JPH0675408B2 - ナトリウム一硫黄電池 - Google Patents

ナトリウム一硫黄電池

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JPH0675408B2
JPH0675408B2 JP63266954A JP26695488A JPH0675408B2 JP H0675408 B2 JPH0675408 B2 JP H0675408B2 JP 63266954 A JP63266954 A JP 63266954A JP 26695488 A JP26695488 A JP 26695488A JP H0675408 B2 JPH0675408 B2 JP H0675408B2
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • 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
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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
詳しく言えば陽極蓋の膨張構造に関連した電池破損規模
の低減を計ったものである。
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。このナ
トリウム−硫黄電池の従来の構造は、第1図の如く、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が熔接されると共にその
中央部を貫通して陰極パイプ6が熔接されて下方は前記
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150℃の保温下にお
いて前記陰極パイプ6より排気後同温度で溶融されたナ
トリウム8が真空充填され、充填後陰極パイプ6の上端
は封止される。このような構成体は、円筒形の硫黄成型
体10が内挿された陽極集電体を兼ねる電槽9内に挿入さ
れると共に、前記陽極蓋4と真空中で熔接されて完全密
閉構造にされる。上記の如き従来のナトリウム−硫黄電
池では、固体電解質管1がα−アルミナリング2に強固
に接合されている為、該電池を作動温度の350℃まで昇
温する過程で硫黄成型体10の熱膨張により、該固体電解
質管1が曲げ応力を受けガラス接合部で該固体電解質管
1が破損することがあった。
このような固体電解質管1の破損が生じた場合、硫黄と
ナトリウムが直接反応し、電池内の内圧が高まり(約10
気圧)、陰極蓋3の接合部が内圧に耐えられなくなった
時、陰極蓋3がα−アルミナリング面より剥離し飛び出
す。陰極蓋3の脱落により電池内部の物質、例えば硫
黄、ナトリウム、グラファイトフェルト、金属繊維、固
体電解質管片などが飛び出し、隣接する電池の上部に付
着し電気的短絡を引き起こし二次破損をもたらした。
発明の目的 本発明は上記問題を解決するもので、陽極蓋と電槽との
接続を柔軟にし、且つ固体電解質管の破損時の内圧増加
を、電槽の上端と陽極蓋との間に熔接した電槽補助蓋と
陽極補助蓋の膨張変形により吸収すると共に、陰極蓋の
脱落を防止することを目的とする。
発明の構成 本発明のナトリウム−硫黄電池は、第2図の要部拡大図
に示す如くαアルミナリング2の下面に熱圧接合された
陽極蓋4′に陽極補助蓋Aを熔接するとともに電槽9の
上端に電槽補助蓋Bを熔接し、前記陽極補助蓋Aと電槽
補助蓋Bとを熔接するものである。
実施例 以下実施例により説明する。第2図は本発明のナトリウ
ム−硫黄電池の要部拡大断面図である。
外径46mm、長さ400mmのβ″−アルミナ管からなる固体
電解質管1の内部に鉄繊維7(繊維径約10〜20μ)を気
孔率94.5%で充填した後、陰極集電体6(外径8mm、内
径4mm)を配置した。陰極集電体6の上端に陰極端子5
を螺合した後、陰極蓋3と陰極端子5を熔接した。続い
て陰極蓋3の上に電気絶縁材11、12(α−アルミナ製又
はアスベスト製)を配置し、外側に立ち上がり部を有す
る陽極蓋4′の該外側立ち上がり部の内側に断面が凹状
の陽極補助蓋A(0.5mm厚さのAl被覆Fe)を図の如く熔
接するとともに、電槽9の上端の内側に断面が凹状の電
槽補助蓋B(0.5mm厚さのAl被覆Fe)の外側立ち上がり
部を図の如く熔接し、前記陽極補助蓋Aの内側立ち上が
り部と前記電槽補助蓋Bの内側立ち上がり部とを熔接し
た。さらに補助蓋Bの外側を電槽の上端に熔接した。次
いで約150℃の保温下において、陰極端子5、陰極集電
体6を通して固体電解質管1及び上部空間を真空排気し
ナトリウム8を真空含浸すると共に陰極端子5の上端を
熔接し陰極室内を真空密閉した。さらに、硫黄成型体10
をこの電槽内に底から挿入した後、底蓋13を嵌合し真空
状態で熔接しナトリウム−硫黄電池を製作した。
従来構造と発明構造の電池をそれぞれ10セル製作し電池
破壊試験(350℃で電池電圧が急に低下するまで過充電
を行う)及びヒートサイクル試験(室温⇔350℃)によ
り効果を確認した。なおヒートサイクル試験で10サイク
ル経過後、電池が破損しなかった場合について電池破壊
試験を実施した。その結果は表1に示す通りである。
なお破損電池数の( )書きの左側数値は陰極蓋の飛び
出し数で、右側数値は飛び出し数で、右側数値は飛び出
しのなかった電池数を示す。
表1に示される如く、本発明による電池はヒートサイク
ル試験にも十分耐えうるものである。これは陽極補助蓋
A、電槽補助蓋Bが硫黄成型体10の熱膨張による固体電
解質管1の曲げ応力を緩和しガラス半田接合部での破壊
を防止したことによる。
本発明による電池の破損状況は陽極補助蓋A、電槽補助
蓋Bが膨れ電気絶縁材11を押しつけて陰極蓋3の剥離脱
落を防止すると共に、陰極と陽極の電気的短絡を防止し
ていた。その為、電池内部の物質が外部に飛散すること
はなかった。一方、従来電池では陰極蓋が剥離し内容物
が飛散していたものが多かった。
発明の効果 実施例において詳述した如く、本発明のナトリウム−硫
黄電池は固体電解質管に機械的応力などが加わって固体
電解質管が破損しても、電池の内容物が電池外部に飛散
し隣接する電池上部に堆積し電気的短絡を引き起こし他
の電池を破壊するようなことはない。さらにヒートサイ
クルに対しても信頼性の高い構造となっている。なお本
発明による陽極補助蓋A、電槽補助蓋Bとして容易に変
形するよう厚さは約0.3mm〜約0.7mm、材質としてはクロ
ム拡散鉄、クロム拡散ステンレス、ステンレス、アルミ
被覆鉄などが適当である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のナトリウム−硫黄電池の縦断面図、第2
図は本発明のナトリウム−硫黄電池の要部拡大断面図で
ある。 1……固体電解質管、2……アルミナリング 3……陰極蓋、4、4′……陽極蓋 5……陰極端子、6……陰極集電体 7……金属繊維、8……ナトリウム 9……電槽、10……硫黄成型体 11……電気絶縁材、12……電気絶縁材 A……陽極補助蓋、B……電槽補助蓋

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ナトリウムイオン伝導性固体電解質管内を
    陰極室とし、該管の外側と電槽との間を陽極室とし、該
    管の上端にα−アルミナリングをガラス半田接合し且つ
    該α−アルミナリングの上下面にそれぞれ陰極蓋、陽極
    蓋を熱圧接合し、該陰極蓋に陰極端子を熔接することに
    よって前記陰極室を密閉するとともに、該陽極蓋と電槽
    の上端との間に補助蓋を熔接することによって前記陽極
    室を密閉してなるナトリウム−硫黄電池において、該補
    助蓋は断面が凹状の陽極補助蓋と電槽補助蓋とからな
    り、該陽極蓋は外側に立ち上がり部を有し、この立ち上
    がり部の内側に前記陽極補助蓋の外側立ち上がり部を熔
    接するとともに、前記電槽の上端の内側に前記電槽補助
    蓋の外側立ち上がり部を熔接し、前記陽極補助蓋の内側
    立ち上がり部と前記電槽補助蓋の内側立ち上がり部とを
    熔接して陽極室を密閉してなることを特徴とするナトリ
    ウム−硫黄電池。
  2. 【請求項2】前記陽極補助蓋と陰極蓋との間に電気絶縁
    材が配置されてい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。
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