JPH034459A - ナトリウム―硫黄電池とその製造法 - 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】 産業上の利用分計 本発明はナトリウム−硫黄電池とその製造法に関するも
ので、さらに詳しく言えば陰極室内にすＦリウふを気密
性よく充填でき、安全性が向上できる電池とその製造法
に関するものであるＯ 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す）ＩＩ
ウムと、陽極活物質としての硫黄とをβ′−ア／Ｉ／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蜜閉構造の高温型二次電池である。

このようなナトリウム−硫黄電池の従来の構造を第５図
により説明する。固体電解質管１の上端にα−アμミナ
リング２がガラス半田接合され、このα−７Ｎミナリン
グ２の上面に陰極蓋３が、下面に陽極ｆｆ１４がそれぞ
れ熱圧接合されている。前記陰極蓋３１Ｃ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部集電
停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パイプ６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、電槽９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、陰諏端子
５の上端よりす）リウ五８を真空充填しているため、充
填機陰極端子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。また固体電解質管１が破
損すると、硫黄とナトリウムとが直接反応し１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。

発明の目的 本発明は上記欠点を解消するもので、底面を固体電解質
管内の金属繊維Ｗｃ接続させかつ該底面に穴と上方に向
いた突起とを有する陰極集電容器を配し、この容器内に
ナトリウムタンクを位置させて陰極室内にナトリウムを
充填することにより、陰極端子の上端にナトリウムが付
着することを防止するものである。

発明の構成 本発明のナトリウム−硫黄電池とその製造法は、陰極集
電容器の側面の一部に内側に向いた凸部を設け、かつ底
面に穴と上方に向いた突起とを設け、この陰極集電容器
内にすＦリウふタンクを位置させ、前記凸部によりナト
リウムタンクを保持させるとともに、前記突起によりナ
トリウムタンクに穿孔して陰極室内にナトリクムを真空
充填するものである。

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４５略、内径３８略、長さ４００略のβ′−アル
ミナからなり、その上部開放端に外径５６１１１１に、
内径３８籠、厚さ１０ｍのα−アρミナリング２がガラ
ス早出接合される。このａ−アＡ／ｌナリング２の上面
にはアｌｖｌニウム被覆鉄またはステンレスからなる陰
極！５が熱圧接合され、下面には同材質からなる陽極！
４が熱圧接合される。このｌ＆［ｌ！４には陽極補助蓋
４′が溶接される。前記固体電解質管１内にはステンレ
ス７エ〜トからなる金属繊維１２を、中心穴を設ける如
く巻回して固体電解質管１内に収納して陰極室を構成す
る。一方、側面の一部に内側に向いた凸部１５ムを有し
、底面に穴１４と上方に向いた突起１５Ｂとを有する陰
極集電容器１３を準備し、この陰極集電容器１３の上級
部を、その底面が前記金属繊維１２に接触する如く陰極
蓋３の内周縁部に溶接する。なお前記陰極集電容器１３
は底面に段部１５′を設けて２段にし、その下段の底面
に穴１４と上方ニ向いた突起１５Ｂとを設けている。こ
の穴１４と突起１５Ｂとは、陰極集電容器１３の底面に
Ｖ字形の切り込みを入れ、この切り込み部を上方に向け
ることにより容易に形成することができる。また、凸部
１５ムは陰極集電容器１３の外周面から均一に押圧する
ことにより容易に形成することができる。次に、第２図
（ａ）のように、陰極集電容器１３の段部１３′に０リ
ング１６を配し、その上方にナトリウム８を充填したナ
トリウムタンク１７を位置させ、加熱下において前記穴
１４より陰極室内を排気した後、ナ）Ｖラムタンク１フ
を前記凸部１５ムで保持させるとともに、突起１５Ｂに
よりナトリウムタンク１７に穿孔して陰極室内にナトリ
ウム８を真空充填する。第２図中）はナトリウム８の充
填途中の状態を示す図である。冷却した後、ナトリウム
タンク１７と０リング１６とを除失し、陰極集電容器１
５の上部内周縁部に陰極端子５′を溶接して陰極室構成
体とする。一方、円筒形の硫黄成型体１０を挿入した電
槽９を準備し、この硫黄成型体１０の中央の中空部に前
記陰極室構成体を挿入した後、前記陽極補助蓋４′と電
槽９の上端とを溶接して陰極室を密閉して完成電池とす
るものである。

今、第１図のような本発明電池と第５図のような従来電
池とをそれぞれ１０セ〃ずつ製作し、ｉ［、！３５０℃
、昇ｆ１［ｆｆｉ約１５り℃〜２００′ｃ／ｈでヒート
サイクμ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または内部短
絡した電池数、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。

以下余白 表　　−１ 表−１から、従来電池は破損した場合、活物質などが漏
出する場合が憂く、そのすべてが内部短絡していたのに
対し、本発明電池は破損しても活物質などの漏出もなく
、内部短絡も認められなかった・ 上記のような製造法であるから、陰極端子５′の先端に
ナトリウムが付着することはなく、そのための溶接不良
も防止することができる。また、充填時に陰極端子５の
先端に接続用のパイプを配する必要がなくなるので、充
填に要する時間や部品を少なくすることができる。さら
に、ナトリウムタンク１７を陰極集電容器１３に設けた
凸部１５五により保持できるので、ナトリウム８の充填
時に陰極室内の気密性の保持が容易になる。

発明の効果 実施例において詳述した如く、本発明電池は気密性がよ
いので品質が安定している。また、電池が破損した場合
も、ナトリウムと硫黄との直接反応熱により陰極集電容
器１３の段部から下方が溶断されるので、内部短絡の発
生が防止できる。さらに、その製造法はすＦリウムの充
填に要する時間や部品を少なくできるので、量産化に対
処することができる。

【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、
第２図は本発明の詳細な説明するための図、第５図は従
来のナトリウム−硫黄電池の断面図である。 １・・・固体電解質管　　２・−ａ−アルミナリング３
・・・陰極！　　　　　４・・・陽ｔＭ蓋４′・・・陽
極補助蓋　　　７，１２・・・金属繊維８・・・ナトリ
ウふ　　　１３・・・陰極集電容器１５′−・段部　　
　　　１４・・・穴 １０・・・凸部 １６・・・０リング

Claims (4)

【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
   グの上面に陰極蓋が熱圧接合されるとともに、この陰極
   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
   陰極端子を有し、かつ前記α−アルミナリングの下面に
   陽極蓋が熱圧接合されるとともに、この陽極蓋に溶接さ
   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を有してなるナトリウ
   ム−硫黄電池において、前記陰極蓋の内周縁部に、底面
   が固体電解質管内の金属繊維に接触しかつ側面の一部に
   内側に向いた凸部を有し、底面に穴と上方に向いた突起
   とを有する陰極集電容器の上縁部を溶接し、この陰極集
   電容器の上部内周縁部に陰極端子を溶接して陰極室を密
   閉したことを特徴とするナトリウム−硫黄電池。
2. （２）陰極集電容器の底面にＶ字形の切り込みを入れ、
   切り込み部を上方に向けて穴と突起とを形成したことを
   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）陰極集電容器の底面に段部を設けて２段にし、下
   段の底面に穴と突起とを設けかつ該底面を金属繊維に接
   触させたことを特徴とする請求項第１項または第２項記
   載のナトリウム−硫黄電池。
4. （４）フェルト状の金属繊維を、中心穴を設ける如く巻
   回して固体電解質管内に収納して陰極室を形成するとと
   もに、前記中心穴を陰極集電容器の底面の穴に対応させ
   たことを特徴とする請求項第１項、第２項、第５項のい
   ずれかに記載されたナトリウム−硫黄電池。（５）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
   ナリングをガラス半田接合し、このα−アルミナリング
   の上面に陰極蓋を、下面に陽極蓋を熱圧接合した後、フ
   ェルト状の金属繊維を、中心穴を設ける如く巻回して固
   体電解質管内に収納して陰極室を形成し、一方、側面の
   一部に内側に向いた凸部を有し、底面に穴と上方に向い
   た突起とを有する陰極集電容器を準備し、この陰極集電
   容器の上縁部を、その底面が前記金属繊維に接触する如
   く陰極蓋の内周縁部に溶接した後、前後陰極集電容器の
   上方にナトリウムタンクを位置させ、加熱下において前
   記容器の底面の穴より排気した後、ナトリウムタンクを
   前記凸部で保持させるとともに、前記突起によりナトリ
   ウムタンクに穿孔して陰極室内にナトリウムを真空充填
   した後、前記容記の上部内周縁部に陰極端子を溶接して
   陰極室構成体とし、一方、円筒形の硫黄成型体を挿入し
   た電槽を準備し、この硫黄成型体の中央の中空部に前記
   陰極室構成体を挿入した後、陽極補助蓋と電槽の上端と
   を溶接して陽極室を密閉したことを特徴とするナトリウ
   ム−硫黄電池の製造法。