JPH02226672A - 電気化学的蓄電池 - Google Patents

電気化学的蓄電池

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JPH02226672A
JPH02226672A JP1332471A JP33247189A JPH02226672A JP H02226672 A JPH02226672 A JP H02226672A JP 1332471 A JP1332471 A JP 1332471A JP 33247189 A JP33247189 A JP 33247189A JP H02226672 A JPH02226672 A JP H02226672A
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JP
Japan
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space
pressure
sodium
solid electrolyte
cathode space
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Pending
Application number
JP1332471A
Other languages
English (en)
Inventor
Alfred Kamuf
アルフレート・カムフ
Wolfgang Doerrscheidt
ボルフガンク・デールシャイト
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Asea Brown Boveri Ltd
ABB AB
Original Assignee
ABB Asea Brown Boveri Ltd
Asea Brown Boveri AB
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Publication date
Application filed by ABB Asea Brown Boveri Ltd, Asea Brown Boveri AB filed Critical ABB Asea Brown Boveri Ltd
Publication of JPH02226672A publication Critical patent/JPH02226672A/ja
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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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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】 この発明は、上述の請求項1の通りの電気化学的蓄電池
に関する。
そのような電気化学的蓄電池は、エネルギー源として非
常に適している。これらの蓄電池は、電気乗物へ電流を
供給するために設けられる高温蓄電池の構造において、
ますます使用されている。
前記蓄電池の特別な例は、ナトリウムおよびイオウに基
づいたものである。この蓄電池は再充電可能であり、ベ
ータ酸化アルミニウムの固体電解質を有する。このベー
タ酸化アルミニウムは、陰極空間から陽極空間を隔てて
いる。この蓄電池の特に有利な点は、前記蓄電池を充電
する間に電気化学的な副反応が起こらないこと、および
それによりその電流効率がほぼ100%であることであ
る。
この蓄電池において、区切りハウジングはポット形であ
る。この形は固体電解質にも適用され、この固体電解質
の内部に陽極空間が配置される。陰極空間は、固体電解
質と前記ハウジングの間が適当である。この構造タイプ
の電気化学的蓄電池は、高電圧が印加されたときに、こ
の固体電解質が破壊する可能性があるという不利がある
。過度の使用期間または固体電解質の機械的な損傷は、
同様に固体電解質の破裂を導き得る。以上の結果により
、陽極空間からのナトリウムおよび陰極空間からのイオ
ウが共に流れ出て、直接互いに反応する。
この結果、蓄電池内の温度が著しく上昇する。都合が悪
い場合には、金属ハウジングおよび隣接する蓄電池の破
壊がおこる。
ドイツ公開公報節3.117,819.4号はナトリウ
ムおよびにイオウに基づいたポット形の電気化学的蓄電
池を開示している。固体電解質が破壊した場合に、ナト
リウムおよびイオウが共に直接流れ出ることを防止する
ために、安全空間が設けられる。
この安全空間は、二つの領域に分割される。一番目の領
域は、陽極空間内に配置され、二番目の領域は陰極空間
内に配置される。しかしながら、ナトリウムおよびイオ
ウが直接流れ出ることの完全な防止が常に可能なわけで
はない。その結果、蓄電池の温度が著しく上昇し、都合
が悪い場合には、金属ハウジングおよび隣接する蓄電池
の破壊がおこる。
それゆえ、この発明が基づく目的は、その内部温度が決
して電池ハウジングの破壊が起こる程に上昇できないよ
うな、最初に述べたタイプの電気化学的蓄電池を創出す
ることである。
この目的は、請求項1の特徴によりこの発明に従って達
成される。
陽極空間または固体電解質の全体の内部よりも高い圧力
に陰極空間内が維持されるこの発明の効果により、固体
電解質が破裂した際に陰極空間内にナトリウムは流れ出
ない。それどころか、固体電解質が破裂した場合に、蓄
電池の状態に従って、イオウまたはポリスルフィドナト
リラムノよ破裂の領域内に、ついで安全挿入物と固体電
解質の間の裂は目に押し込まれる。蓄電池の構造に起因
して、安全間隙内には本来的に固体電解質の内側表面を
ちょうど十分に湿らせるに足りるナトリウムが存在する
だけであるため、ナトリウムおよびイオウ間の反応は完
全に不可能であるか、または制限された範囲でのみ可能
である。加えて、その反応生成物は亀裂を閉塞し、それ
により、ナトリウムの連続した流出を同様に防止するこ
とができる。陽極空間と比較して、高い陽極空間内の圧
力を維持することは、例えば、陰極空間内に注入された
添加ガスクッションにより達成できる。高圧力を維持す
るその他の可能性は、化学的化合物の助けにより達成し
得る。この目的に適切な化合物は、例えば300〜35
0℃の、この蓄電池の使用温度において分解し、不活性
ガスを放出する化合物である。
その化学的化合物が満足しなければならない条件は、陰
極空間のイオウまたはポリスルフィドナトリウムとのい
かなる反応にも参加しないことだけである。アジ化ナト
リウム(NaNi )は特にこの目的に適している。、
この発明に欠くことのできないそれ以上の特徴は、従属
項に特徴付けられる。
以下、この発明を図面を参照して、更に詳細に説明する
この明細書に関連したただ一つの図面は、電気化学的蓄
電池1の断面図を示している。この蓄電池は、本質的に
ハウジング2および固体電解質3から形成される。両者
ともにボトル形のデザインである。固体電解質3の内部
は、陽極空間4として利用される。固体電解質3はベー
タ酸化アルミニウムから製造される。固体電解質3の寸
法は、陰極空間5として利用される連続的な内部空間が
固体電解質とハウジング2の間に残されるように選択さ
れる。ナトリウム4Nで満たされるカートリッジ4には
、陽極空間4内部に配置される。カートリッジ4にの寸
法は、狭い隙間4S(ナトリウムで、蓄電池1の操作の
間ずっと満たされている)がカートリッジ4にの外側表
面と固体電解質の内側表面の間に残るように選択される
。隙間4Sをナトリウムで満たすために、カートリッジ
4Kには、入口4Eが低部末端に設けられる。この人口
4Eを介してナトリウムが隙間4Sに流入し得る。固体
電解質3内側表面上をナトリウムで湿らせるために、ナ
トリウムの流れはちょうど十分な大きさである。陰極空
間5は、本質的に固体電解質5Sを含む。固体電解質5
Sは、イオウを含浸させたグラファイトフェルトにより
形成される。
ここに示された典型的な実施例において、イオウ電極5
Sの上に配置されたガスクッション6は、陰極空間内部
にある蓄電池のシール領域に設けられる。ガスクッショ
ン6は、例えば窒素ガスのような不活性ガスにより形成
される。この不活性ガスはイオウ電極5S上に限定され
た圧力を与える。
固体電解質3が破裂した際に、隙間4Sのナトリウムが
陰極空間内に流出しないことを確実にするように、陰極
空間5内の圧力の大きさは選択される。また、ガスクシ
ョン6の代わりに、陰極空間内に化学的化合物を導入す
ることも可能である。
この目的のために、蓄電池の使用温度(好ましくは30
0〜350℃)で分解して、不活性ガス(例えば、窒素
)を放出する化学的化合物が好ましく使用される。さら
に使用される化学的化合物は、イオウもしくはポリスル
フィドナトリウムのいづれか一方と有害な反応生成物を
形成しない条件を満たさなければならない。陰極空間に
導入される化学的化合物の量は、必要なガスの量に依存
する。
このガスの量は、固体電解質が破裂した場合に陰極空間
内へのナトリウムの流れを同様に防止するために必要と
される量である。この目的のために適した化学的化合物
はアジ化ナトリウムである。
このアジ化ナトリウムは300〜350℃で分解し、窒
素を放出する。蓄電池1の外側をフィルムでシールした
場合に、ガスクッション6または化学的化合物の分解に
より形成されたガスは蓄電池の全寿命期間に亘って効果
がある。陰極空間4はハウジング2の上端における内向
きフランジ(Inward−pointfngf’la
nge) 2 Fおよびアルファ酸化アルミニウムから
製造される固体電解質3の外向きフランジ(outwa
rd−pointingflange) 3 Fにより
シールされる。フランジ3Fの外向き部分は、シールリ
ング2Dを介して、内向きフランジ2F上に設置され、
支持される。固体電解質3の内部は、カバー3Dにより
シールされる。そのカバー3Dの外側表面に陽極集電装
置7が固定されている。陽極集電装置7は、陽極空間4
の内部に電気伝導的に接続されている。陰極集電装置は
金属ハウジング2により形成される。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明に係る電気化学的蓄電池を示す縦断
面図である。 1・・・電気化学的蓄電池、2・・・金属ハウジング、
3・・・固体電解質、4・・・陽極空間、4K・・・カ
ートリッジ、5・・・陰極空間、6・・・ガスクッショ
ン出願人代理人 弁理士 鈴江武彦

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)アルカリ金属イオン伝導固体電解質(3)により
    相互に隔てられ、且つ少なくとも所定の領域に亘って金
    属ハウジング(2)により区切られた陽極空間(4)お
    よび陰極空間(5)と、その陰極空間(4)内に配置さ
    れ、且つナトリウムで満たされたカートリッジ(4K)
    と、前記カートリッジおよび固体電解質(3)間に設け
    られ、且つナトリウムで満たされた隙間(4S)とを具
    備した、ナトリウムとイオウに基づく電気化学的蓄電池
    において、陰極空間(5)における圧力が、陽極空間(
    4)における圧力より高いレベルに保たれることを特徴
    とする電気化学的蓄電池。
  2. (2)陰極空間(5)における圧力が、隙間(4S)に
    おける圧力より高いレベルに保たれることを特徴とする
    請求項1記載の電気化学的蓄電池。
  3. (3)陰極空間(5)における高い圧力を維持するため
    に、イオウ電極(5S)に加えて、付加的なガスクッシ
    ョン(6)を陰極空間(5)内に設けることを特徴とす
    る請求項1または2のいづれか記載の電気化学的蓄電池
  4. (4)陰極空間(5)における高い圧力を維持するため
    に、イオウ電極(5S)に加えて、300℃ないし35
    0℃で分解する化学的化合物が付加的に導入されること
    を特徴とする請求項1ないし3のいづれか一つに記載の
    電気化学的蓄電池。
  5. (5)イオウ電極(5S)に加えて、アジ化ナトリウム
    (6)が陰極空間(5)内に導入されることを特徴とす
    る請求項4または5いづれか記載の電気化学的蓄電池。
JP1332471A 1988-12-24 1989-12-21 電気化学的蓄電池 Pending JPH02226672A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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DE3843906.9 1988-12-24
DE3843906A DE3843906A1 (de) 1988-12-24 1988-12-24 Elektrochemische speicherzelle

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JPH02226672A true JPH02226672A (ja) 1990-09-10

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ID=6370268

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US (1) US4956246A (ja)
EP (1) EP0376059B1 (ja)
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DE (2) DE3843906A1 (ja)

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DE3843906A1 (de) 1990-06-28
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EP0376059A2 (de) 1990-07-04

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