WO2011099489A1 - 溶融塩電池 - Google Patents

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真嶋 正利
新田 耕司
千尋 平岩
篤史 福永
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Abstract

矩形板状の正極1及び負極2間に、矩形板状のガラスクロスからなり溶融塩を含ませたセパレータ3を介装させて発電要素Xを構成し、電池容器5の形状を略直方体状として、電池容器5内の負極2側に配したバネ4aから与圧される非可撓性の押え板4bが、バネ4aからの押圧力を略均等に分散させて負極2を下方に押圧し、その反作用で電池容器5の底壁52が正極1を上方に押圧することにより、電池を複数組み合わせた場合にもデッドスペースが生じず、且つ安定した充放電が行える溶融塩電池を提供する。

Description

溶融塩電池
 本発明は、正極、負極及び溶融塩を含んでなるセパレータからなる発電要素と、該発電要素を収容する電池容器を備える溶融塩電池に関する。
 近年、太陽光、風力等の自然エネルギーを利用した発電が盛んに行われている。これらの自然エネルギーによる発電は、気候及び天候に左右される要素が多く、電力需要に合わせた発電量の調整ができないため、負荷に対する電力供給の平準化が不可欠となる。この平準化には、電気エネルギーを充放電する必要があり、そのための手段として高エネルギー密度・高効率のナトリウム硫黄電池が用いられることがある。ナトリウム硫黄電池は、運用状態において正極活物質の硫黄及び多硫化ナトリウムと負極活物質のナトリウムとが高温で溶融しており、両活物質の間に介在する固体電解質が破損した場合であっても、これらの活物質が混じり合って急速に反応しないようにする必要がある。ナトリウム硫黄電池は、また、複数の単電池を組み合わせて大容量化されることが多い。
 例えば、特許文献1では、ナトリウムイオン透過性の円筒袋状の固体電解質内に設けた安全管の内外に流動抵抗部材を充填することにより、安全管のクラックを通じて溶融ナトリウム極に流入する硫黄の流動速度を低下させ、更に安全管が高温腐食により破損した場合には、安全管の内部に硫黄及び硫化ナトリウムが混入する速度を減少させる技術が開示されている。また、特許文献2では、多数のナトリウム硫黄電池を複数の電池ブロックに区分し、断熱容器内に各電池ブロックを着脱可能に収容することにより、組立時における単電池の組み付け、及び保守点検時における断熱容器内から単電池の脱着、又は断熱容器内への単電池の脱着を容易にする技術が開示されている。更に、特許文献3では、ナトリウム硫黄電池の単電池を収容する収容容器の底部に活物質の通過溝を設けることにより、単電池から漏れ出た活物質を安全に溜めおく技術が開示されている。
 特許文献1から3に開示されたナトリウム硫黄電池では、固体電解質として用いたアルミナセラミックスからなる収容容器に溶融したナトリウムが収容されており、セラミックスを用いることによる機械的な脆さを補うために、収容容器の形状を円筒状にせざるを得ないところがある。このため、複数の単電池を組み合わせた場合は、収容容器の径の大小に関わりなく一定の割合でデッドスペースが生じる結果となり、エネルギー密度がその分だけ小さくなる。
 これに対し、特許文献4では、溶融塩を含む電解質をセパレータに含浸させて固定化し、正極及び負極で前記セパレータを挟持することによって、活物質の収容容器を不要にした溶融塩電池が開示されている。
特開平2-040866号公報 特開平7-022066号公報 特開平7-014606号公報 特開2007-273362号公報
 しかしながら、特許文献4に開示された技術では、充放電に伴って正極及び負極が膨脹又は収縮したときに、セパレータに対する正極及び負極からの押圧が変化するため、カチオンが正極及び負極にインターカレート又は析出する量が変動して充放電の安定性に欠ける場合があった。
 本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、安定した充放電を行うことができ、且つスペース効率が良好でエネルギー密度が高い溶融塩電池を提供することにある。
 本発明に係る溶融塩電池は、溶融塩を含んでなるセパレータを正極及び負極間に介装させた発電要素と、該発電要素を収容する電池容器とを備える溶融塩電池において、前記電池容器内の前記正極及び負極側の少なくとも一方に押圧部材を備え、該押圧部材で前記発電要素を押圧するようにしてあることを特徴とする。
 本発明にあっては、電池容器内に設けた押圧部材で発電要素を正極及び負極側から押圧するため、正極及び負極が充放電によって厚み方向に伸縮した場合であっても、セパレータに対する正極及び負極からの押圧力が略一定に保持される。
 また、発電要素の正極及び負極間に溶融塩を含むセパレータを介装させて電池容器に収容してあり、セパレータの形状を正極及び負極の形状に合わせることができるため、発電要素及び電池容器の形状の自由度が高まる。
 本発明に係る溶融塩電池は、溶融塩を含んでなるセパレータを正極及び負極間に介装させた発電要素と、該発電要素を収容する電池容器とを備える溶融塩電池において、前記電池容器は、前記正極及び負極が対向する方向を軸方向とする筒体であり、該筒体の周面に、周方向に沿って屈曲しており、前記発電要素の前記軸方向への伸縮に伴って伸縮する屈曲部を形成してあることを特徴とする。
 本発明にあっては、正極及び負極が対向する方向を軸方向とする電池容器の周面の周方向沿いにある屈曲部が屈曲しており、前記軸方向に対する発電要素の伸縮に応じて伸縮するため、正極及び負極が充放電によって伸縮した場合であっても、セパレータに対する正極及び負極からの押圧力が略一定に保持される。
 また、発電要素の正極及び負極間に溶融塩を含むセパレータを介装させて電池容器に収容してあり、セパレータを任意の形状に形成できるため、発電要素及び電池容器の形状の自由度が高まる。
 本発明に係る溶融塩電池は、溶融塩を含んでなるセパレータを正極及び負極間に介装させた発電要素と、該発電要素を収容する電池容器とを備える溶融塩電池において、前記電池容器は、前記発電要素を前記正極及び負極側の少なくとも一方から押圧するようにしてあることを特徴とする。
 本発明にあっては、電池容器の正極及び負極側の少なくとも一方の面が有する弾性力により、発電要素を正極及び負極側から押圧するため、正極及び負極が充放電によって伸縮した場合であっても、セパレータに対する正極及び負極からの押圧力が略一定に保持される。
 また、発電要素の正極及び負極間に溶融塩を含むセパレータを介装させて電池容器に収容してあり、セパレータを任意の形状に形成できるため、発電要素及び電池容器の形状の自由度が高まる。
 本発明に係る溶融塩電池は、前記電池容器は、前記正極及び負極側の少なくとも一方の内側を凸曲面にしてあることを特徴とする。
 本発明にあっては、電池容器の正極及び負極側の少なくとも一方の内側に形成された凸曲面によって発電要素に対する押し代が確保されるため、発電要素が電池容器から強固に押圧される。
 本発明に係る溶融塩電池は、前記電池容器は、前記正極及び負極側の少なくとも一方の内側に複数の押圧子を突設してあることを特徴とする。
 本発明にあっては、電池容器の正極及び負極側の少なくとも一方の内側に突出するように形成された複数の押圧子によって発電要素に対する押し代が確保されるため、発電要素が電池容器から強固に押圧される。
 本発明に係る溶融塩電池は、前記正極及び負極側の少なくとも一方に押圧力を分散伝達する伝達部材を備えることを特徴とする。
 本発明にあっては、正極及び負極側の少なくとも一方の伝達部材によって発電要素に押圧力が分散されるように伝達されるため、発電要素に対する押圧力の分散度が適正に調整される。
 本発明に係る溶融塩電池は、前記伝達部材は非可撓性を有し、前記押圧部材、凸曲面又は押圧子から与圧されて前記正極及び負極側の少なくとも一方を押圧するようにしてあることを特徴とする。
 本発明にあっては、非可撓性の伝達部材が電池容器側から与圧されて正極及び負極側の少なくとも一方を押圧するため、正極及び負極に対する押圧力が略均等に分散される。このため、正極及び負極に歪み(しわ)が生じ難く、充放電に伴う正極及び負極での反応が略均一に進行する。
 本発明に係る溶融塩電池は、前記電池容器を前記正極又は負極と電気的に接続してあることを特徴とする。
 本発明にあっては、電池容器を正極(又は負極)と電気的に接続してあるため、電池容器を電池の正極端子(又は負極端子)とすることができる。
 本発明に係る溶融塩電池は、前記電池容器は、前記正極又は負極側にリブが形成された第1容器半体に、第2容器半体を結合してなることを特徴とする。
 本発明にあっては、電池容器の少なくとも一方の容器半体にリブが形成されているため、容器半体の肉厚を薄くした場合であっても機械的な強度が確保される。
 本発明に係る溶融塩電池は、前記リブで前記電池容器内に複数の区画を形成してあり、該複数の区画の夫々に、前記発電要素を配してあることを特徴とする。
 本発明にあっては、電池容器の内部がリブによって複数の区画に区切られており、夫々の区画に発電要素が配されている。
 これにより、1つの電池容器の内部に複数の発電要素が分離して配置されるため、電池容器内で各発電要素を直列、並列または直列及び並列に接続して電池の電圧、容量又は電圧及び容量を高めることができる。また、各発電要素のリブに向かう方向への膨脹が、リブによって拘束されるため、複数の発電要素が電池容器内の各区画に安全に収容される。
 本発明に係る溶融塩電池は、前記第1容器半体及び第2容器半体を電気的に絶縁してあり、前記第1容器半体及び第2容器半体を前記正極及び負極の何れかに各別に、電気的に接続してあることを特徴とする。
 本発明にあっては、互いに電気的に絶縁した容器半体の一方を正極に、他方を負極に夫々接続してあるため、2つの容器半体の夫々を電池の正極端子及び負極端子とすることができる。
 本発明に係る溶融塩電池は、前記電池容器は、前記正極及び負極が対向する方向を軸方向とする周面の一方が開口する容器本体、及び該容器本体の開口を封口する蓋体を有することを特徴とする。
 本発明にあっては、正極及び負極が対向する方向を軸方向とする周面の一方を開口させて容器本体とし、該開口を蓋体で封口してあるため、発電要素を電池容器内に組み込むための開口部の大きさを小さくできる。
 これにより、例えば開口部を密閉するためのOリングを小さくすることができ、電池容器への発電要素の収容効率が上がる。
 本発明に係る溶融塩電池は、複数の発電要素を積層した発電要素群を収容してあることを特徴とする。
 本発明にあっては、セパレータを介して正極及び負極を積層した発電要素群を一の発電要素に置き換えてあるため、高電圧の電池が得られる。また、正極及び負極の夫々が通常備える正極集電体及び負極集電体を同一の金属で構成することによって電触の虞がなくなる。
 本発明に係る溶融塩電池は、前記発電要素は、前記正極、セパレータ及び負極を巻回してなることを特徴とする。
 本発明にあっては、セパレータを介して正極及び負極を巻回した発電要素群を一の発電要素とするため、大容量の電池が得られる。
 本発明によれば、発電要素を正極及び負極側から押圧するため、正極及び負極が充放電によって厚み方向に伸縮した場合であっても、セパレータに対する正極及び負極からの押圧力を略一定に保持して、カチオンが正極及び負極にインターカレート又は析出する量が変動するのを防止する。電池容器内にガスが充満して電池容器が変形したような場合であっても同様である。また、溶融塩を含ませるセパレータを任意の形状に形成できるため、正極及び負極間にセパレータを介装させた発電要素の形状、並びに電池容器の形状の自由度が高まる。
 従って、安定した充放電を行うことが可能となる上、セパレータ、正極及び負極の形状を平板状にして電池容器の形状を直方体状にした場合は、スペース効率が良好となって、その分エネルギー密度を高めることが可能となる。
図1は、本発明の実施の形態1に係る溶融塩電池の略示縦断面図である。 図2は、本発明の実施の形態2に係る溶融塩電池の略示縦断面図である。 図3は、本発明の実施の形態3に係る溶融塩電池の略示縦断面図である。 図4は、本発明の実施の形態3に係る溶融塩電池の略示縦断面図である。 図5は、本発明の実施の形態4に係る溶融塩電池の電池容器の略示分解斜視図である。 図6Aは、本発明の実施の形態5に係る溶融塩電池の容器半体の略示平面図である。 図6Bは、本発明の実施の形態5に係る溶融塩電池の容器半体の略示正面断面図である。 図7Aは、他の容器半体の略示平面図である。 図7Bは、他の容器半体の略示正面断面図である。 図8は、本発明の実施の形態6に係る溶融塩電池の略示縦断面図である。
 以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図面の説明においては、同一要素には、同一符号を付し、重複する説明を省略する。図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
また。以下に示す実施の形態は、本発明を具体化するための溶融塩電池を例示するものであって、本発明は、溶融塩電池を以下の電池には特定しない。更に、この明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態に記載される部材に特定するものではない。
(実施の形態1)
 図1は、本発明の実施の形態1に係る溶融塩電池の略示縦断面図である。図中5は、アルミニウム(以下、単にアルミという)からなる電池容器であり、電池容器5は、中空の略直方体状をなしている。電池容器5の各内面は、フッ素コートによって絶縁処理が施されている。電池容器5内には、矩形平板状の正極1及び負極2間にガラスクロスからなるセパレータ3を介装させた発電要素Xが、正極1を下方に向けて収容されている。電池容器5の天壁53と負極2との間には、波板状の金属からなるバネ(押圧部材)4aが配されており、該バネ4aが、アルミ合金からなり非可撓性を有する平板状の押え板(伝達部材)4bを付勢して負極2を下方に押圧させることにより、その反作用で、正極1が電池容器5の底壁52の上面から上方に押圧されるようになっている。バネ4aは、金属製のスプリング等に限定されず、例えばゴム等の弾性体であってもよい。
 正極1は、アルミからなる矩形板状の正極集電体11上に、正極活物質であるNaCrO2及びバインダ(結着剤)を含む正極材12を塗布して形成してある。正極活物質は、NaCrO2に限定されない。負極2は、アルミからなる矩形板状の負極集電体21上に、負極活物質である錫を含む負極材22をメッキによって形成してある。負極活物質は、錫に限定されず、例えば、錫を珪素又はインジウムに置き換えてもよい。負極集電体21上に負極材22をメッキする際には、ジンケート処理(亜鉛置換処理)として下地に亜鉛をメッキした後に錫メッキを施すようにしてある。負極2は、例えば錫の粉末に結着剤を含ませて負極集電体21上に塗布するようにしてもよい。正極集電体11及び負極集電体21は、アルミに限定されず、例えばステンレス鋼であってもよい。セパレータ3には、電解質を含浸させてあり、本実施の形態1では、電解質としてFSI(ビスフルオロスルフォニルイミド)又はTFSI(ビストリフルオロメチルスルフォニルイミド)系アニオンと、ナトリウム、カリウム、又はナトリウムおよびカリウムのカチオンとからなる溶融塩を用いる。
 正極集電体11及び負極集電体21夫々の一端部は、電池容器5の一側面の外側に突設された正極端子15及び負極端子25に、リード線13,23で接続されている。前記リード線13,23は、電池容器5の前記一側面に穿設された嵌装孔に嵌装されている中空の絶縁部材14,24に挿通させて、電池容器5から絶縁してある。
 尚、図1では、電池容器5と、発電要素Xと、押え板4b及びバネ4aとが、互いに隙間を隔てて電池容器5内に収容されているかの如く示されているが、実際には、これらが上下方向に隙間なく接するように収容されている(以下同様)。電池要素X内においても同様に、正極1及びセパレータ3と、セパレータ3及び負極2とが隙間なく接している(以下同様)。
 上述した構成において、外部より負極端子25に対して正極端子15に正の電圧を印加して充電させた場合、ナトリウムイオンが正極1からセパレータ3を介して負極2に移動し、その結果、正極材12及び負極材22が膨脹する。一方、正極端子15及び負極端子25間の外部に負荷を接続して放電させた場合、ナトリウムイオンが負極2から正極1に移動して、正極材12及び負極材22が収縮する。このため、発電要素Xは、充放電に伴って体積が変化し、上下方向について伸縮することになる。
 このように、充放電に伴って発電要素Xが上下方向に伸縮する場合であっても、負極2が押え板4bに及ぼす上下方向の変位が、バネ4aが上下方向に伸縮することによって吸収されるため、バネ4aが押え板4bを介して負極2を押圧する押圧力が略一定に保持される。
 以上のように本実施の形態1によれば、負極側に設けたバネによる押圧力及び電池容器の底壁からの反作用で発電要素を正極及び負極側から押圧するため、正極及び負極が充放電によって厚み方向に伸縮した場合であっても、セパレータに対する正極及び負極からの押圧力が略一定に保持される。また、矩形板状の正極及び負極間に、矩形板状のガラスクロスからなり溶融塩を含ませたセパレータを介装させて発電要素にしてあり、電池容器の形状を発電要素の形状に合わせて略直方体状にしてあるため、スペース効率が良好となる。 従って、安定した充放電を行うことが可能となり、且つエネルギー密度を高めることが可能となる。
 また、負極側に設けた押え板によって、バネから発電要素へ押圧力が分散されるように伝達されるため、発電要素に対する押圧力の分散度を適正に調整することが可能となる。
 更にまた、非可撓性の押え板が、電池容器の天壁側から与圧されて負極を押圧するため、正極及び負極に対する押圧力が略均等に分散される。従って、正極及び負極に歪み(しわ)が生じ難くなると共に、充放電に伴う正極及び負極での反応を略均一に進行させることが可能となる。
(実施の形態2)
 実施の形態1が、バネ4aの弾性力によって発電要素Xを押圧する形態であるのに対し、実施の形態2は、電池容器の周面に形成された屈曲部が屈伸することによって発電要素Xを押圧する形態である。
 図2は、本発明の実施の形態2に係る溶融塩電池の略示縦断面図である。図中5aは、アルミからなる電池容器であり、電池容器5aは、短尺で中空の略四角柱状をなしている。
電池容器5aは、稜に丸みを持たせた周面51に、周方向に沿って外側に屈曲する屈曲部510を形成してあり、各内面には、フッ素コートによって絶縁処理が施されている。電池容器5a内には、矩形平板状の正極1及び負極2間にガラスクロスからなるセパレータ3を介装させた発電要素Xが、正極1を下方に向けて収容されている。発電要素Xの正極集電体11及び負極集電体21の夫々は、電池容器5aの底壁52の上面及び天壁53aの下面と接している。電池容器5aの底壁52及び天壁53aの夫々は、屈曲部510の弾性力によって上方及び下方に付勢されているため、正極1及び負極2の夫々は、電池容器5aの底壁52及び天壁53aから、上方及び下方に押圧されるようになっている。
 上述した構成において、充放電に伴って発電要素Xが上下方向に伸縮する場合であっても、正極1及び負極2間の距離の変動、即ち電池容器5aの底壁52及び天壁53a間の距離の変動が、屈曲部510が上下方向に伸縮することによって吸収されるため、電池容器5aの底壁52及び天壁53aの夫々が正極1及び負極2を押圧する押圧力が略一定に保持される。
 その他、実施の形態1に対応する箇所には、同様の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
 以上のように本実施の形態2によれば、電池容器の周面の周方向沿いに外側へ屈曲している屈曲部が、発電要素の上下方向への伸縮に応じて伸縮するため、正極及び負極が充放電によって厚み方向に伸縮した場合であっても、セパレータに対する正極及び負極からの押圧力を略一定に保持される。また、矩形板状の正極及び負極間に、同形状のガラスクロスからなるセパレータを介装させて発電要素にしてあり、電池容器の形状を発電要素の形状に合わせて略直方体状にしてあるため、スペース効率が良好となる。
 従って、安定した充放電を行うことが可能となり、且つエネルギー密度を高めることが可能となる。
 尚、実施の形態2にあっては、周面51に、周方向に沿って1つ(1つながり)の屈曲部510を備える例を示したが、周面51に、周方向に沿って2つ以上の屈曲部510を備えるようにしてもよい。また、単なる屈曲部ではなく、山折り部と谷折り部が周面51の周方向に沿って交互に現れる蛇腹を備えるようにしてもよい。屈曲部510は、発電要素への当接を避けるために外側に屈曲していることが好ましい。
(実施の形態3)
 実施の形態1が、バネ4aの弾性力によって発電要素Xを押圧する形態であるのに対し、実施の形態3は、電池容器の天壁が有する弾性力によって発電要素Xを押圧する形態である。
 図3および図4は、本発明の実施の形態3に係る溶融塩電池の略示縦断面図である。図中5b,5cはアルミからなる電池容器であり、電池容器5b,5cは、中空の略直方体状をなしている。電池容器5bは、天壁53bの下面に凸曲面530を形成してある。また、電池容器5cは、天壁53cの下面に複数の押圧子531を突設してある。電池容器5b,5cの各内面は、フッ素コートによって絶縁処理が施されている。電池容器5b,5c内には、矩形平板状の正極1及び負極2間にガラスクロスからなるセパレータ3を介装させた発電要素Xが、正極1を下方に向けて収容されている。発電要素Xの正極集電体11は、電池容器5b,5cの底壁52の上面と接しており、負極集電体21と、電池容器5b,5cの天壁53b,53cとの間には、押え板4bが介装されている。電池容器5b,5cの天壁53b,53cが有する弾性力によって付勢された押え板4bが負極2を下方に押圧することにより、その反作用で、正極1が電池容器5b,5cの底壁52の上面から上方に押圧されるようになっている。
 上述した構成において、充放電に伴って発電要素Xが上下方向に伸縮する場合であっても、負極2が押え板4bに及ぼす上下方向の変位が、天壁53b,53cが上下方向に撓むことによって吸収されるため、天壁53b,53cが押え板4bを介して負極2を押圧する押圧力が略一定に保持される。また、天壁53b,53cの上方への撓みと相まって、天壁53b,53c夫々の下面に形成された凸曲面530及び押圧子531が、押え板4bに対する押し代となるため、凸曲面530の曲率及び押圧子531の高さを適当に設定することにより、負極2が押え板4bを介して下方に強固に押圧される。
 以上のように本実施の形態3によれば、電池容器の天壁が有する弾性力及び電池容器の底壁からの反作用で発電要素を正極及び負極側から押圧するため、正極及び負極が充放電によって厚み方向に伸縮した場合であっても、セパレータに対する正極及び負極からの押圧力が略一定に保持される。また、矩形板状の正極及び負極間に、同形状のガラスクロスからなるセパレータを介装させて発電要素にしてあり、電池容器の形状を発電要素の形状に合わせて略直方体状にしてあるため、スペース効率が良好となる。
 従って、安定した充放電を行うことが可能となり、且つエネルギー密度を高めることが可能となる。
 また、電池容器の負極側の内側に形成された凸曲面、或いは電池容器の負極側の内側に突出するように形成された複数の押圧子によって発電要素に対する押し代が確保されるため、発電要素を電池容器から強固に押圧することが可能となる。
 尚、実施の形態3にあっては、天壁53b,53cの弾性力で付勢された押え板4bが負極2を下方に押圧しているが、底壁52の弾性力によって正極1を上方に押圧するようにしてもよい。その場合は、底壁52の上面側に凸曲面又は押圧子を形成するようにしてもよい。
 また、実施の形態2における電池容器5の天壁53及び底壁52の少なくとも一方を実施の形態3の天壁53b,53cのように形成し、天壁53及底壁52の少なくとも一方が、押し板4bを介して負極2及正極1の少なくとも一方を更に押圧するようにしてもよい。
(実施の形態4)
 実施の形態1が、電池容器5内へ発電要素Xを収容する際の開口部の位置を明示しない形態であるのに対し、実施の形態4は、電池容器の周面の一側方に開口を設けてあり、該開口から、負極2及び正極1を上下方向に向けた発電要素Xを収容する形態である。
 図5は、本発明の実施の形態4に係る溶融塩電池の電池容器7の略示分解斜視図である。電池容器7は、中空の略直方体状をなすアルミからなり、一側面(周面の一方)に開口70を有する容器本体7aと、アルミからなり、前記開口70を封口する蓋体7bとを備える。容器本体7a及び蓋体7bの内側は、フッ素コートによって絶縁処理が施されている。容器本体7a及び蓋体7b夫々の嵌合面には、図示しないOリングを挟装するためのリング溝71a及び71bが周設されている。
 上述した電池容器7には、実施の形態1の図1に示す発電要素Xと、該発電要素Xを上方から押圧すべきバネ4a及び押え板4bとが、正極1を下方に向けて収容される。電池容器7に発電要素Xが収容された場合、正極集電体11及び負極集電体21夫々の一端部は、リード線13,23によって、蓋体7bの表側に突設された正極端子15及び負極端子25と接続されるようになっている。図5では、絶縁部材14,24は、省略してある。
 尚、容器本体7aの天壁及び底壁の少なくとも一方を実施の形態3の天壁53b,53cのように形成し、天壁及び底壁の一方が、押し板4bを介して負極2及び正極1の少なくとも一方を押圧するようにしてもよい。また、電池容器7の周面の一部を、実施の形態2に示した屈曲部510のように屈曲させてもよい。
 以上のように本実施の形態4によれば、電池容器の周面の一方を開口させて容器本体とし、該開口を蓋体で封口してあるため、発電要素を電池容器内に組み込むための開口部の大きさを小さくできる。
 従って、例えば開口部を密閉するためのOリングを小さくすることができ、電池容器への発電要素の収容効率を上げることが可能となる。
(実施の形態5)
 実施の形態4が、電池容器7の周面の一側方に設けた開口70から発電要素Xを収容する形態であるのに対し、実施の形態5は、2つの容器半体からなる電池容器に複数の発電要素Xを収容する形態である。
 図6Aは、本発明の実施の形態5に係る溶融塩電池の容器半体の略示平面図、図6Bは、容器半体の略示正面断面図である。また、図7Aは、他の容器半体の略示平面図、図7Bは、他の容器半体の略示正面断面図である。図中8は、電池容器であり、電池容器8は、平面視が矩形状で底板部82に側板部83を周設してなる容器半体8aと、平面視が矩形板状で前記容器半体8aとOリング91を介して嵌合せしめられる他の容器半体8bとを備える。容器半体8a,8bは、何れもアルミからなる。容器半体8a及び8b夫々の嵌合面には、Oリング91を挟装するためのリング溝81a及び81bが周設されている。
 容器半体8aの底板部82には、前面側の側板部83から背面側の側板部83にかけて底板部82を横方向に等間隔で区切るように、リブ84,84,84が立設されている。底板部82には、また、一側方の側板部83から他側方の側板部83にかけて底板部82を前後方向に等間隔で区切るように、リブ85が立設されている。リブ84,84,84、85の上面には、リブ84,84,84、85と同一幅の絶縁部材92が配されており、リブ84,84,84、85の高さに絶縁部材92の厚さを加えた高さが、側板部83の高さと略等しくなるようにしてある。
 上述した容器半体8aに容器半体8bを嵌合させることにより、電池容器8は、大きさが等しい8つの区画に区切られる。容器半体8aと容器半体8bとは、Oリング91及び絶縁部材92によって絶縁されている。各区画には、実施の形態1の図1に示す発電要素Xと、該発電要素Xを上方から押圧すべきバネ4a及び押え板4bとが、正極1を下方に向けて収容される。この場合、バネ4a及び押え板4bを導電性の材料で構成することにより、上記各区画に収容された発電要素Xの正極1同士及び負極2同士が、夫々容器半体8a及び容器半体8bによって相互に接続される。
 以上のように本実施の形態5によれば、電池容器の一方の容器半体にリブが形成されているため、容器半体の肉厚を薄くした場合であっても機械的な強度を確保することが可能となる。
 また、電池容器の内部がリブによって8つの区画に区切られており、各区画に配した夫々の発電要素の正極同士及び負極同士が相互に接続されるため、薄型で大容量の電池を得ることが可能となる。更に、各発電要素のリブに向かう方向への膨脹が、リブによって拘束されるため、8つの発電要素を電池容器内の各区画に安全に収容することが可能となる。
 更にまた、2つの容器半体同士をOリング及び絶縁部材で絶縁してあり、一方の容器半体を正極に、他方の容器半体を負極に、夫々電気的に接続してあるため、2つの容器半体の夫々を電池の負極端子及び正極端子として利用することが可能となる。
 尚、実施の形態5にあっては、容器半体8aにのみリブ84,84,84,85を備えたが、容器半体8bにもリブを備えるようにしてもよい。
 また、8つの区画に夫々配した発電要素Xの正極1同士及び負極2同士が、夫々容器半体8a及び容器半体8bによって相互に接続されるようにしたが、これに限定されるものではなく、電池容器8内で各発電要素Xが直列に接続されるようにしてもよい。この場合は、電池の電圧を高めることが可能となる。
(実施の形態6)
 実施の形態1が、矩形平板状の正極1及び負極2を有する発電要素Xを電池容器5内に収容する形態であるのに対し、実施の形態6は、正極、セパレータ及び負極を巻回してなる発電要素を電池容器5内に収容する形態である。
 図8は、本発明の実施の形態6に係る溶融塩電池の略示縦断面図である。電池容器5内には、シート状の正極1a及び負極2a間にガラスクロスからなるセパレータ3aを介装させて巻回した発電要素Xaが、正極1aを下方に向けて収容されている。電池容器5内の負極2aの上方には、バネ4aが配されており、該バネ4aが、押え板4bを付勢して負極2aを下方に押圧させることにより、その反作用で、正極1aが電池容器5の底壁52の上面から上方に押圧されるようになっている。
 以上のように本実施の形態6によれば、セパレータを介してシート状の正極及び負極を巻回した発電要素群を一の発電要素とするため、大容量の電池を得ることが可能となる。
 尚、実施の形態6にあっては、発電要素を巻回する回数が1回に満たないものであるが、巻回回数が1回より大きくなるようにしてもよい。
 また、実施の形態1及び6にあっては、バネ4aと押え板4bとを負極2,2a側に備えているが、これらを正極1,1a側に備えてもよいし、両極側に備えるようにしてもよい。
 更にまた、実施の形態2から5にあっては、矩形平板状の正極1及び負極2を有する発電要素Xを電池容器内に収容したが、実施の形態6に示した発電要素Xaを電池容器に収容するようにしてもよい。
 更にまた、実施の形態1から5にあっては、1組の正極1、セパレータ3及び負極2からなる発電要素Xを電池容器に収容したが、セパレータ3を介して正極1及び負極2を積層することによって発電要素群を構成し、これを電池容器に収容するようにしてもよい。
 その場合、各発電要素Xが直列に接続されることから、高電圧の電池を得ることが可能となる。また、この場合は、互いに接触する正極集電体11及び負極集電体21の何れもがアルミからなるため、電触の虞をなくすことができる。
 更にまた、実施の形態1から5にあっては、電池容器の内面に絶縁処理を施したが、これに限定されず、例えば、電池容器を正極1(又は負極2)と電気的に接続してもよい。
これにより、電池容器を電池の正極端子(又は負極端子)とすることが可能となる。
 更にまた、実施の形態1から6にあっては、正極1又は正極集電体11aを下方に向けて発電要素X又は、Xaを電池容器に収容したが、発電要素X又はXaの天地を逆にして電池容器収容してもよい。
 本発明の溶融塩電池は、矩形板状の正極及び負極間に、矩形板状のガラスクロスからなり溶融塩を含ませたセパレータを介装させて発電要素を構成し、電池容器の形状を略直方体状とし、電池容器内の負極側に配したバネから与圧される非可撓性の押え板が、バネからの押圧力を略均等に分散させて負極を下方に押圧し、その反作用で電池容器の底壁が正極を上方に押圧することにより、電池を複数組み合わせた場合にもデッドスペースが生じず、且つ安定した充放電が行える溶融塩電池に好適に用いられる。
 1、1a 正極
 11、11a 正極集電体
 2、2a 負極
 21、21a 負極集電体
 3 セパレータ
 4a バネ(押圧部材)
 4b 押え板(伝達部材)
 5、5a、5b、5c 電池容器
 51 周面
 510 屈曲部
 530 凸曲面
 531 押圧子
 7 電池容器
 7a 容器本体
 7b 蓋体
 70 開口
 8 電池容器
 8a、8b 容器半体
 84、85 リブ
 91 Oリング
 X、Xa 発電要素

Claims (14)

  1.  溶融塩を含んでなるセパレータを正極及び負極間に介装させた発電要素と、該発電要素を収容する電池容器とを備える溶融塩電池において、
     前記電池容器内の前記正極及び負極側の少なくとも一方に押圧部材を備え、
     該押圧部材で前記発電要素を押圧するようにしてあること
     を特徴とする溶融塩電池。
  2.  溶融塩を含んでなるセパレータを正極及び負極間に介装させた発電要素と、該発電要素を収容する電池容器とを備える溶融塩電池において、
     前記電池容器は、前記正極及び負極が対向する方向を軸方向とする筒体であり、
     該筒体の周面に、周方向に沿って屈曲しており、前記発電要素の前記軸方向への伸縮に伴って伸縮する屈曲部を形成してあること
     を特徴とする溶融塩電池。
  3.  溶融塩を含んでなるセパレータを正極及び負極間に介装させた発電要素と、該発電要素を収容する電池容器とを備える溶融塩電池において、
     前記電池容器は、前記発電要素を前記正極及び負極側の少なくとも一方から押圧するようにしてあることを特徴とする溶融塩電池。
  4.  前記電池容器は、前記正極及び負極側の少なくとも一方の内側を凸曲面にしてあることを特徴とする請求項2又は3に記載の溶融塩電池。
  5.  前記電池容器は、前記正極及び負極側の少なくとも一方の内側に複数の押圧子を突設してあることを特徴とする請求項2又は3に記載の溶融塩電池。
  6.  前記正極及び負極側の少なくとも一方に押圧力を分散伝達する伝達部材を備えることを特徴とする請求項1、4又は5の何れか1項に記載の溶融塩電池。
  7.  前記伝達部材は、非可撓性を有し、前記押圧部材、凸曲面又は、押圧子から与圧されて前記正極及び負極側の少なくとも一方を押圧するようにしてあることを特徴とする請求項6に記載の溶融塩電池。
  8.  前記電池容器を前記正極又は負極と電気的に接続してあることを特徴とする請求項1から7の何れか1項に記載の溶融塩電池。
  9.  前記電池容器は、前記正極又は負極側にリブが形成された第1容器半体に、第2容器半体を結合してなることを特徴とする請求項1から8の何れか1項に記載の溶融塩電池。
  10.  前記リブで前記電池容器内に複数の区画を形成してあり、
     該複数の区画の夫々に、前記発電要素を配してあること
     を特徴とする請求項9に記載の溶融塩電池。
  11.  前記第1容器半体及び第2容器半体を電気的に絶縁してあり、
     前記第1容器半体及び第2容器半体を前記正極及び負極の何れかに各別に、電気的に接続してあること
     を特徴とする請求項9又は10に記載の溶融塩電池。
  12.  前記電池容器は、前記正極及び負極が対向する方向を軸方向とする周面の一方が開口する容器本体、及び該容器本体の開口を封口する蓋体を有することを特徴とする請求項1から8の何れか1項に記載の溶融塩電池。
  13.  複数の発電要素を積層した発電要素群を収容してあることを特徴とする請求項1から12の何れか1項に記載の溶融塩電池。
  14.  前記発電要素は、前記正極、セパレータ及び負極を巻回してなることを特徴とする請求項1から12の何れか1項に記載の溶融塩電池。
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