JPH06243895A - ナトリウム−硫黄電池の陰極室 - Google Patents
ナトリウム−硫黄電池の陰極室Info
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- JPH06243895A JPH06243895A JP50A JP5012993A JPH06243895A JP H06243895 A JPH06243895 A JP H06243895A JP 50 A JP50 A JP 50A JP 5012993 A JP5012993 A JP 5012993A JP H06243895 A JPH06243895 A JP H06243895A
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Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 固体電解質管の破損時の安全性が向上でき、
熱圧接合部またはガラス半田接合部からのリークの発生
が防止できるナトリウム−硫黄電池の陰極室を得る。 【構成】 ナトリウムイオン伝導性の固体電解質管１内
の陰極室を陰極蓋３と陰極端子５で密閉し、前記陰極端
子５の内面に棒状の集電端子６を溶接するとともに、こ
の集電端子６に金属板７を螺旋状に巻き付け、この金属
板７の外周面を固体電解質管１の内側面に接触させ、か
つ前記金属板７の、充電末における陰極室の液面位付近
に穴径が０．５mm以上、４mm以下の貫通穴１１を設けて
なる。 【効果】 金属板によって固体電解質管の内面に供給さ
れる溶融ナトリウムの量を制限することができるので、
固体電解質管の破損時の溶融ナトリウムと溶融硫黄との
直接反応を最小限にすることができ、前記金属板に設け
た貫通穴によって充電時に固体電解質管の内側面におけ
る液面位の急激な上昇を抑制することができるので、熱
圧接合部またはガラス半田接合部からのリークの発生を
防止することができる。
熱圧接合部またはガラス半田接合部からのリークの発生
が防止できるナトリウム−硫黄電池の陰極室を得る。 【構成】 ナトリウムイオン伝導性の固体電解質管１内
の陰極室を陰極蓋３と陰極端子５で密閉し、前記陰極端
子５の内面に棒状の集電端子６を溶接するとともに、こ
の集電端子６に金属板７を螺旋状に巻き付け、この金属
板７の外周面を固体電解質管１の内側面に接触させ、か
つ前記金属板７の、充電末における陰極室の液面位付近
に穴径が０．５mm以上、４mm以下の貫通穴１１を設けて
なる。 【効果】 金属板によって固体電解質管の内面に供給さ
れる溶融ナトリウムの量を制限することができるので、
固体電解質管の破損時の溶融ナトリウムと溶融硫黄との
直接反応を最小限にすることができ、前記金属板に設け
た貫通穴によって充電時に固体電解質管の内側面におけ
る液面位の急激な上昇を抑制することができるので、熱
圧接合部またはガラス半田接合部からのリークの発生を
防止することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はナトリウム−硫黄電池の
陰極室に関するもので、さらに詳しく言えば、固体電解
質管の破損時の安全性が向上できる陰極室の構造に関す
るものである。
陰極室に関するもので、さらに詳しく言えば、固体電解
質管の破損時の安全性が向上できる陰極室の構造に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】ナトリウム−硫黄電池は、ナトリウムイ
オン伝導性の固体電解質管の外部を陽極室とし、内部を
陰極室としたもので、前記陽極室は電槽によって密閉さ
れるとともに、陰極室は陰極蓋と陰極端子で密閉されて
なる。
オン伝導性の固体電解質管の外部を陽極室とし、内部を
陰極室としたもので、前記陽極室は電槽によって密閉さ
れるとともに、陰極室は陰極蓋と陰極端子で密閉されて
なる。
【０００３】上記したナトリウム−硫黄電池の陰極室に
は金属繊維が充填され、陰極活物質としての溶融ナトリ
ウムを保持するとともにこの溶融ナトリウムと固体電解
質管の内面との接触面積を一定にするようにしている。
は金属繊維が充填され、陰極活物質としての溶融ナトリ
ウムを保持するとともにこの溶融ナトリウムと固体電解
質管の内面との接触面積を一定にするようにしている。
【０００４】また、前記陰極蓋に溶接された陰極端子の
内面には集電端子が溶接され、陰極端子を介して外部回
路に接続される。
内面には集電端子が溶接され、陰極端子を介して外部回
路に接続される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来のナトリ
ウム−硫黄電池の陰極室では、固体電解質管の破損時に
陰極活物質としての溶融ナトリウムと陽極活物質として
の溶融硫黄とが直接反応し、その反応熱によって固体電
解質管の破損や直接反応の領域が拡大するという問題が
あった。
ウム−硫黄電池の陰極室では、固体電解質管の破損時に
陰極活物質としての溶融ナトリウムと陽極活物質として
の溶融硫黄とが直接反応し、その反応熱によって固体電
解質管の破損や直接反応の領域が拡大するという問題が
あった。
【０００６】このような問題を解決するため、陰極室内
に陰極活物質容器を配し、固体電解質管の内面に供給さ
れる陰極活物質としての溶融ナトリウムを制限するよう
にしたものもあるが、このような陰極室は製造コストが
高くなるため、電池が高価になるという問題や重量効率
が低下するという問題があった。
に陰極活物質容器を配し、固体電解質管の内面に供給さ
れる陰極活物質としての溶融ナトリウムを制限するよう
にしたものもあるが、このような陰極室は製造コストが
高くなるため、電池が高価になるという問題や重量効率
が低下するという問題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、ナトリウムイオン伝導性の固体電解質管
の内部に陰極室を、外部に陽極室を形成し、前記陰極室
を陰極蓋と陰極端子で密閉するとともに、前記陽極室を
電槽で密閉してなるナトリウム−硫黄電池の陰極室にお
いて、前記陰極端子の内面に棒状の集電端子を溶接する
とともに、この集電端子に長さが固体電解質管の内円周
の２倍以上の金属板を螺旋状に巻き付け、この金属板の
外周面を前記固体電解質管の内側面に接触させ、かつ前
記金属板の、充電末における陰極室の液面位付近に穴径
が０．５mm以上、４mm以下の貫通穴を設けたことを特徴
とするものである。
め、本発明は、ナトリウムイオン伝導性の固体電解質管
の内部に陰極室を、外部に陽極室を形成し、前記陰極室
を陰極蓋と陰極端子で密閉するとともに、前記陽極室を
電槽で密閉してなるナトリウム−硫黄電池の陰極室にお
いて、前記陰極端子の内面に棒状の集電端子を溶接する
とともに、この集電端子に長さが固体電解質管の内円周
の２倍以上の金属板を螺旋状に巻き付け、この金属板の
外周面を前記固体電解質管の内側面に接触させ、かつ前
記金属板の、充電末における陰極室の液面位付近に穴径
が０．５mm以上、４mm以下の貫通穴を設けたことを特徴
とするものである。
【０００８】
【作用】従って、本発明は、金属板を集電端子に螺旋状
に巻き付け、その外周面を固体電解質管の内側面に接触
させているので、固体電解質管の内側面に供給される陰
極活物質としての溶融ナトリウムを制限することができ
る。
に巻き付け、その外周面を固体電解質管の内側面に接触
させているので、固体電解質管の内側面に供給される陰
極活物質としての溶融ナトリウムを制限することができ
る。
【０００９】また、本発明は、金属板の長さを固体電解
質管の内円周の２倍以上にし、かつ前記金属板の、充電
末における陰極室の液面位付近に穴径が０．５mm以上、
４mm以下の貫通穴を設けているので、充電時に前記貫通
穴を通って陰極室活物質が流入し、固体電解質管の内側
面の急激な液面位の上昇を抑制することができる。
質管の内円周の２倍以上にし、かつ前記金属板の、充電
末における陰極室の液面位付近に穴径が０．５mm以上、
４mm以下の貫通穴を設けているので、充電時に前記貫通
穴を通って陰極室活物質が流入し、固体電解質管の内側
面の急激な液面位の上昇を抑制することができる。
【００１０】また、本発明は、陰極室内に陰極活物質容
器を挿入するより製造コストを低くすることができる。
器を挿入するより製造コストを低くすることができる。
【００１１】
【実施例】図１は、本発明の実施例の陰極室を備えたナ
トリウム−硫黄電池の縦断面図である。
トリウム−硫黄電池の縦断面図である。
【００１２】本発明の実施例の特徴は、ナトリウムイオ
ン伝導性の固体電解質管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
されるとともに、前記陰極蓋３には、内面に集電端子６
が溶接された陰極端子５が、前記陽極蓋４には円筒形の
硫黄成形体９が内挿された電槽１０が溶接されてなり、
前記固体電解質管１内は陰極活物質としての溶融ナトリ
ウム８を充填して陰極室とし、前記陰極室内の集電端子
６に長さが固体電解質管１の内円周の２倍以上の金属板
７が螺旋状に巻き付けられ、かつ前記金属板７の、充電
末における陰極室の液面位付近に穴径が０．５mm以上、
４mm以下の貫通穴１１を設けたことを特徴とするもので
ある。
ン伝導性の固体電解質管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
されるとともに、前記陰極蓋３には、内面に集電端子６
が溶接された陰極端子５が、前記陽極蓋４には円筒形の
硫黄成形体９が内挿された電槽１０が溶接されてなり、
前記固体電解質管１内は陰極活物質としての溶融ナトリ
ウム８を充填して陰極室とし、前記陰極室内の集電端子
６に長さが固体電解質管１の内円周の２倍以上の金属板
７が螺旋状に巻き付けられ、かつ前記金属板７の、充電
末における陰極室の液面位付近に穴径が０．５mm以上、
４mm以下の貫通穴１１を設けたことを特徴とするもので
ある。
【００１３】前記貫通穴１１は、充電末における陰極室
の液面位付近にパンチング等によって形成したものであ
る。
の液面位付近にパンチング等によって形成したものであ
る。
【００１４】このような構成のナトリウム−硫黄電池で
は、金属板７の外周面が固体電解質管１の内側面に接触
しているものの、完全に密着することはないので、電池
の温度を作動温度の３５０℃程度まで上昇させると、陰
極活物質としての溶融ナトリウム８が金属板７の外周面
と固体電解質管１の内側面との間に浸透し、数回の充放
電を反復させることによって固体電解質管１の内面を溶
融ナトリウム８で濡らして溶融ナトリウム８が接触する
固体電解質管１の内面の面積を一定にすることができ
る。
は、金属板７の外周面が固体電解質管１の内側面に接触
しているものの、完全に密着することはないので、電池
の温度を作動温度の３５０℃程度まで上昇させると、陰
極活物質としての溶融ナトリウム８が金属板７の外周面
と固体電解質管１の内側面との間に浸透し、数回の充放
電を反復させることによって固体電解質管１の内面を溶
融ナトリウム８で濡らして溶融ナトリウム８が接触する
固体電解質管１の内面の面積を一定にすることができ
る。
【００１５】また、上記したナトリウム−硫黄電池で
は、固体電解質管１が破損して溶融ナトリウム８と溶融
硫黄とが直接反応しても、固体電解質管１の内側面に接
触している金属板７によって直接反応の領域が拡大する
のを防止することができる。
は、固体電解質管１が破損して溶融ナトリウム８と溶融
硫黄とが直接反応しても、固体電解質管１の内側面に接
触している金属板７によって直接反応の領域が拡大する
のを防止することができる。
【００１６】なお、上記金属板７としては、電気抵抗が
小さく、直接反応時の反応熱によって溶融せず、硫化物
を生成しないものがよく、鉄、ステンレス、ニッケル、
タングステン、モリブデンまたはこれらの金属から選択
された金属の合金であることが好ましい。
小さく、直接反応時の反応熱によって溶融せず、硫化物
を生成しないものがよく、鉄、ステンレス、ニッケル、
タングステン、モリブデンまたはこれらの金属から選択
された金属の合金であることが好ましい。
【００１７】次に、上記した実施例の陰極室を有する電
池Ａとして、金属板７に厚さが０．１mmで、長さが固体
電解質管１の内円周の２倍の鉄板を、集電端子６に銅棒
を用い、互いにねじ止めして集電端子６に金属板７を螺
旋状に巻き付け、かつ前記金属板７の、充電末における
陰極室の液面位付近に穴径が２mmの複数の貫通穴を設け
たものを、電池Ｂとして、貫通穴１１の穴径を５mmとし
た金属板７を配したものを、電池Ｃとして陰極室に本発
明によらない陰極活物質容器を配したものを製作し、３
５０℃でそれぞれの放電特性を調査したところ、表１の
ような結果が得られた。
池Ａとして、金属板７に厚さが０．１mmで、長さが固体
電解質管１の内円周の２倍の鉄板を、集電端子６に銅棒
を用い、互いにねじ止めして集電端子６に金属板７を螺
旋状に巻き付け、かつ前記金属板７の、充電末における
陰極室の液面位付近に穴径が２mmの複数の貫通穴を設け
たものを、電池Ｂとして、貫通穴１１の穴径を５mmとし
た金属板７を配したものを、電池Ｃとして陰極室に本発
明によらない陰極活物質容器を配したものを製作し、３
５０℃でそれぞれの放電特性を調査したところ、表１の
ような結果が得られた。
【００１８】
【表１】
【００１９】表１から、電池Ａ、電池Ｂはどのような放
電率においても４０Ａｈ以上の容量が得られることがわ
かる。
電率においても４０Ａｈ以上の容量が得られることがわ
かる。
【００２０】次に、上記した各電池に対して固体電解質
管１が破損するまで充電電流を流し、破損時の各電池の
温度と温度上昇を調査したところ、表２のような結果が
得られた。
管１が破損するまで充電電流を流し、破損時の各電池の
温度と温度上昇を調査したところ、表２のような結果が
得られた。
【００２１】
【表２】
【００２２】表２から、電池Ａは温度上昇が最も小さい
ことがわかる。
ことがわかる。
【００２３】次に、本発明の陰極室を有する電池Ａとし
て、前記貫通穴１１の直径を１０mm、６mm、４mm、２m
m、０．５mmとした電池Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５
を各５セル、貫通穴を設けない電池５セルを製作し、各
々０．２５Ｃで充放電させた時の陰極蓋３とα−アルミ
ナリング２との熱合接合部またはα−アルミナリング２
と固体電解質管１とのガラス半田接合部からのリークの
発生の有無を調査したところ、貫通穴を設けた電池Ａ
１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５は２００サイクルを経過し
てもリークが発生しなかったのに対し、貫通穴を設けな
い電池は２０サイクルを経過したところでリークの発生
が認められた。
て、前記貫通穴１１の直径を１０mm、６mm、４mm、２m
m、０．５mmとした電池Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５
を各５セル、貫通穴を設けない電池５セルを製作し、各
々０．２５Ｃで充放電させた時の陰極蓋３とα−アルミ
ナリング２との熱合接合部またはα−アルミナリング２
と固体電解質管１とのガラス半田接合部からのリークの
発生の有無を調査したところ、貫通穴を設けた電池Ａ
１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５は２００サイクルを経過し
てもリークが発生しなかったのに対し、貫通穴を設けな
い電池は２０サイクルを経過したところでリークの発生
が認められた。
【００２４】
【発明の効果】上記したとおりであるから、本発明のナ
トリウム−硫黄電池の陰極室は、固体電解質管の破損時
の安全性を向上させることができ、固体電解質管の内側
面に接触する金属板に設けた貫通穴によって充電時に固
体電解質管の内側面における液面位の急激な上昇を抑制
することができるので、熱圧接合部またはガラス半田接
合部からのリークの発生を防止することができる。
トリウム−硫黄電池の陰極室は、固体電解質管の破損時
の安全性を向上させることができ、固体電解質管の内側
面に接触する金属板に設けた貫通穴によって充電時に固
体電解質管の内側面における液面位の急激な上昇を抑制
することができるので、熱圧接合部またはガラス半田接
合部からのリークの発生を防止することができる。
【図１】本発明の陰極室を備えたナトリウム−硫黄電池
の縦断面図である。
の縦断面図である。
１ 固体電解質管 ２ α─アルミナリング ３ 陰極蓋 ４ 陽極蓋 ５ 陰極端子 ６ 集電端子 ７ 金属板 ８ 溶融ナトリウム １１ 貫通穴
Claims (2)
- 【請求項１】 ナトリウムイオン伝導性の固体電解質管
の内部に陰極室を、外部に陽極室を形成し、前記陰極室
を陰極蓋と陰極端子で密閉するとともに、前記陽極室を
電槽で密閉してなるナトリウム−硫黄電池の陰極室にお
いて、前記陰極端子の内面に棒状の集電端子を溶接する
とともに、この集電端子に長さが固体電解質管の内円周
の２倍以上の金属板を螺旋状に巻き付け、この金属板の
外周面を前記固体電解質管の内側面に接触させ、かつ前
記金属板の、充電末における陰極室の液面位付近に穴径
が０．５mm以上、４mm以下の貫通穴を設けたことを特徴
とするナトリウム−硫黄電池の陰極室。 - 【請求項２】 金属板が鉄、ステンレス、ニッケル、タ
ングステン、モリブデンまたは前記金属から選択された
金属の合金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−硫黄電池の陰極室。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50A JPH06243895A (ja) | 1993-02-15 | 1993-02-15 | ナトリウム−硫黄電池の陰極室 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50A JPH06243895A (ja) | 1993-02-15 | 1993-02-15 | ナトリウム−硫黄電池の陰極室 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06243895A true JPH06243895A (ja) | 1994-09-02 |
Family
ID=12850531
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50A Pending JPH06243895A (ja) | 1993-02-15 | 1993-02-15 | ナトリウム−硫黄電池の陰極室 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06243895A (ja) |
-
1993
- 1993-02-15 JP JP50A patent/JPH06243895A/ja active Pending
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