JPH10154527A - ナトリウム−硫黄電池用陽極導電材 - Google Patents

ナトリウム−硫黄電池用陽極導電材

Info

Publication number
JPH10154527A
JPH10154527A JP8311768A JP31176896A JPH10154527A JP H10154527 A JPH10154527 A JP H10154527A JP 8311768 A JP8311768 A JP 8311768A JP 31176896 A JP31176896 A JP 31176896A JP H10154527 A JPH10154527 A JP H10154527A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
conductive material
sodium
sulfur battery
anode
positive electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP8311768A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshihiko Kurashima
吉彦 蔵島
Kenji Morimoto
健司 森本
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.)
NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Insulators Ltd filed Critical NGK Insulators Ltd
Priority to JP8311768A priority Critical patent/JPH10154527A/ja
Publication of JPH10154527A publication Critical patent/JPH10154527A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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

Landscapes

  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ナトリウム−硫黄電池の充放電効率を改善す
ることができるナトリウム−硫黄電池用陽極導電材を提
供する。 【解決手段】 両面又は片面よりニードルパンチを施し
た炭素繊維フェルトを厚み方向において切断により2又
は3以上に等分して成るナトリウム−硫黄電池用陽極導
電材。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】 本発明は、ナトリウム−硫
黄電池の陽極活物質である硫黄を含浸させるためのナト
リウム−硫黄電池用陽極導電材に関する。
【0002】
【従来の技術】 ナトリウム−硫黄電池は、一方に陰極
活物質である溶融金属ナトリウム、他方には陽極活物質
である溶融硫黄を配し、両者をナトリウムイオンに対し
て選択的な透過性を有するβ−アルミナ固体電解質で隔
離し、300〜350℃で作動させる高温二次電池であ
る。
【0003】 このようなナトリウム−硫黄電池は、例
えば図2に示すように、陽極導電材12に硫黄を含浸し
て成る円筒状の陽極モールド6、陽極モールド6を収容
する陽極容器3、陽極容器3の内部に配置され、ナトリ
ウムイオンを選択的に透過させる機能を有する有底円筒
状の固体電解質管(β−アルミナ管)5、及び固体電解
質管5の内部に配置され、底部に開口17を有するナト
リウム収容容器10とから成っている。
【0004】 以上の構成を有するナトリウム−硫黄電
池4において、放電時には溶融ナトリウム7が電子を放
出してナトリウムイオンとなり、これが固体電解質管5
内を透過して陽極側に移動し、陽極導電材12中の硫黄
及び外部回路を通ってきた電子と反応して多硫化ナトリ
ウムを生成し、2V程度の電圧を発生させる。一方、充
電時には、放電とは逆に、多硫化ナトリウムからのナト
リウム及び硫黄の生成反応が起こる。
【0005】 ところで、ナトリウム−硫黄電池の充放
電効率を高めるためには、電池の内部抵抗を低減させる
ことが必要であり、具体的には、固体電解質管5、陽極
容器3、陽極導電材12等、通電時の電流又はナトリウ
ムイオンの経路となる個々の部材の導電性に関する特性
を改善すること、上記各部材間の接触抵抗を低減するこ
と等が考えられる。
【0006】 このような観点より、従来より、図3に
示すように、陽極導電材12の固体電解質管5側に配置
される面よりニードルパンチを施すことが行われてい
る。即ち、ニードルパンチを施すことにより、陽極導電
材12の繊維を固体電解質管5の周面に対して垂直に配
向させることができるため、導電経路が短縮され、導電
性が向上する。又、陽極導電材12の密度が固体電解質
管5側で小さく、陽極容器3側で大きくなるため、充電
時には、陽極容器3側における多硫化ナトリウムの反応
箇所を増やすことができ、多硫化ナトリウムの反応が促
進される。放電時についても、充電時の逆の反応におい
て、同様のことがいえる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、ニー
ドルパンチを施した陽極導電材においては、図3に示す
ように、陽極導電材12の内部においては、繊維が固体
電解質管の周面に対して垂直に配向する割合が高いもの
の、陽極導電材の表面近傍においては、繊維の向きは固
体電解質管の周面に対して垂直に配向していない割合が
高いため、陽極導電材と陽極容器との接触抵抗の低減が
効率良く行われず、又、陽極導電材の固体電解質管近傍
においては、ナトリウムイオンの移動が効率良く行われ
ず、ナトリウム−硫黄電池の充放電効率を改善できる余
地を残していた。
【0008】 更に、詳しく説明すると、そもそも陽極
導電材の除荷状態での厚みは、電池の運転状態において
反発力が生じるように、陽極導電材の設置間隙(固体電
解質外周面と陽極容器内周面との間)よりも厚くなって
いる。図3に示す陽極導電材を除々に圧縮していくと、
ニードルパンチにより圧縮方向に反発力を生じるように
配向された繊維が存在しているにもかかわらず、その反
発効果は顕著に現れなかった。その原因は、ニードルパ
ンチにより配向された繊維の両端が丸くなっており、わ
ずかな荷重で容易に変形することにあることが判明し
た。従って、反発力が低いために、接触抵抗の低減が効
率良く行われていなかった。又、ナトリウムイオンは、
繊維の配向方向に移動しやすいが、繊維の先端に丸みが
あると、移動が阻害される傾向にあると推測された。
【0009】 本発明はかかる状況に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところはナトリウム−硫黄電
池の充放電効率を改善することができるナトリウム−硫
黄電池用陽極導電材を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】 即ち、本発明によれ
ば、ナトリウム−硫黄電池の陽極活物質である硫黄を含
浸させるためのナトリウム−硫黄電池用陽極導電材であ
って、両面又は片面よりニードルパンチを施した炭素繊
維フェルトを厚み方向において切断により2又は3以上
に等分して成るナトリウム−硫黄電池用陽極導電材が提
供される。
【0011】 上記のナトリウム−硫黄電池用陽極導電
材は、切断面をナトリウム−硫黄電池の固体電解質管側
若しくは陽極容器側又はこれらの双方に向けて配置して
用いるものであるが、固体電解質管側に向けて配置する
切断面にα−アルミナパウダーを散布するか、又はガラ
ス繊維フェルトから成る層を設けてもよい。
【0012】
【発明の実施の形態】 本発明のナトリウム−硫黄電池
用陽極導電材は、図1(a)、(b)又は(c)に示す
ように、両面又は片面よりニードルパンチを施した炭素
繊維フェルトを厚み方向において切断により2又は3以
上に等分することによって構成される。従って、切断に
よって生じた切断面14をナトリウム−硫黄電池の陽極
容器側に向けて配置すれば、切断面14近傍において、
繊維が陽極容器の周面に対して垂直に配向しているた
め、陽極導電材12の厚み方向に反発力が生じ、陽極導
電材12と陽極容器との密着性が大きくなる。そのた
め、陽極導電材12と陽極容器との接触抵抗が小さくな
るため、陽極導電材12と陽極容器間の電子の移動が効
率良く行われ、ナトリウム−硫黄電池の充放電効率を改
善することができる。
【0013】 又、切断面14をナトリウム−硫黄電池
の固体電解質に向けて配置すれば、切断面14近傍にお
いて、ナトリウムイオンの移動を阻害する要因となる固
体電解質管周面方向に配向する繊維に対して、同周面の
垂直方向に配向する繊維の割合が大きくなるため、ナト
リウムイオンの移動が効率良く行われ、ナトリウム−硫
黄電池の充放電効率の低下を防ぐことができる。
【0014】 又、陽極導電材は、カーボン化までの処
理工程において、表面が酸化されたり、異物が付着した
りして、表面近傍の接触抵抗が大きくなる。しかし、本
発明においては、切断により生じた、新鮮な面を固体電
解質管若しくは陽極容器又はその双方と接触させるた
め、この点においても接触抵抗を低減することができ、
ナトリウム−硫黄電池の充放電効率を改善することがで
きる。
【0015】 本発明の陽極導電材においては、ナトリ
ウム−硫黄電池の固体電解質管側に向けて配置する切断
面にα−アルミナパウダーを散布するか、又はガラス繊
維フェルトから成る層を設けることにより、陽極導電材
の固体電解質管側への硫黄の析出を防ぐことが好まし
い。即ち、多硫化ナトリウムの反応により生じる硫黄は
電気絶縁体であるため、陽極導電材の固体電解質管側に
硫黄が大量に析出したのでは、その後の充電反応が妨げ
られることになる。そのため、陽極導電材の固体電解質
管側の表面に、多硫化ナトリウムに対して濡れ性の良い
ガラス繊維、α−アルミナ等の高抵抗体を配置すれば、
このような事態を回避することができるのである。
【0016】
【実施例】 以下、本発明を図示の実施例を用いてさら
に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限られ
るものではない。
【0017】(実施例1−1〜1−4) 本発明の陽極
導電材を組み込んだナトリウム−硫黄電池を製造し、そ
の充放電効率を測定した。
【0018】 陽極導電材は以下のように製造した。ま
ず、ポリアクリロニトリルを耐炎化処理により酸化し、
黒色の耐炎化繊維を得た。次に、この耐炎化繊維から未
焼成フェルトを製造し、片面より約2000回/cm2
のニードルパンチを施した後、約2000℃で焼成を行
うことによりカーボン化処理を施し、炭素繊維フェルト
とした。なお、炭素繊維フェルトの厚さは、陽極導電材
に対する所望の厚さの2倍となるようにした。最後に、
上記の炭素繊維フェルトを厚み方向において、ワイヤカ
ッターにより2等分することにより、陽極導電材を得
た。
【0019】 ここで、図1(a)に示すように、切断
前の炭素繊維フェルトのニードルパンチを施した面を上
面15、他方の面を下面16とした場合、切断後におい
て、上面15を含む陽極導電材を陽極導電材a、下面を
含む陽極導電材を陽極導電材bとする。
【0020】(実施例1−1) 陽極導電材aの切断面
を陽極容器側に配置し、図2に示すようなナトリウム−
硫黄電池を製造し、充放電効率を測定した。表1に結果
を示す。
【0021】 なお、充放電効率とは、充電電力量に対
する放電電力量の割合を示す値である。
【0022】(実施例1−2) 陽極導電材aの切断面
を固体電解質管側に配置したナトリウム−硫黄電池を製
造し、充放電効率を測定した。表1に結果を示す。
【0023】(実施例1−3) 陽極導電材bの切断面
を陽極容器側に配置したナトリウム−硫黄電池を製造
し、充放電効率を測定した。表1に結果を示す。
【0024】(実施例1−4) 陽極導電材bの切断面
を固体電解質管側に配置したナトリウム−硫黄電池を製
造し、充放電効率を測定した。表1に結果を示す。
【0025】
【表1】
【0026】(実施例2−1〜2−4) 実施例1と同
様に製造した未焼成フェルトの両面より、各面に対して
約1000回/cm2のニードルパンチを施した後、約
2000℃で焼成を行うことによりカーボン化処理を施
し、炭素繊維フェルトとした。なお、炭素繊維フェルト
の厚さは、陽極導電材に対する所望の厚さの2倍となる
ようにした。最後に、上記の炭素繊維フェルトを厚み方
向において、ワイヤカッターにより2等分することによ
り、陽極導電材を得た。
【0027】 得られた2つの陽極導電材の繊維は、ほ
ぼ同様の配向状態を示すが、図1(b)に示すように、
それぞれ陽極導電材c、陽極導電材dとする。
【0028】(実施例2−1) 陽極導電材cの切断面
を陽極容器側に配置したナトリウム−硫黄電池を製造
し、充放電効率を測定した。表1に結果を示す。
【0029】(実施例2−2) 陽極導電材cの切断面
を固体電解質管側に配置したナトリウム−硫黄電池を製
造し、充放電効率を測定した。表1に結果を示す。
【0030】(実施例2−3) 陽極導電材dの切断面
を陽極容器側に配置したナトリウム−硫黄電池を製造
し、充放電効率を測定した。表1に結果を示す。
【0031】(実施例2−4) 陽極導電材dの切断面
を固体電解質管側に配置したナトリウム−硫黄電池を製
造し、充放電効率を測定した。表1に結果を示す。
【0032】(比較例) 実施例1と同様に製造した未
焼成フェルトの片面より約2000回/cm2のニード
ルパンチを施した後、約2000℃で焼成を行うことに
よりカーボン化処理を施し、実施例1の切断後の陽極導
電材と同等の厚さを有する陽極導電材を得た。
【0033】 この陽極導電材のニードルパンチを施し
た面が固体電解質管側に来るようにナトリウム−硫黄電
池を製造し、充放電効率を測定した。表1に結果を示
す。
【0034】 表1より、切断面を設けた陽極導電材を
用いることにより、従来の陽極導電材を用いる場合に比
べ、ナトリウム−硫黄電池の充放電効率が向上したこと
がわかる。
【0035】
【発明の効果】 本発明のナトリウム−硫黄電池用陽極
導電材は、両面又は片面よりニードルパンチを施した炭
素繊維フェルトを厚み方向において切断により2又は3
以上に等分することによって構成されているため、切断
面近傍において、繊維が固体電解質管又は陽極容器の周
面に対して垂直に配向しており、電子及びナトリウムイ
オンの移動が効率良く行われるため、ナトリウム−硫黄
電池の充放電効率の低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のナトリウム−硫黄電池用陽極導電材
の(a)一例、(b)他の例及び(c)さらに他の例を
示す陽極導電材の厚み方向の断面図である。
【図2】 ナトリウム−硫黄電池の構成を示す模式断面
図である。
【図3】 従来のナトリウム−硫黄電池用陽極導電材の
一例を示す陽極導電材の厚み方向の断面図である。
【符号の説明】
1・・・絶縁体リング、3・・・陽極容器、4・・・ナトリウム
−硫黄電池、5・・・固体電解質管、6・・・陽極モールド、
7・・・ナトリウム、10・・・ナトリウム収容容器、11・・
・陰極金具、12・・・陽極導電材、13・・・ニードルパン
チを施した面近傍の部分、14・・・切断面、15・・・上
面、16・・・下面、17・・・開口。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ナトリウム−硫黄電池の陽極活物質であ
    る硫黄を含浸させるためのナトリウム−硫黄電池用陽極
    導電材であって、 両面又は片面よりニードルパンチを施した炭素繊維フェ
    ルトを厚み方向において切断により2又は3以上に等分
    して成ることを特徴とするナトリウム−硫黄電池用陽極
    導電材。
  2. 【請求項2】 当該切断面をナトリウム−硫黄電池の固
    体電解質管側若しくは陽極容器側又はこれらの双方に向
    けて配置して用いる請求項1に記載のナトリウム−硫黄
    電池用陽極導電材。
  3. 【請求項3】 固体電解質管側に向けて配置する切断面
    にα−アルミナパウダーを散布した請求項2に記載のナ
    トリウム−硫黄電池用陽極導電材。
  4. 【請求項4】 固体電解質管側に向けて配置する切断面
    にガラス繊維フェルトから成る層を設けた請求項2に記
    載のナトリウム−硫黄電池用陽極導電材。
JP8311768A 1996-11-22 1996-11-22 ナトリウム−硫黄電池用陽極導電材 Withdrawn JPH10154527A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8311768A JPH10154527A (ja) 1996-11-22 1996-11-22 ナトリウム−硫黄電池用陽極導電材

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8311768A JPH10154527A (ja) 1996-11-22 1996-11-22 ナトリウム−硫黄電池用陽極導電材

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10154527A true JPH10154527A (ja) 1998-06-09

Family

ID=18021252

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8311768A Withdrawn JPH10154527A (ja) 1996-11-22 1996-11-22 ナトリウム−硫黄電池用陽極導電材

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10154527A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001279566A (ja) * 2000-03-29 2001-10-10 Toho Tenax Co Ltd 電極材用炭素繊維フェルトおよびその製造方法
KR101104801B1 (ko) * 2009-10-14 2012-01-12 주식회사 효성 유황 전극과 그 제조 방법
KR101281758B1 (ko) * 2010-12-28 2013-07-02 재단법인 포항산업과학연구원 나트륨유황(NaS) 전지 및 이의 제조방법
KR20140085757A (ko) * 2012-12-27 2014-07-08 재단법인 포항산업과학연구원 나트륨 유황 전지의 양극재 펠트 제조 방법과 양극재 펠트
US9876223B2 (en) 2014-06-24 2018-01-23 Hyundai Motor Company Cathode for lithium-sulfur battery

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001279566A (ja) * 2000-03-29 2001-10-10 Toho Tenax Co Ltd 電極材用炭素繊維フェルトおよびその製造方法
KR101104801B1 (ko) * 2009-10-14 2012-01-12 주식회사 효성 유황 전극과 그 제조 방법
KR101281758B1 (ko) * 2010-12-28 2013-07-02 재단법인 포항산업과학연구원 나트륨유황(NaS) 전지 및 이의 제조방법
KR20140085757A (ko) * 2012-12-27 2014-07-08 재단법인 포항산업과학연구원 나트륨 유황 전지의 양극재 펠트 제조 방법과 양극재 펠트
US9876223B2 (en) 2014-06-24 2018-01-23 Hyundai Motor Company Cathode for lithium-sulfur battery

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4076331B2 (ja) 正極集電体及びこれを用いたナトリウム−硫黄電池
EP1113511A4 (en) SECONDARY LITHIUM CELL AND ITS MANUFACTURING METHOD
CA2161076A1 (en) An anode with an anode active material retaining body having a number ofpores distributed therein for rechargeable battery, rechargeable batteryprovided with said anode, and process for the production of said anode
US4333994A (en) Cell employing a coiled electrode assembly
JPH06283203A (ja) 電気化学式のエネルギ蓄電単電池
JP2000082484A (ja) 二次電池の電極ロ―ル
JPH01235167A (ja) 再充電可能な電池
JPH02181367A (ja) 燃料電池用セパレータとその製造方法
JPH10154527A (ja) ナトリウム−硫黄電池用陽極導電材
US4461816A (en) Solid lithium nitride electrolyte battery comprising lithium alloy anode
US3716411A (en) Rechargeable alkaline manganese cell
JP2000503162A (ja) 多重電極組立体を有する単純化亜鉛陰極
JPH10188998A (ja) ナトリウム−硫黄電池用陽極導電材
ZA202307162B (en) Tubular sofc with cathode current collector and method for forming cathode fuel collector
JP2820376B2 (ja) ナトリウム−硫黄電池用カーボンフェルト及びその製造方法
JP2919269B2 (ja) ナトリウム−硫黄電池用カーボンフェルトの製造方法
KR20210034917A (ko) 양극, 이를 포함하는 금속-공기전지 및 이의 제조방법
US3527612A (en) Electrochemical cell including electrodes provided with elongated recesses therein
JP2832155B2 (ja) ナトリウム−硫黄電池用カーボンフェルト及びその製造方法
JPH10199502A (ja) セパレータとこれを用いた電池
JP3422682B2 (ja) ナトリウム−硫黄電池
JP4578594B2 (ja) フェルト状導電材
JPH0831451A (ja) ナトリウム−硫黄電池
JP2004103421A (ja) ナトリウム−硫黄電池の正極構造
KR100333034B1 (ko) 용융탄산염형연료전지의전극제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20040203