JPH02103869A - 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−硫黄電池に関するもので、さらに
詳しく言えば電池破損時、瞬時若しくは時間経過後その
電池が自ら電気的接続系から外れるよう電池内部にヒユ
ーズ楊造をもたせたものである。

従来技術とその問題点 す）　ＩＪウムー硫黄電池は、陰極活物質とじてのナト
リウムと、＠極性物質としての硫黄とをｒ−アルミナの
如きナトリウムイオン伝導性の固体電解質管により分離
させてなる完全密閉構造の高温型二次電池である。この
す）　ＩＪウムー硫黄電池は従来の構造では、固体電解
質管の上端にα−アルミナリングがガラス半田接合され
、このα−アルミナリングの上面に陰極蓋が、下面に陽
極蓋がそれぞれ熱圧接合されている。前記陰極蓋には、
陰極端子が熔接されると共にその中央部を貫通して陰極
パイプか熔接されて下方は前記固体電解質管内に挿入さ
れている。この固体を解質管内には、金属繊維が配され
、約１５０℃の保温下において前記陰極パイプより排気
後回温度で溶融されたす）　ＩＪウムが真空充填され、
充填後陰極パイプの上端は封止される。

このような構成体は、円筒形の硫黄成型体が内挿された
陽極集電体を兼ねる電槽内に挿入されると共に、前記陽
極蓋と真空中で熔接されて完全密閉構造にされる。上記
の如き従来のす）　ＩＪウムー硫黄電池では、固体電解
質管がα−アルミナリングに強固に接合されているため
、電池を作動湯度６５０℃まで昇温する過程で硫黄成型
体の熱膨張により、固体電解質管が曲げ応力を受はガラ
ス接合部で破損する場合がある。また充放電を繰り返し
行っていると固体電解質管が劣化し破損することがある
。このような固体電解質管の破損が生じた場合、硫黄と
す）　ＩＪウムが直接反応し、陰極と＠極が電気的に短
絡することになる。破損電池が短絡すると、直列接続さ
れている正常な電池群の電池容量が減少し、並列接続さ
れている電池群の電池分布が変化するだけでなく過放電
されたり、過充電されたりして正常な電池までも破損す
る場合がある。

発明の目的 本発明は上記問題を解決するもので、電池破損時の硫黄
とナトリウムの直接反応熱で陰極集電体な溶解すること
で瞬時に電気的接続回路を遮断する。また瞬時に遮断で
きない場合はナトリウムの減少により陰極集電体の下端
部でナトリウムとの接触を絶ち遮断するものである。

発明の構成 本発明のす）１１ウムー硫黄電池は、第１図の要部拡大
図に示す如くαアルミナリング２の上面に熱圧接合され
た陰極蓋６と、それに熔接された陰極端子５の下面に羅
合された複数本の金属線からなる陰極集電体７と、固体
電解質管内に充填された金属繊維８内に配置された電気
絶縁性中空管９とからなり、その中空部を通って陰極集
電体７を固体！Ｍ質管１の底部近傍まで延在させる。な
お陰極集電体の下端部は金属繊維と接触がないようにす
る。また金属繊維の上部には上部空間を設ける。

実施例 以下実施例により説明する。第１図は本発明のす）　Ｉ
Ｊウムー硫黄電池の要部拡大断面図であるＯ 外径４６酩、長さ４００１ｎｍのβ′−アルミナ管から
なる固体電解質管１は内部に該固体電解質管１の上端よ
り約５（７）下方まで鉄繊維（繊維径線１０〜２０μ）
を気孔率９４．５％で充填した後、その中心に外径１Ｑ
ｓｍ、内径８ｍπのα−アルミナ管９を挿入したもので
ある。α−アルミナから成る電気絶縁性中空管９の上端
は金属繊維８の上面より約１　ｃｍ高くした。陰極集電
体７（Ｑ、５ｍ径の銅線を網状に編んだ外径線６ｎ）を
陰極端子５の下面に羅合部材６を介して接続した。陰極
集電体７を電気絶縁性中空管９内に挿入した後、陰極端
子５と陰極蓋６を熔接した。

電池は図に示す如く、固体電解質管１の上部空間には陰
極集電体７が露出（Ａ域）しており、その下端部には金
属繊維８と接触していないＢ域がある。なおり域全体を
電気絶縁性中空管９で占めてもよく、また他の電気絶縁
性構造としても良い。次いで約１５０℃の保温下におい
て、陰極端子５を通して固体電解質管１及び上部空間を
真空排気しナトリウムを真空充填した後、陰極端子５の
先端から不活性ガス（ヘリウムガス）を送入し、ナトリ
ウム１１を金属ｍＭＢ内に含浸させた。電池作動温成約
３５０℃でのナトリウム１１の液面は電気絶縁性中空管
９の上端より下方にあるようにナトリウム量を調整して
いる。そして陰極端子５の上端を熔接し陰極室内を真空
斬閉した。さらに、硫黄成型体１２をこの電槽１３内に
底から挿入した後、底蓋１４を嵌合し真空状態で熔接し
す）　ＩＪウムー硫黄電池を製作した。

従来構造と発明構造の電池をそれぞれ１０セル製作し電
池破壊試験により効果をＳ詔（急激な電圧低下による）
したところ下表に示す結果となった。

＊完全に絶縁されず数臥〜数士酷の電流が流れている。

表に示される如く、本発明は電池が破損してモ数サイク
ルの充放電の後には総ての電池の電気的短絡が解除され
る。

破損した電池を室温で解体調査したところ、瞬時に短絡
解除した電池については、陰極集電体７のＡ域が硫黄と
す）　ＩＪウムの反応熱でなくなっており、高融点の多
硫化す）　ＩＪウムが生成されていた。また数サイクル
の充放電により短絡が解除された電池は破損規模が小さ
く、陰極集電体７を破壊するまでには至らずＡ域に塊状
の多硫化す）　ＩＪウムが金属繊維の上面に形成されて
いたが、電気絶縁性中空管９により金属繊維８と陰極集
電体７とは電気的導通が認められず、また陰極集電体７
のＢ域の周りにはナトリウムはなく、完全に絶縁されて
いた。一方従来の電池ではそのほとんどが完全に絶縁さ
れず、多硫化ナトリウムによる導通が認められた。

上述したように、本発明では固体電解質管の破損に伴う
硫黄とナトリウムとの直接反応熱により容易に陰極集電
体が溶解又は破壊されるか、短絡によるナトリウムの減
少（短絡により電池は放電される）により陰極集電体の
ナトリウムとの接触が絶たれ、電気的接続が陰極室内で
断たれる。

発明の効果 実施例において詳述した如く、本発明のナトリウム−硫
黄電池は破損してもすぐにｉｌＥ気的接続が遮断される
ため、破損電池に直列接続されている多数の電池及び並
列接続されている多数の電池の破損が防止されるので安
全性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のナトリウム−硫黄電池の要部断面図で
ある。 １、・・固体電解質管 ６・・・陰極蓋 ５・・・陰極端子 ８・・・金属ｍ維 １０・・・硫黄 ２・・・αアルミナリング ４・・・陽極蓋 ７・・・陰極集電体 ９・・・電気絶縁性中空管 １１・・・ナトリウム 湯浅電池株式会社

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）ナトリウムイオン伝導性固体電解質管内を陰極室
   とし、該陰極室内に金属繊維を充填すると共に該管の上
   端にαアルミナリングをガラス半田接合し且つ該αアル
   ミナリングの上下面にそれぞれ陰極蓋、陽極蓋を熱圧接
   合してなるナトリウム−硫黄電池において、陰極蓋に溶
   接され陰極端子と金属繊維の間に上部空間を設けると共
   に、金属繊維内に電気絶縁性中空管を配設し、且つ該中
   空管の内部に固体電解質管の底部近傍まで延在する陰極
   集電体を配置し、その上端を陰極端子に接続したことを
   特徴とするナトリウム−硫黄電池。
2. （２）前記陰極集電体が複数本の金属線からなることを
   特徴とする第１項記載のナトリウム−硫黄電池。
3. （３）前記中空管の上端は金属繊維の上面より高く、下
   端は固体電解質管の内底より高い位置にあることを特徴
   とする第１項又は第２項記載のナトリウム−硫黄電池。
4. （４）前記中空管がαアルミナからなることを特徴とす
   る第１項乃至第５項のいずれかに記載のナトリウム−硫
   黄電池。
5. （５）前記陰極集電体の下部、即ち中空管より下方の部
   分の周囲は金属繊維とは接触せず、ナトリウムとのみ接
   触していることを特徴と する第１項乃至第４項のいずれかに記載のナトリウム−
   硫黄電池。