とか７．）よ５ｔこして（＼Ｚ）。
性ガガス発生′するガス化物′ｌりが溶接前に充填され
、電池温度が最大６６０℃になった場合でもガス圧が１
気圧１゛ノ下とか７．）よ５ｔこして（＼Ｚ）。
内容器２６内は初期すトリウムが充満、又（ｉ余剰空間
を賎して充填されているが、電池作動温度又は通電状つ
り下においては上部に空間を有し。
を賎して充填されているが、電池作動温度又は通電状つ
り下においては上部に空間を有し。
かつ空間が真空状態とされている。
上記の構造からなる本発明１１池について、電池作動温
度約３５０℃に１渇し、放電した後を？二充電する際、
充１Ｌ禾電圧約６ｖを越えた過電圧を印加するなどして
固体”畦解質管２１にクラ・ツクを発生させ、破壊させ
た。」を記の破壊にいたるまでの陰極動作は、固体電解
質’ｉＹ ２１＆こクリックが発生すること１こよりす
Ｙリウムと硫黄が直接反応をおこし、膨大な熱量を発生
する。この発生熱片がクワツク部近傍の外容器２７にこ
八をあけるなどし−Ｃ破壊する。この外容器２７破２と
共ｔこ外容器２７と内容器２６０間隙ｔこあった不活性
ガスが固体電解質管２１と陰極構成体（外容器２７外面
）との＋ｉｔｔ隙に放出される。このガス圧は内容器２
６の内圧、すなわち真空状Ｑ１よりも高圧であるため、
内容器２６内からナトリウム連通路２８を通してのナト
リウム供給は停止すると共ｔこ、逆に間隙への溶融ナト
リウムを押出すようｔこナトリウム連通Ｐ８２８を経て
内容器２６内ｔこ流入させ１間隙Ａの溶融す） ＩＪウ
ムを排出し、溶崖硫黄と直接反応するす１−リウム量を
激減させ、ｌ壊規模を小さくするものであった。
度約３５０℃に１渇し、放電した後を？二充電する際、
充１Ｌ禾電圧約６ｖを越えた過電圧を印加するなどして
固体”畦解質管２１にクラ・ツクを発生させ、破壊させ
た。」を記の破壊にいたるまでの陰極動作は、固体電解
質’ｉＹ ２１＆こクリックが発生すること１こよりす
Ｙリウムと硫黄が直接反応をおこし、膨大な熱量を発生
する。この発生熱片がクワツク部近傍の外容器２７にこ
八をあけるなどし−Ｃ破壊する。この外容器２７破２と
共ｔこ外容器２７と内容器２６０間隙ｔこあった不活性
ガスが固体電解質管２１と陰極構成体（外容器２７外面
）との＋ｉｔｔ隙に放出される。このガス圧は内容器２
６の内圧、すなわち真空状Ｑ１よりも高圧であるため、
内容器２６内からナトリウム連通路２８を通してのナト
リウム供給は停止すると共ｔこ、逆に間隙への溶融ナト
リウムを押出すようｔこナトリウム連通Ｐ８２８を経て
内容器２６内ｔこ流入させ１間隙Ａの溶融す） ＩＪウ
ムを排出し、溶崖硫黄と直接反応するす１−リウム量を
激減させ、ｌ壊規模を小さくするものであった。
すなわち、この電池を充Ｎ、試験により過市、圧印加の
破壊をおこなったところ、電池電圧的７■で電、圧変動
があり、約１１．２ｖで電池電圧は２、 ［Ｉ Ｖ 、
！：なった。更に通電を続行すると、２０■から約６０
分徒にＯｖとなり通電を打切ったが、■油容器側面でわ
ずか７０℃の上列（最大温度４２１℃）であった。更に
６５０℃保温’１４Ｈｒ後冷却をおこない、電池を解体
調査したところ、電池容器表面はほとんど変色してい／
よかった。また、固体電解質管２１の中央より下部にか
けてクラツノ−生していた。しかし、内容器８′内にす
ｌ・リウムは充満されていた。つまり、一度ｔこ反応す
るナトリウム量が間隙内の金属繊Ｈ２５によって制限さ
れていることから睡時の直接反応熱量が減少し、容器の
破損を防ぐものである。又、クワツクが大きなものであ
れば、活物質の流出を金属繊維２５だけでは防止できな
いが１列容器と内容器とのｒｌｌｌ Ｆ＆ ｔこ充φさ
れている不活性ガスを、外容器の破壊により排出し、！
油容器破壊１こつながる活物質反応を抑制するものであ
ったの 更に１本発明におけるナトリウム連通路２８は逆Ｕ字状
管であることから、底蓋２９の上面近傍のナトリウム連
通路２８の内部開口部より溶融ナトリウムが入り、ナト
リウム連通路２８中を移動し、外部開口部分より一度流
出するとサイホンの原理より、継続して溶融ナトリウム
が移動し金属繊維２５に吸収されて固体電解質管２１の
内表面全域にナトリウムを供給する。
破壊をおこなったところ、電池電圧的７■で電、圧変動
があり、約１１．２ｖで電池電圧は２、 ［Ｉ Ｖ 、
！：なった。更に通電を続行すると、２０■から約６０
分徒にＯｖとなり通電を打切ったが、■油容器側面でわ
ずか７０℃の上列（最大温度４２１℃）であった。更に
６５０℃保温’１４Ｈｒ後冷却をおこない、電池を解体
調査したところ、電池容器表面はほとんど変色してい／
よかった。また、固体電解質管２１の中央より下部にか
けてクラツノ−生していた。しかし、内容器８′内にす
ｌ・リウムは充満されていた。つまり、一度ｔこ反応す
るナトリウム量が間隙内の金属繊Ｈ２５によって制限さ
れていることから睡時の直接反応熱量が減少し、容器の
破損を防ぐものである。又、クワツクが大きなものであ
れば、活物質の流出を金属繊維２５だけでは防止できな
いが１列容器と内容器とのｒｌｌｌ Ｆ＆ ｔこ充φさ
れている不活性ガスを、外容器の破壊により排出し、！
油容器破壊１こつながる活物質反応を抑制するものであ
ったの 更に１本発明におけるナトリウム連通路２８は逆Ｕ字状
管であることから、底蓋２９の上面近傍のナトリウム連
通路２８の内部開口部より溶融ナトリウムが入り、ナト
リウム連通路２８中を移動し、外部開口部分より一度流
出するとサイホンの原理より、継続して溶融ナトリウム
が移動し金属繊維２５に吸収されて固体電解質管２１の
内表面全域にナトリウムを供給する。
又、電池破損時の陰極室内の圧力が１気圧以下であるた
め、内圧による？ｆｆ、池破］ｉを防止できるものであ
る。尚１間隙Ａ内のガス圧を１気圧以下ｔこ保持憚る温
度が最大６６０℃と設定されたの（オ、陰極補助蓋２４
及び陽極蓋６を熱圧接合してα−アルミナ固定部月２２
１こ接合する際。
め、内圧による？ｆｆ、池破］ｉを防止できるものであ
る。尚１間隙Ａ内のガス圧を１気圧以下ｔこ保持憚る温
度が最大６６０℃と設定されたの（オ、陰極補助蓋２４
及び陽極蓋６を熱圧接合してα−アルミナ固定部月２２
１こ接合する際。
中ｎ１ｌｎとして用いたアルミニウムの融点が約６６０
℃であることから、上限値と（７て設宇された。
℃であることから、上限値と（７て設宇された。
尚、上記実施例においては、ナトリウムを充填した内容
器とｆ活性ガス等を充填した外容器との二重容器の構造
となっているが、内容ＲＭのみからなり、す） Ｕラム
を充ザ（した内容器の空隙に・不活性ガスを封入、又は
電池作動温度以下あるいは１：（、，１−二の温度で熱
分解【７て不活性ガスを放出するガス化物質を充填した
検力としても同様の効果を有する。しかし１発生したク
ワツクが大きい場合には、」二記実施例の力が効果大と
なる。
器とｆ活性ガス等を充填した外容器との二重容器の構造
となっているが、内容ＲＭのみからなり、す） Ｕラム
を充ザ（した内容器の空隙に・不活性ガスを封入、又は
電池作動温度以下あるいは１：（、，１−二の温度で熱
分解【７て不活性ガスを放出するガス化物質を充填した
検力としても同様の効果を有する。しかし１発生したク
ワツクが大きい場合には、」二記実施例の力が効果大と
なる。
他の実施例として、第３．Ｊｌに示ず如く、第槙構成体
の底蓋２９１こｒ？けるナトリウム連通路として、逆Ｕ
字状管を用いるのに代えて、（１、佳６鱈以下の穴から
なるナトリウム連通路３ｏを１つ又は複数個設けてもよ
い。第６図の形状からなる陰極構成体を用いた”ｆＫ
ｍ＋ ｔこつぃて破壊試験をおこなった結果が下表であ
る。
の底蓋２９１こｒ？けるナトリウム連通路として、逆Ｕ
字状管を用いるのに代えて、（１、佳６鱈以下の穴から
なるナトリウム連通路３ｏを１つ又は複数個設けてもよ
い。第６図の形状からなる陰極構成体を用いた”ｆＫ
ｍ＋ ｔこつぃて破壊試験をおこなった結果が下表であ
る。
表
上記の結果に示す如く１俵数個の穴からなるナトリウム
連通路３ｏを設けることは異常ないが穴の孔径が３Ｍを
超える場合には電槽イｔζ壊となる０ 本発明は上記した如く、固体′醪Ｍ質管、陰極蓋及び陰
極↑＋ｌｉ助蓋と陰極槽成体とにより形成された間隙に
、金属繊維を配設することにより。
連通路３ｏを設けることは異常ないが穴の孔径が３Ｍを
超える場合には電槽イｔζ壊となる０ 本発明は上記した如く、固体′醪Ｍ質管、陰極蓋及び陰
極↑＋ｌｉ助蓋と陰極槽成体とにより形成された間隙に
、金属繊維を配設することにより。
一度ｔこ反応するナトリウムＨ）を抑制して■１時の直
接反応熱へを減少することができ、ＶＷ池容器の桿＃壊
を防止できるものであり７その工業的価値は大である。
接反応熱へを減少することができ、ＶＷ池容器の桿＃壊
を防止できるものであり７その工業的価値は大である。
りへ１図は従来のナトリウム Ｉｉｌｆｎ黄″ｎ１池イ
（断面図．第２図，ｆｆｉ３図は本発明による実施例の
ナトリウノ・一硫ｉ’．］ｊ Ｉｌｌ：池縦耐ｒ面１゛
」である、１、２１・・・固体電解質管．８．２６・・
・内容ＲＩＹ ＋９、２７・・・外容器， １０，２ε
３．６０・・ナトリウム連通路。 出願人 湯浅軍池株式会社
（断面図．第２図，ｆｆｉ３図は本発明による実施例の
ナトリウノ・一硫ｉ’．］ｊ Ｉｌｌ：池縦耐ｒ面１゛
」である、１、２１・・・固体電解質管．８．２６・・
・内容ＲＩＹ ＋９、２７・・・外容器， １０，２ε
３．６０・・ナトリウム連通路。 出願人 湯浅軍池株式会社
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１） ナトリウムを充填した内容器と陰極室を導通す
るナトリウム連通路を設けた底蓋にて一体溶接した陰極
構成体を固体電解質管内に挿入し、陰極構成体と固体電
解質管、陰極蓋及び陰極補助蓋とにより形成した間隙ｔ
こ金属繊維を配設したナトリウム−硫黄電池。 （２） 内容器内上部空間に不活性ガスを封入、又は電
池作動温度以下あるいは以上の温度で熱分解して不活性
ガスを放出するガス化物質を充填した特許請求の範囲第
１項記戦のナトリウム−硫黄電池。 （６） 内容器を外容器で覆い外容器内を密閉し。 内容器と外容器との密閉された間隙内１こ、不活性ガス
を封入、又は電池作動温度以下あるいは以上の温度で熱
分解して不活性ガスを放出するガス化物質を充填した特
許請求の範囲第１項記載のナトリウム−硫黄電池。 （４） 封入した不活性ガヌ又は放出された不活性ガス
のガス圧を６６０℃の温度において、１気圧以下とした
特許請求の範囲第２項及び第３項記載のナトリウム−硫
黄電池。 （５） 電池作動温度時に内容器上部空間が真空状態と
なる特許請求の範囲第６項記載のナトリウム−硫黄電池
。 （６） ナトリウム連通路が逆Ｕ字状管からなる特許請
求の範囲第１項記載のナトリウム−硫黄電池。 （カ ナトリウム連通路が１つ又は祖数個の穴からなり
、孔径６門以下とした特許請求の範囲第１項記載のす１
−リウムー硫黄ｖＩ！’池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58129848A JPS6020475A (ja) | 1983-07-15 | 1983-07-15 | ナトリウム−硫黄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58129848A JPS6020475A (ja) | 1983-07-15 | 1983-07-15 | ナトリウム−硫黄電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6020475A true JPS6020475A (ja) | 1985-02-01 |
Family
ID=15019734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58129848A Pending JPS6020475A (ja) | 1983-07-15 | 1983-07-15 | ナトリウム−硫黄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6020475A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01130263U (ja) * | 1988-02-29 | 1989-09-05 | ||
| JPH0237456U (ja) * | 1988-09-01 | 1990-03-12 |
-
1983
- 1983-07-15 JP JP58129848A patent/JPS6020475A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01130263U (ja) * | 1988-02-29 | 1989-09-05 | ||
| JPH0237456U (ja) * | 1988-09-01 | 1990-03-12 |
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