JP3329700B2 - ナトリウム−硫黄電池の陰極構造及びそれを用いたナトリウム−硫黄電池 - Google Patents
ナトリウム−硫黄電池の陰極構造及びそれを用いたナトリウム−硫黄電池Info
- Publication number
- JP3329700B2 JP3329700B2 JP20170397A JP20170397A JP3329700B2 JP 3329700 B2 JP3329700 B2 JP 3329700B2 JP 20170397 A JP20170397 A JP 20170397A JP 20170397 A JP20170397 A JP 20170397A JP 3329700 B2 JP3329700 B2 JP 3329700B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sodium
- cartridge
- sulfur battery
- space
- capsule
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は、溶融ナトリウム
を陰極活物質とし、溶融硫黄を陽極活物質とするナトリ
ウム−硫黄電池の陰極構造及びそれを用いたナトリウム
−硫黄電池に関する。
を陰極活物質とし、溶融硫黄を陽極活物質とするナトリ
ウム−硫黄電池の陰極構造及びそれを用いたナトリウム
−硫黄電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】 ナトリウム−硫黄電池は、一方に陰極
活物質である溶融金属ナトリウム、他方には陽極活物質
である溶融硫黄を配し、両者をナトリウムイオンに対し
て選択的な透過性を有するベータアルミナ固体電解質で
隔離し、３００〜３５０℃で作動させる高温二次電池で
ある。
活物質である溶融金属ナトリウム、他方には陽極活物質
である溶融硫黄を配し、両者をナトリウムイオンに対し
て選択的な透過性を有するベータアルミナ固体電解質で
隔離し、３００〜３５０℃で作動させる高温二次電池で
ある。
【０００３】 このようなナトリウム−硫黄電池の構成
は、例えば図２に示すように、陽極活物質である硫黄を
含浸したカーボンフェルト等の陽極用導電材６を収容す
る円筒状の陽極容器３、陽極容器３の内部に配置され、
ナトリウムイオンを選択的に透過させる機能を有する有
底円筒状の固体電解質管（ベータアルミナ管）５、及び
固体電解質管５の内部に配置され、ナトリウム７を貯留
するカートリッジ１０とから成っている。カートリッジ
１０はステンレス鋼、鋼、またはアルミニウム合金から
成る。固体電解質管５は、陽極容器３の上端部と例えば
アルファアルミナ製の絶縁体リング１を介して接合され
る。また、絶縁体リング１の上面には陰極金具１１が熱
圧接合されている。カートリッジ１０と固体電解質管５
の間にナトリウム保護管を介在させてもよい。
は、例えば図２に示すように、陽極活物質である硫黄を
含浸したカーボンフェルト等の陽極用導電材６を収容す
る円筒状の陽極容器３、陽極容器３の内部に配置され、
ナトリウムイオンを選択的に透過させる機能を有する有
底円筒状の固体電解質管（ベータアルミナ管）５、及び
固体電解質管５の内部に配置され、ナトリウム７を貯留
するカートリッジ１０とから成っている。カートリッジ
１０はステンレス鋼、鋼、またはアルミニウム合金から
成る。固体電解質管５は、陽極容器３の上端部と例えば
アルファアルミナ製の絶縁体リング１を介して接合され
る。また、絶縁体リング１の上面には陰極金具１１が熱
圧接合されている。カートリッジ１０と固体電解質管５
の間にナトリウム保護管を介在させてもよい。
【０００４】 上述の構成を有するナトリウム−硫黄電
池４においては、放電時には溶融ナトリウム７が電子を
放出してナトリウムイオンとなり、これが固体電解質管
５内を透過して陽極側に移動し、陽極用導電材６中の硫
黄及び外部回路を通ってきた電子と反応して多硫化ナト
リウムを生成することにより、２Ｖ程度の起電力電圧が
発生する。一方、充電時には、放電とは逆にナトリウム
及び硫黄の生成反応が起こる。
池４においては、放電時には溶融ナトリウム７が電子を
放出してナトリウムイオンとなり、これが固体電解質管
５内を透過して陽極側に移動し、陽極用導電材６中の硫
黄及び外部回路を通ってきた電子と反応して多硫化ナト
リウムを生成することにより、２Ｖ程度の起電力電圧が
発生する。一方、充電時には、放電とは逆にナトリウム
及び硫黄の生成反応が起こる。
【０００５】 ところで、ナトリウム−硫黄電池４が一
回も加熱していない初期状態においてはカートリッジ１
０内のナトリウム７は固体である。従って、上記の放電
反応が起こるためには、加熱により溶融したナトリウム
７がカートリッジ１０の底部に設けた小孔１２より、固
体電解質管５とカートリッジ１０との間の空間１３に流
出し、固体電解質管５及び陰極金具１１と接触する必要
がある。
回も加熱していない初期状態においてはカートリッジ１
０内のナトリウム７は固体である。従って、上記の放電
反応が起こるためには、加熱により溶融したナトリウム
７がカートリッジ１０の底部に設けた小孔１２より、固
体電解質管５とカートリッジ１０との間の空間１３に流
出し、固体電解質管５及び陰極金具１１と接触する必要
がある。
【０００６】 従来は、電池の組み立て時にカートリッ
ジ１０の上部空間に収容したアジ化ナトリウム（ＮａＮ
3）が、電池作動前の加熱により分解して生じる窒素ガ
スの圧力を利用して、溶融したナトリウム７を小孔１２
より押し出していた。
ジ１０の上部空間に収容したアジ化ナトリウム（ＮａＮ
3）が、電池作動前の加熱により分解して生じる窒素ガ
スの圧力を利用して、溶融したナトリウム７を小孔１２
より押し出していた。
【０００７】 しかし、アジ化ナトリウムをカートリッ
ジ１０内に収納する際には、その定量に時間がかかると
ともに、極力低水分雰囲気で行う必要があることから作
業性が悪かった。さらに、アジ化ナトリウムは人体に有
害であることから、その取扱いには十分な注意が必要で
あった。
ジ１０内に収納する際には、その定量に時間がかかると
ともに、極力低水分雰囲気で行う必要があることから作
業性が悪かった。さらに、アジ化ナトリウムは人体に有
害であることから、その取扱いには十分な注意が必要で
あった。
【０００８】 そこで、アジ化ナトリウムを用いずに、
カートリッジ１０の上部空間１４にアルゴン等の不活性
ガス１５を封入し、ガス圧を利用して溶融ナトリウム７
を空間１３に押し出す方式が考えられている。
カートリッジ１０の上部空間１４にアルゴン等の不活性
ガス１５を封入し、ガス圧を利用して溶融ナトリウム７
を空間１３に押し出す方式が考えられている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、ナト
リウム−硫黄電池４を加熱する際には、カートリッジ１
０の内壁近傍からナトリウム７の溶融が始まるため、溶
融したナトリウム７を押し出す際に、不活性ガス１５
も、カートリッジ１０の内壁と固化したままのナトリウ
ムの間を通って、空間１３に漏出する。一方、カートリ
ッジ１０内のガス圧力は、放電に伴う溶融ナトリウムの
減少により低下するため、漏出した不活性ガスの体積
は、カートリッジ１０内のナトリウムの体積の減少に従
って増大し、固体電解質管５の内壁及び陰極金具１１を
覆い始める。
リウム−硫黄電池４を加熱する際には、カートリッジ１
０の内壁近傍からナトリウム７の溶融が始まるため、溶
融したナトリウム７を押し出す際に、不活性ガス１５
も、カートリッジ１０の内壁と固化したままのナトリウ
ムの間を通って、空間１３に漏出する。一方、カートリ
ッジ１０内のガス圧力は、放電に伴う溶融ナトリウムの
減少により低下するため、漏出した不活性ガスの体積
は、カートリッジ１０内のナトリウムの体積の減少に従
って増大し、固体電解質管５の内壁及び陰極金具１１を
覆い始める。
【００１０】 不活性ガスが固体電解質管５の内壁に接
触すると、その部分におけるナトリウムイオンの透過が
妨げられ、電気抵抗が増大する。また、不活性ガスが陰
極金具１１の全体を覆うと、ナトリウムから陰極金具１
１への電子の受け渡しが阻害されるため、放電が停止す
ることになる。
触すると、その部分におけるナトリウムイオンの透過が
妨げられ、電気抵抗が増大する。また、不活性ガスが陰
極金具１１の全体を覆うと、ナトリウムから陰極金具１
１への電子の受け渡しが阻害されるため、放電が停止す
ることになる。
【００１１】 不活性ガス１５の空間１３への漏出を防
止するために、図３に示すように、カートリッジ１０内
に連通孔１７を有する隔壁２で隔てられた上部空間１４
及び下部空間１６を設けるとともに、連通孔１７をハン
ダ１８にて閉塞した構造が提案されている。ハンダ１８
は、ナトリウムの溶融温度である９８℃以上、かつ、電
池の作動温度である３００〜３５０℃以下の融点を持
つ。即ち、下部空間１６を占めるナトリウム７が完全に
溶融した後に、ハンダ１８が溶融し、上部空間１４を占
める不活性ガス１５が、溶融ナトリウム７を空間１３に
押し出すのである。この構造においては、ナトリウムが
完全に溶融した後に上部空間１４と下部空間１６とが連
通するため、不活性ガス１５がカートリッジ１０外に漏
出することはない。
止するために、図３に示すように、カートリッジ１０内
に連通孔１７を有する隔壁２で隔てられた上部空間１４
及び下部空間１６を設けるとともに、連通孔１７をハン
ダ１８にて閉塞した構造が提案されている。ハンダ１８
は、ナトリウムの溶融温度である９８℃以上、かつ、電
池の作動温度である３００〜３５０℃以下の融点を持
つ。即ち、下部空間１６を占めるナトリウム７が完全に
溶融した後に、ハンダ１８が溶融し、上部空間１４を占
める不活性ガス１５が、溶融ナトリウム７を空間１３に
押し出すのである。この構造においては、ナトリウムが
完全に溶融した後に上部空間１４と下部空間１６とが連
通するため、不活性ガス１５がカートリッジ１０外に漏
出することはない。
【００１２】 また、図４に示すように、温度がナトリ
ウムの融点以上の一定の温度に達すると、上部空間１４
に設けた形状記憶合金１９に設置した針２０が隔壁２に
穴を開け、上部空間１４と下部空間１６とを連通させる
構造も提案されている。
ウムの融点以上の一定の温度に達すると、上部空間１４
に設けた形状記憶合金１９に設置した針２０が隔壁２に
穴を開け、上部空間１４と下部空間１６とを連通させる
構造も提案されている。
【００１３】 しかし、ハンダを用いた構造について
は、ハンダはステンレスとの接合性が悪いため、気密に
接着できず歩留まりも悪いという問題があった。また、
形状記憶合金を用いた構造については、ナトリウムの融
点である９８℃以上で作動する形状記憶合金は少なく、
さらに、そのような合金は国内では生産されておらず、
高価であるという問題があった。
は、ハンダはステンレスとの接合性が悪いため、気密に
接着できず歩留まりも悪いという問題があった。また、
形状記憶合金を用いた構造については、ナトリウムの融
点である９８℃以上で作動する形状記憶合金は少なく、
さらに、そのような合金は国内では生産されておらず、
高価であるという問題があった。
【００１４】 本発明は、このような状況に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、カートリッ
ジからの気体の漏出の防止を、確実に、かつ低コストで
実現できるナトリウム−硫黄電池の陰極構造を提供する
ことにある。
れたものであり、その目的とするところは、カートリッ
ジからの気体の漏出の防止を、確実に、かつ低コストで
実現できるナトリウム−硫黄電池の陰極構造を提供する
ことにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】 即ち、本発明によれ
ば、有底円筒状の固体電解質管の外側に、陽極活物質と
しての硫黄、及び加熱分解によって窒素ガスを発生する
圧力（陽極側圧力）発生源としてのナトリウムアザイド
（アジ化ナトリウム：ＮａＮ 3 ）を配し、内側にカート
リッジに収容したナトリウムを陰極活物質として配した
ナトリウム−硫黄電池において、カートリッジの上部空
間には、圧力（陰極側圧力）発生源としての気体を、下
部空間にはナトリウムを配し、カートリッジの底部に設
けた小孔を介して、溶融したナトリウムを上記気体の圧
力によりカートリッジと固体電解質管との間の空間に供
給するナトリウム−硫黄電池の陰極構造であって、上部
空間と下部空間は隔壁にて区画され、この隔壁が、２３
０℃以上、３００℃以下で溶融し、かつナトリウムと化
学反応を起こさない樹脂にて閉塞された連通孔を有する
とともに、気体に起因する陰極側圧力が、窒素ガスに起
因する陽極側圧力よりも常時低いナトリウム−硫黄電池
の陰極構造が提供される。
ば、有底円筒状の固体電解質管の外側に、陽極活物質と
しての硫黄、及び加熱分解によって窒素ガスを発生する
圧力（陽極側圧力）発生源としてのナトリウムアザイド
（アジ化ナトリウム：ＮａＮ 3 ）を配し、内側にカート
リッジに収容したナトリウムを陰極活物質として配した
ナトリウム−硫黄電池において、カートリッジの上部空
間には、圧力（陰極側圧力）発生源としての気体を、下
部空間にはナトリウムを配し、カートリッジの底部に設
けた小孔を介して、溶融したナトリウムを上記気体の圧
力によりカートリッジと固体電解質管との間の空間に供
給するナトリウム−硫黄電池の陰極構造であって、上部
空間と下部空間は隔壁にて区画され、この隔壁が、２３
０℃以上、３００℃以下で溶融し、かつナトリウムと化
学反応を起こさない樹脂にて閉塞された連通孔を有する
とともに、気体に起因する陰極側圧力が、窒素ガスに起
因する陽極側圧力よりも常時低いナトリウム−硫黄電池
の陰極構造が提供される。
【００１６】 また、本発明によれば、有底円筒状の固
体電解質管の外側に陽極活物質として硫黄を配し、内側
にカートリッジに収容したナトリウムを陰極活物質とし
て配したナトリウム−硫黄電池において、カートリッジ
の上部空間には気体を、下部空間にはナトリウムを配
し、カートリッジの底部に設けた小孔を介して、溶融し
たナトリウムを上記気体の圧力によりカートリッジと固
体電解質管との間の空間に供給するナトリウム−硫黄電
池の陰極構造であって、カートリッジの上部空間と下部
空間は隔壁にて区画され、その隔壁が、金属フィルムに
より下部空間側より覆蓋された連通孔を有し、金属フィ
ルムが、ナトリウムの溶融温度以上、かつナトリウム−
硫黄電池の作動温度以下で溶融する樹脂にて、隔壁に接
着されたナトリウム−硫黄電池の陰極構造が提供され
る。
体電解質管の外側に陽極活物質として硫黄を配し、内側
にカートリッジに収容したナトリウムを陰極活物質とし
て配したナトリウム−硫黄電池において、カートリッジ
の上部空間には気体を、下部空間にはナトリウムを配
し、カートリッジの底部に設けた小孔を介して、溶融し
たナトリウムを上記気体の圧力によりカートリッジと固
体電解質管との間の空間に供給するナトリウム−硫黄電
池の陰極構造であって、カートリッジの上部空間と下部
空間は隔壁にて区画され、その隔壁が、金属フィルムに
より下部空間側より覆蓋された連通孔を有し、金属フィ
ルムが、ナトリウムの溶融温度以上、かつナトリウム−
硫黄電池の作動温度以下で溶融する樹脂にて、隔壁に接
着されたナトリウム−硫黄電池の陰極構造が提供され
る。
【００１７】 また、本発明によれば、有底円筒状の固
体電解質管の外側に陽極活物質として硫黄を配し、内側
にカートリッジに収容したナトリウムを陰極活物質とし
て配したナトリウム−硫黄電池において、カートリッジ
の上部空間にはナトリウムを、下部空間には気体を配
し、カートリッジの底部に設けた小孔を介して、溶融し
たナトリウムを上記気体の圧力によりカートリッジと固
体電解質管との間の空間に供給するナトリウム−硫黄電
池の陰極構造であって、上記小孔が、ナトリウムの溶融
温度以上、かつナトリウム−硫黄電池の作動温度以下で
溶融する樹脂にて閉塞されたナトリウム−硫黄電池の陰
極構造が提供される。
体電解質管の外側に陽極活物質として硫黄を配し、内側
にカートリッジに収容したナトリウムを陰極活物質とし
て配したナトリウム−硫黄電池において、カートリッジ
の上部空間にはナトリウムを、下部空間には気体を配
し、カートリッジの底部に設けた小孔を介して、溶融し
たナトリウムを上記気体の圧力によりカートリッジと固
体電解質管との間の空間に供給するナトリウム−硫黄電
池の陰極構造であって、上記小孔が、ナトリウムの溶融
温度以上、かつナトリウム−硫黄電池の作動温度以下で
溶融する樹脂にて閉塞されたナトリウム−硫黄電池の陰
極構造が提供される。
【００１８】 さらに、本発明によれば、有底円筒状の
固体電解質管の外側に陽極活物質として硫黄を配し、内
側にカートリッジに収容したナトリウムを陰極活物質と
して配したナトリウム−硫黄電池において、カートリッ
ジの上部空間にはナトリウムを、下部空間には気体を配
し、カートリッジの底部に設けた小孔を介して、溶融し
たナトリウムを上記気体の圧力によりカートリッジと固
体電解質管との間の空間に供給するナトリウム−硫黄電
池の陰極構造であって、上記小孔が、金属フィルムによ
り、カートリッジの外側より覆蓋され、金属フィルム
が、ナトリウムの溶融温度以上、かつナトリウム−硫黄
電池の作動温度以下で溶融する樹脂にて、カートリッジ
に接着されたナトリウム−硫黄電池の陰極構造が提供さ
れる。
固体電解質管の外側に陽極活物質として硫黄を配し、内
側にカートリッジに収容したナトリウムを陰極活物質と
して配したナトリウム−硫黄電池において、カートリッ
ジの上部空間にはナトリウムを、下部空間には気体を配
し、カートリッジの底部に設けた小孔を介して、溶融し
たナトリウムを上記気体の圧力によりカートリッジと固
体電解質管との間の空間に供給するナトリウム−硫黄電
池の陰極構造であって、上記小孔が、金属フィルムによ
り、カートリッジの外側より覆蓋され、金属フィルム
が、ナトリウムの溶融温度以上、かつナトリウム−硫黄
電池の作動温度以下で溶融する樹脂にて、カートリッジ
に接着されたナトリウム−硫黄電池の陰極構造が提供さ
れる。
【００１９】 ここで、上記のカートリッジとして、有
底筒状の凹型部品と、連通孔を有し、凹型部品の開口部
を覆蓋する隔壁部品とを一体化して内部に空間を有する
カプセルが形成され、気体雰囲気下において連通孔を樹
脂を用いて閉塞することによりカプセル内の空間に気体
が充填され、上端となる一端の筒内壁面にカプセルの位
置決めを行うための凸部を有するカートリッジ筒に、カ
プセルを、その連通孔を有する隔壁部品側がカートリッ
ジ筒の筒内壁面に対向する状態で挿入して、カプセルが
カートリッジ筒の他端側に移動しないようにカプセルを
位置決めした後、凹型部品の底部の外表面に接するよう
に上蓋によりカートリッジ筒の開口部を覆蓋し、カート
リッジ筒の他端開口部からカートリッジ筒内にナトリウ
ムを充填して、小孔を有する下蓋によりカートリッジ筒
の他端開口部を封止してなるものが好適に使用される。
底筒状の凹型部品と、連通孔を有し、凹型部品の開口部
を覆蓋する隔壁部品とを一体化して内部に空間を有する
カプセルが形成され、気体雰囲気下において連通孔を樹
脂を用いて閉塞することによりカプセル内の空間に気体
が充填され、上端となる一端の筒内壁面にカプセルの位
置決めを行うための凸部を有するカートリッジ筒に、カ
プセルを、その連通孔を有する隔壁部品側がカートリッ
ジ筒の筒内壁面に対向する状態で挿入して、カプセルが
カートリッジ筒の他端側に移動しないようにカプセルを
位置決めした後、凹型部品の底部の外表面に接するよう
に上蓋によりカートリッジ筒の開口部を覆蓋し、カート
リッジ筒の他端開口部からカートリッジ筒内にナトリウ
ムを充填して、小孔を有する下蓋によりカートリッジ筒
の他端開口部を封止してなるものが好適に使用される。
【００２０】 また、上記のカートリッジとして、有底
筒状の凹型部品と、連通孔を有し凹型部品の開口部を覆
蓋する隔壁部品とを一体化して内部に空間を有するカプ
セルが形成され、気体雰囲気下において当該連通孔を樹
脂を用いて閉塞することにより当該カプセル内の空間に
当該気体が充填され、当該カプセルを、一端が上蓋によ
り覆蓋されたカートリッジ筒の他端開口部から、カプセ
ルの連通孔がカートリッジ筒の他端開口部側となるよう
にカートリッジ筒に挿入し、カプセルの凹型部品の底部
の外表面が上蓋と接するように位置決めした後、カプセ
ルの位置に対応するカートリッジ筒の側面部をかしめ加
工することにより、カプセルをカートリッジ筒内に固定
し、カートリッジ筒の開口部からナトリウムを充填し
て、小孔を有する下蓋により、カートリッジ筒の他端開
口部が封止されてなるものも好適に用いることができ
る。
筒状の凹型部品と、連通孔を有し凹型部品の開口部を覆
蓋する隔壁部品とを一体化して内部に空間を有するカプ
セルが形成され、気体雰囲気下において当該連通孔を樹
脂を用いて閉塞することにより当該カプセル内の空間に
当該気体が充填され、当該カプセルを、一端が上蓋によ
り覆蓋されたカートリッジ筒の他端開口部から、カプセ
ルの連通孔がカートリッジ筒の他端開口部側となるよう
にカートリッジ筒に挿入し、カプセルの凹型部品の底部
の外表面が上蓋と接するように位置決めした後、カプセ
ルの位置に対応するカートリッジ筒の側面部をかしめ加
工することにより、カプセルをカートリッジ筒内に固定
し、カートリッジ筒の開口部からナトリウムを充填し
て、小孔を有する下蓋により、カートリッジ筒の他端開
口部が封止されてなるものも好適に用いることができ
る。
【００２１】 さらに、上記のナトリウム−硫黄電池の
陰極構造において、上記樹脂はＵＶ硬化性変性アクリル
樹脂、嫌気性変性アクリル樹脂、反応型アクリル樹脂、
室温硬化型シリコンゴム、ポリイミド、ナイロン、ポリ
ビニルホルマール／フェノリック、ニトリルゴム／フェ
ノリック、ネオプレン／フェノリック、エポキシ／フェ
ノリック、ビニルアセタール／フェノリック、エポキシ
樹脂、ナイロン／エポキシ、ニトリルゴム／エポキシ、
エポキシ／ポリアミド及びポリウレタンから成る群より
選択した１の樹脂であることが好ましい。また、上記気
体は不活性ガスまたは窒素であることが好ましい。
陰極構造において、上記樹脂はＵＶ硬化性変性アクリル
樹脂、嫌気性変性アクリル樹脂、反応型アクリル樹脂、
室温硬化型シリコンゴム、ポリイミド、ナイロン、ポリ
ビニルホルマール／フェノリック、ニトリルゴム／フェ
ノリック、ネオプレン／フェノリック、エポキシ／フェ
ノリック、ビニルアセタール／フェノリック、エポキシ
樹脂、ナイロン／エポキシ、ニトリルゴム／エポキシ、
エポキシ／ポリアミド及びポリウレタンから成る群より
選択した１の樹脂であることが好ましい。また、上記気
体は不活性ガスまたは窒素であることが好ましい。
【００２２】 さらに、本発明によれば、上記の陰極構
造を備えたナトリウム−硫黄電池が提供される。
造を備えたナトリウム−硫黄電池が提供される。
【００２３】
【発明の実施の形態】 カートリッジ内の気体がカート
リッジ外に漏出するのを防ぐためには、ナトリウムが完
全に溶融した後に、気体の圧力がナトリウムにかかるよ
うにすることが必要である。
リッジ外に漏出するのを防ぐためには、ナトリウムが完
全に溶融した後に、気体の圧力がナトリウムにかかるよ
うにすることが必要である。
【００２４】 従って、カートリッジ内において、ナト
リウムと気体とを隔壁で分離するとともに、隔壁にナト
リウムの溶融温度よりも高い温度で溶融する樹脂にて閉
塞した連通孔を設けることにより、気体の漏出を防ぐこ
とができる。また、隔壁に設けた連通孔を、下部空間側
より金属フィルムにて閉塞し、金属フィルムと隔壁とを
ナトリウムの溶融温度以上、かつナトリウム−硫黄電池
の作動温度以下で溶融する樹脂にて接着することによっ
ても気体の漏出を防ぐことができる。このような構成と
すれば、ナトリウムが完全に溶融した後に樹脂が溶融
し、隔壁により隔てられたカートリッジ内の空間が連通
することにより、気体の圧力がナトリウムにかかるから
である。
リウムと気体とを隔壁で分離するとともに、隔壁にナト
リウムの溶融温度よりも高い温度で溶融する樹脂にて閉
塞した連通孔を設けることにより、気体の漏出を防ぐこ
とができる。また、隔壁に設けた連通孔を、下部空間側
より金属フィルムにて閉塞し、金属フィルムと隔壁とを
ナトリウムの溶融温度以上、かつナトリウム−硫黄電池
の作動温度以下で溶融する樹脂にて接着することによっ
ても気体の漏出を防ぐことができる。このような構成と
すれば、ナトリウムが完全に溶融した後に樹脂が溶融
し、隔壁により隔てられたカートリッジ内の空間が連通
することにより、気体の圧力がナトリウムにかかるから
である。
【００２５】 また、カートリッジの底部に設けた小孔
をナトリウムの溶融温度よりも高い温度で溶融する樹脂
にて閉塞するか、または、小孔を、カートリッジの外側
より金属フィルムにて閉塞し、金属フィルムとカートリ
ッジとをナトリウムの溶融温度以上、かつナトリウム−
硫黄電池の作動温度以下で溶融する樹脂にて接着するこ
とによっても気体の漏出を防ぐことができる。ナトリウ
ムが完全に溶融した後に樹脂が溶融し、カートリッジの
内部と外部が小孔を通じて連通するからである。
をナトリウムの溶融温度よりも高い温度で溶融する樹脂
にて閉塞するか、または、小孔を、カートリッジの外側
より金属フィルムにて閉塞し、金属フィルムとカートリ
ッジとをナトリウムの溶融温度以上、かつナトリウム−
硫黄電池の作動温度以下で溶融する樹脂にて接着するこ
とによっても気体の漏出を防ぐことができる。ナトリウ
ムが完全に溶融した後に樹脂が溶融し、カートリッジの
内部と外部が小孔を通じて連通するからである。
【００２６】 小孔または連通孔を樹脂で閉塞するか、
または金属フィルムを樹脂にて隔壁またはカートリッジ
と接着することにより、樹脂は、カートリッジの材質と
して用いられるステンレス鋼、鋼またはアルミニウム合
金との接合性が良好であることから、接着封口部の漏れ
や接着の歩留まりの低下を防止することができる。な
お、小孔または連通孔を樹脂で閉塞する場合には、小孔
または連通孔に樹脂を充填してもよく、または樹脂から
成るフィルムにて小孔または連通孔を覆蓋してもよい。
または金属フィルムを樹脂にて隔壁またはカートリッジ
と接着することにより、樹脂は、カートリッジの材質と
して用いられるステンレス鋼、鋼またはアルミニウム合
金との接合性が良好であることから、接着封口部の漏れ
や接着の歩留まりの低下を防止することができる。な
お、小孔または連通孔を樹脂で閉塞する場合には、小孔
または連通孔に樹脂を充填してもよく、または樹脂から
成るフィルムにて小孔または連通孔を覆蓋してもよい。
【００２７】 本発明において用いられる樹脂として
は、ナトリウムの溶融温度（９８℃）以上、かつナトリ
ウム−硫黄電池の作動温度（３００〜３５０℃）以下で
溶融するもの、さらには、２３０℃以上、３００℃以下
で溶融し、かつナトリウムと化学反応を起こさない樹脂
であることが必要である。
は、ナトリウムの溶融温度（９８℃）以上、かつナトリ
ウム−硫黄電池の作動温度（３００〜３５０℃）以下で
溶融するもの、さらには、２３０℃以上、３００℃以下
で溶融し、かつナトリウムと化学反応を起こさない樹脂
であることが必要である。
【００２８】 ここで、下限温度を２３０℃と設定した
のは次の理由による。ナトリウム−硫黄電池の加熱は外
部から行われるため、カートリッジ中心部のナトリウム
の溶融は遅れる。従って、樹脂の溶融をナトリウムの溶
融より確実に遅らせるためには、樹脂の溶融温度を、ナ
トリウムの溶融温度に対して十分に高い値とすることが
必要であるからである。また、昇温中に固体電解質が破
損した場合に、破損を拡大させないためには、常時、陰
極側の圧力を陽極側の圧力よりも低くしておくことが必
要であるからである。すなわち、陽極側にナトリウムア
ザイドを使用した場合、その分解温度（約２８０℃）及
び熱伝達を考慮して樹脂の溶融温度を２３０℃以上とす
ることが必要であるからである。また、急激な燃焼、発
熱の危険性を回避するため、樹脂は、ナトリウムと化学
反応を起こさないものであることが必要である。
のは次の理由による。ナトリウム−硫黄電池の加熱は外
部から行われるため、カートリッジ中心部のナトリウム
の溶融は遅れる。従って、樹脂の溶融をナトリウムの溶
融より確実に遅らせるためには、樹脂の溶融温度を、ナ
トリウムの溶融温度に対して十分に高い値とすることが
必要であるからである。また、昇温中に固体電解質が破
損した場合に、破損を拡大させないためには、常時、陰
極側の圧力を陽極側の圧力よりも低くしておくことが必
要であるからである。すなわち、陽極側にナトリウムア
ザイドを使用した場合、その分解温度（約２８０℃）及
び熱伝達を考慮して樹脂の溶融温度を２３０℃以上とす
ることが必要であるからである。また、急激な燃焼、発
熱の危険性を回避するため、樹脂は、ナトリウムと化学
反応を起こさないものであることが必要である。
【００２９】 上記の樹脂としては、具体的には、ＵＶ
硬化性変性アクリル樹脂、嫌気性変性アクリル樹脂、反
応型アクリル樹脂、室温硬化型シリコンゴム、ポリイミ
ド、ナイロン、ポリビニルホルマール／フェノリック、
ニトリルゴム／フェノリック、ネオプレン／フェノリッ
ク、エポキシ／フェノリック、ビニルアセタール／フェ
ノリック、エポキシ樹脂、ナイロン／エポキシ、ニトリ
ルゴム／エポキシ、エポキシ／ポリアミド、ポリウレタ
ン等が好適に用いられるが、樹脂で小孔ないし連通孔を
閉塞する際に加熱する必要がないことから、ＵＶ硬化性
変性アクリル樹脂、嫌気性変性アクリル樹脂、反応型ア
クリル樹脂、エポキシ／ポリアミド等を用いることが好
ましい。即ち、これらの樹脂を用いることにより、加熱
設備や冷却設備の設置が不要となる。
硬化性変性アクリル樹脂、嫌気性変性アクリル樹脂、反
応型アクリル樹脂、室温硬化型シリコンゴム、ポリイミ
ド、ナイロン、ポリビニルホルマール／フェノリック、
ニトリルゴム／フェノリック、ネオプレン／フェノリッ
ク、エポキシ／フェノリック、ビニルアセタール／フェ
ノリック、エポキシ樹脂、ナイロン／エポキシ、ニトリ
ルゴム／エポキシ、エポキシ／ポリアミド、ポリウレタ
ン等が好適に用いられるが、樹脂で小孔ないし連通孔を
閉塞する際に加熱する必要がないことから、ＵＶ硬化性
変性アクリル樹脂、嫌気性変性アクリル樹脂、反応型ア
クリル樹脂、エポキシ／ポリアミド等を用いることが好
ましい。即ち、これらの樹脂を用いることにより、加熱
設備や冷却設備の設置が不要となる。
【００３０】 また、本発明において、カートリッジ内
に充填する気体としては、ナトリウム及びカートリッジ
の材質と化学反応を起こさないものを用いることが必要
であるが、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスまたは窒
素を用いることが好ましい。
に充填する気体としては、ナトリウム及びカートリッジ
の材質と化学反応を起こさないものを用いることが必要
であるが、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスまたは窒
素を用いることが好ましい。
【００３１】 また、連通孔または小孔を閉塞するため
に用いられる金属フィルムとしては、カートリッジの材
質と同様の素材、即ち、ステンレス鋼、鋼またはアルミ
ニウム合金が用いられる。
に用いられる金属フィルムとしては、カートリッジの材
質と同様の素材、即ち、ステンレス鋼、鋼またはアルミ
ニウム合金が用いられる。
【００３２】 図１（ａ）に、隔壁に設けた連通孔を樹
脂にて閉塞した場合の陰極構造の例を示す。図１（ａ）
の陰極構造において、底部に小孔１２を備えたカートリ
ッジ１０の上部空間１４には不活性ガス１５、下部空間
１６にはナトリウム７が配され、上部空間１４と下部空
間１６は隔壁２にて区画される。隔壁２はその中央に連
通孔１７を有し、樹脂２３がその連通孔１７を閉塞す
る。カートリッジ１０は、固体電解質管（ベータアルミ
ナ管）５の内部に設置され、固体電解質管５の内側及び
カートリッジ１０の下部空間１６のナトリウムで占めら
れていない空間は真空に保たれている。
脂にて閉塞した場合の陰極構造の例を示す。図１（ａ）
の陰極構造において、底部に小孔１２を備えたカートリ
ッジ１０の上部空間１４には不活性ガス１５、下部空間
１６にはナトリウム７が配され、上部空間１４と下部空
間１６は隔壁２にて区画される。隔壁２はその中央に連
通孔１７を有し、樹脂２３がその連通孔１７を閉塞す
る。カートリッジ１０は、固体電解質管（ベータアルミ
ナ管）５の内部に設置され、固体電解質管５の内側及び
カートリッジ１０の下部空間１６のナトリウムで占めら
れていない空間は真空に保たれている。
【００３３】 電池作動時においてナトリウム−硫黄電
池が加熱されると、まずナトリウム７が溶融し、次に樹
脂２３が溶融して、図１（ｂ）に示すように上部空間１
４と下部空間１６が連通し、不活性ガス１５の圧力によ
り、溶融したナトリウム７が小孔１２より流出する。
池が加熱されると、まずナトリウム７が溶融し、次に樹
脂２３が溶融して、図１（ｂ）に示すように上部空間１
４と下部空間１６が連通し、不活性ガス１５の圧力によ
り、溶融したナトリウム７が小孔１２より流出する。
【００３４】 カートリッジ１０への不活性ガス１５及
びナトリウム７の充填は、例えば以下のように行われ
る。まず、不活性ガス雰囲気下で、下蓋２４を取り付け
る前のカートリッジ１０の上部空間１４に不活性ガスを
注入し、連通孔１７を樹脂２３で閉塞する。次に、下部
空間１６にナトリウムを充填し、下蓋２４を取り付け、
本体２７と接合する。その後、このカートリッジ１０を
上下反転して図１のように固体電解質管５内に配置す
る。
びナトリウム７の充填は、例えば以下のように行われ
る。まず、不活性ガス雰囲気下で、下蓋２４を取り付け
る前のカートリッジ１０の上部空間１４に不活性ガスを
注入し、連通孔１７を樹脂２３で閉塞する。次に、下部
空間１６にナトリウムを充填し、下蓋２４を取り付け、
本体２７と接合する。その後、このカートリッジ１０を
上下反転して図１のように固体電解質管５内に配置す
る。
【００３５】 また、図１（ｃ）に、隔壁に設けた連通
孔を金属フィルムにて閉塞した場合の陰極構造の例を示
す。図１（ｃ）の陰極構造において、隔壁２に設けた連
通孔１７は、金属フィルム２８によって下部空間１６側
より閉塞され、金属フィルム２８は隔壁２と、樹脂２３
により接着されている。
孔を金属フィルムにて閉塞した場合の陰極構造の例を示
す。図１（ｃ）の陰極構造において、隔壁２に設けた連
通孔１７は、金属フィルム２８によって下部空間１６側
より閉塞され、金属フィルム２８は隔壁２と、樹脂２３
により接着されている。
【００３６】 図５（ａ）に、カートリッジの底部に設
けた小孔１２を樹脂にて閉塞した場合の陰極構造の例を
示す。図５（ａ）の陰極構造において、底部に小孔１２
を備えたカートリッジ１０の上部にはナトリウム７、下
部には不活性ガス１５が配置され、カートリッジ１０の
底部に設けた小孔１２は、樹脂２３にて閉塞されてい
る。
けた小孔１２を樹脂にて閉塞した場合の陰極構造の例を
示す。図５（ａ）の陰極構造において、底部に小孔１２
を備えたカートリッジ１０の上部にはナトリウム７、下
部には不活性ガス１５が配置され、カートリッジ１０の
底部に設けた小孔１２は、樹脂２３にて閉塞されてい
る。
【００３７】 電池作動時においてナトリウム−硫黄電
池が加熱されると、まずナトリウム７が溶融して、不活
性ガス１５がカートリッジ１０の上部に移動する。次に
樹脂２３が溶融して、図５（ｂ）に示すように、カート
リッジ１０の内部空間と外部空間とが連通し、不活性ガ
ス１５の圧力により、溶融したナトリウム７が小孔１２
より押し出される。
池が加熱されると、まずナトリウム７が溶融して、不活
性ガス１５がカートリッジ１０の上部に移動する。次に
樹脂２３が溶融して、図５（ｂ）に示すように、カート
リッジ１０の内部空間と外部空間とが連通し、不活性ガ
ス１５の圧力により、溶融したナトリウム７が小孔１２
より押し出される。
【００３８】 カートリッジ１０への不活性ガス１５及
びナトリウム７の充填は例えば以下のように行われる。
まず、下蓋２４を取り付ける前のカートリッジ１０にナ
トリウム７を充填し、下蓋２４を取り付けて本体２７と
気密に接合する。次に、不活性ガス雰囲気下で、小孔１
２より不活性ガス１５を注入し、小孔１２を樹脂２３で
閉塞する。その後、このカートリッジ１０を上下反転し
て図５のように固体電解質管５内に配置する。
びナトリウム７の充填は例えば以下のように行われる。
まず、下蓋２４を取り付ける前のカートリッジ１０にナ
トリウム７を充填し、下蓋２４を取り付けて本体２７と
気密に接合する。次に、不活性ガス雰囲気下で、小孔１
２より不活性ガス１５を注入し、小孔１２を樹脂２３で
閉塞する。その後、このカートリッジ１０を上下反転し
て図５のように固体電解質管５内に配置する。
【００３９】 また、図５（ｃ）に、カートリッジに設
けた小孔を金属フィルムにて閉塞した場合の陰極構造の
例を示す。図５（ｃ）の陰極構造において、カートリッ
ジ１０の底部に設けた小孔１２は、金属フィルム２８に
よってカートリッジ１０の外側より閉塞され、金属フィ
ルム２８はカートリッジ１０と、樹脂２３により接着さ
れている。
けた小孔を金属フィルムにて閉塞した場合の陰極構造の
例を示す。図５（ｃ）の陰極構造において、カートリッ
ジ１０の底部に設けた小孔１２は、金属フィルム２８に
よってカートリッジ１０の外側より閉塞され、金属フィ
ルム２８はカートリッジ１０と、樹脂２３により接着さ
れている。
【００４０】 図６は、上述したカートリッジの組立と
不活性ガスの充填とを同時に行うことにより、陰極の作
製工程を簡易化し、かつ、生産効率を向上させたカート
リッジ４０の作製方法を示す工程図である。
不活性ガスの充填とを同時に行うことにより、陰極の作
製工程を簡易化し、かつ、生産効率を向上させたカート
リッジ４０の作製方法を示す工程図である。
【００４１】 まず、カートリッジ４０を構成する種々
の部品を各種有機溶剤等を用いて洗浄後、乾燥する。次
に、凹型部品３１と、連通孔３３を有し凹型部品３１の
開口部に嵌合する隔壁部品３２とを、凹型部品３１の開
口部が覆蓋されるようにして溶接し、空間３４と溶接部
５１が形成されたカプセル３０を作製する。続いて、チ
ャンバー等を用いた不活性ガスにガス置換された雰囲気
下において、作製されたカプセル３０の連通孔３３を上
述したＵＶ硬化性の樹脂５２等により閉塞し、空間３４
に不活性ガスを充填する。
の部品を各種有機溶剤等を用いて洗浄後、乾燥する。次
に、凹型部品３１と、連通孔３３を有し凹型部品３１の
開口部に嵌合する隔壁部品３２とを、凹型部品３１の開
口部が覆蓋されるようにして溶接し、空間３４と溶接部
５１が形成されたカプセル３０を作製する。続いて、チ
ャンバー等を用いた不活性ガスにガス置換された雰囲気
下において、作製されたカプセル３０の連通孔３３を上
述したＵＶ硬化性の樹脂５２等により閉塞し、空間３４
に不活性ガスを充填する。
【００４２】 作製したカプセル３０を、その連通孔３
３を有する隔壁部品３２側がカートリッジ筒３５の筒内
壁面に対向する状態で、一端（上端）からカートリッジ
筒３５に挿入する。このとき、カートリッジ筒３５の内
壁に凸部５３が設けられており、凸部５３により、カプ
セル３０はカートリッジ筒３５の他端（下端）に移動す
ることができず、位置決めされるようになっている。そ
して、カプセル３０の凹型部品３１の底部の外表面に接
してカートリッジ筒３５の上端を覆蓋する上蓋３６を、
カートリッジ筒３５の上端開口部に嵌合し、カートリッ
ジ筒３５と上蓋３６とを溶接し溶接部５４を形成するこ
とで、カプセル３０もまた固定される。次いで、カート
リッジ筒３５を上端が下となるようにし、開口している
下端からカートリッジ筒３５内の空間３７にナトリウム
を充填した後、ナトリウムを溶融して流出させるための
小孔３８を有する下蓋３９を用いて下端をかしめ加工に
より封止して、カートリッジ４０が作製される。
３を有する隔壁部品３２側がカートリッジ筒３５の筒内
壁面に対向する状態で、一端（上端）からカートリッジ
筒３５に挿入する。このとき、カートリッジ筒３５の内
壁に凸部５３が設けられており、凸部５３により、カプ
セル３０はカートリッジ筒３５の他端（下端）に移動す
ることができず、位置決めされるようになっている。そ
して、カプセル３０の凹型部品３１の底部の外表面に接
してカートリッジ筒３５の上端を覆蓋する上蓋３６を、
カートリッジ筒３５の上端開口部に嵌合し、カートリッ
ジ筒３５と上蓋３６とを溶接し溶接部５４を形成するこ
とで、カプセル３０もまた固定される。次いで、カート
リッジ筒３５を上端が下となるようにし、開口している
下端からカートリッジ筒３５内の空間３７にナトリウム
を充填した後、ナトリウムを溶融して流出させるための
小孔３８を有する下蓋３９を用いて下端をかしめ加工に
より封止して、カートリッジ４０が作製される。
【００４３】 図７は、別のカートリッジ５０の作製工
程を示す説明図であり、まず、上蓋３６の形状と相補す
るように一端を絞って径を細くしたカートリッジ筒５５
に上蓋３６を嵌合し、溶接して固定する。続いて、カー
トリッジ５０を構成する各部材を洗浄し、乾燥した後、
前述の方法と同様にして不活性ガスを充填したカプセル
３０を作製する。なお、カートリッジ筒５５として一定
の内径を有するものを使用してもかまわず、カートリッ
ジ筒５５と上蓋３６との溶接工程と、カートリッジ５０
の各部品の洗浄工程の順序を入れ替えてもかまわない。
程を示す説明図であり、まず、上蓋３６の形状と相補す
るように一端を絞って径を細くしたカートリッジ筒５５
に上蓋３６を嵌合し、溶接して固定する。続いて、カー
トリッジ５０を構成する各部材を洗浄し、乾燥した後、
前述の方法と同様にして不活性ガスを充填したカプセル
３０を作製する。なお、カートリッジ筒５５として一定
の内径を有するものを使用してもかまわず、カートリッ
ジ筒５５と上蓋３６との溶接工程と、カートリッジ５０
の各部品の洗浄工程の順序を入れ替えてもかまわない。
【００４４】 次に、上述したカートリッジ４０の製造
方法の場合と同様にしてカプセル３０を作製し、上蓋３
６を取り付けたカートリッジ筒５５の上端部を下にし
て、カプセル３０を上蓋３６とカプセル３０の凹型部品
３１の底部外表面とが接触するようにカートリッジ筒３
５の下端開口部より挿入する。このとき、結果的に、カ
プセル３０の連通孔３３（図６参照）を有する隔壁部品
３２側がカートリッジ筒５５の筒内壁面を向くようにす
る。そして、カプセル３０の側面に対応するカートリッ
ジ筒５５の側面をかしめ加工することにより、カプセル
３０をカートリッジ筒５５内に固定する。最後に、ナト
リウムを下端開口部より空間５６に充填してカートリッ
ジ筒５５の上端を、カートリッジ４０の作製方法と同様
にして、小孔３８を有する下蓋３９により覆蓋すること
で、カートリッジ５０が作製される。
方法の場合と同様にしてカプセル３０を作製し、上蓋３
６を取り付けたカートリッジ筒５５の上端部を下にし
て、カプセル３０を上蓋３６とカプセル３０の凹型部品
３１の底部外表面とが接触するようにカートリッジ筒３
５の下端開口部より挿入する。このとき、結果的に、カ
プセル３０の連通孔３３（図６参照）を有する隔壁部品
３２側がカートリッジ筒５５の筒内壁面を向くようにす
る。そして、カプセル３０の側面に対応するカートリッ
ジ筒５５の側面をかしめ加工することにより、カプセル
３０をカートリッジ筒５５内に固定する。最後に、ナト
リウムを下端開口部より空間５６に充填してカートリッ
ジ筒５５の上端を、カートリッジ４０の作製方法と同様
にして、小孔３８を有する下蓋３９により覆蓋すること
で、カートリッジ５０が作製される。
【００４５】 このように、カプセル３０を作製して用
いることにより、カートリッジ４０・５０全体を不活性
ガス雰囲気下に置く必要がなくなるので、不活性ガス雰
囲気とするチャンバー等を小型化し、使用する不活性ガ
スの量を低減することができるので、製造コストが低減
され、かつ、作業性が改善されるので、製品歩留まりが
向上し、結果として、安価に製造することが可能とな
る。
いることにより、カートリッジ４０・５０全体を不活性
ガス雰囲気下に置く必要がなくなるので、不活性ガス雰
囲気とするチャンバー等を小型化し、使用する不活性ガ
スの量を低減することができるので、製造コストが低減
され、かつ、作業性が改善されるので、製品歩留まりが
向上し、結果として、安価に製造することが可能とな
る。
【００４６】
【発明の効果】 上述の通り、本発明のナトリウム−硫
黄電池用陰極構造を採用するこにより、カートリッジか
ら不活性ガスが漏出することにより生ずる、放電の停止
及び電気抵抗の増大を効果的に防止することができる。
また、ステンレス鋼、鋼またはアルミニウム合金との接
合性が良好な樹脂を用いているため、接着封口部の漏れ
や接着の歩留まりの低下を回避することができる。さら
に、カートリッジの作製工程において、不活性ガスを充
填したカプセルを用いることにより作業性が改善される
とともに歩留まりが向上し、簡易に低コストな電池を作
製することができる顕著な効果を有する。
黄電池用陰極構造を採用するこにより、カートリッジか
ら不活性ガスが漏出することにより生ずる、放電の停止
及び電気抵抗の増大を効果的に防止することができる。
また、ステンレス鋼、鋼またはアルミニウム合金との接
合性が良好な樹脂を用いているため、接着封口部の漏れ
や接着の歩留まりの低下を回避することができる。さら
に、カートリッジの作製工程において、不活性ガスを充
填したカプセルを用いることにより作業性が改善される
とともに歩留まりが向上し、簡易に低コストな電池を作
製することができる顕著な効果を有する。
【図１】 本発明のナトリウム−硫黄電池の陰極構造の
（ａ）、（ｂ）一例及び（ｃ）他の例を示す模式図であ
る。
（ａ）、（ｂ）一例及び（ｃ）他の例を示す模式図であ
る。
【図２】 ナトリウム−硫黄電池の構造を示す断面図で
ある。
ある。
【図３】 従来のナトリウム−硫黄電池の陰極構造の一
例を示す模式図である。
例を示す模式図である。
【図４】 従来のナトリウム−硫黄電池の陰極構造の他
の例を示す模式図である。
の例を示す模式図である。
【図５】 本発明のナトリウム−硫黄電池の陰極構造の
さらに他の例を示す模式図である。
さらに他の例を示す模式図である。
【図６】 本発明のナトリウム−硫黄電池の陰極に使用
されるカートリッジの製造方法を示す説明図である。
されるカートリッジの製造方法を示す説明図である。
【図７】 本発明のナトリウム−硫黄電池の陰極に使用
されるカートリッジの別の製造方法を示す説明図であ
る。
されるカートリッジの別の製造方法を示す説明図であ
る。
１…絶縁体リング、２…隔壁、３…陽極容器、４…ナト
リウム−硫黄電池、５…固体電解質管、６…陽極用導電
材、７…ナトリウム、１０…カートリッジ、１１…陰極
金具、１２…小孔、１３…カートリッジと固体電解質管
との間の空間、１４…上部空間、１５…不活性ガス、１
６…下部空間、１７…連通孔、１８…ハンダ、１９…形
状記憶合金、２０…針、２３…樹脂、２４…下蓋、２７
…本体、２８…金属フィルム、３０…カプセル、３１…
凹型部品、３２…隔壁部品、３３…連通孔、３４…空
間、３５…カートリッジ筒、３６…上蓋、３７…空間、
３８…小孔、３９…下蓋、４０…カートリッジ、５０…
カートリッジ、５１…溶接部、５２…樹脂、５３…凸
部、５４…溶接部、５５…カートリッジ筒、５６…空
間。
リウム−硫黄電池、５…固体電解質管、６…陽極用導電
材、７…ナトリウム、１０…カートリッジ、１１…陰極
金具、１２…小孔、１３…カートリッジと固体電解質管
との間の空間、１４…上部空間、１５…不活性ガス、１
６…下部空間、１７…連通孔、１８…ハンダ、１９…形
状記憶合金、２０…針、２３…樹脂、２４…下蓋、２７
…本体、２８…金属フィルム、３０…カプセル、３１…
凹型部品、３２…隔壁部品、３３…連通孔、３４…空
間、３５…カートリッジ筒、３６…上蓋、３７…空間、
３８…小孔、３９…下蓋、４０…カートリッジ、５０…
カートリッジ、５１…溶接部、５２…樹脂、５３…凸
部、５４…溶接部、５５…カートリッジ筒、５６…空
間。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 天野 斉 (56)参考文献 特開 平２−199777（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 10/39
Claims (9)
- 【請求項１】 有底円筒状の固体電解質管の外側に、陽
極活物質としての硫黄、及び加熱分解によって窒素ガス
を発生する圧力（陽極側圧力）発生源としてのナトリウ
ムアザイド（アジ化ナトリウム：ＮａＮ 3 ）を配し、内
側にカートリッジに収容したナトリウムを陰極活物質と
して配したナトリウム−硫黄電池において、 当該カートリッジの上部空間には、圧力（陰極側圧力）
発生源としての気体を、下部空間にはナトリウムを配
し、当該カートリッジの底部に設けた小孔を介して、溶
融した当該ナトリウムを当該気体の圧力により当該カー
トリッジと当該固体電解質管との間の空間に供給するナ
トリウム−硫黄電池の陰極構造であって、 当該カートリッジの上部空間と当該カートリッジの下部
空間は隔壁にて区画され、 当該隔壁が、２３０℃以上、３００℃以下で溶融し、か
つナトリウムと化学反応を起こさない樹脂にて閉塞され
た連通孔を有するとともに、 前記気体に起因する前記陰極側圧力が、前記窒素ガスに
起因する前記陽極側圧力よりも常時低い ことを特徴とす
るナトリウム−硫黄電池の陰極構造。 - 【請求項２】 有底円筒状の固体電解質管の外側に陽極
活物質として硫黄を配し、内側にカートリッジに収容し
たナトリウムを陰極活物質として配したナトリウム−硫
黄電池において、 当該カートリッジの上部空間には気体を、下部空間には
ナトリウムを配し、当該カートリッジの底部に設けた小
孔を介して、溶融した当該ナトリウムを当該気体の圧力
により当該カートリッジと当該固体電解質管との間の空
間に供給するナトリウム−硫黄電池の陰極構造であっ
て、 当該カートリッジの上部空間と当該カートリッジの下部
空間は隔壁にて区画され、 当該隔壁が、金属フィルムにより当該下部空間側より覆
蓋された連通孔を有し、 当該金属フィルムが、ナトリウムの溶融温度以上、かつ
ナトリウム−硫黄電池の作動温度以下で溶融する樹脂に
て、当該隔壁に接着されたことを特徴とするナトリウム
−硫黄電池の陰極構造。 - 【請求項３】 有底円筒状の固体電解質管の外側に陽極
活物質として硫黄を配し、内側にカートリッジに収容し
たナトリウムを陰極活物質として配したナトリウム−硫
黄電池において、 当該カートリッジの上部空間にはナトリウムを、下部空
間には気体を配し、当該カートリッジの底部に設けた小
孔を介して、溶融した当該ナトリウムを当該気体の圧力
により当該カートリッジと当該固体電解質管との間の空
間に供給するナトリウム−硫黄電池の陰極構造であっ
て、 当該小孔が、ナトリウムの溶融温度以上、かつナトリウ
ム−硫黄電池の作動温度以下で溶融する樹脂にて閉塞さ
れたことを特徴とするナトリウム−硫黄電池の陰極構
造。 - 【請求項４】 有底円筒状の固体電解質管の外側に陽極
活物質として硫黄を配し、内側にカートリッジに収容し
たナトリウムを陰極活物質として配したナトリウム−硫
黄電池において、 当該カートリッジの上部空間にはナトリウムを、下部空
間には気体を配し、当該カートリッジの底部に設けた小
孔を介して、溶融した当該ナトリウムを当該気体の圧力
により当該カートリッジと当該固体電解質管との間の空
間に供給するナトリウム−硫黄電池の陰極構造であっ
て、 当該小孔が、金属フィルムにより、当該カートリッジの
外側より覆蓋され、 当該金属フィルムが、ナトリウムの溶融温度以上、かつ
ナトリウム−硫黄電池の作動温度以下で溶融する樹脂に
て、当該カートリッジに接着されたことを特徴とするナ
トリウム−硫黄電池の陰極構造。 - 【請求項５】 当該カートリッジが、 有底筒状の凹型部品と、連通孔を有し当該凹型部品の開
口部を覆蓋する隔壁部品とを一体化して内部に空間を有
するカプセルが形成され、 気体雰囲気下において当該連通孔を樹脂を用いて閉塞す
ることにより当該カプセル内の空間に当該気体が充填さ
れ、 上端となる一端の筒内壁面に当該カプセルの位置決めを
行うための凸部を有するカートリッジ筒に、当該カプセ
ルを、その当該連通孔を有する当該隔壁部品側が当該カ
ートリッジ筒の筒内壁面に対向する状態で挿入して、当
該カプセルが当該カートリッジ筒の他端側に移動しない
ように当該カプセルを位置決めした後、当該凹型部品の
底部の外表面に接するように上蓋により当該カートリッ
ジ筒の上端開口部を覆蓋し、 当該カートリッジ筒の他端開口部から当該カートリッジ
筒内にナトリウムを充填して、小孔を有する下蓋により
当該カートリッジ筒の他端開口部が封止されてなること
を特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のナト
リウム−硫黄電池の陰極構造。 - 【請求項６】 当該カートリッジが、 有底筒状の凹型部品と、連通孔を有し当該凹型部品の開
口部を覆蓋する隔壁部品とを一体化して内部に空間を有
するカプセルが形成され、 気体雰囲気下において当該連通孔を樹脂を用いて閉塞す
ることにより当該カプセル内の空間に当該気体が充填さ
れ、 当該カプセルを、一端が上蓋により覆蓋されたカートリ
ッジ筒の他端開口部から当該カプセルの当該連通孔が当
該カートリッジ筒の他端開口部側となるように当該カー
トリッジ筒に挿入し、当該カプセルの凹型部品の底部の
外表面が当該上蓋と接するように位置決めした後、当該
カプセルの位置に対応する当該カートリッジ筒の側面部
をかしめ加工することにより、当該カプセルを当該カー
トリッジ筒内に固定し、 当該カートリッジ筒の他端開口部からナトリウムを充填
して、小孔を有する下蓋により、当該カートリッジ筒の
他端開口部が封止されてなることを特徴とする請求項１
〜４のいずれか一項に記載のナトリウム−硫黄電池の陰
極構造。 - 【請求項７】 当該樹脂が、ＵＶ硬化性変性アクリル樹
脂、嫌気性変性アクリル樹脂、反応型アクリル樹脂、室
温硬化型シリコンゴム、ポリイミド、ナイロン、ポリビ
ニルホルマール／フェノリック、ニトリルゴム／フェノ
リック、ネオプレン／フェノリック、エポキシ／フェノ
リック、ビニルアセタール／フェノリック、エポキシ樹
脂、ナイロン／エポキシ、ニトリルゴム／エポキシ、エ
ポキシ／ポリアミド及びポリウレタンから成る群より選
択した１の樹脂である請求項１〜６のいずれか一項に記
載のナトリウム−硫黄電池の陰極構造。 - 【請求項８】 当該気体が不活性ガスまたは窒素である
請求項１〜７のいずれか一項に記載のナトリウム−硫黄
電池の陰極構造。 - 【請求項９】 有底円筒状の固体電解質管の外側に陽極
活物質として硫黄を配し、内側にカートリッジに収容し
たナトリウムを陰極活物質として配したナトリウム−硫
黄電池であって、請求項１〜８のいずれか一項に記載の
陰極構造を備えたことを特徴とするナトリウム−硫黄電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20170397A JP3329700B2 (ja) | 1996-07-29 | 1997-07-28 | ナトリウム−硫黄電池の陰極構造及びそれを用いたナトリウム−硫黄電池 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8-199209 | 1996-07-29 | ||
| JP19920996 | 1996-07-29 | ||
| JP20170397A JP3329700B2 (ja) | 1996-07-29 | 1997-07-28 | ナトリウム−硫黄電池の陰極構造及びそれを用いたナトリウム−硫黄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1097868A JPH1097868A (ja) | 1998-04-14 |
| JP3329700B2 true JP3329700B2 (ja) | 2002-09-30 |
Family
ID=26511404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20170397A Expired - Fee Related JP3329700B2 (ja) | 1996-07-29 | 1997-07-28 | ナトリウム−硫黄電池の陰極構造及びそれを用いたナトリウム−硫黄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3329700B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140056898A (ko) * | 2012-11-02 | 2014-05-12 | 에스케이이노베이션 주식회사 | 소듐 전지 및 이의 제조방법 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103647113B (zh) * | 2013-12-25 | 2015-08-26 | 国网上海市电力公司 | 一种储能钠硫电池模块的主电源线引出结构 |
-
1997
- 1997-07-28 JP JP20170397A patent/JP3329700B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140056898A (ko) * | 2012-11-02 | 2014-05-12 | 에스케이이노베이션 주식회사 | 소듐 전지 및 이의 제조방법 |
| KR101992727B1 (ko) | 2012-11-02 | 2019-06-25 | 에스케이이노베이션 주식회사 | 소듐 전지 및 이의 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1097868A (ja) | 1998-04-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3959013A (en) | Cathode cell casing portion, a cell casing, and a hermetically sealed sodium-sulfur cell | |
| US4035909A (en) | Method of making a miniature concentric battery | |
| US3945846A (en) | Miniature concentric battery | |
| JP3329700B2 (ja) | ナトリウム−硫黄電池の陰極構造及びそれを用いたナトリウム−硫黄電池 | |
| US4104448A (en) | Alkali metal-sulphur cells | |
| JP2004178991A (ja) | ナトリウム−硫黄電池 | |
| EP0389557B1 (en) | Improved alkali metal cell | |
| JP2005285384A (ja) | ナトリウム−硫黄電池及びその製法 | |
| JP3290604B2 (ja) | 熱電池 | |
| JPS6012680A (ja) | ナトリウム−硫黄電池 | |
| JP3253827B2 (ja) | ナトリウム−硫黄電池の陰極構造及びそれを用いたナトリウム−硫黄電池 | |
| US4048401A (en) | Hermetically sealed primary electrochemical cell and a method for its production | |
| JP3017922B2 (ja) | ナトリウム−硫黄電池容器へのガス封入方法 | |
| JP3936255B2 (ja) | ナトリウム硫黄電池用ナトリウム負極およびその製造方法 | |
| CN117352861B (zh) | 一种电控型可充电电池制备方法 | |
| RU2106726C1 (ru) | Металлогазовый аккумулятор и способ сборки металлогазового аккумулятора | |
| JP2000040522A (ja) | ナトリウム−硫黄電池 | |
| US5197995A (en) | Method of making an alkali metal cell | |
| JP3704241B2 (ja) | ナトリウム−硫黄電池における絶縁リングと陽極筒状金具との接合構造 | |
| JPH05182651A (ja) | 乾電池 | |
| JPH0917445A (ja) | ナトリウム−硫黄電池およびその製造方法 | |
| JP2815312B2 (ja) | ナトリウム−硫黄電池におけるガス封入方法 | |
| JP3575282B2 (ja) | 蓄電池の極柱封口方法 | |
| JPS5973863A (ja) | ナトリウム−硫黄電池 | |
| JP2000260465A (ja) | 高温ナトリウム二次電池及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020312 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20020702 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080719 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090719 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100719 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100719 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110719 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120719 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120719 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130719 Year of fee payment: 11 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |