JPH02197060A - 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
詳しく言えばその破損防止と安全性向上およびナトリウ
ムの充填を容易にした構造に関するものである。

従来技術とその問題点 ナトリウム−硫黄電池は、陰極活物質としてのナトリウ
ムと、陽極活物質としての硫黄とをβ′−アル（すの如
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を二次電池である。

このようなナトリウム−硫黄電池の従来の構造を第３図
により説明する。固体電解質管１の上端にα−アルミナ
リング２がガラス半田接合され、このα−アルミナリン
グ２の上面に陰極蓋３が、下面に陽極蓋４がそれぞれ熱
圧接合されている。前記陰極蓋３には陰極端子５が溶接
されるとともに、その中央部を貫通して陰極集電体とし
ての陰極バイブロが溶接され、その下方は前記固体電解
質管１内に挿入されている。

この固体電解質管１内には金属繊維７が配され、約１５
０℃の保温下において前記陰極バイブロより固体電解質
管１内を排気した後、同温度で溶融させたナトリウム８
が真空充填され、充填後論極端子５の上端は封止される
。このような陰極室構成体は、円筒形の硫黄成型体１０
が内挿され、陽極集電端子１１が溶接された陽極集電体
を兼ねる電槽９内に挿入され、陽極集電端子１１を外側
に折り曲げるとともに、その上端は前記陽極蓋４と真空
溶接されて完全密閉される。

上記の如き構造のナトリウム−硫黄電池では、。

作動温度の５５０℃まで昇温する過程で硫黄成型体１０
が熱膨張し、固体電解質管１が曲げ応力を受ける。とこ
ろが、固体電解質管１はガラス半田によってα−アルミ
ナリング２に強固に接合されているため、前記曲げ応力
を受けてガラス半田接合部で固体電解質管１が破損する
ことがあった。このように固体電解質管１が破損すると
、硫黄とナトリウムとが直接反応し、内圧が上昇して陰
極ｆＥ３がα−アルミナリング２の上面から剥離し、活
物質などが漏出して隣接する正常な電池も破損させて大
規模な事故になるという問題点があった。また陰極端子
５の上端よりナトリウム８を真空充填しているため、充
填後論極端子５の内側にナトリウムが付着することがあ
り、陰極端子５の上端の封止が不完全になって不良が発
生するという問題点があった。

発明の目的 本発明は上記欠点を解消するもので、陰極蓋に溶接され
た陰極端子に貫通穴を設け、この貫通穴の下方から陰極
集電体を螺着させ、上方に貫通穴を囲む形状で突起部を
形成し１この突起部内に封止蓋を配して陰極室を密閉す
ることにより、貫通穴の上部の封止を完全にするととも
に、電池の破損時に前記陰極集電体を溶断させることに
より、破損電池を切り離すことを目的とする〇 発明の構成 本発明のナトリウム−硫黄電池は、α−アルミナリング
の上面に凸部を設け、この凸部の外側に陽極蓋を熱圧接
合し、この陽極蓋と電槽とを同心円状の波状部を有する
陽極補助蓋を介して溶接するとともに、前記凸部の内側
に陰極蓋を熱圧接合し、この陰極蓋に貫通穴を設けた陰
極端子を溶接し、この貫通穴の下方から陰極集電体を螺
着させ、上方に貫通穴を囲む形状で突起部を形成し、こ
の突起部内に封止蓋を配して陰極室を密閉したものであ
る。

実施例 以下実施例により説明する。第１図は本発明のナトリウ
ム−硫黄電池の要部断面図で、第３図と共通する部分に
は同じ符号を付している。

第１図において、固体電解質管１は、その上部が開放さ
れた外径５６９．内径５Ｑｓｍ、長さ１７０露のβＩ−
アルミナからなり、その上部開放端に外径７６ｍ、内径
５０謡、厚す１０ｍｇ＋ノａ−７ｙｔナリング２がガラ
ス半田接合される０このα−アルミナリング２の上面に
凸部２′を設け、この凸部２′の内側に陰極蓋３を、外
側に陽極蓋４をそれぞれ熱圧接合して相互の短絡を防止
する。前記陰極蓋４は同心円状の波状部を有するステン
レス、りｐム拡散鉄、アルミニウム拡散鉄からなる陽極
補助蓋１２にＷＩ接される。また前記陰極蓋３には、固
体電解質管１の上部開放端をおおうように陰極端子５が
溶接され、該陰極端子５の中央に貫通穴５′を設けると
ともに、下方に直径Ｑｍｓのねじ大を形成し、このねじ
穴にア／Ｉ／ｌ＝ウム製の陰極集電体６′が螺着され１
他端を金属繊維７内に深さ５簡まで挿入する。

一方、前記陰極端子５の上面には、前記貫通穴を囲む形
状で第２図の拡大図のような突起部１３を形成し、この
突起部１３から溶融す）リウム８を金属繊維７内に真空
充填する。こうして前記突起部１５の先端ｌこ第２図の
拡大図のように封止蓋１４を真空ＷＩ接して陰極室を真
空密閉する。前記陰極端子５の貫通穴５′の上部には円
筒部５′を形成し、この円筒部５′内に内側にねじ部を
設け、このねじ部に陰極接続端子１５をボルト１５′で
螺着する。一方、円筒形の硫黄成型体１０が内挿された
電槽９を前記固体電解質管１の下方から装着し、上端を
前記陽極補助蓋１２に溶接してＶｈ極室を密閉するとと
もに、その上部に陽極端子１６が溶接された電槽１１１
７を溶接し、該陽極端子１６に陽極接続端子１８をナツ
ト締めして完成電池とする。

今、第１図のような本発明電池と第３図のような従来電
池とをそれぞれ１０セルずつ製作し、室ｍ＝　３５０℃
、昇降湯速＆約ｔ５０℃〜２００℃／ｈでヒートサイク
ル試験を行い、結果を表−１に示す。表−１において、
分子は活物質などが漏出した電池数、分母は破損電池数
を示す。なお、電池は破損すると電圧が急激に低下する
ので、電圧の低下で破損電池の確認を行った。

表　　−１ 表−１から、従来電池は１０サイクルまでのヒートサイ
クル試験で破損することが多く、また破損した場合も活
物質などが漏出し、３分の２が短絡していたのに対し、
本発明電池は１０サイクルまでのヒートサイクル試験で
の破損は１セルのみであった。

次に、破損しなかった電池について、３５０℃での過充
電による電池破壊試験を行い、結果を表−２に示す。

表 表−２から、従来電池は破損して短絡していたのに対し
、本発明電池は短絡電池は０セルであった０ 発明の効果 実施例において詳述した如く、本発明電池は、同心円状
の波状部を有する陽極補助蓋を設けて固体電解質管の上
方に応力による変位を移行させていることにより、ヒー
トサイクル試験や電池作動温度下における曲げ応力を吸
収することができて固体電解質管の破損を防止できる。

また破損した場合も、ナ）　ＩＪウムと硫黄との直接反
応熱により陰極集電体６′が溶断するので、破損電池の
内部で短絡発生が防止できる。さらにす）　ＩＪウムの
充填時ｔこ陰極端子の内側にす）　ＩＪウムが付着する
ことも防止できる。

【図面の簡単な説明】

１・・・固体電解質管 ２′−・凸部 ４・−陽板蓋 ５′・・・貫通穴 ６′・−陰極集電体 １５・・・突起部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ナトリウムイオン伝導性の固体電解質管の上端に
   α−アルミナリングが接合され、このα−アルミナリン
   グに陰極蓋と陽極蓋とが熱圧接合され、前記陽極蓋に溶
   接されて前記固体電解質管を下方から被包して固体電解
   質管との間隙に陽極室を形成する電槽と、前記陰極蓋に
   溶接されて前記固体電解質管内に陰極室を形成する陰極
   蓋とを有するナトリウム−硫黄電池において、前記α−
   アルミナリングの上面に凸部を設け、この凸部の外側に
   陽極蓋を熱圧接合し、この陽極蓋と電槽とが同心円状の
   波状部を有する陽極補助蓋を介して溶接されるとともに
   、前記凸部の内側に陰極蓋を熱圧接合し、この陰極蓋に
   貫通穴を設けた陰極端子を溶接し、この貫通穴の下方か
   ら陰極集電体を螺着させ、上方に貫通穴を囲む形状で突
   起部を形成し、この突起部内に封止蓋を配して陰極室を
   密閉したことを特徴とするナトリウム−硫黄電池。
2. （２）陰極集電体は下端が金属繊維の上部に挿入された
   アルミニウム管であることを特徴とする請求項第１項記
   載のナトリウム−硫黄電池。