JPS6366862A

JPS6366862A - ナトリウム−硫黄電池

Info

Publication number: JPS6366862A
Application number: JP61210422A
Authority: JP
Inventors: Masamune Itou; 伊藤　正念; Hiromochi Tsuji; 博以辻
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1986-09-05
Filing date: 1986-09-05
Publication date: 1988-03-25
Also published as: JPH0582716B2

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】発明の目的（産業上の利用分野）本発明はナトリウム−硫黄電池の製造工程において、容
器接合用フランジに接合された固体電解質管と陽極容器
、陰極容器を熱圧接合する際、固体電解質管との偏心等
をなくしたナトリウム−硫黄電池に関するものである。

（従来の技術）最近電気自動車、夜間電力貯蔵用及び宇宙ロケット用の
二次電池として、ナトリウム−硫黄電池の研究開発が進
められている。

ナトリウム−硫黄電池は、鉛蓄電池に比べて理論エネル
ギー密度が高く、充放電時における水素や酸素の発生と
いった副反応もなく、活物質の利用率も高く、しかも軽
いという特長を有している。

ナトリウム−硫黄電池は陽極に溶融硫黄、陰極に溶融金
属ナトリウム及びこの両者を隔離しナトリウムイオンに
対して選択的な透過性を有するセラミック例えばβアル
ミナの固体電解質からなっており、放電時には次のよう
な反応によってナトリウムイオンが固体電解質を透過し
て陽極の硫黄と反応し、多硫化ナトリウムを生成する。

２Ｎａ　＋ＸＳ−＋Ｎａ　３ｘまた、充電時には放電時とは逆の反応が起こり、ナ］〜
リウム及び硫黄が生成される。

従来のナトリウム−硫黄電池の構造は、第８図に示すよ
うに２１は陽極端子、２２は同陽極端子２１の上端部に
立設された有底円筒状の陽極容器、２３は陽極容器２２
の上端部に固着されたαアルミナ製の絶縁を兼ねた容器
接合用フランジ、２４は同容器接合用フランジ２３の内
端部に密封固着され、下方へ延びる円筒状の袋管を形成
するセラミック製例えばβアルミナ製の固体電解質管で
あって、陰極作用物質であるナトリウムイオンのみを容
易に透過させる機能を有している。

２５は容器接合用フランジ２３の上端部に固着され、そ
の上端部に密封固着された円筒状の陰極容器、２６は陰
極容器２５の上蓋の中央部に固着され、陰極容器２５を
通して固体電解質管２４の底部まで延びたステンレス又
はニッケル製の［い陰極管で、同陰極管２６は陰極端子
２７を兼ねる。

そして、２８は陽極作用物質である硫黄を含浸させたカ
ーボンマット、２９は陰極作用物質である溶融ナトリウ
ムを含浸させたステンレス製のウィックである。

容器接合用フランジ２３と陽極容器２２、陰極容器２５
どの接合は、第９図に示すように平板環状の容器接合用
フランジ２３と同じく平板環状の陽極容器２２上端部と
の間及び平板環状の容器接合用フランジ２３と同じく平
板環状の陰極容器２５下端部との間にそれぞれアルミニ
ウム板を介在させて熱狂接合することにより行われてい
る。

（発明が解決しようとする問題点）従来、容器接合用フランジ２３と陽極容器２２上部フラ
ンジ及び容器接合用フランジ２３と陰極容器２５下部フ
ランジはいずれも平板環状であったため、固体電解質管
２４が左右にずれて偏心したり、下方へ延びる固体電解
質管２４が斜状になったりすることがあった。

そのような場合、電流密度が均一に保たれず、また、ナ
トリウム−硫黄電池を３００〜４００℃に加熱する際に
硫黄を含浸させた陽極のカーボンマット２８が膨張し、
その応力が固体電解質管２４にかかり、固体電解質管２
４が破損するという問題点があった。

また、容器接合用フランジ２３を陽極容器２２又は陰極
容器２５と熱圧接合する際、固体電解質管２４が偏心等
を起こさないようにするため、作業が手間どり、作業時
間がかかるという問題点があった。

・発明の構成（問題点を解決するための手段）本発明は上記問題点を解決するために、固体電解質管の
上部外周に設けられた容器接合用フランジのうち少なく
とも陽極容器接合側に段差部を形成するとともに、陽極
容器上端の接合フランジを上記段差部に対応して中心位
置決め機能を持たせるという構成を採用している。

（作用）本発明は上記構成を採用したことにより、容器接合用フ
ランジ３を陽極容器１の接合フランジ１ａ及び必要によ
り陰極容器４の接合フランジ４ａに熱圧接合する際、固
体電解質管５の偏心や斜め取付がなくなり、同工程にお
ける作業が容易となるのである。

（実施例）次に本発明を具体化した一実施例を第１〜７図を用いて
説明する。

本発明のナトリウム−硫黄電池の構造は、容器接合用フ
ランジ３、陽極容器１の接合フランジ１ａ１陰極容器４
の接合フランジ４ａ以外の部分については、前記従来の
ナトリウム−硫黄電池とほぼ同様の構成を有している。

容器接合用フランジ３と陽極容器１の接合フランジ１ａ
及び陰極容器４の接合フランジ４ａとの接合部付近の構
造は第１図に示すように、１はナトリウム−硫黄電池の
下部に設けられた円筒状の陽極容器、１ａは同陽極容器
１の上端部に形成された接合フランジ、３はアルミニウ
ム′板２を介して開極容器１上端外周部に固着された円
環状のαアルミナ製容器接合用フランジであって、その
内周側に突状の段差部３ａを有し、同段差部３ａと上記
接合フランジ１ａとによって後記固体電解質管５の中心
位置決め機能を有している。

上記段差部３ａの幅は第６図に示すように、熱圧接合に
よる気密性、接合強度、熱ひずみ応力の関係から２〜８
ｍｍの範囲内が適当である。

なお、第６図においてＡ、８．Ｃはそれぞれ熱圧接合後
の強度、熱ひずみ、気密性を表している。

又、上記段差部３ａの深さはｏ、ｉｍｍ以上が好ましく
、それ以下では位置決め作業が困難となりやすい。

また、段差部３ａの深さの最大は第７図に示すように、
容器接合用フランジの厚さの４分の１以下としなければ
ならない。

４はその下端部の接合フランジ４ａにおいて、アルミニ
ウム板２を介して容器接合用フランジ３の上端外周部に
固着された陰極容器、５は上記容器接合用フランジ３の
内端部に固着され、下方へ延びる円筒状の袋管を形成す
るβアルミナ製の固体電解質管で、ナトリウムイオンを
選択的に透過させる機能を有している。

６は同固体電解質管５内中央に位置し、陰極容器４から
固体電解質管５底部まで延びる円筒状の陰極管である。

上記のように構成された実施例について、その作用を説
明する。

ナトリウム−硫黄電池の製造工程において、容器接合用
フランジ３と陽極容器１及び陰極容器４との接合は、ま
ずガラス半田によって固体電解質管５と容器接合用フラ
ンジ３が接合され、次いでこの容器接合用フランジ３の
内周部に設けられた段差部３ａに対応して形成された陽
極容器１側の接合フランジ１ａ及び陰極容器４側の接合
フランジ４ａがアルミニウム板２を介して容器接合用フ
ランジ３と上下方向に熱狂接合されることによって行わ
れる。

なお、固体電解質管５と容器接合用フランジ３とのガラ
ス半田による接合は、上記のようにあらかじめ接合する
のが通常であるが、容器接合用フランジ３を陽極容器１
及び陰極容器４の熱圧接合した後に行うこともできる。

上記のようにして熱圧接合により製造されたナトリウム
−硫黄電池は、固体電解質管５とｒＡ極容器１との間隔
が円筒状の陽極容器１内の円周各部で常に一定となり、
固体電解質管５の偏心はない。

また、容器接合用フランジ３を陽極容器１及び陰極容器
４に熱圧接合する工程において、作業が容易で作業時間
の短縮をはかることが可能である。

前記したように、段差部３ａは固体電解質管５の陽極容
器１に対する中心位置決め機能を有しているが、段差部
３ａは容器接合用フランジ３の陰　。

極言器４側にも設けられているので、陰極容器４の容器
接合用フランジ・３に対する中心位置決めは能も有して
いる。

本発明においては上記実施例に限定されず、次のように
構成することもできる。

（１）上記実施例の構造において、陰極容器４の形状は
第２図に示すように陰極容器４の外側円筒部を固体電解
質管５と同心円状に形成することもできる。その場合陰
極容器４の客足が減少するが、その高さを高くすること
により対応できるので実用上問題はない。また、陽極容
器１の底部中央には軸心保持部材７が付設され、固体電
解質管５の軸心を中心位置に保つ機能を有しており、同
軸心保持部材７を具備することによって固体電解質管５
の偏心をより確実に防止することができる。

（２）本発明においては第３図に示すように、陽極容器
１の外側円筒部は、容器接合用フランジ３の段差部３ａ
外周部に形成することもできる。その場合陽極容器１の
客足が減少するが、その高さを調整することにより電池
の性能を確保することができる。

（３）容器接合用フランジ３の段差部３ａは、第４図に
示すように陽極容器１側の下部にのみ設けることもでき
る。固体電解質管５は容器接合用フランジ３の内周部に
密封固着され、陽極容器１内を下方へ延びているので、
上記段差部３ａが陽極容器１側の下部に設けられておれ
ば固体電解質管５の偏心を防止することができる。

（４）容器接合用フランジ３の段差部３ａは、第５図に
示すように容器接合用フランジ３の外周側に設けること
もできる。その場合同段差部３ａに対応する陽極側の接
合フランジ１ａ及び陰極側の接合フランジ４ａは段差部
３ａの内周部に係合するような形状、即ちＬ字状に形成
することが、容器接合用フランジ３と陽極容器１及び陰
極容器４とをより確実に接合する点から好ましい。

発明の効果本発明のナトリウム−硫黄電池は、固体電解質管が斜め
に取付けられることがないので、電池の使用時における
加熱による硫黄を含浸させた陽極のカーボンマットの膨
張に基づく固体電解質管への応力が緩和され、固体電解
質管が破損することがなくなるとともに、固体電解質管
のずれによって電流密度が変化することもない。

また、容器接合用のフランジを陽極容器及び陰極容器に
熱圧接合する際の作業が容易となり、作業時間の短縮を
はかることができ、電池組立が効率的にできるという優
れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のナトリウム−硫黄電池の実流例を示す
要部概略縦断面図、第２図〜第５図はそれぞれ本発明の
別個を示す要部概略縦断面図、第６図は段差部の幅と気
密性、強度、熱ひずみの関係を表すグラフ、第７図はフ
ランジの厚さに対する深さの比と℃の部分の強度の関係
を表すグラフ、第８図は従来のナトリウム−硫黄電池を
示す概略縦断面図、第９図は従来のナトリウム−硫黄電
池の要部概略縦断面図である。１・・・陽極容器、１ａ・・・接合フランジ、３・・・
容器接合用フランジ、３ａ・・・段差部、４・・・陽極
容器、４ａ・・・接合フランジ、５・・・固体電解質管
。特許出願人　　　　　　日本碍子　株式会社代　理　人
　　　　　弁理士　　恩１）博宣第４図　　　　第５図第６図段差部（８ａ）の幅（１）

Claims

【特許請求の範囲】１、固体電解質管（５）の上部外周に設けられた容器接
合用フランジ（３）のうち少なくとも陽極容器（１）接
合側に段差部（３ａ）を形成するとともに、陽極容器（
１）上端の接合フランジ（１ａ）を上記段差部（３ａ）
に対応して中心位置決め機能を持たせるようにしたナト
リウム−硫黄電池。２、固体電解質管（５）の上部外周に設けられた容器接
合用フランジ（３）のうち少なくとも陽極容器（１）接
合側に段差部（３ａ）を形成するとともに、陽極容器（
１）上端の接合フランジ（１ａ）を上記段差部（３ａ）
に対応して中心位置決め機能を持たせ、かつ容器接合用
フランジ（３）の陰極容器（４）接合側にも段差部（３
ａ）を形成させるとともに、陰極容器（４）下端の接合
フランジ（４ａ）を上記段差部（３ａ）に対応して中心
位置決め機能を持たせるようにした容器接合用フランジ
（３）を用いるナトリウム−硫黄電池。３、陰極容器（４）は、固体電解質管（５）と同心円状
に形成された外側円筒部を有するものである特許請求の
範囲第２項に記載のナトリウム−硫黄電池。４、陽極容器（１）は、容器接合用フランジ（３）の段
差部（３ａ）の外周部に形成された外側円筒部を有する
ものである特許請求の範囲第１項又は第２項に記載のナ
トリウム−硫黄電池。５、段差部（３ａ）は容器接合用フランジ（３）の内周
側又は外周側に設けられた特許請求の範囲第１項又は第
２項に記載のナトリウム−硫黄電池。６、段差部（３ａ）の幅は、２〜８ｍｍ、深さは０．１
ｍｍから容器接合用フランジ厚の４分の１ｍｍまでであ
る特許請求の範囲第１項又は第２項に記載のナトリウム
−硫黄電池。