JPS6210880A - 固体電解質型電池 - Google Patents
固体電解質型電池Info
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- JPS6210880A JPS6210880A JP60148438A JP14843885A JPS6210880A JP S6210880 A JPS6210880 A JP S6210880A JP 60148438 A JP60148438 A JP 60148438A JP 14843885 A JP14843885 A JP 14843885A JP S6210880 A JPS6210880 A JP S6210880A
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- Japan
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- solid electrolyte
- battery
- sodium
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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
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】
（産業上の利用分野〕
本発明は固体電解質型電池、さらに詳しくは、固体電解
質破損時における陰極、陽極反応物質の直接反応を瞬時
に遮断するに好適な電池構成を有する電力貯蔵用固体電
解質型高温電池に関する。
質破損時における陰極、陽極反応物質の直接反応を瞬時
に遮断するに好適な電池構成を有する電力貯蔵用固体電
解質型高温電池に関する。
固体電解質型高温電池の中でナトリウム−硫黄電池は陰
極活物質に溶融ナトリウム、陽極活物質に溶融硫黄と多
硫化すｌ−ＩＪウム、電解質にナトリウムイオンを選択
的に透過するセラミック製の固体電解質等から構成され
、約３００℃で作動する高温型の２次電池である。従来
の典型的な電池構造を第２図に示す。固体電解質として
βｌ′ｌチーミナ（Ｎａｚｏ ・６＾ｌ１ｚＯ：＋）３
を袋管状にして用い、その内側にナトリウム１を外側に
は硫黄２を補助導電材８に含浸して用いる。
極活物質に溶融ナトリウム、陽極活物質に溶融硫黄と多
硫化すｌ−ＩＪウム、電解質にナトリウムイオンを選択
的に透過するセラミック製の固体電解質等から構成され
、約３００℃で作動する高温型の２次電池である。従来
の典型的な電池構造を第２図に示す。固体電解質として
βｌ′ｌチーミナ（Ｎａｚｏ ・６＾ｌ１ｚＯ：＋）３
を袋管状にして用い、その内側にナトリウム１を外側に
は硫黄２を補助導電材８に含浸して用いる。
なお、補助導電材は硫黄が絶縁物であるため充放電時に
電子の受は渡しを助ける目的で挿入するものである。
電子の受は渡しを助ける目的で挿入するものである。
このようなナトリウム−硫黄電池には（１）自己放電が
無い、（２）理論エネルギー密度が高い、（３）ナトリ
ウムと硫黄は電気化学当量か小さく、かつ資源的に豊富
で安価である等、二次電池として多くの利点を有するた
め、将来の電力貯蔵システムとして有望視されている。
無い、（２）理論エネルギー密度が高い、（３）ナトリ
ウムと硫黄は電気化学当量か小さく、かつ資源的に豊富
で安価である等、二次電池として多くの利点を有するた
め、将来の電力貯蔵システムとして有望視されている。
しかしながら、現状の電池寿命は数百サイクルであり、
その最大の原因は（１）固体電解質の破損と（２）電池
容量の経時的低下にあると言われている。電池容量の経
時的低下は、陽極金属の腐食が原因となっており、陽極
活性物である硫黄が腐食生成物に硫化物の形でとられ、
電気化学的に働かなくなるためである。しかし、最近モ
リブデンやクロムを鋼表面に緻密にコーティングしたも
のや高クロム合金が優れた耐食性を有することが判明し
つつある。一方、固体電解質の破損では充放電サイクル
数と発生顧度に相関性が認められず、しばしばナトリウ
ムと硫黄の直接反応をおこしている。ナトリウムと硫黄
とが直接接すると、その反応生成熱が大きいため、千数
百℃にも達する高熱を発生し、金属容器の溶融事故を起
こす可能性がある。このため、特開昭５０−１５３２３
０号、５９−３５３７３号ではナトリウム側に金属また
はセラミックスからなる多孔成形体や金属繊維焼結体を
挿入し、異常高温時のナトリウム流出量を制限する方法
や、特開昭５７−５０７７５号ではバイメタル製分配手
段、特開昭５９−２３４７５号では高融点ナトリウム化
合物を形成してナトリウムの流出を防止する方法が考え
られている。しかしながら多孔成形体や金属繊維焼結体
を挿入しただけでは固体電解質が破損した場合、ナトリ
ウムの流出を完全に遮断できず、また、バイメタルによ
る分配手段では温度が下降すると再度ナトリウムが流出
する。また、高融点ナトリウム化合物を形成する物質を
挿入する方法では電池作動中にナトリウム中へ溶出して
不純物となり、固体電解質の劣化原因となるなどの欠点
がある。
その最大の原因は（１）固体電解質の破損と（２）電池
容量の経時的低下にあると言われている。電池容量の経
時的低下は、陽極金属の腐食が原因となっており、陽極
活性物である硫黄が腐食生成物に硫化物の形でとられ、
電気化学的に働かなくなるためである。しかし、最近モ
リブデンやクロムを鋼表面に緻密にコーティングしたも
のや高クロム合金が優れた耐食性を有することが判明し
つつある。一方、固体電解質の破損では充放電サイクル
数と発生顧度に相関性が認められず、しばしばナトリウ
ムと硫黄の直接反応をおこしている。ナトリウムと硫黄
とが直接接すると、その反応生成熱が大きいため、千数
百℃にも達する高熱を発生し、金属容器の溶融事故を起
こす可能性がある。このため、特開昭５０−１５３２３
０号、５９−３５３７３号ではナトリウム側に金属また
はセラミックスからなる多孔成形体や金属繊維焼結体を
挿入し、異常高温時のナトリウム流出量を制限する方法
や、特開昭５７−５０７７５号ではバイメタル製分配手
段、特開昭５９−２３４７５号では高融点ナトリウム化
合物を形成してナトリウムの流出を防止する方法が考え
られている。しかしながら多孔成形体や金属繊維焼結体
を挿入しただけでは固体電解質が破損した場合、ナトリ
ウムの流出を完全に遮断できず、また、バイメタルによ
る分配手段では温度が下降すると再度ナトリウムが流出
する。また、高融点ナトリウム化合物を形成する物質を
挿入する方法では電池作動中にナトリウム中へ溶出して
不純物となり、固体電解質の劣化原因となるなどの欠点
がある。
以上は、固体電解質型電池に関する従来技術及びその問
題点として、ナトリウム−硫黄電池についてのみ述べた
が、他のリチウム−硫黄電池等においても全く同様の問
題がある。
題点として、ナトリウム−硫黄電池についてのみ述べた
が、他のリチウム−硫黄電池等においても全く同様の問
題がある。
本発明の目的は、固体電解質の破損に伴うナトリウムと
硫黄のような陰極活物質と陽極活物質の急激な反応によ
る危険性を最小限に抑えるための反応抑制手段を具備す
ることによって安全性を向上させた固体電解質型電池、
例えばナトリウム−硫黄電池を提供することにある。
硫黄のような陰極活物質と陽極活物質の急激な反応によ
る危険性を最小限に抑えるための反応抑制手段を具備す
ることによって安全性を向上させた固体電解質型電池、
例えばナトリウム−硫黄電池を提供することにある。
本発明は、固体電解質型電池の陰極活物質と陽極活物質
のそれぞれの領域の間に、該電池の通常の作動温度では
多孔形状を保ち、それによって、電池の作動に必要なイ
オンの通過を可能とし、固体電解質の破損に伴う前記両
活物質同志の急激な反応による異常高温発生時には、そ
の高温の反応熱に対応して無孔形状となって前記両活物
質同志の直接の接触を遮断するような、形状記憶材料か
ら構成した遮断材を介在させる構成をとることにより、
上記従来技術の問題点を解決したものである。
のそれぞれの領域の間に、該電池の通常の作動温度では
多孔形状を保ち、それによって、電池の作動に必要なイ
オンの通過を可能とし、固体電解質の破損に伴う前記両
活物質同志の急激な反応による異常高温発生時には、そ
の高温の反応熱に対応して無孔形状となって前記両活物
質同志の直接の接触を遮断するような、形状記憶材料か
ら構成した遮断材を介在させる構成をとることにより、
上記従来技術の問題点を解決したものである。
本発明は、イオンが通過可能な固体電解質を境にして、
陰極活物質と陽極活物質とにより電池反応領域を構成し
、該電池反応領域を陽極容器と陰極活物質保有部で包含
した電池において、該固体電解質の少なくとも一方の面
あるいは面近傍を包含するように、該電池作動温度で多
孔形状、異常高温で無孔形状となる）Ａ料で構成し７た
遮断材を配置したことを特徴とする固体電解質型電池及
びイオンが通過可能な固体電解質を境にして、陰極活物
質と陽極活物質とにより電池反応領域を複数構成し、該
電池反応領域を−・個の陽極容器に包含したマルチ型電
池において、該固体電解質固体電解質の少なくとも一方
の面あるいは部近傍を包含するように、該電池作動温度
で多孔形状、異常高温で無孔形状となる材料で構成した
遮断材を配置したことを特徴とする固体電解質型電池で
ある。
陰極活物質と陽極活物質とにより電池反応領域を構成し
、該電池反応領域を陽極容器と陰極活物質保有部で包含
した電池において、該固体電解質の少なくとも一方の面
あるいは面近傍を包含するように、該電池作動温度で多
孔形状、異常高温で無孔形状となる）Ａ料で構成し７た
遮断材を配置したことを特徴とする固体電解質型電池及
びイオンが通過可能な固体電解質を境にして、陰極活物
質と陽極活物質とにより電池反応領域を複数構成し、該
電池反応領域を−・個の陽極容器に包含したマルチ型電
池において、該固体電解質固体電解質の少なくとも一方
の面あるいは部近傍を包含するように、該電池作動温度
で多孔形状、異常高温で無孔形状となる材料で構成した
遮断材を配置したことを特徴とする固体電解質型電池で
ある。
遮断材の構成材料として番よ、固体電解質の破損に伴う
前記画情物質同志の急激な反応による異常高温が通常５
００℃程度であることから、この程度の温度で変形前の
形状に復元する性質を有する形状記憶セラミックスが好
ましい。
前記画情物質同志の急激な反応による異常高温が通常５
００℃程度であることから、この程度の温度で変形前の
形状に復元する性質を有する形状記憶セラミックスが好
ましい。
遮断材を配置する場所は、固体電解質の陰極側または陽
極側のいずれでもよいが、遮断材の構成材料として形状
記憶セラミックスを使用する場合、これは絶縁材料であ
るので、固体電解質の陽極側に配置するよりも、その陰
極側に配置して該遮断材と固体電解質の間の面を陰極活
物質で僅かに濡らした状態にしてこれに導電性を持たせ
るようにするのが、構成上容易である。
極側のいずれでもよいが、遮断材の構成材料として形状
記憶セラミックスを使用する場合、これは絶縁材料であ
るので、固体電解質の陽極側に配置するよりも、その陰
極側に配置して該遮断材と固体電解質の間の面を陰極活
物質で僅かに濡らした状態にしてこれに導電性を持たせ
るようにするのが、構成上容易である。
固体電解質型電池としては、化学的に活性なナトリウム
と硫黄、リチウムと硫黄等の活物質が用いられ、固体電
解質が破損した場合、急激な発熱反応を起こすものであ
れば、いずれも対象となる。
と硫黄、リチウムと硫黄等の活物質が用いられ、固体電
解質が破損した場合、急激な発熱反応を起こすものであ
れば、いずれも対象となる。
固体電解質型電池の構造は、通常の、イオンが通過可能
な固体電解質を境にして、内側の陰極活物質と外側の陽
極活物質とにより電池反応領域を構成し、該電池反応領
域を陽極容器に包含した構造に限られるものではなく、
例えば、イオンが通過可能な固体電解質を境にして、交
互に積層した陰極活物質と陽極活物質とにより電池反応
領域を構成した積層型の構造等種々のものが考えられる
。
な固体電解質を境にして、内側の陰極活物質と外側の陽
極活物質とにより電池反応領域を構成し、該電池反応領
域を陽極容器に包含した構造に限られるものではなく、
例えば、イオンが通過可能な固体電解質を境にして、交
互に積層した陰極活物質と陽極活物質とにより電池反応
領域を構成した積層型の構造等種々のものが考えられる
。
以下、本発明の一実施例を第１図によ−り説明する。本
発明によるナトリウム−硫黄電池Ｃａｔ陽極容器４の内
部に陰極活物質であるすｌ・リウム１、陽極活物質であ
る硫黄及び多硫化ナトリウム２、画情物質の隔壁となる
固体電解質３、これら内部構造物を外気と遮断するため
の封止板５及び底板６とから成り、該固体電解質３の−
１一部には電気絶縁板７、内部には電池作動中にナトリ
ウムが連通できる容器９を設けである。なお、封止板５
には陰極を兼ねたナトリウム注入管１０、陽極部にはグ
ラファイトフェルトなどから成る補助導電材１１を組み
込んである。
発明によるナトリウム−硫黄電池Ｃａｔ陽極容器４の内
部に陰極活物質であるすｌ・リウム１、陽極活物質であ
る硫黄及び多硫化ナトリウム２、画情物質の隔壁となる
固体電解質３、これら内部構造物を外気と遮断するため
の封止板５及び底板６とから成り、該固体電解質３の−
１一部には電気絶縁板７、内部には電池作動中にナトリ
ウムが連通できる容器９を設けである。なお、封止板５
には陰極を兼ねたナトリウム注入管１０、陽極部にはグ
ラファイトフェルトなどから成る補助導電材１１を組み
込んである。
上記したナトリウム−硫黄電池は３００〜３５０℃で作
動する。放電反応は陰極１０と陽極容器４の間にリード
線を介して負荷を継ぐことによっておこる。すなわち、
放電は容器９を通ったナトリウム１が陽イオンとなり、
陽極との隔壁である固体電解質３を通過し、陽極活物質
である硫黄と反応し、多硫化ナトリウムを形成する。
動する。放電反応は陰極１０と陽極容器４の間にリード
線を介して負荷を継ぐことによっておこる。すなわち、
放電は容器９を通ったナトリウム１が陽イオンとなり、
陽極との隔壁である固体電解質３を通過し、陽極活物質
である硫黄と反応し、多硫化ナトリウムを形成する。
他方、充電ではリード線を介して直流電圧を印加するこ
とによって逆に多硫化ナトリウムが硫黄とナトリウムに
解離し、それぞれ陽極部と陰極部に分かれる。ナトリウ
ム−硫黄電池は上記した作動原理で充放電可能な電池で
ある。しかしながら、長期間充放電を繰り返していると
、固体電解質３が劣化し、破損に至るケースが多い。固
体電解質３の破損に伴いナトリウム１と硫黄２とが直接
反応して硫化ナトリウムを生成する。この反応の生成熱
量は硫化ナトリウム１１Ｉｉｏ１ 当たり、８９．２Ｋ
ｃａｌである。ところで、電池の容量は固体電解質３の
表面積及び活物質の量に比例して増大する。このことは
電池容量に比例してナトリウムと硫黄との直接反応時の
生成熱量も大きくなることを示している。この生成熱量
を減少させるためには直接反応部へ供給される活物質を
遮断すれば良い。ナトリウム１と硫黄２の直接反応が生
じた場合に画情物質の接触を遮断するための手段として
固体電解質３の内面に容器９を設けである。この容器９
は耐食性に優れた雲母を含むガラス・セラミックスから
成る。このセラッミクスは所望の形状に旋削加工、焼鈍
後、所定の温度に等温保持した状態で変形ひずみを与え
たまま冷却すると除荷しても変形ひずみが維持される。
とによって逆に多硫化ナトリウムが硫黄とナトリウムに
解離し、それぞれ陽極部と陰極部に分かれる。ナトリウ
ム−硫黄電池は上記した作動原理で充放電可能な電池で
ある。しかしながら、長期間充放電を繰り返していると
、固体電解質３が劣化し、破損に至るケースが多い。固
体電解質３の破損に伴いナトリウム１と硫黄２とが直接
反応して硫化ナトリウムを生成する。この反応の生成熱
量は硫化ナトリウム１１Ｉｉｏ１ 当たり、８９．２Ｋ
ｃａｌである。ところで、電池の容量は固体電解質３の
表面積及び活物質の量に比例して増大する。このことは
電池容量に比例してナトリウムと硫黄との直接反応時の
生成熱量も大きくなることを示している。この生成熱量
を減少させるためには直接反応部へ供給される活物質を
遮断すれば良い。ナトリウム１と硫黄２の直接反応が生
じた場合に画情物質の接触を遮断するための手段として
固体電解質３の内面に容器９を設けである。この容器９
は耐食性に優れた雲母を含むガラス・セラミックスから
成る。このセラッミクスは所望の形状に旋削加工、焼鈍
後、所定の温度に等温保持した状態で変形ひずみを与え
たまま冷却すると除荷しても変形ひずみが維持される。
次に再加熱すると変形前の形状に復元するという性質が
ある。以下このように形状変化を示すセラミックスを形
状記憶セラミックスと呼ぶ。容器９は形状記憶セラミッ
クスを固体電解質３の内面形状に合わせ、袋管状に旋削
加工後、焼鈍し、次に約４００〜５００℃の間に等温保
持した状態で無孔形状から多孔形状となるように変形ひ
ずみを与え冷却する。冷却後の容器９は荷重を除荷して
も多孔形状を維持する。電池の組立は陽極容器４に電気
絶縁板７付固体電解質３を挿入し、固体電解質３の内部
に多孔形状に記憶させた容器９を挿入し、さらに陰極部
すトリウム注入管１０付封止板５を取りつける。次に陽
極容器４の下部から硫黄２を含浸させた補助導電材１１
を挿入し、底板６を取りつける。ナトリウム注入管１０
からナトリウム１を注入すると電池が形成される。
ある。以下このように形状変化を示すセラミックスを形
状記憶セラミックスと呼ぶ。容器９は形状記憶セラミッ
クスを固体電解質３の内面形状に合わせ、袋管状に旋削
加工後、焼鈍し、次に約４００〜５００℃の間に等温保
持した状態で無孔形状から多孔形状となるように変形ひ
ずみを与え冷却する。冷却後の容器９は荷重を除荷して
も多孔形状を維持する。電池の組立は陽極容器４に電気
絶縁板７付固体電解質３を挿入し、固体電解質３の内部
に多孔形状に記憶させた容器９を挿入し、さらに陰極部
すトリウム注入管１０付封止板５を取りつける。次に陽
極容器４の下部から硫黄２を含浸させた補助導電材１１
を挿入し、底板６を取りつける。ナトリウム注入管１０
からナトリウム１を注入すると電池が形成される。
固体電解質３が劣化し破損するとナトリウム１が硫黄及
び多硫化ナトリウム２へ流れ込み、直接反応する。Ｉ
Ｋｗｈ級羊電池を例に取りナトリウムと硫黄の直接反応
による温度上昇を試算すると以下のようになる。試算条
件としてナトリウム置駒０．８ ｋｇ、硫黄置駒１．５
ｋｇ、単電池総量置駒４ ｋｇとし、固体電解質が破
損して直接反応に寄与するナトリウムの量を仮に１０％
（８０ｇ）と少なく見積もっても反応による温度の」二
昇分は約１７０°Ｃとなる。電池の作動温度を３００℃
とすれば温度は約４７０℃に上昇し異常高温となる。
び多硫化ナトリウム２へ流れ込み、直接反応する。Ｉ
Ｋｗｈ級羊電池を例に取りナトリウムと硫黄の直接反応
による温度上昇を試算すると以下のようになる。試算条
件としてナトリウム置駒０．８ ｋｇ、硫黄置駒１．５
ｋｇ、単電池総量置駒４ ｋｇとし、固体電解質が破
損して直接反応に寄与するナトリウムの量を仮に１０％
（８０ｇ）と少なく見積もっても反応による温度の」二
昇分は約１７０°Ｃとなる。電池の作動温度を３００℃
とすれば温度は約４７０℃に上昇し異常高温となる。
この異常高温で固体電解質３の内部に挿入した容器９が
多孔形状から無孔形状に形状回復し、ナトリウム１の流
出を防止する。
多孔形状から無孔形状に形状回復し、ナトリウム１の流
出を防止する。
上記したように本発明の一実施例によれば、電池充放電
サイクルにより固体電解質が劣化して破損しても破損部
で生ずるナトリウムと硫黄の直接反応を瞬時に遮断でき
るので固体電解質の破損伝播さらに陽極容器の溶融を防
止できるので安全性が大幅に向−１ニする。
サイクルにより固体電解質が劣化して破損しても破損部
で生ずるナトリウムと硫黄の直接反応を瞬時に遮断でき
るので固体電解質の破損伝播さらに陽極容器の溶融を防
止できるので安全性が大幅に向−１ニする。
次に、第３図を用い、本発明をマルチ型電池へ適用□し
た場合について以下に示す。
た場合について以下に示す。
マルチ型のナトリウム−硫黄電池は陽極容器４の内部に
複数本の固体電解質３を挿入し、単電池と同様内側にそ
れぞれ陰極活物質であるナトリウム１、外側に補助導電
材１１に硫黄及び多硫化ナトリウム２を含浸させたもの
を挿入し、電極兼ナトリウム注入管１０付封止板５およ
び底板６で封じたものであり、コンパクト化及び大容量
化を図ったものである。固体電解質３の破損に備え、電
気絶縁板７と容器９を一体化して設けである。容器９と
電気絶縁板７は形状記憶セラミックスから成り、容器９
には電池作動温度３００〜３５０℃で多孔質、異常高温
４００〜５００℃で無孔質となるような形状記憶を施し
である。
複数本の固体電解質３を挿入し、単電池と同様内側にそ
れぞれ陰極活物質であるナトリウム１、外側に補助導電
材１１に硫黄及び多硫化ナトリウム２を含浸させたもの
を挿入し、電極兼ナトリウム注入管１０付封止板５およ
び底板６で封じたものであり、コンパクト化及び大容量
化を図ったものである。固体電解質３の破損に備え、電
気絶縁板７と容器９を一体化して設けである。容器９と
電気絶縁板７は形状記憶セラミックスから成り、容器９
には電池作動温度３００〜３５０℃で多孔質、異常高温
４００〜５００℃で無孔質となるような形状記憶を施し
である。
複数本の固体電解質３のうち１本が破損しても、従来の
電池ではマルチ型電池全体が使用不能になるのに対して
、本発明にかかる容器９を採用した場合、安全性の向上
の他に破損部容器がナトリウムｌと硫黄及び多硫化ナト
リウム２の直接接触を防止するためにそのまま使用可能
である。また破損時の温度上昇も最小限におさえられる
ため隣接する固体電解質への破損を防止するという効果
もあり、劣化により最後の固体電解質が破損するまで使
用できるところが特徴である。
電池ではマルチ型電池全体が使用不能になるのに対して
、本発明にかかる容器９を採用した場合、安全性の向上
の他に破損部容器がナトリウムｌと硫黄及び多硫化ナト
リウム２の直接接触を防止するためにそのまま使用可能
である。また破損時の温度上昇も最小限におさえられる
ため隣接する固体電解質への破損を防止するという効果
もあり、劣化により最後の固体電解質が破損するまで使
用できるところが特徴である。
上記したように、雲母を含むガラスセラミックスはある
温度条件とひずみ条件を管理すれば形状記憶効果を示す
。この形状記憶効果をさらに応用すれば電池寿命を向上
させ、かつ組立工数を削減できる。以下第４図により説
明する。
温度条件とひずみ条件を管理すれば形状記憶効果を示す
。この形状記憶効果をさらに応用すれば電池寿命を向上
させ、かつ組立工数を削減できる。以下第４図により説
明する。
陽極容器４は電気絶縁板７、容器９と一体旋削加工した
もので、容器９の外側に固体電解質３を支持部１３で固
定し、その外側に硫黄及び多硫化ナトリウム２を含浸さ
せた補助導電材１１を組込み、さらに集電体１２を取り
つけ底板６で気密にしである。他方、陰極部は固体電解
質３の内部にナトリウム１を封止板５に取りつけた電極
兼注入管１０から注入し、キャップ１４で気密にしであ
る。なお、陽極容器４、容器９、電気絶縁板７及び底板
６は全て形状記１ａセラミックスから成り、容器９には
電池作動温度で多孔質、異常高温で無孔質となるように
形状記憶させである。形状記憶セラミックスは電気絶縁
体であるため、陽極容器４の内面にば集電効率を高める
ために、たとえばカーボン等の東電体１２を内貼しであ
る。電池の組立は、まず、陽極容器４を所定の形状に加
工後焼鈍する。次に所定の温度に加熱して封止板５の取
りつけ部の電気絶縁板７、底板６の堆りっけ部の陽極容
器４下部及び固体電解質３の支持部１３をそれぞれ拡管
変形と容器９に多孔変形を負荷し、降温する。その後、
封止板１５、固体電解質３及び底板６等を８：ｎ込み、
それぞれの各はめ合い部を局所加熱し、元の旋削形状に
回復させる。この時の形状回復力は約７ＭＰａであり、
気密シール圧としては充分な圧力が発生ずる。形状記憶
セラミックスの熱伝導率は０．００４ｃａｌ −ｃｍ／
５ｅｃ−ｃｎ＋”℃と低いため、局所加熱も可能となり
、この加熱によって容器９が無孔形状に回復するような
ことはない。
もので、容器９の外側に固体電解質３を支持部１３で固
定し、その外側に硫黄及び多硫化ナトリウム２を含浸さ
せた補助導電材１１を組込み、さらに集電体１２を取り
つけ底板６で気密にしである。他方、陰極部は固体電解
質３の内部にナトリウム１を封止板５に取りつけた電極
兼注入管１０から注入し、キャップ１４で気密にしであ
る。なお、陽極容器４、容器９、電気絶縁板７及び底板
６は全て形状記１ａセラミックスから成り、容器９には
電池作動温度で多孔質、異常高温で無孔質となるように
形状記憶させである。形状記憶セラミックスは電気絶縁
体であるため、陽極容器４の内面にば集電効率を高める
ために、たとえばカーボン等の東電体１２を内貼しであ
る。電池の組立は、まず、陽極容器４を所定の形状に加
工後焼鈍する。次に所定の温度に加熱して封止板５の取
りつけ部の電気絶縁板７、底板６の堆りっけ部の陽極容
器４下部及び固体電解質３の支持部１３をそれぞれ拡管
変形と容器９に多孔変形を負荷し、降温する。その後、
封止板１５、固体電解質３及び底板６等を８：ｎ込み、
それぞれの各はめ合い部を局所加熱し、元の旋削形状に
回復させる。この時の形状回復力は約７ＭＰａであり、
気密シール圧としては充分な圧力が発生ずる。形状記憶
セラミックスの熱伝導率は０．００４ｃａｌ −ｃｍ／
５ｅｃ−ｃｎ＋”℃と低いため、局所加熱も可能となり
、この加熱によって容器９が無孔形状に回復するような
ことはない。
本実施例によれば、従来は電池構成部材の組立工程で、
固体電解質と電気絶縁板の接合にガラス半田、電気絶縁
板と金属容器の接合に熱圧接などを施す必要や、電池作
動中に容器が腐食して容量が低下してしまうなどの問題
を生じていたが、陽極容器、電気絶縁板及び固体電解質
の内挿容器を形状記憶セラミックスで一体形状とするこ
とによってガラス半田や熱圧接などの作業工程を不要に
し、耐蝕性に勝れていることから電池の経時的変化がな
く、しかも固体電解質が破損しても安全に停止できるな
どの効果がある。
固体電解質と電気絶縁板の接合にガラス半田、電気絶縁
板と金属容器の接合に熱圧接などを施す必要や、電池作
動中に容器が腐食して容量が低下してしまうなどの問題
を生じていたが、陽極容器、電気絶縁板及び固体電解質
の内挿容器を形状記憶セラミックスで一体形状とするこ
とによってガラス半田や熱圧接などの作業工程を不要に
し、耐蝕性に勝れていることから電池の経時的変化がな
く、しかも固体電解質が破損しても安全に停止できるな
どの効果がある。
本発明によれば、固体電解質が破損しても電池反応物質
である陰極活物質と陽極活物質、例えばナトリウムと硫
黄、の直接接触を初期の反応熱を利用して遮断できるの
で電池容器の溶融により活物質が大気中へ漏出するのを
防止し、安全性の向上を図れる。さらに、１つの陽極容
器に複数本の固体電解質を挿入するマルチ聖霊池では固
体電解質の破損本数に応じて電池容量が低下するが、最
後の１本が破損するまで作動できる。また、電池容器と
固体電解質へ内挿する容器を一体形状とすることにより
、電池の組立て工数削減、長寿命化を達成できる。
である陰極活物質と陽極活物質、例えばナトリウムと硫
黄、の直接接触を初期の反応熱を利用して遮断できるの
で電池容器の溶融により活物質が大気中へ漏出するのを
防止し、安全性の向上を図れる。さらに、１つの陽極容
器に複数本の固体電解質を挿入するマルチ聖霊池では固
体電解質の破損本数に応じて電池容量が低下するが、最
後の１本が破損するまで作動できる。また、電池容器と
固体電解質へ内挿する容器を一体形状とすることにより
、電池の組立て工数削減、長寿命化を達成できる。
第１図は本発明の一実施例のナトリウム−硫黄電池の断
面図、第２図は従来のナトリウム−硫黄電池の断面図、
第３図及び第４図は本発明の他の実施例の断面図を示す
。 ■・・・ナトリウム、２・・・硫黄及び多硫化ナトリウ
ム、３・・・固体電解質、４・・・陽極容器、５・・・
封止板、６・・・底板、７・・・電気絶縁板、８．１１
・・・補助導電材、９・・・容器、１ｏ・・・電極兼ナ
トリウム注入管、１２・・・集電体、１３・・・支持部
、１４・・・キャンプ代理人 弁理士 平 木 祐 輔 第１図 唐版 第２図 第３図 ６広根
面図、第２図は従来のナトリウム−硫黄電池の断面図、
第３図及び第４図は本発明の他の実施例の断面図を示す
。 ■・・・ナトリウム、２・・・硫黄及び多硫化ナトリウ
ム、３・・・固体電解質、４・・・陽極容器、５・・・
封止板、６・・・底板、７・・・電気絶縁板、８．１１
・・・補助導電材、９・・・容器、１ｏ・・・電極兼ナ
トリウム注入管、１２・・・集電体、１３・・・支持部
、１４・・・キャンプ代理人 弁理士 平 木 祐 輔 第１図 唐版 第２図 第３図 ６広根
Claims (5)
- （１）イオンが通過可能な固体電解質を境にして、陰極
活物質と陽極活物質とにより電池反応領域を構成し、該
電池反応領域を陽極容器と陰極活物質保有部で包含した
電池において、該固体電解質の少なくとも一方の面ある
いは面近傍を包含するように、該電池作動温度で多孔形
状、異常高温で無孔形状となる材料で構成した遮断材を
配置したことを特徴とする固体電解質型電池。 - （２）該電池作動温度で多孔形状、異常高温で無孔形状
となる材料がセラミックスであることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の固体電解質型電池。 - （３）該セラミックスが雲母を含むガラスセラミックス
であることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の固
体電解質型電池。 - （４）該遮断材と電池容器とを同一材料で別体または一
体加工して構成したことを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の固体電解質型電池。 - （５）イオンが通過可能な固体電解質を境にして、陰極
活物質と陽極活物質とにより電池反応領域を複数構成し
、該電池反応領域を一個の陽極容器に包含したマルチ型
電池において、該固体電解質の少なくとも一方の面ある
いは面近傍を包含するように、該電池作動温度で多孔形
状、異常高温で無孔形状となる材料で構成した遮断材を
配置したことを特徴とする固体電解質型電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60148438A JPS6210880A (ja) | 1985-07-08 | 1985-07-08 | 固体電解質型電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60148438A JPS6210880A (ja) | 1985-07-08 | 1985-07-08 | 固体電解質型電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6210880A true JPS6210880A (ja) | 1987-01-19 |
| JPH0516150B2 JPH0516150B2 (ja) | 1993-03-03 |
Family
ID=15452795
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60148438A Granted JPS6210880A (ja) | 1985-07-08 | 1985-07-08 | 固体電解質型電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6210880A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0453796A2 (en) * | 1990-04-20 | 1991-10-30 | Hughes Aircraft Company | Composite ion-conductive electrolyte member |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54143825A (en) * | 1978-04-29 | 1979-11-09 | Bbc Brown Boveri & Cie | Storage battery |
-
1985
- 1985-07-08 JP JP60148438A patent/JPS6210880A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54143825A (en) * | 1978-04-29 | 1979-11-09 | Bbc Brown Boveri & Cie | Storage battery |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0453796A2 (en) * | 1990-04-20 | 1991-10-30 | Hughes Aircraft Company | Composite ion-conductive electrolyte member |
| JPH04230957A (ja) * | 1990-04-20 | 1992-08-19 | Hughes Aircraft Co | 複合イオン伝導性電解質構成材を有する電気化学セル |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0516150B2 (ja) | 1993-03-03 |
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