JPS617576A - ナトリウム−硫黄電池 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は大容量、高電圧を得るために直並列に多数接続
してなるナトリウム−硫黄電池に関するものである。

従来技術とその問題点 直並列に多数接続するためのナトリウム−硫黄電池は第
３図に示す如く、β′−アルミナからなるナトリウムイ
オン伝導性の固体電解質管１の内部に、陰極活物質３の
ナトリウムが含浸されたステンレス、鉄、アルミニウム
、ニク田ム等からなる金属繊維２と陰極集電端子８とが
挿入されている。陰極集電端子８にはａ−アルミナリン
グ９がガラス接合された陰極蓋４が溶接され、陰極蓋４
の上面には陰極集電端子８に溶接されたニッケル鋼ＩＩ
ｊ５が溶接され、さらにニッケル鋼線５の先端には陰極
端子６が接続されている。陰極端子６により瞬接する電
池と電気的に接続させるとともに、ニッケル鋼！５によ
り高温時の熱的歪や機械的衝撃を吸収させている。しか
しながら大電流を流す場合にはニッケル鋼ｆｊ！５が長
ければ電圧降下が大きくなり、短かくすると熱的歪等の
吸収効果が悪くなり、固体電解質管が破損した場合大き
な熱量を放出し、隣接する電池をも破損せしめるという
欠点があった。

発明の目的 本発明は隣接する電池間の接続体をなくすことにより電
圧降下を最小限にするとともに、破損時の影響を破損し
た電池のみにとどめることを目的とする。

発明の構成 本発明は電池反応に寄与するナトリウムを電池上部に取
付けたナトリウムリザーバーより供給し、固体電解質管
が破損し、ナトリウムと硫黄とが直接反応を開始して温
度が上昇すると、ナトリウムの供給を停止させるととも
に、隣接電池との接続を電池に直接取り付けた接続体に
より行ない、熱的歪や機械的衝撃の吸収機構を電池本体
に設けた構成としている。

実施例 第１図は本発明の一実施例によるナトリウム−硫黄電池
の断面図である０第１図において固体電解質管１の上部
にガラス接合されたα−アルミナリング９の上面にはス
テンレス、Ｆｅ−２５０ｒ−４五ｌ、ムｌ被覆の’Ｈｅ
等からなる陰極補助蓋１９が熱圧接合され、陰極神助１
１１９には肉厚が約０．３　ｍ〜２ｔｍのステンレスな
どの耐溶融ナトリウム性金属からなる内挿管２゜が溶接
され、固体電解質管１内に挿入され、固体電解質管１と
内挿管２０との間隙的０゜５闘〜２Ｈをｌ成している。

内挿管２ｏの底部にはナトリウム通路を形成する金属管
１ｏが溶接され、金属管１０の下端において固体電解質
管１内と連通し、上端において放電に必要なナトリウム
３が蓄わ見られているナトリウムリザーバー１１の内部
と連通している。

ナトリウムリザーバー１１の底部は金属管１゜の上端に
溶接され、ナトリウムリザーバー１１の上部にはナトリ
ウム充填後真空密閉された排気兼す）　＋Ｊウム充填用
の陰極パイプ１２が溶接され、外側面下部には二”／ケ
ル、ステンレス、ステンレス被覆鋼、ステンレス被覆ア
にミニラム汗ツケル被覆銅からなる陰極端ｉ１３が溶接
されている。陰極端子１３の構造は第２図の横断面図の
如き構造である。またナトリウムリザーバー１１は肉厚
的０．４ｆｌ〜１Ｒのステンレスなどの耐溶融ナトリウ
ム性金属からなり、陰極補助蓋１９との間にスプリング
１ワツシヤー、断熱材等の緩衝材１８が配されている。

１４は金属管１０内のナトリウム通路内に挿入された銅
またはアルミニウム棒で、ナトリウムの流量制限及び補
助集　。

電作用を行なうとともに、上部の突起により金属管１０
の上部に懸吊されている。１５は陽極集電体を兼ねる電
槽で、外側面部には陽極端子１６が溶接されている。１
７は内挿管２０の内側と金属管１０の外側との間で形成
される空間に充填された耐溶融ナトリウム性の充填物質
で、例えば金属繊維、炭酸ナトリラム粉末、塩化ナトリ
ウム粉末、バーミキュライシ粉＊、炭酸カルシウム粉末
、α−アルミナ粉末、砂、コランダム等から選ばれる０
以上のような構造を有するナトリウム−硫黄電池におい
ては、ナトリウムリザーバー１１は金属管１０の下端部
でのみ固定されているため、機械的衝撃や熱的歪を容易
に吸収することが可能である。さらに隣接する電池と陰
極端子１３どおし接続した場合でも、陰極端子の熱的歪
を吸収することが可能で、隣接する電池を直接接続する
ことができ、電圧降下も最小限にすることができる。ま
た緩衝材１８を配することにより、必要時に機械的衝撃
の吸収効果を高めることができる。さらに固体電解質管
１が破損した場合、充填物質１７によりナトリウムと硫
黄との直接反応が緩和される一方、さらに反応が続き、
電池温度が上昇した場合には金属管１０の内部に挿入さ
れた銅またはアルミニウム棒１４が溶解し、ナトリウム
通路を閉塞し、ナトリウムの供給を停止させる。このた
め直接反応は停止し、温度上昇による隣接電池への影響
を防止することができる０ 以下さらに実施例について説明する◇ 内径３１１１１１Ｓ内寸長２９．５　ｅｌｌｌのβ′−
アルミナ製固体電解質管１内に外径２９鱈、肉厚１■、
長さ３　Ｑ　ｃｍのステンレス製内挿管２０と、該内挿
管２０と底部中央において溶接された外径６ｆｌ、肉厚
０．５１１１１のステンレス製企属管１０と、該金属管
１０の上端に溶接された外径５０．８鱈、肉厚０．５鱈
のステンレス製ナトリウムリザーバー１１とを有し、ア
ルミニウム繊維からなる充填物質１７を配し、陰極パイ
プ１２より真空含浸にて約１９５ｇのナトリウム３をナ
トリウムリザーバー１１内に注入、冷却し、該陰極パイ
プ１２の先端を真空溶接して真空密閉した。ナトリウム
リゾ−バー１１の外側面下部には第２図の如き厚さ３ｍ
、幅３０寵の銅板に厚み約２５μのニッケル被覆の陰極
端子を有している。この電池を６セル並列接続するのに
要した時間は従来電池では約４．５分要したのに対し、
約２分であった〇また６セル中の１セルを破壊したが、
電槽には異常はなく、ナトリウムリザーバー内には多量
のナトリウム３が残存していた。

次に前記実施例と同じ構造で、充填物質１７として炭酸
ナトリウム粉末を配し、金属管１０内に外径が４ｗｘの
アルミニウム棒１４を配し、内挿管２０として外径２９
ｔｍ、肉厚０．２鱈のス〜　テンレス管を用い、並列に
６セル接続し、過電圧を印加して６セル中の１セルを破
壊した。

破壊させておいて通常の充放電試験を行なったが、短絡
は生じていなかった。冷却して電池を解体したところ、
ナトリウムリザーバー１１内にはナトリウムが残存し、
内挿管２０に穴があき、この穴と対向する位置の金属管
１０内でアルミニウム棒１４が溶解していた。

発明の効果 実施例において詳述した如く本発明によるナトリウム−
硫黄電池は電池間の接続を接続体を用いずに行なうこと
ができ、大電流の充放電時の電圧降下を最小限にすると
ともに、破損時の温度上昇に対して隣接する電池への影
響をなくすことができ、電池自体をフレキシブルな構造
にすることにより機械的衝撃や熱的歪に対する吸収効果
を高めるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のナトリウム−硫黄電池の縦断面図、第
２図は陰極端子を有するナトリウムリザーバーの横断面
図、第３図は従来のナトリウム−硫黄電池の縦断面図で
ある・ １・・・固体電解質管　　　３・・・ナトリウム６．１
３・・・陰極端子　　　　９・・・α−アルミナリング
１０・・・金属管　　　　１１・・・ナトリウムリザー
バー１４・・・銅またはアル１ニウム棒　１７・・・充
填物質１８・・・緩衝材　　　１９・・・陰極補助蓋２
０・・・内挿管

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）固体電解質管の上部にガラス接合されたａ−アル
   ミナリングの上面に接合された陰極補助蓋に溶接された
   内挿管と、該内挿管の底部と下端とが溶接された金属管
   と、前記内挿管の上方において該金属管の上端と底部と
   が溶接されたナトリウムリザーバーとを有し、ナトリウ
   ムリザーバー内部と金属管内と固体電解質管の内側とが
   連通するとともに、前記内挿管の外側と固体電解質管の
   内側との間隙に介在するナトリウムを陰極活物質とする
   ことを特徴とするナトリウム−硫黄電池。
2. （２）金属管及び内挿管は固体電解質管の底部付近まで
   延在することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   ナトリウム−硫黄電池。
3. （３）金属管内に銅またはアルミニウム製の棒が挿入さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２
   項記載のナトリウム−硫黄電池。
4. （４）金属管の外側と内挿管の内側との間隙は電池外部
   に通じるとともに、該間隙に充填物質として金属繊維、
   炭酸ナトリウム粉末、バーミキュライト粉末、炭酸カル
   シウム粉末、ａ−アルミナ粉末、砂、コランダム等から
   選ばれた物質が充填されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項〜第３項記載のナトリウム−硫黄電池。
5. （５）ナトリウムリザーバー外側下部側面に陰極端子を
   有することを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第４項
   記載のナトリウム−硫黄電池。
6. （６）ナトリウムリザーバー底部と陰極補助蓋上面との
   間隙に緩衝材を有することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項〜第５項記載のナトリウム−硫黄電池。