JPH0770325B2 - ナトリウム―硫黄電池 - Google Patents
ナトリウム―硫黄電池Info
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- JPH0770325B2 JPH0770325B2 JP61224623A JP22462386A JPH0770325B2 JP H0770325 B2 JPH0770325 B2 JP H0770325B2 JP 61224623 A JP61224623 A JP 61224623A JP 22462386 A JP22462386 A JP 22462386A JP H0770325 B2 JPH0770325 B2 JP H0770325B2
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- H01M10/3918—Sodium-sulfur cells characterised by the electrolyte
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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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−硫黄電池に係り、特に陰極活物
質と陽極活物質との間に配置され両物質を分離するアル
ミナ系セラミックの固体電解質の補強に関するものであ
る。
質と陽極活物質との間に配置され両物質を分離するアル
ミナ系セラミックの固体電解質の補強に関するものであ
る。
〔従来の技術〕 電力貯蔵用二次電池の開発は近年注目を集め、なかでも
ナトリウム−硫黄電池は性能，経済性が優れているなど
により重要視されている。ナトリウム−硫黄電池の具体
的な構造の一例を第６図に示す。第６図において、陰極
活物質１として溶融ナトリウム，陽極活物質２として溶
融硫黄と多硫化ナトリウムを使用し、電解質としてはナ
トリウムイオン（Na+イオン）の伝導性を有する固体電
解質３を用いたものである。電解質３はナトリウムイオ
ンの伝導性が大きいことからβ系アルミナ（β−アルミ
ナ：Na2O・11Al2O3，β″−アルミナ：Na2O・６Al2O3）
が使用されている。β系アルミナは電子伝導性を持たな
いため、陰極と陽極を分離する隔壁の役目もしている。
第６図において、４は陰極室容器、５は陽極室容器であ
り、この周縁部をαアルミナなどで作られた絶縁物質６
を介してステンレス鋼製の締め付けバンド７を圧着して
組立てられている。本電池作動温度は陽極活物質２の融
点を考慮して300℃以上が有効とされている。充放電反
応は、 であり、したがつて電池全体としては次のごとくなる。
ナトリウム−硫黄電池は性能，経済性が優れているなど
により重要視されている。ナトリウム−硫黄電池の具体
的な構造の一例を第６図に示す。第６図において、陰極
活物質１として溶融ナトリウム，陽極活物質２として溶
融硫黄と多硫化ナトリウムを使用し、電解質としてはナ
トリウムイオン（Na+イオン）の伝導性を有する固体電
解質３を用いたものである。電解質３はナトリウムイオ
ンの伝導性が大きいことからβ系アルミナ（β−アルミ
ナ：Na2O・11Al2O3，β″−アルミナ：Na2O・６Al2O3）
が使用されている。β系アルミナは電子伝導性を持たな
いため、陰極と陽極を分離する隔壁の役目もしている。
第６図において、４は陰極室容器、５は陽極室容器であ
り、この周縁部をαアルミナなどで作られた絶縁物質６
を介してステンレス鋼製の締め付けバンド７を圧着して
組立てられている。本電池作動温度は陽極活物質２の融
点を考慮して300℃以上が有効とされている。充放電反
応は、 であり、したがつて電池全体としては次のごとくなる。
ただし、Ｘは通例３〜５の範囲にとる。
ナトリウム−硫黄電池で使用される固体電解質β系アル
ミナは金属材料に比べると熱膨張率や熱伝導率が小さ
く、機械的強度も一般に小さい。そのため、電池の起
動，停止時の温度差，陰極と陽極の活物質の体積膨張
差、および電池反応の進行によつて生ずる陰極室と陽極
室の間の圧力差などによつて固体電解質が破損する可能
性がある。固体電解質が破損すると両活物質のナトリウ
ムと硫黄が反応し、例えば両活物質の反応熱から到達温
度を試算してみると、10Ah程度の単電池の場合で約850
℃程度になり時にはナトリウムの沸点温度883℃まで達
する可能性がある。
ミナは金属材料に比べると熱膨張率や熱伝導率が小さ
く、機械的強度も一般に小さい。そのため、電池の起
動，停止時の温度差，陰極と陽極の活物質の体積膨張
差、および電池反応の進行によつて生ずる陰極室と陽極
室の間の圧力差などによつて固体電解質が破損する可能
性がある。固体電解質が破損すると両活物質のナトリウ
ムと硫黄が反応し、例えば両活物質の反応熱から到達温
度を試算してみると、10Ah程度の単電池の場合で約850
℃程度になり時にはナトリウムの沸点温度883℃まで達
する可能性がある。
固体電解質はイオン伝導率向上のため、その肉厚はでき
るだけ薄い方が良いが、薄くなると機械的強度が小さく
なる。そのため固体電解質の表面に対し垂直になるよう
に陰極室内に陰極室の厚さとほぼ等しい幅を有するステ
ンレス鋼製金属帯を補強部材として湾曲屈曲あるいは交
叉させて自立性をあたえ、かつナトリウムの移動の障害
とならないよう固体電解質表面に部分的に接触させた従
来例が存在する。
るだけ薄い方が良いが、薄くなると機械的強度が小さく
なる。そのため固体電解質の表面に対し垂直になるよう
に陰極室内に陰極室の厚さとほぼ等しい幅を有するステ
ンレス鋼製金属帯を補強部材として湾曲屈曲あるいは交
叉させて自立性をあたえ、かつナトリウムの移動の障害
とならないよう固体電解質表面に部分的に接触させた従
来例が存在する。
しかしながら固体電解質の破損が一旦起こると、その部
位の周辺に破損は伝播し拡大していく可能性がある。上
記従来例のような補強ではこのような破損の伝播を防止
する効果は小さい。そこで、仮りに固体電解質に割れな
どが入つても、それを大きな破損に至らしめないような
補強方法の開発が望まれている。一つの方法として機械
的強度の強い金属材料を固体電解質の表面に張りつける
ことが考えられる。金属材料としては活物質に対する耐
食性などの点から一般にはステンレス鋼が用いられる必
要があるが、ステンレス鋼と固体電解質を容易に接合す
る技術がこれまでなかつた。
位の周辺に破損は伝播し拡大していく可能性がある。上
記従来例のような補強ではこのような破損の伝播を防止
する効果は小さい。そこで、仮りに固体電解質に割れな
どが入つても、それを大きな破損に至らしめないような
補強方法の開発が望まれている。一つの方法として機械
的強度の強い金属材料を固体電解質の表面に張りつける
ことが考えられる。金属材料としては活物質に対する耐
食性などの点から一般にはステンレス鋼が用いられる必
要があるが、ステンレス鋼と固体電解質を容易に接合す
る技術がこれまでなかつた。
本発明の目的は、かかる問題点を解決するため、アルミ
ナ系セラミツクの固体電解質を有するナトリウム−硫黄
電池において、この固体電解質とこれを補強する補強材
との接合を可能にし、この接合によって固体電解質の破
損及びその伝播拡大を防止することの出来るナトリウム
−硫黄電池を提供することである。
ナ系セラミツクの固体電解質を有するナトリウム−硫黄
電池において、この固体電解質とこれを補強する補強材
との接合を可能にし、この接合によって固体電解質の破
損及びその伝播拡大を防止することの出来るナトリウム
−硫黄電池を提供することである。
上記目的を達成するために本発明者らは鋭意検討を行つ
た結果、アルミナ系セラミツクはチタン系化合物からな
る層を介することにより種々の補強部材と接合するとい
う新たな知見を得た。
た結果、アルミナ系セラミツクはチタン系化合物からな
る層を介することにより種々の補強部材と接合するとい
う新たな知見を得た。
本発明は、このような知見によりなされたものであり、
その構成は、溶融ナトリウムを用いる陰極活物質と、溶
融硫黄を用いる陽極活物質と、前記陰極活物質と該陽極
活物質との間に配置され両物質を分離するアルミナ系セ
ラミックの固体電解質とを有するナトリウム−硫黄電池
において、前記固体電解質は、チタン系化合物からなる
層を介して接合された補強材によって補強されているも
のである。
その構成は、溶融ナトリウムを用いる陰極活物質と、溶
融硫黄を用いる陽極活物質と、前記陰極活物質と該陽極
活物質との間に配置され両物質を分離するアルミナ系セ
ラミックの固体電解質とを有するナトリウム−硫黄電池
において、前記固体電解質は、チタン系化合物からなる
層を介して接合された補強材によって補強されているも
のである。
上記本発明の構成によれば、窒化チタンや炭化チタン等
チタン系化合物を表面にコーテイングした補強材または
チタン系化合物の含有させた補強材を、アルミナ系セラ
ミツクの固体電解質と接触さて真空中で加熱すると補強
材の表面にコーテイングされたチタン系化合物又は補強
材中のチタン系化合物がアルミナ系セラミツクの固体電
解質表面から内部にかけて拡散、析出、成長して、一種
のくぎ打ち効果としての働きを呈し、アルミナ系セラミ
ツクの固体電解質と補強材との密着性が向上する。この
結果、アルミナ系セラミツクの固体電解質はチタン系化
合物からなる層を介して補強材と接合されることによっ
て補強され機械的強度が高くなるので、ナトリウム−硫
黄電池の作動時に生ずる種々の外力による破損および破
損拡大を防止することができる。また、ナトリウム−硫
黄電池の反応生成物であるNa2Sxは、腐食性が強いが、
接合媒体であるチタン系化合物は耐食性に優れておりナ
トリウム−硫黄電池の固体電解質と補強材との接合媒体
として最適である。
チタン系化合物を表面にコーテイングした補強材または
チタン系化合物の含有させた補強材を、アルミナ系セラ
ミツクの固体電解質と接触さて真空中で加熱すると補強
材の表面にコーテイングされたチタン系化合物又は補強
材中のチタン系化合物がアルミナ系セラミツクの固体電
解質表面から内部にかけて拡散、析出、成長して、一種
のくぎ打ち効果としての働きを呈し、アルミナ系セラミ
ツクの固体電解質と補強材との密着性が向上する。この
結果、アルミナ系セラミツクの固体電解質はチタン系化
合物からなる層を介して補強材と接合されることによっ
て補強され機械的強度が高くなるので、ナトリウム−硫
黄電池の作動時に生ずる種々の外力による破損および破
損拡大を防止することができる。また、ナトリウム−硫
黄電池の反応生成物であるNa2Sxは、腐食性が強いが、
接合媒体であるチタン系化合物は耐食性に優れておりナ
トリウム−硫黄電池の固体電解質と補強材との接合媒体
として最適である。
次に、本発明にかかるナトリウム−硫黄電池の実施例に
ついて説明する。本発明のナトリウム−硫黄電池を構成
する固体電解質は、陰極活物質と陽極活物質との間に配
置され両物質を分離するアルミナ系セラミックの固体電
解質であって、Na+透過性の固体電解質である。
ついて説明する。本発明のナトリウム−硫黄電池を構成
する固体電解質は、陰極活物質と陽極活物質との間に配
置され両物質を分離するアルミナ系セラミックの固体電
解質であって、Na+透過性の固体電解質である。
第１図は、その一実施例の構成を示す断面図である。
固体電解質と補強材としての金属の接合状態は第１図に
示される如くである。β系アルミナを主成分とする固体
電解質３の補強材８としては、ステンレス鋼などの耐高
温強度が大きく耐食性に優れた金属を用いており、固体
電解質３との接合は、炭化チタンや窒化チタンなどのチ
タン系化合物からなる層である接合媒体９を介して行わ
せる。また補強材８と接合媒体９には、第１図に示すよ
うに同位置にナトリウムイオン導通孔10を設けており、
固体電解質３と陰極室との間でナトリウムイオンの移動
を妨害しないようになつている。
示される如くである。β系アルミナを主成分とする固体
電解質３の補強材８としては、ステンレス鋼などの耐高
温強度が大きく耐食性に優れた金属を用いており、固体
電解質３との接合は、炭化チタンや窒化チタンなどのチ
タン系化合物からなる層である接合媒体９を介して行わ
せる。また補強材８と接合媒体９には、第１図に示すよ
うに同位置にナトリウムイオン導通孔10を設けており、
固体電解質３と陰極室との間でナトリウムイオンの移動
を妨害しないようになつている。
固体電解質３と補強材８との間に接合媒体９を設ける方
法は、補強材８の固体電解質３との接合面側にチタン系
化合物をイオンプレーテイング法やスパツタリング法な
どの方法でコーテイングしてチタン系化合物の薄膜を設
ける。このコーテイング面を固体電解質３と接合させ
る。すなわち、あらかじめ接合媒体を補強材８上に設け
る方法である。他の方法は、補強材８の材質にチタンを
含有する金属、例えばステンレス鋼SUS321などを用い、
固体電解質３と接合させた時に、その接合面に合金中に
炭化チタンなどのチタン系化合物が固体電解質３の表面
から内部にかけて析出成長させて接合させる方法であ
る。
法は、補強材８の固体電解質３との接合面側にチタン系
化合物をイオンプレーテイング法やスパツタリング法な
どの方法でコーテイングしてチタン系化合物の薄膜を設
ける。このコーテイング面を固体電解質３と接合させ
る。すなわち、あらかじめ接合媒体を補強材８上に設け
る方法である。他の方法は、補強材８の材質にチタンを
含有する金属、例えばステンレス鋼SUS321などを用い、
固体電解質３と接合させた時に、その接合面に合金中に
炭化チタンなどのチタン系化合物が固体電解質３の表面
から内部にかけて析出成長させて接合させる方法であ
る。
上記のいずれの方法も、真空中で加圧下700〜1000℃前
後で加熱処理を行つて接合させるものである。その接合
機構は加熱処理によつて接合媒体９となるチタン系化合
物が固体電解質３の主要成分であるβ系アルミナとの接
触界面、並びにその組織内部に析出して成長し、一種の
くぎ打ち効果の働きをする。
後で加熱処理を行つて接合させるものである。その接合
機構は加熱処理によつて接合媒体９となるチタン系化合
物が固体電解質３の主要成分であるβ系アルミナとの接
触界面、並びにその組織内部に析出して成長し、一種の
くぎ打ち効果の働きをする。
なお、補強材８の材料にチタンを含有する金属を用いた
場合は、チタンが同じく材料中に含まれる炭素と化学結
合して炭化チタンとなつてアルミナ系セラミツク中に析
出成長するのである。
場合は、チタンが同じく材料中に含まれる炭素と化学結
合して炭化チタンとなつてアルミナ系セラミツク中に析
出成長するのである。
これにより固体電解質３は接合媒体９を介して補強材８
と接合されて一体化されることになる。その結果、界面
における機械的強度が向上する。
と接合されて一体化されることになる。その結果、界面
における機械的強度が向上する。
上記実施例では、電池作動中の圧力上昇が陽極室に発生
し、固体電解質３に対し陰極室側に向かつた力が働くこ
とから補強材８を陰極室側に接合した場合の実施例とし
て示したが、固体電解質３の両側、すなわち陽極室側に
も補強材８を接合することもできる。その接合は上記実
施例と同じ方法で行うことができ、かつその接合機構も
同じである。固体電解質の両側に補強材８を設けること
による利点は、固体電解質３の機械的強度をさらに向上
させるだけでなく、万一固体電解質３が破損した場合に
その破損片を両補強材内に留め、活物質中への混合分散
を防止できるということである。
し、固体電解質３に対し陰極室側に向かつた力が働くこ
とから補強材８を陰極室側に接合した場合の実施例とし
て示したが、固体電解質３の両側、すなわち陽極室側に
も補強材８を接合することもできる。その接合は上記実
施例と同じ方法で行うことができ、かつその接合機構も
同じである。固体電解質の両側に補強材８を設けること
による利点は、固体電解質３の機械的強度をさらに向上
させるだけでなく、万一固体電解質３が破損した場合に
その破損片を両補強材内に留め、活物質中への混合分散
を防止できるということである。
なお、上記本実施例ではチタン系化合物を補強材８にコ
ーテイングしたが、逆にアルミナセラミツク材である固
体電解質側にコーテイングし、接合媒体９を形成するこ
とも可能である。
ーテイングしたが、逆にアルミナセラミツク材である固
体電解質側にコーテイングし、接合媒体９を形成するこ
とも可能である。
また上記実施例では、補強材８および接合媒体９にはナ
トリウムイオンを通すための貫通孔10を機械的に加工し
たが、補強材８としてポーラスな性状のもの例えば細か
いメツシユあるいは繊維状のステンレス鋼などの金属を
用いてもよい。この場合、機械的な加工を施すことなく
ナトリウムイオン導通が行なわれ、電池としての機能を
確保されるものである。
トリウムイオンを通すための貫通孔10を機械的に加工し
たが、補強材８としてポーラスな性状のもの例えば細か
いメツシユあるいは繊維状のステンレス鋼などの金属を
用いてもよい。この場合、機械的な加工を施すことなく
ナトリウムイオン導通が行なわれ、電池としての機能を
確保されるものである。
接合媒体９の厚さはコーテイング層または補強材中に含
まれるチタン量に従い大きくなる。また、加熱時間が長
くなるに従って、同様に大きくなる。
まれるチタン量に従い大きくなる。また、加熱時間が長
くなるに従って、同様に大きくなる。
他の実施例としては、第２図に示すように固体電解質３
で補強材８をサンドイツチ状にはさみ込んだものであ
る。その時の接合方法は、補強材８の両側に接合媒体９
を上記において説明したと同様の方法により設けること
により行うものである。
で補強材８をサンドイツチ状にはさみ込んだものであ
る。その時の接合方法は、補強材８の両側に接合媒体９
を上記において説明したと同様の方法により設けること
により行うものである。
本実施例によれば、中心部に補強材８が設けられている
ために、固体電解質３に圧力がかかつた場合、圧力が均
一に分散しつつ、固体電解質３の補強を行うこともでき
る。
ために、固体電解質３に圧力がかかつた場合、圧力が均
一に分散しつつ、固体電解質３の補強を行うこともでき
る。
上記した各実施例は、いずれも電池用としてその機能を
持たせ完成された固体電解質３に対し補強材８を接合さ
せたものであつたが、固体電解質３の製造過程で補強材
と接合させることもできる。すなわち、第３図に示すよ
うに、固体電解質３の寸法に合わせて成形した補強材８
の両面に粉砕・造粒したβ系アルミナを塗布・成形後、
約1500℃で焼結させることにより補強材８を内部に設け
た固体電解質３が製造できる。第３図は本製造方法で得
た固体電解質３の部分断面図である。この場合、約1500
℃で焼結させるために上記したステンレス鋼などの金属
を用いることができない。そこで炭化チタンや窒化チタ
ンなどのチタン系セラミツクスそのものを用い、チタン
系セラミツクスそのものがβ系アルミナと第１図で説明
と同様の機構にて接合される。また本実施例において
は、第２図で示したように、固体電解質３における構造
は類似するが、イオン導通孔10内にもβ系アルミナが充
填されることになる。したがつて、第２図に示した方法
で固体電解質３を補強した場合イオン導通孔10にわずか
ながらも混入されるおそれがあるガス状の不純物の存在
が無くなり、イオンの移動速度などへの影響が全く無視
できるようになる。
持たせ完成された固体電解質３に対し補強材８を接合さ
せたものであつたが、固体電解質３の製造過程で補強材
と接合させることもできる。すなわち、第３図に示すよ
うに、固体電解質３の寸法に合わせて成形した補強材８
の両面に粉砕・造粒したβ系アルミナを塗布・成形後、
約1500℃で焼結させることにより補強材８を内部に設け
た固体電解質３が製造できる。第３図は本製造方法で得
た固体電解質３の部分断面図である。この場合、約1500
℃で焼結させるために上記したステンレス鋼などの金属
を用いることができない。そこで炭化チタンや窒化チタ
ンなどのチタン系セラミツクスそのものを用い、チタン
系セラミツクスそのものがβ系アルミナと第１図で説明
と同様の機構にて接合される。また本実施例において
は、第２図で示したように、固体電解質３における構造
は類似するが、イオン導通孔10内にもβ系アルミナが充
填されることになる。したがつて、第２図に示した方法
で固体電解質３を補強した場合イオン導通孔10にわずか
ながらも混入されるおそれがあるガス状の不純物の存在
が無くなり、イオンの移動速度などへの影響が全く無視
できるようになる。
第４図、第５図は、本発明にかかるナトリウム−硫黄電
池の二つの実施例を示したものである。第４図は第６図
の従来例で示した板状の固体電解質３に本発明にかかる
補強材８を接合したものを用いたものであり、第５図は
他の固体電解質の形状として円筒状の固体電解質３に本
発明を応用した例を示したものである。
池の二つの実施例を示したものである。第４図は第６図
の従来例で示した板状の固体電解質３に本発明にかかる
補強材８を接合したものを用いたものであり、第５図は
他の固体電解質の形状として円筒状の固体電解質３に本
発明を応用した例を示したものである。
第５図においては円筒状の固体電解質３の内側に陰極活
物質１を充填してある。また外側には陽極活物質２を充
填してあり、これを耐食性金属板11で補強した陽極室容
器５で保持している。電気は陰極活物質１内に挿入した
陰極棒12と陽極室容器より取り出すものである。いずれ
も電池としての原理は第６図の従来例で示したのと同じ
である。
物質１を充填してある。また外側には陽極活物質２を充
填してあり、これを耐食性金属板11で補強した陽極室容
器５で保持している。電気は陰極活物質１内に挿入した
陰極棒12と陽極室容器より取り出すものである。いずれ
も電池としての原理は第６図の従来例で示したのと同じ
である。
固体電解質３の破損は、一般に最初局所的なピンホール
あるいはクラツクなどで生じるものと考えられるが、本
発明による固体電解質３と補強材８の接合部は全面接合
でなく、微細な非接合面（第１図のごとくイオン導通孔
10が存在する）を有し、かつその非接合面の周囲を強固
な接合面（第１図の接合媒体９）で囲んだようになつて
いる。このため、万一破損が起つた場合に、反応にあず
かる陰，陽の活物質はこの微細な非接合面のみを通るこ
とになり、その反応量は抑制されてナトリウムと硫黄の
瞬時の反応が抑えられる。また破損の拡大は非接合面を
囲む強固な接合面により、その進展が阻止され、抑制さ
れる。
あるいはクラツクなどで生じるものと考えられるが、本
発明による固体電解質３と補強材８の接合部は全面接合
でなく、微細な非接合面（第１図のごとくイオン導通孔
10が存在する）を有し、かつその非接合面の周囲を強固
な接合面（第１図の接合媒体９）で囲んだようになつて
いる。このため、万一破損が起つた場合に、反応にあず
かる陰，陽の活物質はこの微細な非接合面のみを通るこ
とになり、その反応量は抑制されてナトリウムと硫黄の
瞬時の反応が抑えられる。また破損の拡大は非接合面を
囲む強固な接合面により、その進展が阻止され、抑制さ
れる。
以上は、本発明をナトリウム−硫黄電池の封止型固体電
解質に適用した場合について説明したが、特開昭60−17
869号公報に示される流動型用固体電解質としての適用
は勿論、原子力，火力，自動車や航空機あるいはエレク
トロニクスなどの分野におけるアルミナと補強材である
ステンレス鋼の接合材として適用できることは勿論であ
る。また、ナトリウム熱発電装置のNa+透過性固体電解
質およびNa+，K+，Ca+センサーの陽イオン透過性固体電
解質として用いることもできる。
解質に適用した場合について説明したが、特開昭60−17
869号公報に示される流動型用固体電解質としての適用
は勿論、原子力，火力，自動車や航空機あるいはエレク
トロニクスなどの分野におけるアルミナと補強材である
ステンレス鋼の接合材として適用できることは勿論であ
る。また、ナトリウム熱発電装置のNa+透過性固体電解
質およびNa+，K+，Ca+センサーの陽イオン透過性固体電
解質として用いることもできる。
以上説明したように本発明のナトリウム−硫黄電池の固
体電解質は、チタン系化合物からなる層を介して接合さ
れた補強材によって補強されているものであるので、固
体電解質と補強材の接触界面及びアルミナ系セラミック
の固体電解質の表面から内部にかけて拡散、析出、成長
したチタン系化合物からなる層のくぎ打ち効果により、
固体電解質の補強材との接合強度が大きくなると共に、
電池の起動、停止時の温度差、陰極と陽極の活物質の体
積膨張差、電池反応の進行によって生ずる陰極室と陽極
室の間の圧力差などによる固体電解質の破損およびその
破損の伝播を防止することができる。また、ナトリウム
−硫黄電池の反応生成物であるNa2Sxは、腐食性が強い
が、接合媒体であるチタン系化合物は耐食性に優れてお
りナトリウム−硫黄電池の固体電解質と補強材との接合
媒体として最適である。
体電解質は、チタン系化合物からなる層を介して接合さ
れた補強材によって補強されているものであるので、固
体電解質と補強材の接触界面及びアルミナ系セラミック
の固体電解質の表面から内部にかけて拡散、析出、成長
したチタン系化合物からなる層のくぎ打ち効果により、
固体電解質の補強材との接合強度が大きくなると共に、
電池の起動、停止時の温度差、陰極と陽極の活物質の体
積膨張差、電池反応の進行によって生ずる陰極室と陽極
室の間の圧力差などによる固体電解質の破損およびその
破損の伝播を防止することができる。また、ナトリウム
−硫黄電池の反応生成物であるNa2Sxは、腐食性が強い
が、接合媒体であるチタン系化合物は耐食性に優れてお
りナトリウム−硫黄電池の固体電解質と補強材との接合
媒体として最適である。
第１図は、本発明にかかるナトリウム−硫黄電池の一実
施例を示し、固体電解質の一方側に補強材が接合された
状態の断面図、第２図は、本発明にかかるナトリウム−
硫黄電池の他の実施例を示し、補強材が固体電解質でサ
ンドイッチ状にはさみ込まれた状態の断面図、第３図は
さらに他の実施例を示し、補強材が固体電解質の内部に
設けられた状態の断面図、第４図および第５図は、それ
ぞれ本発明にかかるナトリウム−硫黄電池の断面図、第
６図は従来技術にかかるナトリウム−硫黄電池の断面
図、を各々示す。 １……陰極活物質、２……陽極活物質、３……固体電解
質、８……補強材、９……接合媒体、10……イオン導通
孔。
施例を示し、固体電解質の一方側に補強材が接合された
状態の断面図、第２図は、本発明にかかるナトリウム−
硫黄電池の他の実施例を示し、補強材が固体電解質でサ
ンドイッチ状にはさみ込まれた状態の断面図、第３図は
さらに他の実施例を示し、補強材が固体電解質の内部に
設けられた状態の断面図、第４図および第５図は、それ
ぞれ本発明にかかるナトリウム−硫黄電池の断面図、第
６図は従来技術にかかるナトリウム−硫黄電池の断面
図、を各々示す。 １……陰極活物質、２……陽極活物質、３……固体電解
質、８……補強材、９……接合媒体、10……イオン導通
孔。
フロントページの続き (72)発明者 相馬 尚志 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社日 立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者 下屋敷 重広 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社日 立製作所エネルギー研究所内 (56)参考文献 特開 昭58−41774（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−180658（ＪＰ，Ａ) 実開 昭53−8539（ＪＰ，Ｕ)
Claims (5)
- 【請求項１】溶融ナトリウムを用いる陰極活物質と、溶
融硫黄を用いる陽極活物質と、前記陰極活物質と該陽極
活物質との間に配置され両物質を分離するアルミナ系セ
ラミックの固体電解質とを有するナトリウム−硫黄電池
において、前記固体電解質は、チタン系化合物からなる
層を介して接合された補強材によって補強されているも
のであることを特徴とするナトリウム−硫黄電池。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、前記チタ
ン系化合物は、窒化チタン（TiN）、炭化チタン（TiC）
であることを特徴とするナトリウム−硫黄電池。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項または第２項におい
て、前記補強材は、チタンと炭素または窒素を含有する
金属であることを特徴とするナトリウム−硫黄電池。 - 【請求項４】特許請求の範囲第１項または第２項におい
て、前記補強材はチタン−炭素系セラミックであり、前
記固体電解質の表面から内部にかけて拡散した炭化チタ
ンの拡散層を介して接合された前記補強材を備えたもの
であることを特徴とするナトリウム−硫黄電池。 - 【請求項５】特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれか
において、前記固体電解質の両面に接合された前記補強
材を備えたものであることを特徴とするナトリウム−硫
黄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61224623A JPH0770325B2 (ja) | 1986-09-22 | 1986-09-22 | ナトリウム―硫黄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61224623A JPH0770325B2 (ja) | 1986-09-22 | 1986-09-22 | ナトリウム―硫黄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6380483A JPS6380483A (ja) | 1988-04-11 |
| JPH0770325B2 true JPH0770325B2 (ja) | 1995-07-31 |
Family
ID=16816607
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61224623A Expired - Fee Related JPH0770325B2 (ja) | 1986-09-22 | 1986-09-22 | ナトリウム―硫黄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0770325B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2913238A1 (en) * | 2012-05-23 | 2013-11-28 | Materials And Systems Research, Inc. | Porous metal supported thin film sodium ion conducting solid state electrolyte |
| US9356314B2 (en) | 2013-02-25 | 2016-05-31 | Battelle Memorial Institute | Metallization pattern on solid electrolyte or porous support of sodium battery process |
| GB201716779D0 (en) * | 2017-10-13 | 2017-11-29 | Univ Lancaster | Electrolyte element and a cell incorporating the electrolyte element |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5841774A (ja) * | 1981-09-07 | 1983-03-11 | 大同特殊鋼株式会社 | セラミツクス−金属複合体の製造方法 |
| JPS60180658A (ja) * | 1984-02-27 | 1985-09-14 | Daido Steel Co Ltd | セラミツクス−金属複合体の製造方法 |
-
1986
- 1986-09-22 JP JP61224623A patent/JPH0770325B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6380483A (ja) | 1988-04-11 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees | ||
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313532 |
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| R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
| R370 | Written measure of declining of transfer procedure |
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