JPS6319773A - ナトリウム−硫黄電池とその製造法 - 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 本発明はす２ウムー硫黄寛池とその製造法に関するもの
で、さらに詳しく言えば電気絶縁材としてのａ−アル考
ナリングに接合される陽極蓋、陰極蓋などの金属材の接
合強度を高めることができるナトリウム−硫黄電池とそ
の製造法に関するものである。

従来技術とその問題点 ナトリウム−ａ黄電池は、陰極活物質としてのナトリウ
ムと、陽極活物質としての硫黄とがβ−アルミナ、β′
−アル電すの如きナトリウムイオン伝導性の固体電解質
管により分離され、６００℃〜３５０℃の温度下で動作
させる完全密閉形の二次電池である。このナトリウム−
硫黄電池の従来構造を第５図により説明する。第６図に
おいて、１は固体電解質管で、上端にα−アルミナリン
グ２がガラス半田接合されている。

３は陰極蓋）４は陽極蓋で、それぞれα−アルミナリン
グ２の上面、下面にアルミニウム層を介して熱圧接合さ
れている。固体を解質管１の外側と陽極蓋４に溶接され
た電槽５の内側との間隙の陽極室には、陽極活物質６と
しての硫黄、多硫化す〉リウムがグラファイトフェルト
などの陽極電導材７に含浸されて配され、真空密閉され
ている。鉄製の電槽５の外表面には同材質の陽極端子８
が溶接され、電槽とともに表面処理されて耐硫黄、多硫
化す）　ＩＪウム性を向上させている。

上記の如き従来構造のナトリウム−硫黄電池は、熱圧接
合や陽極端子の溶接工程が社産性の妨げとなるうえに固
体電解質管１とα−アルミナリング２とをガラス半田接
合する際に気泡を生じたり、ガラス半田が均一に流入し
にくいために気密不良を生じることがあった。またガラ
ス半田接合した後、約６５０℃に加熱してα−アルミナ
リング２の上を下面に陰極蓋３、陽極蓋４を熱圧接合す
るので、ガラス半田接合部に熱歪が残存し、高温で動作
させると破壊することがあった。さらに上記熱圧接合時
においても、α−アルミナリング２の表面の凹凸により
陰極蓋３、陰極ＶＭ４の密着性が悪くなって気密不良を
生じたり、ａ−アルミナリング２と固体電解質管１とが
偏心してガラス半田接合されていると、加圧によって破
損することがあった。一方、電槽５の外表面に陽極端子
８を溶接するので、電槽５が熱歪で変形したり、電池の
外径が太きくなって集合電池化する際に占有面積が大き
くなるという欠点があった。

発明の目的 本発明は上記欠点を解消するもので、固体電解質管とα
−アルミナリングとのガラス半田接合部の気密性を向上
させ、高温動作時に固体電解質管に変位を生じても破壊
しないようにすることにより、耐用年数の長い１量産性
のすぐれたナトリウム−硫黄電池を提供することを目的
とする。

発明の構成 本発明のナトリウム−硫黄電池は、α−アルミナリング
に内径の小なる部分と大なる部分とを設け、内径の大な
る部分を上方にして固体電解質管に挿入するとともにａ
−アルミナリングの上面と固体電解質管の上部開口端と
をほぼ一致させてガラス半田接合し、かつ下面をα−ア
ルミナリングの上面と固体電解質管の上部開口端とに当
接させ、中央部に陰極端子管を貫通させたａ−アルミナ
カバーをガラス半田接合し、このα−アルミナカバーの
上面に陽極端子を溶接した環状の陽極蓋を熱溶着接合し
、陽極電導材を収納したｔａｍ内に前記固体電解質管を
挿入し、電槽と陽極蓋とを溶接したものである。またそ
の製造法は上面に陽極端子を溶接した陽極蓋が熱溶着接
合されるとともに中央部に陰極端子管が貫通されてなる
α−アルミナカバーを固体電解質管の上部開口端にガラ
ス半田接合した後、固体電解質管の上端外側面にガラス
半田を溶着させ、α−アルミナリングを固体電解質管の
下部閉塞端より挿入し、前記ガラス半田を溶着させた部
分で該α−アルミナリングを支持しながら熱処理し、前
記α−アルミナカバーの下面とα−アルミナリングの上
面とが当接するまで固体電解質管を自然に降下させてガ
ラス半田接合した後、固体電解質管を陽極電導材が収納
された電槽内に挿入し、ｉ！！槽と陽極蓋とを溶接する
ものである。

実施例 以下実施例により説明する。第１図は本発明のす）　Ｉ
Ｊウムー硫黄電池の要部断面図で、第６図と共通する部
分には同じ符号を付している。

第１図において、内径の小なる部分２Ａ（内径：　４６
．８　馴）と内径の大なる部分２Ｂ（内径＝４８、Ｑｍ
）とを有する外径６ｏ泪、厚さ６酩のα−アルミナリン
グ２の上面２′と外径４６防、長さ４００ｆｉのβ′−
アルミナ製の固体電解質管１の上部開口端１′とをほぼ
一致させてガラス半田接合し、中央部にタップ穴を有す
る陰極端子管９を貫通させるとともに下面を前記ａ−ア
ルミナリング２の上面２′と固体電解質管１の上部開口
端１′とに当接させた外径６０簡、厚さ６簡のα−アル
攬ナカパー１０をガラス半田接合する。このα−アルミ
ナカバー１０の上面には、外径６１．８酩、内径２５．
０鰭、肉厚１熊で、外周縁および内周縁の立ち上がり部
の高さが５簡のニッケルメッキした鉄からなる環状の陽
極蓋４が肉厚０．４ｍ、断面り字状の同材質の陽軸補助
Ｍ４’を介して熱溶着接合されている。この陽極蓋４の
上面には、タップ穴を有する陽極端子８が溶接される。

前述した熱溶着接合は陽極補助蓋４′の下面とα−アル
ミナカバー１０の上面との間に銅層を介して行われ５Ｖ
ｉＡ極禎助Ｍ４’の下面を銅被覆するとともにα−アル
シナカバー１０の陽極補助蓋４′と接触する面にも銅層
を設けておく。ここで陽極補助蓋４′の肉厚を＠極蓋４
の肉厚より薄くするのは、使用時に固体電解質管１が熱
により変位しても陽極補助蓋４′により吸収できるよう
にするためである。この固体電解質管１は、陽極活物質
６が含浸された陽独電導材７が収納されるとともに炭化
チタン、窒化チタンなどのチタン系皮膜で耐食処理され
た電ＮＩ５内に挿入され、陽極蓋４の外周縁と電槽５の
上端５′とが溶接されてなる。電ｆｌＦ５は内径が６２
鵠、長さが４２５８１１、肉厚が２簡の鉄製のもので、
上端５′の肉厚は薄くして溶接が容易に行えるようにし
である。

次に本発明のナトリウム−硫黄電池の製造法を第２図（
ａ）　、■）により説明する。第２図（〜は中央部に陰
極端子管９を貫通させたα−アルミナカバー１０の上面
に断面がＬ字状の陽極補助蓋４′を銅層を介在させて真
空下、１１２０°Ｃで熱溶着接合し、この陽極補助蓋４
′の立ち上がり部と上面に陽極端子８を溶接した環状の
陽極蓋４の内周縁とを溶接した後、該α−アルミナカバ
ー１０の下面と固体電解質’ＩＮの上部開口端１′とを
ガラス半田接合する。そして固体電解質管１の上端外側
面にガラス半田１１を溶着させ、α−アルミナリング２
を内径の大なる部分を上方にして固体電解質管１の下部
閉塞端より挿入し、前記ガラス半田を溶着させた部分で
該α−アルミナリング２を支持しながら窒素ガス雰匪気
下において９５０°Ｃで熱処理し、第２図（′ｂ）のよ
うにα−アルミナカバー１０の下面とα−アルミナリン
グ２の上面２′とが当接するまで固体１１Ｅ解質管を自
然に降下させてガラス半日接合する。

こうして得られた固体電解質管１を陽極電導材７が収納
された電槽５内に挿入し、固体電解質管内に陰極活物質
を充填するとともにＩ！！極蓋４の外周縁とｍＷ！ｓの
上端５′とを溶接してナトリラム−硫黄電池とする。

このようにして得たナトリウム−硫黄電池と第３０のよ
うな従来のナトリウム−ａ黄ｍ池とをそれぞれ５七ルず
つ製作し、製造時の固体電解質管の破損個数、最高耐熱
温度、電槽の偏心の有無、ｓｔｔ槽の変形などの溶接時
の不良個数を調査し、結果を表−１に示す。

表　　−１ 表−１から本発明電池では製造時の固体電解質管の破損
、電槽の偏心、溶接時の不良を皆無にすることができ、
最高耐熱温度も高くすることができる。

発明の効果 実施例において詳述した如く、本発明のナトリウム−硫
黄電池は最高耐熱温度を高くできるので、電池の耐泪年
敗を数年以上にすることができる。また製造時の破損、
不良を皆無にすることができ、熱溶着接合などを電気炉
内で同時に多貝に行うことができるため、′ｉｋＭ性と
いう点においてもすぐれている。さらに陽極端子、陰極
端子にタップ穴を設番チているので、電池間の接続を接
続体により容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のナトリウム−硫黄電池の要部断面図、
第２図（ａ）　、　（ｂ）は本発明のナトリウム−硫黄
電池の製造法を示す図、第３図は従来の＋）リウムー硫
黄電池の断面図である。 １・・・固体電解質管　　２・・・α−アル之ナナリン
グ４・・陽極Ｍ４′・・・陽極補助蓋 ５・・・電ＷＩ　　　　　　８・・・陽極端子９・・・
陰極端子管　　　１０・・・α−アルミナカバー１１・
・・ガラス半田

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）α−アルミナリングの上面とナトリウムイオン伝
   導性の固体電解質管の上部開口端とをほぼ一致させてガ
   ラス半田接合し、かつ下面をα−アルミナリングの上面
   と固体電解質管の上部開口端とに当接させ、中央部に陰
   極端子管を貫通させたα−アルミナカバーをガラス半田
   接合し、このα−アルミナカバーの上面に陽極端子を溶
   接した環状の陽極蓋を熱溶着接合し、陽極活物質が含浸
   された陽極電導材を収納した電槽内に前記固体電解質管
   を挿入し、電槽と陽極蓋とを溶接したことを特徴とする
   ナトリウム−硫黄電池。
2. （２）陽極蓋は外周縁と内周縁とに立ち上がり部を有し
   、外周縁の立ち上がり部の外側に電槽の上端が溶接され
   、内周縁の立ち上がり部の外側に断面がＬ字状で肉厚が
   陽極蓋より薄い陽極補助蓋が溶接され、この陽極補助蓋
   の下面とα−アルミナカバーの上面との間に銅層を介在
   させて熱溶着接合した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）α−アルミナリングは内径の大なる部分と内径の
   小なる部分とを有し、内径の大なる部分を上方にして固
   体電解質管にガラス半田接合されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のナトリウム−硫黄電池。
4. （４）陽極端子および陰極端子管にはタップ穴が設けら
   れてい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。
5. （５）中央部に陰極端子管を貫通させたα−アルミナカ
   バーの上面に断面がＬ字状の陽極補助蓋を熱溶着接合し
   、この陽極補助蓋の立ち上がり部と上面に陽極端子を溶
   接した環状の陽極蓋の内周縁とを溶接した後、前記α−
   アルミナカバーの下面と固体電解質管の上部開口端とを
   ガラス半田接合し、この固体電解質管の上端外側面にガ
   ラス半田を溶着させ、内径の小なる部分と大なる部分と
   を有するα−アルミナリングを内径の大なる部分を上方
   にして固体電解質管の下部閉塞端より挿入し、前記ガラ
   ス半田を溶着させた部分で該α−アルミナリングを支持
   しながら熱処理して固体電解質管を自然に降下させ、α
   −アルミナリングとα−アルミナカバーおよび固体電解
   質管とをガラス半田接合した後、この固体電解質管を陽
   極電導材が収納された電槽内に挿入し、陽極蓋の外周縁
   と電槽の上端とを溶接することを特徴とするナトリウム
   −硫黄電池の製造法。