JPH01246772A - ナトリウム−硫黄電池 - 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） 本発明はナトリウム−硫黄電池に関し、さらに詳しくは
電池の寿命（耐熱サイクル特性）を向上することができ
るナトリウム−硫黄電池に関するものである。

（従来の技術） 最近、電気自動車用、夜間電力貯蔵用の二次電池として
性能面及び経済面の両面において優れ、３００〜４００
℃で作動する高温型のナトリウム−硫黄電池の研究開発
が進められている。

即ち、性能面では、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、経済面ではナトリウム及び硫黄が安価であると
いう利点を有している。

従来のナトリウム−硫黄電池を第６図に基づいて説明す
ると、図中２は陽極端子１を備えた陽極容器、４は陽極
容器２に対し絶縁リング３を介して連結され、かつ溶融
金属ナトリウムを貯留する陰極容器である。又、５は前
記絶縁リング３に固定した有底筒状の固体電解質管であ
って、前記陽極容器２に収納された陽極用導電材Ｍの中
心部に挿入されている。６は陰極容器４を貫通して固体
電解質管５内へ進入した陰極管であって、外端に陰極端
子７を備えている。

前記絶縁リング３と固体電解質管５はガラス半田１１に
より溶融接合されていた。

（発明が解決しようとする課題） ところが、従来のナトリウム−硫黄電池は、絶縁リング
３と固体電解質管５がガラス半田１１により強固に結合
されているので、電池の昇降温中に、絶縁リング３、固
体電解質管５及びガラス半田１１のそれぞれの熱膨張率
の相違により、あるいは固体電解質管５と陽極用導電材
Ｍとの熱膨張率の相違又は両者の組付誤差により、固体
電解質管５の上端部に応力が集中するため、薄肉の固体
電解質管５が破損し、電池寿命が低下するという問題が
あった。

本発明の目的は上記問題点を解消して、固体電解質管の
絶縁リングとの接合部における応力集中を緩和して固体
電解質管の破損を防止し、電池寿命を向上することがで
きるナトリウム−硫黄電池を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明のナトリウム−硫黄電池は前記目的を達成するた
め、陽極活物質の硫黄を含浸する中空状の陽極用導電材
を収納する陽極容器に絶縁リングを接合固定し、該絶縁
リングにはナトリウムを貯留する陰極容器を設け、前記
絶縁リングには前記陽極用導電材の中空部に挿入される
固体電解質管の端部を軟金属層を介して接合固定すると
いう手段をとっている。

（作用） 本発明のナトリウム−硫黄電池は、電池の昇降温中に絶
縁リングと固体電解質管の熱膨張率の違いによる応力、
あるいは陽極用導電材と固体電解質管の熱膨張率の相違
、さらには両者の組付誤差により固体電解質管の上端部
に応力が生じても軟金属層により吸収されるため固体電
解質管に作用する応力が緩和され、その破損が防止され
、電池寿命が向上する。

（実施例） 次に、本発明のナトリウム−硫黄電池を具体化した一実
施例を第１図〜第３図に従って説明する。

この実施例のナトリウム−硫黄電池は、下部に陽極端子
１を備えた陽極容器２と、該陽極容器２の内部に収容さ
れ、かつカーボン繊維あるいはセラミック繊維をマット
状、かつ円筒状に形成してなり陽極活物質である溶融硫
黄を含浸した陽極用導電材Ｍと、前記陽極容器２の上端
部に対し、α−アルミナ製の絶縁リング３を介して連結
され、かつ溶融金属ナトリウムＮａを貯留する陰極容器
４と、前記絶縁リング３の内周部に固着され、かつ陰極
活物質であるナトリウムイオンを選択的に透過させる機
能を有した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５とからなっている。又、陰極
容器４の上部蓋の中央部には、該陰極容器４を通して固
体電解質管５底部まで延びた細長い陰極管６が貫通支持
され、該陰極管６の上端部には、陰極端子７が固着され
ている。

そして、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管５を透過して陽極容器２及び固体
電解質管５で区画形成された陽極用導電材Ｍの収容空間
に入り、該導電材Ｍ内の溶融硫黄と反応し、多硫化ナト
リウム、特に最終的には三硫化ナトリウムを生成する。

２Ｎａ　＋Ｘ５−Ｎａｚ　Ｓｘ 又、充電時には放電時とは逆の反応が起こり、ナトリウ
ム及び硫黄が生成される。

前記陰極容器４及び固体電解質管５内には、はぼ全体に
わたって該固体電解質管５が破損した場合の安全対策と
して、ステンレス製のウィック８が充填されている。

次に、本発明のナトリウム−硫黄電池の特徴的構成を説
明する。

前記絶縁リング３と固体電解質管５の接合部には例えば
アルミニウム軟金属層９が介在接合、例えば熱圧接によ
り接合されている。この軟金属層９の厚みは通常ｌ１１
程度あればよい。軟金属層９の内周面及び外周面は固体
電解質管５及び絶縁リング３からの応力を受けるため、
完全には密閉状態になっていないが、陽極容器２内の溶
融硫黄の蒸気により、アルミニウムと反応して硫化アル
ミニウム層を形成し、封止の機能を担っている。

さて、この実施例では、絶縁リング３と固体電解質管５
の間に軟金属層９を介在させたので、電池の昇降温時に
絶縁リング３と固体電解質管５の熱膨張率の違い、ある
いは陽極用導電材Ｍと該陽極用導電材Ｍ内に挿入された
固体電解質管５との熱膨張率の相違や両者の組付誤差に
より固体電解質管５の上端部に応力が発生しても軟金属
層９により吸収して、固体電解質管５への過度の応力集
中を緩和し、該固体電解質管５の破損を抑制し、電池寿
命を向上することができる。

なお、本発明は次のように具体化することも可能である
。

（１）第４図に示すように軟金属層９を横断面が逆Ｕ字
状になるようにすること。この実施例では軟金属層９に
よる応力の吸収作用が連結部９ａにより促進されるため
、固体電解質管へ作用する応力をさらに緩和することが
できる。

（２）第５図に示すように、絶縁リング３の内周部に段
差部３ａを設け、該段差部３ａの上面に対し軟金属層９
を介して固体電解質管５のフランジ部５ａの下面を接合
固定すること。この実施例では絶縁リング３と固体電解
質管５のフランジ部５ａに押圧力を作用させ易いので、
接合作業が容易になるという利点がある。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明のナトリウム−硫黄電池は
、昇降温中における絶縁リングと固体電解質管の熱膨張
率の相違による応力又は陽極用導電材と固体電解質管と
の熱膨張率の相違等による応力が固体電解質管の絶縁リ
ングとの接合部に作用するのを抑制して、該固体電解質
管の破損を防止し、電池寿命を向上することができる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のナトリウム−硫黄電池の絶縁リングと
固体電解質管の接合部付近を示す部分拡大断面図、第２
図はナトリウム−硫黄電池の中央部縦断面図、第３図は
第２図のＡ−Ａ線断面図、第４図及び第５図はそれぞれ
本発明の別の実施例を示す部分断面図、第６図は従来の
ナトリウム−硫黄電池の中央部縦断面図である。 ２・・・陽極容器、３・・・絶縁リング、４・・・陰極
容器５・・・固体電解質管、６・・・陰極管、９・・・
軟金属層、９ａ・・・連結部、Ｍ・・・陽極用導電材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、陽極活物質の硫黄を含浸する中空状の陽極用導電材
   （Ｍ）を収納する陽極容器（２）に絶縁リング（３）を
   接合固定し、該絶縁リング（３）にはナトリウムを貯留
   する陰極容器（４）を設け、前記絶縁リング（３）には
   前記陽極用導電材（Ｍ）の中空部に挿入される固体電解
   質管（５）の端部を軟金属層（９）を介して接合固定し
   たことを特徴とするナトリウム−硫黄電池。