JPS63291367A - ナトリウム―硫黄電池の製造方法 - Google Patents
ナトリウム―硫黄電池の製造方法Info
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- JPS63291367A JPS63291367A JP62125900A JP12590087A JPS63291367A JP S63291367 A JPS63291367 A JP S63291367A JP 62125900 A JP62125900 A JP 62125900A JP 12590087 A JP12590087 A JP 12590087A JP S63291367 A JPS63291367 A JP S63291367A
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- electrolyte tube
- solid electrolyte
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- 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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- 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
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- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明はナトリウム−硫黄電池の安全性向上に係り、特
に夜間電力の貯蔵や電気臼４動車用の電池等大電力貯蔵
用のナトリウム−硫黄電池に関する。
に夜間電力の貯蔵や電気臼４動車用の電池等大電力貯蔵
用のナトリウム−硫黄電池に関する。
従来のナトリウム−硫黄電池は固体電解質（β−アルミ
ナ、β′−アルミナ等）が破損した場合、ナトリウムと
硫黄の大部分が瞬時に反応し、電池容器を破損する可能
性がある。このために米国特許第４０２９８５８号明細
書では電池の安全性を確保する方法として、電池容器の
ナトリウム側に耐食性安全隔壁例えばモリブデン管を設
ける方法が、又、特開６０−４４９７２号公報記載のよ
うに金属繊維を充填してナトリウムの流出防止を図る方
法などが提案されている。
ナ、β′−アルミナ等）が破損した場合、ナトリウムと
硫黄の大部分が瞬時に反応し、電池容器を破損する可能
性がある。このために米国特許第４０２９８５８号明細
書では電池の安全性を確保する方法として、電池容器の
ナトリウム側に耐食性安全隔壁例えばモリブデン管を設
ける方法が、又、特開６０−４４９７２号公報記載のよ
うに金属繊維を充填してナトリウムの流出防止を図る方
法などが提案されている。
上記従来技術は、ナトリウムの流出流量を抑制するため
に設けた安全隔壁と固体電解質管とのギャップ部に存在
するナトリウム量について配慮がされておらず、固体電
解質が破損した場合にナトリウムと硫黄が短時間に直接
反応し、電池容器の破損に至るといった電池安全上の問
題があった。
に設けた安全隔壁と固体電解質管とのギャップ部に存在
するナトリウム量について配慮がされておらず、固体電
解質が破損した場合にナトリウムと硫黄が短時間に直接
反応し、電池容器の破損に至るといった電池安全上の問
題があった。
第２図に示した従来型電池において、固体電解質管１と
安全隔壁２とのギャップ部３に存在するナトリウム量を
減少させるため、ギヤツブ巾を極力狭くしようとしても
次の理由により不可能であった。セラミックスである固
体電解質管は曲りや真円度を金属材料のように精度よく
製作できない。
安全隔壁２とのギャップ部３に存在するナトリウム量を
減少させるため、ギヤツブ巾を極力狭くしようとしても
次の理由により不可能であった。セラミックスである固
体電解質管は曲りや真円度を金属材料のように精度よく
製作できない。
例えば１ｋＷｈ級電池（８時間放電）では、直径５０■
、長さ５００ａ＋ｍ程度の固体電解質管が必要となる。
、長さ５００ａ＋ｍ程度の固体電解質管が必要となる。
現状の固体電解質管製造技術では、曲りが長さ５００ｍ
ｍ当り約２ｍｍ、内径のゆがみが約１ 、５ｍｍである
ため固体電解質と安全隔壁のギャップ１１は２〜３ｍｍ
が限度となる。仮にギヤツブ巾を２ｍｍにできたとして
も、ギャップ部に存在する全ナトリウム量は１００ｇに
達する。全量のナトリウムが硫黄と反応した場合には、
肉厚４Ｉ■の不銹鋼製の安全隔壁２も反応生成熱によっ
て溶融破損に至る。安全隔壁が溶融破損すると、安全隔
壁内のナトリウムがさらに硫黄と反応することになり、
やがては電池容器の破損に至る。
ｍ当り約２ｍｍ、内径のゆがみが約１ 、５ｍｍである
ため固体電解質と安全隔壁のギャップ１１は２〜３ｍｍ
が限度となる。仮にギヤツブ巾を２ｍｍにできたとして
も、ギャップ部に存在する全ナトリウム量は１００ｇに
達する。全量のナトリウムが硫黄と反応した場合には、
肉厚４Ｉ■の不銹鋼製の安全隔壁２も反応生成熱によっ
て溶融破損に至る。安全隔壁が溶融破損すると、安全隔
壁内のナトリウムがさらに硫黄と反応することになり、
やがては電池容器の破損に至る。
本発明の目的は、固体電解質が破損しても電池容器を健
全に保つために、ナトリウムからなる陰極側に設ける安
全隔壁の構造や材料を選定し、固体電解質管と安全隔壁
とのギヤツブ巾を小さくして、安全性の高いナトリウム
−硫黄電池を提供することにある。
全に保つために、ナトリウムからなる陰極側に設ける安
全隔壁の構造や材料を選定し、固体電解質管と安全隔壁
とのギヤツブ巾を小さくして、安全性の高いナトリウム
−硫黄電池を提供することにある。
上記目的は、ナトリウムを必須成分とする陰極活物質、
硫黄を必須成分とする陽極活物質、前記陰極活物質と陽
極活物質間に介在し、ナトリウムイオンが通過可能でか
つ内部に安全隔壁を備えた固体電解質管とを主たる構成
要素とするナトリウム−硫黄電池において、前記固体電
解質管として、該電解質管を塑性変形加工用の型として
用い、前記安全隔壁を直接該電解質管の内面に塑性変形
加工によって形成してなる電解質管を用いたことにより
達成される。
硫黄を必須成分とする陽極活物質、前記陰極活物質と陽
極活物質間に介在し、ナトリウムイオンが通過可能でか
つ内部に安全隔壁を備えた固体電解質管とを主たる構成
要素とするナトリウム−硫黄電池において、前記固体電
解質管として、該電解質管を塑性変形加工用の型として
用い、前記安全隔壁を直接該電解質管の内面に塑性変形
加工によって形成してなる電解質管を用いたことにより
達成される。
塑性変形加工を利用した安全隔壁は、安全隔壁と固体電
解質管とのギャップを所望のギヤツブ巾にできる。それ
によ゛って、固体電解質管の曲りや真円度に無関係にギ
ヤツブ巾を０．１ｍｍ以下にすることが可能となるため
、固体電解質が破損しても、ナトリウムと硫黄との直接
反応量が抑制され電池の安全性を維持できる。
解質管とのギャップを所望のギヤツブ巾にできる。それ
によ゛って、固体電解質管の曲りや真円度に無関係にギ
ヤツブ巾を０．１ｍｍ以下にすることが可能となるため
、固体電解質が破損しても、ナトリウムと硫黄との直接
反応量が抑制され電池の安全性を維持できる。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。β′
−アルミナ製の固体電解質管１（直径５０ｍｍｘ長さ５
００ｍｍ）の内側に本発明の塑性加工可能な安全隔壁９
を設ける。安全隔壁材質は加工の便を考慮すると超塑性
材が望ましい。安全隔壁９の底部には固体電解質管表面
へのナトリウム供給流路として直径０．５閣議のピンホ
ールｌＯを設けた。ピンホール出口にはじゃま板１１を
設け、固体電解質管表面へのナトリウム供給流路を分散
させた。安全隔壁９と固体電解質１ならびにじゃま板１
１とのギャップ部３には、ナトリウムを連続的に供給で
きるようにメツシュ（網目状配列のもの）＋２を挿入し
た。メツシュには不銹鋼製で線径２８μｍの３５０番メ
ツシュを用いた。さらに線径の細いメツシュあるいは、
１０μｍ程度の繊維状のウィック（不規則配列のもの）
を用いてもよい。なお、メツシュやウィックの材質とし
ては金属材料に限定されるものでなく、例えばアルミナ
やガラスなどのセラミックス材を用いてもよい。
−アルミナ製の固体電解質管１（直径５０ｍｍｘ長さ５
００ｍｍ）の内側に本発明の塑性加工可能な安全隔壁９
を設ける。安全隔壁材質は加工の便を考慮すると超塑性
材が望ましい。安全隔壁９の底部には固体電解質管表面
へのナトリウム供給流路として直径０．５閣議のピンホ
ールｌＯを設けた。ピンホール出口にはじゃま板１１を
設け、固体電解質管表面へのナトリウム供給流路を分散
させた。安全隔壁９と固体電解質１ならびにじゃま板１
１とのギャップ部３には、ナトリウムを連続的に供給で
きるようにメツシュ（網目状配列のもの）＋２を挿入し
た。メツシュには不銹鋼製で線径２８μｍの３５０番メ
ツシュを用いた。さらに線径の細いメツシュあるいは、
１０μｍ程度の繊維状のウィック（不規則配列のもの）
を用いてもよい。なお、メツシュやウィックの材質とし
ては金属材料に限定されるものでなく、例えばアルミナ
やガラスなどのセラミックス材を用いてもよい。
本実施例では安全隔壁９はナトリウム容器１３と一体と
した。また、陰極と陽極とを電気絶縁するためのα−ア
ルミナ板６とナトリウム容器との接合は熱圧接合法を用
いた。
した。また、陰極と陽極とを電気絶縁するためのα−ア
ルミナ板６とナトリウム容器との接合は熱圧接合法を用
いた。
製作手順としては第３図に示したように、事前に所望の
安全隔壁より小径の安全隔壁１５を超塑性合金例えばイ
ンコネル系合金で作っておき、固体電解質管１の内部に
挿入する。固体電解質管１と安全隔壁１５のギャップ部
にはメツシュ１２とじゃま板１１を挿入しておく。安全
隔壁１５の内側にシール蓋１８と加熱用ヒータ１６を挿
入して安全隔壁を８７０℃に加熱する。ナトリウム容器
１３は温度が上昇しないように、冷却管１７を使って冷
却される。この状態で安全隔壁内に変形に必要な所定圧
力を加えた。安全隔壁は超塑性発現温度と内圧によって
固体重解質管１にメツシュ１２を介して密着するまで膨
張させる。ギャップ部３は挿入したメツシュ１２によっ
て全周均等のギヤツブ巾に維持する。従って、ギヤツブ
巾は３５０番のメツシュ厚さに相当する約７０μｍとな
る。ギャップ部に存在する全ナトリウム量はギャップ部
を占めるメツシュ充填率２８％を考慮すると３．５ｇと
なり、従来電池の約１／３０となる。この程度のナトリ
ウム量であれば仮に最悪の事態で固体電解質管が瞬時に
全面破損した場合でも、安全隔壁の肉厚を１ｍｍとすれ
ばナトリウムと硫黄との反応生成熱による安全隔壁の温
度上昇は高々１００℃に抑えられる。なお、安全隔壁９
はナトリウム容器と一体構造となっており、陰極と陽極
の電気絶縁のために設けられたα−アルミナ板６へは接
合部１４を熱圧接合法にて接合した。
安全隔壁より小径の安全隔壁１５を超塑性合金例えばイ
ンコネル系合金で作っておき、固体電解質管１の内部に
挿入する。固体電解質管１と安全隔壁１５のギャップ部
にはメツシュ１２とじゃま板１１を挿入しておく。安全
隔壁１５の内側にシール蓋１８と加熱用ヒータ１６を挿
入して安全隔壁を８７０℃に加熱する。ナトリウム容器
１３は温度が上昇しないように、冷却管１７を使って冷
却される。この状態で安全隔壁内に変形に必要な所定圧
力を加えた。安全隔壁は超塑性発現温度と内圧によって
固体重解質管１にメツシュ１２を介して密着するまで膨
張させる。ギャップ部３は挿入したメツシュ１２によっ
て全周均等のギヤツブ巾に維持する。従って、ギヤツブ
巾は３５０番のメツシュ厚さに相当する約７０μｍとな
る。ギャップ部に存在する全ナトリウム量はギャップ部
を占めるメツシュ充填率２８％を考慮すると３．５ｇと
なり、従来電池の約１／３０となる。この程度のナトリ
ウム量であれば仮に最悪の事態で固体電解質管が瞬時に
全面破損した場合でも、安全隔壁の肉厚を１ｍｍとすれ
ばナトリウムと硫黄との反応生成熱による安全隔壁の温
度上昇は高々１００℃に抑えられる。なお、安全隔壁９
はナトリウム容器と一体構造となっており、陰極と陽極
の電気絶縁のために設けられたα−アルミナ板６へは接
合部１４を熱圧接合法にて接合した。
第４図は本発明の他の実施例である。本発明の超塑性合
金を用いた安全隔壁において、ナトリウム流出用のピン
ホールをなくし、簡略構造としたものである。固体電解
質管１と安全隔壁１９とのギャップ部３にはメツシュ１
２が挿入されている。固体電解質管表面へ供給されるナ
トリウムは、ナトリウム容器２０から固体電解質１と安
全隔壁１９とのギャップ部３を経て、メツシュによって
供給される。安全隔壁１９の内部は空間とし、不活性ガ
スを充填した。なお、ギャップ部へのナトリウム供給流
路の入口２１はα−アルミナ板６と安全隔壁１９にて構
成されているので、仮に固体電解質１が破損しても電池
の健全性は維持される。第４図の実施例は第１図の実施
例に比べ構造が簡単でかつ安全隔壁内にナトリウムが含
まれていないため安全性が向上する。
金を用いた安全隔壁において、ナトリウム流出用のピン
ホールをなくし、簡略構造としたものである。固体電解
質管１と安全隔壁１９とのギャップ部３にはメツシュ１
２が挿入されている。固体電解質管表面へ供給されるナ
トリウムは、ナトリウム容器２０から固体電解質１と安
全隔壁１９とのギャップ部３を経て、メツシュによって
供給される。安全隔壁１９の内部は空間とし、不活性ガ
スを充填した。なお、ギャップ部へのナトリウム供給流
路の入口２１はα−アルミナ板６と安全隔壁１９にて構
成されているので、仮に固体電解質１が破損しても電池
の健全性は維持される。第４図の実施例は第１図の実施
例に比べ構造が簡単でかつ安全隔壁内にナトリウムが含
まれていないため安全性が向上する。
第５図は本発明の他の実施例を示す。本実施例では第４
図に示す電池よりも更に安全性を向上させるために固体
電解質管表面へのナトリウム供給手段を改良したもので
ある。即ち、ナトリウム容器２０内にナトリウム溜め容
器２２を設けて電池反応に必要なナトリウムをメツシュ
２３にて供給するようにしたものである。安全隔壁２４
の下部は第４図のものと同様に、内部に不活性ガスを注
入し密閉構造としである。
図に示す電池よりも更に安全性を向上させるために固体
電解質管表面へのナトリウム供給手段を改良したもので
ある。即ち、ナトリウム容器２０内にナトリウム溜め容
器２２を設けて電池反応に必要なナトリウムをメツシュ
２３にて供給するようにしたものである。安全隔壁２４
の下部は第４図のものと同様に、内部に不活性ガスを注
入し密閉構造としである。
本発明によれば、固体電解質管の形状に曲りやゆがみな
どがあっても、固体電解質と安全隔壁とのギャップ部に
存在するナトリウム量を最小限に抑えることができるの
で、固体電解質が何らかの原因で破損した場合にもナト
リウム−硫黄電池の安全性を維持できる。
どがあっても、固体電解質と安全隔壁とのギャップ部に
存在するナトリウム量を最小限に抑えることができるの
で、固体電解質が何らかの原因で破損した場合にもナト
リウム−硫黄電池の安全性を維持できる。
第１図は本発明の一実施例のナトリウム−硫黄電池の縦
断面図、第２図は従来のナトリウム−硫黄電池の縦断面
図、第３図は本発明の電池の製作法を示す断面図、第４
図及び第５図は本発明の他の実施例になる電池の断面図
である。 １・・・固体電解質管、２．１９．２４・・・安全隔壁
、３・・・ギャップ部、４・・・ナトリウム、５・・・
硫黄、６・・・電気絶縁用α−アルミナ板、７．１３．
２０・・・ナトリウム容器、８・・・イオウ容器、９．
１５・・・超塑性合金製安全隔壁、１０・・・ピンホー
ル、１１・・・じゃま板、１２・・・メツシュ、１６・
・・加熱用ヒータ、１７・・・冷却管、１８・・・シー
ル蓋、２１・・・ナトリウム供給流路、２２・・・ナト
／、パ・ ′功ム貯蔵容器・１４°°°接合部・
（片代理人 弁理士 小 川 勝 男 ゛〜寓１図 不２−凹 午一−−ＴＩ−リワム ５−−一万叡黄 馬３区 高４図 円−−−９生恰壁
断面図、第２図は従来のナトリウム−硫黄電池の縦断面
図、第３図は本発明の電池の製作法を示す断面図、第４
図及び第５図は本発明の他の実施例になる電池の断面図
である。 １・・・固体電解質管、２．１９．２４・・・安全隔壁
、３・・・ギャップ部、４・・・ナトリウム、５・・・
硫黄、６・・・電気絶縁用α−アルミナ板、７．１３．
２０・・・ナトリウム容器、８・・・イオウ容器、９．
１５・・・超塑性合金製安全隔壁、１０・・・ピンホー
ル、１１・・・じゃま板、１２・・・メツシュ、１６・
・・加熱用ヒータ、１７・・・冷却管、１８・・・シー
ル蓋、２１・・・ナトリウム供給流路、２２・・・ナト
／、パ・ ′功ム貯蔵容器・１４°°°接合部・
（片代理人 弁理士 小 川 勝 男 ゛〜寓１図 不２−凹 午一−−ＴＩ−リワム ５−−一万叡黄 馬３区 高４図 円−−−９生恰壁
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ナトリウムを必須成分とする陰極活物質、硫黄を必
須成分とする陽極活物質、前記陰極活物質と陽極活物質
間に介在し、ナトリウムイオンが通過可能でかつ内部に
安全隔壁を備えた固体電解質管とを主たる構成要素とす
るナトリウム−硫黄電池において、前記固体電解質管と
して、該電解質管を塑性変形加工用の型として用い、前
記安全隔壁を直接該電解質管の内面に塑性変形加工によ
って形成してなる電解質管を用いたことを特徴とするナ
トリウム−硫黄電池。 ２、固体電解質管にメッシュを挿入し、これを塑性変形
加工用の型として用い、安全隔壁を直接該電解質管の内
面に塑性変形加工して形成してなる電解質管を用いたこ
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62125900A JPS63291367A (ja) | 1987-05-25 | 1987-05-25 | ナトリウム―硫黄電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62125900A JPS63291367A (ja) | 1987-05-25 | 1987-05-25 | ナトリウム―硫黄電池の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63291367A true JPS63291367A (ja) | 1988-11-29 |
| JPH0511389B2 JPH0511389B2 (ja) | 1993-02-15 |
Family
ID=14921688
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62125900A Granted JPS63291367A (ja) | 1987-05-25 | 1987-05-25 | ナトリウム―硫黄電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63291367A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0774792A1 (en) | 1995-11-17 | 1997-05-21 | SANYO ELECTRIC Co., Ltd. | Hydrogen-absorbing alloy electrode for alkaline storage batteries and process for producing the same |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50153230A (ja) * | 1974-05-31 | 1975-12-10 |
-
1987
- 1987-05-25 JP JP62125900A patent/JPS63291367A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50153230A (ja) * | 1974-05-31 | 1975-12-10 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0774792A1 (en) | 1995-11-17 | 1997-05-21 | SANYO ELECTRIC Co., Ltd. | Hydrogen-absorbing alloy electrode for alkaline storage batteries and process for producing the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0511389B2 (ja) | 1993-02-15 |
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