JPH02201874A - ナトリウム―硫黄電池 - Google Patents

ナトリウム―硫黄電池

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JPH02201874A
JPH02201874A JP1021939A JP2193989A JPH02201874A JP H02201874 A JPH02201874 A JP H02201874A JP 1021939 A JP1021939 A JP 1021939A JP 2193989 A JP2193989 A JP 2193989A JP H02201874 A JPH02201874 A JP H02201874A
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JP
Japan
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cathode
anode
hole
battery
cover
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Pending
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JP1021939A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Kagawa
博 香川
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Yuasa Corp
Original Assignee
Yuasa Battery Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/36Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
    • H01M10/39Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34 working at high temperature
    • H01M10/3909Sodium-sulfur cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Electrochemistry (AREA)
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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。
このようなすFリウムー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−アル文ナリン
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、充填機陰極端子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
が内押され、陽極集電端子11が溶接された陰極集電体
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。
上記の如き構造のす) リウムー硫黄電池では、作動温
度の350℃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
あうな。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蓋3
がα−アルミナリング2の上面から剥離し、活物質など
が漏出して真後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、充填機陰極
端子5の内側にす) +3ウムが付着することがあり、
Pji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。
さらに陽極集電端子11を電槽9に溶接する際、熱の影
響を受けて電槽9の開口部に偏心を生じ、陽極蓋4との
溶接で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
た陰極端子の貫通穴に、上部に溝部を形成した陰極集電
体を嵌入し、この溝部を介してナトリウムを充填して封
止することにより、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。
発明の構成 本発明のす) IJウムー硫黄電池は、陰極室内に少な
くとも2層からなる円筒形の金属繊維を配し、かつ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、この貫通穴に溝部を有する陰極集電体を嵌入し、
かつ陰極集電体の他端を前記金属繊維の円筒内に挿入し
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5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56gl51、内径50謔、長さ170簡のr
−アルミナからなり、その上部開放端に外径76111
8.内径50鰭、厚さ10酩のα−アルミナリング2が
ガラス半田接合される。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。前記陽極蓋4は同心円状の波状部を有する陽
極補助蓋15に溶接される。また前記陰極蓋5には、固
体電解質管1の上部開放端をおおうようN−陰極端子5
が溶接され、該陰極端子5の中央に直径7■の貫通穴5
′を設けるとともに、この貫通穴5′には)第4図(〜
のような一端に深さ5層m、幅2vg 、長さ40畷の
溝部6′を有する外径9 ms 、長さ17011mの
アル1=ウム製の陰極集電体6′が嵌入され、他端を少
なくとも2層からなる円筒形の金属繊維12−1.12
−2の円筒内に挿入し、固体電解質管の内底部から1a
■上方に位置させる。こうして陰極集電体6′を貫通穴
5′lc嵌入することにより、第4図(b)のように陰
極集電体6′の溝部6Iの周縁が変形して上部穴6Aと
側部穴6Bとが形成され、前記上部穴6ムと側部穴6B
とを介して陰極室内にナトリウム8を真空充填する。充
填されたナトリウム8は金属繊維12−L12−2の円
筒内にも入り、陰極集電体6′と電気的に接触する。
前記金属繊維12−1は内径18酩、外径20簡、高さ
140關のステンレス織布(繊維径8μm)であり、そ
の外側lCフェルト状の金属繊維12−2を重ねて外径
が51m5になるように巻回させて固定している。前記
陰極端子50貫貫通穴′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た陰極端子蓋
14を挿入して真空溶接して陰極室を密閉するとともに
、ねじ部に一陰極接続端子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13に溶接して陽極室を密閉するとともに、その上
部に陽極端子16がWI接された電槽蓋17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。
第2!l!Jは本発明の他の実施例のすFリウムー硫黄
電池の要部断面図で、第1図と共通する部分には同じ符
号を付している。第2図のナトリウム−硫黄電池は、陰
極室を密閉するための陰極端子蓋14の凹状部に電池作
動温度で溶融状!!+にある鉛や鉛−錫合金などの金属
19を配し、この金属19を介して陰極端子5を延長部
材5ムにより上方に延長させたものである。前記延長部
材5ムの周縁には絶縁部材20を設け、この絶縁部材2
0を介して電槽蓋17に接続するとともに、この電槽蓋
17の他端は電槽9に溶接されて陽極室が密閉されてな
る。
本発明のす) IJウムー硫黄電池では1陽極補助蓋1
3や第2図では特に電池作動温度で溶融状態にある金属
19により、陰極接続端子15やV7h極接続端子18
を柔軟にすることができ、特に振動の多い電気自動車な
どに適している。
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、室温=350℃、
昇降温速度約150℃〜2oo℃/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薙詔を行った。
以下余白 !−1 表−1から、従来電池は10サイクルまでのヒートサイ
クル試駆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
の破損は認められなかった。
次に、破損しなかった電池について、550℃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  −2 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〇七ルであった。
また、第2図のような本発明電池についても同様の実験
を行ったが結果は同じであった。
発明の効果 実施例において詳述した如く、本発明電池は、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、ナト
リ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。
さらにナトリウムの充填時に陰極端子の内側にナトリウ
ムが付着することも防止できる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明のナトリウム−硫黄電池の
要部断面図、第5図は従来のす) リウムー硫黄電池の
断面図、第4図(〜、中)は陰極集電体の斜視図である
。 1・・・固体電解質管 2・・・凸部 4・・・陽極蓋 5′・・・貫通穴 5A・・・延長部材 6′・・・溝部 6B・・・側部穴  7! 15・・・Vh極補助蓋 17・・・電槽蓋 20・・・絶縁部材

Claims (3)

    【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、前記陰極
    室内に少なくとも2層からなる円筒形の金属繊維を配し
    、かつ前記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、この貫通穴に溝部を有する陰極
    集電体を嵌入し、かつ陰極集電体の他端を前記金属繊維
    の円筒内に挿入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)陰極端子の貫通穴の上部に円筒部を形成し、この
    円筒部に断面が凹状の陰極端子蓋を嵌着または螺着して
    陰極室を密閉した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。
  3. (3)陰極端子蓋の凹状部に電池作動温度で溶融状態に
    ある金属を配し、この金属を介して陰極端子を延長させ
    る延長部材を設けたことを特徴とする請求項第2項記載
    のナトリウム−硫黄電池。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103500856A (zh) * 2013-10-17 2014-01-08 上海电气钠硫储能技术有限公司 一种钠硫电池

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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