JPS6070673A - 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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Classifications
-
- 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
-
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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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】
〔発明の利用分野〕
本発明は陽極活物質として硫黄を用い、陰極活物質とし
てナトリウムを用い、また電解質としてす１−リウムイ
オン電導体のあるρ、あるいはβ″アルミナを用いるす
Ｉ・リウムーａ黄電池の構造に係り、特に大きなエネル
ギー密度を得るにりｆ適な電池構造に関する。
てナトリウムを用い、また電解質としてす１−リウムイ
オン電導体のあるρ、あるいはβ″アルミナを用いるす
Ｉ・リウムーａ黄電池の構造に係り、特に大きなエネル
ギー密度を得るにりｆ適な電池構造に関する。
ナトリウム−硫黄電池は陽（仇活物質に硫黄、陰極活物
質にす］−リウム、電解質にすトリウムイＡン電心性同
体電解質（β、あるいはβ“アルミナ）を用いたもので
あり、３００〜３５０℃で作動し。
質にす］−リウム、電解質にすトリウムイＡン電心性同
体電解質（β、あるいはβ“アルミナ）を用いたもので
あり、３００〜３５０℃で作動し。
そ４しぞれの活物質は溶解している。固体電解質は電子
伝導性のないことが必要であり、また陽極と陰極を分離
するセパレータとしての役目を果している。電池反応は
つどの通りである。
伝導性のないことが必要であり、また陽極と陰極を分離
するセパレータとしての役目を果している。電池反応は
つどの通りである。
第１図にこのナトリウム−硫黄電池の従来技術を示す。
本図はＥＰＲＩ ＥＭ−１３４１，Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅ
ｎｔ ｏｆＡｄｖａｎｃｅｄ Ｂａしｕｅｖｉｅｓ ｆ
ｏｒ ＵＬｉｌｉｔｙ Ａｐｐｌｉｃａｔ、１ｏｎ（１
９８０）より引用したものである。
ｎｔ ｏｆＡｄｖａｎｃｅｄ Ｂａしｕｅｖｉｅｓ ｆ
ｏｒ ＵＬｉｌｉｔｙ Ａｐｐｌｉｃａｔ、１ｏｎ（１
９８０）より引用したものである。
第１図において、袋管状の固体電解質１の内部にはす１
−リウム２が満さ肛ており、外部には硫黄３が充てんさ
Ａしている。硫黄には電Ｐ伝導性がないため、これに電
子伝導性を（−Ｊ与するために、陽極は多孔質のカーボ
ン４に硫黄をモールドしたもので構成されている。陽極
容器５、および陰極容器６は活物質を密封し、かつ外部
電極として機能しでいる。陽極キャップ１３、および陰
極キャップ７も同様である。ナトリウムソリ１−バ８は
固体電解質管が破損したときすトリウムど硫黄が急激に
反応して異常発熱することを防止するための安全装置で
あり、キャップ９の先端に設けられた細孔１０からのみ
除々にすトリウムを供給している。
−リウム２が満さ肛ており、外部には硫黄３が充てんさ
Ａしている。硫黄には電Ｐ伝導性がないため、これに電
子伝導性を（−Ｊ与するために、陽極は多孔質のカーボ
ン４に硫黄をモールドしたもので構成されている。陽極
容器５、および陰極容器６は活物質を密封し、かつ外部
電極として機能しでいる。陽極キャップ１３、および陰
極キャップ７も同様である。ナトリウムソリ１−バ８は
固体電解質管が破損したときすトリウムど硫黄が急激に
反応して異常発熱することを防止するための安全装置で
あり、キャップ９の先端に設けられた細孔１０からのみ
除々にすトリウムを供給している。
ナトリウム注入後１１は電池を組立゛Ｃた後にすトリウ
ムを電池内に注入するためのものであり、ナトリウム注
入後、プレス・溶接により密封される。
ムを電池内に注入するためのものであり、ナトリウム注
入後、プレス・溶接により密封される。
αアルミナリング１２は陽極と陰極を絶縁するだめのも
のである。
のである。
このす１〜リウムー硫黄電池にはっきのような問題点が
ある。
ある。
（１）固体電解質は陽極の上部端面に接する部分におい
てクラックが生じやすい。１６１体１１．ｆｌＴ質にク
ラックが生じると単に電池としての機能を喪失するだ番
プでなく、溶融状ｆ床にあるすトリウムと硫黄が急激に
反応し、異ｆｆｔ発熱咎生じる等の事故が生しる。
てクラックが生じやすい。１６１体１１．ｆｌＴ質にク
ラックが生じると単に電池としての機能を喪失するだ番
プでなく、溶融状ｆ床にあるすトリウムと硫黄が急激に
反応し、異ｆｆｔ発熱咎生じる等の事故が生しる。
（２）固体電解質下端部における反応か円筒部の反応と
同一状態で進行せず、容量の低下をまねく。このような
反応の非均一性は陽極にお４−Ｊる電流密度が円筒部と
底の下端部において異なるために生じるものである。
同一状態で進行せず、容量の低下をまねく。このような
反応の非均一性は陽極にお４−Ｊる電流密度が円筒部と
底の下端部において異なるために生じるものである。
上記した問題点（１）、（２）は要するに固体電解質。
および陽極における電流密度が非均−であることによっ
て生じるものである。すなわち、固体電解質の破損寿命
は電流密度容量に比例すると考えられるが、固体電解質
の一ケ所でも局所的に電流密度の°大きい部分があると
、この部分から破損が生じ結果的に電池の寿命を決定し
てしまう。電気化学協会第５０回大会前刷Ａ ２０ Ｇ
（１９８３）に陽極上端部に接する固体電解質部の電
位分布は急激に変化することがＲ１算により示されてお
り、これが問題点（１）の原因となっている。
て生じるものである。すなわち、固体電解質の破損寿命
は電流密度容量に比例すると考えられるが、固体電解質
の一ケ所でも局所的に電流密度の°大きい部分があると
、この部分から破損が生じ結果的に電池の寿命を決定し
てしまう。電気化学協会第５０回大会前刷Ａ ２０ Ｇ
（１９８３）に陽極上端部に接する固体電解質部の電
位分布は急激に変化することがＲ１算により示されてお
り、これが問題点（１）の原因となっている。
また、陽極に注目した場合にも、電流密度の大きい部分
が偏在すると、この部分に局所的に式（１）で示される
電池反応が進行し、その部分だけ早期に反応末期の生成
物が生じて、全体の充放電深度や効率を減じてしまう。
が偏在すると、この部分に局所的に式（１）で示される
電池反応が進行し、その部分だけ早期に反応末期の生成
物が生じて、全体の充放電深度や効率を減じてしまう。
これが問題点（２）の原因となっている。
本発明の目的は前記した従来技術によるす１−リウムー
硫黄電池の欠点をなくすこと、すなわち、固体電解質、
および陽極ｔ；おける電流密度を均一化するための電池
栂造を提供することにある。
硫黄電池の欠点をなくすこと、すなわち、固体電解質、
および陽極ｔ；おける電流密度を均一化するための電池
栂造を提供することにある。
（発明の概要〕
本発明の第１は陽極上端における電流密度を均一化する
ために、陽極上端における多孔質カーボンの抵抗を他の
部分よりも大きくしたもの、すなわち、陽極上端におけ
る多孔質カーボンマットに軸方向の抵抗勾配をもたせた
ものである。
ために、陽極上端における多孔質カーボンの抵抗を他の
部分よりも大きくしたもの、すなわち、陽極上端におけ
る多孔質カーボンマットに軸方向の抵抗勾配をもたせた
ものである。
本発明の第２は陽極下部における電流密度を均一化する
ために、陽極下部にお番プる開極構造を中空半球状とし
たものである。
ために、陽極下部にお番プる開極構造を中空半球状とし
たものである。
以下、本発明の一実施例を第２回により説明する。
本実施例の第１の要点は多孔質の高抵抗カーボン１５で
あり、陽極上端部に配置さＡしている。該高抵抗カーボ
ンマット１５は、例えば８００℃以下で焼成されたカー
ボン等を用いることにより高抵抗化できる。これに対し
て、円筒部のカーボン４は硫黄に電子伝導性を付与する
ためのものであり、例えば２０００℃以上で焼成されグ
ラファイト化の進んだ低抵抗のものが好ましい。高抵抗
カーボンＩ５の厚さＴはこれに接する固体電解質内の電
流密度を均一化できるだけの厚さを必要とするが、必要
以上に厚くすると陽極全体の内部抵抗を増加し、エネル
ギー効率の低下をまねく。したがって。
あり、陽極上端部に配置さＡしている。該高抵抗カーボ
ンマット１５は、例えば８００℃以下で焼成されたカー
ボン等を用いることにより高抵抗化できる。これに対し
て、円筒部のカーボン４は硫黄に電子伝導性を付与する
ためのものであり、例えば２０００℃以上で焼成されグ
ラファイト化の進んだ低抵抗のものが好ましい。高抵抗
カーボンＩ５の厚さＴはこれに接する固体電解質内の電
流密度を均一化できるだけの厚さを必要とするが、必要
以上に厚くすると陽極全体の内部抵抗を増加し、エネル
ギー効率の低下をまねく。したがって。
高抵抗カーボンマットの厚さＴは」二記した二つの条件
を満す適当な厚さでなければならない。固体電解質内に
おける電位分布は陽極端面の極く短い距離において急変
し、その距離は固体電解質の厚さｔとほぼ同等である。
を満す適当な厚さでなければならない。固体電解質内に
おける電位分布は陽極端面の極く短い距離において急変
し、その距離は固体電解質の厚さｔとほぼ同等である。
したがって、１゛＝ｔ〜２ｔとすれば必要十分である。
つぎに、本実施例の第二の要点は半球キャップ黄３をモ
ールドした高抵抗カーボンＩ５、および多孔質カーボン
４を電池内に挿入した後、８部において溶接密封されて
いる。また底部の陽極、すなわら硫黄をモールドした多
孔質カーボンは該半球キャップ１４と固体型Ｐｌ￥質閉
口部の球面にそって陽極内に満されている。本楢造によ
れば、陽極底部における電流密度は円筒部のぞ］しと同
じになり、局所的な電流密度の集中、あるいは疎どなる
部をなくすことができる。
ールドした高抵抗カーボンＩ５、および多孔質カーボン
４を電池内に挿入した後、８部において溶接密封されて
いる。また底部の陽極、すなわら硫黄をモールドした多
孔質カーボンは該半球キャップ１４と固体型Ｐｌ￥質閉
口部の球面にそって陽極内に満されている。本楢造によ
れば、陽極底部における電流密度は円筒部のぞ］しと同
じになり、局所的な電流密度の集中、あるいは疎どなる
部をなくすことができる。
なお、本実施例の他の部分は図１に示した従来技術によ
る電池と同一である。
る電池と同一である。
本発明によれば、第１にｌ’！極上端における固体電解
質内の電流密度の急変を低減し、につＣ固体電解質のク
ラッタ発生しこ苅ツる寿命を長することができる。第２
に陽極下部における電流密度を円筒部と同一にすること
がテするため、この部分における電池反応の局所的な進
行、あるいはａ延仮防ぎ、高エネルギー密度の電池性能
を得ることができる。
質内の電流密度の急変を低減し、につＣ固体電解質のク
ラッタ発生しこ苅ツる寿命を長することができる。第２
に陽極下部における電流密度を円筒部と同一にすること
がテするため、この部分における電池反応の局所的な進
行、あるいはａ延仮防ぎ、高エネルギー密度の電池性能
を得ることができる。
第１図は従来技術によるす１〜リウムー硫黄電池の断面
図、第２図は本発明によるすｌ・リウムー硫黄電池の一
実施例を示す断面図である。 １・・・固体電解質、２・・・ナトリウム、３・・・硫
黄、４・・・多孔質カーボン、５・・・陽極容器、６・
・・陰極容器、７・・・陰極キャップ、８・・・すｌヘ
リウムリザーバ、９・・・キＭ’ツブ、１０・・・細孔
、１１・・・すトリウム注入管、■２・・・αアルミナ
リング、１３・・陽極キャップ、１４・・・半球キャッ
プ、１５・・・多孔質の高抵抗カーボン。 第１（２） ／１ 第２図
図、第２図は本発明によるすｌ・リウムー硫黄電池の一
実施例を示す断面図である。 １・・・固体電解質、２・・・ナトリウム、３・・・硫
黄、４・・・多孔質カーボン、５・・・陽極容器、６・
・・陰極容器、７・・・陰極キャップ、８・・・すｌヘ
リウムリザーバ、９・・・キＭ’ツブ、１０・・・細孔
、１１・・・すトリウム注入管、■２・・・αアルミナ
リング、１３・・陽極キャップ、１４・・・半球キャッ
プ、１５・・・多孔質の高抵抗カーボン。 第１（２） ／１ 第２図
Claims (1)
- １、円筒形状の固体電解質の内部にすトリウム、外部に
硫黄を配置した構造のす６．１−リウムー硫黄電池にお
いて、陽極上端部に軸方向に薄い高抵抗のカーボンを配
置し、前記陽極下端部を固体電解質下部の曲率と同心の
半球状としたことを特徴とするすｉ−リウムー硫黄電池
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58178028A JPS6070673A (ja) | 1983-09-28 | 1983-09-28 | ナトリウム−硫黄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58178028A JPS6070673A (ja) | 1983-09-28 | 1983-09-28 | ナトリウム−硫黄電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6070673A true JPS6070673A (ja) | 1985-04-22 |
Family
ID=16041320
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58178028A Pending JPS6070673A (ja) | 1983-09-28 | 1983-09-28 | ナトリウム−硫黄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6070673A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106099214A (zh) * | 2016-08-17 | 2016-11-09 | 上海电气钠硫储能技术有限公司 | 一种钠硫电池正极容器及钠硫电池 |
-
1983
- 1983-09-28 JP JP58178028A patent/JPS6070673A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106099214A (zh) * | 2016-08-17 | 2016-11-09 | 上海电气钠硫储能技术有限公司 | 一种钠硫电池正极容器及钠硫电池 |
| CN106099214B (zh) * | 2016-08-17 | 2018-11-13 | 上海电气钠硫储能技术有限公司 | 一种钠硫电池正极容器及钠硫电池 |
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