JPH1064580A - 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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- JPH1064580A JPH1064580A JP8218812A JP21881296A JPH1064580A JP H1064580 A JPH1064580 A JP H1064580A JP 8218812 A JP8218812 A JP 8218812A JP 21881296 A JP21881296 A JP 21881296A JP H1064580 A JPH1064580 A JP H1064580A
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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
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- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電池が異常高温度になったときに、固体電解
質管へのナトリウムの供給を速やかに停止でき、かつ、
そのために必要な部材の形状のばらつきが少なく、安価
に作製できるナトリウム−硫黄電池を提供する。 【解決手段】 陽極室Ｒ２内には硫黄Ｓを収容し、陰極
室Ｒ１となる固体電解質管４の内側には、有底筒状の隔
壁８を、固体電解質管４との間に所定の間隙をもって配
置し、更に隔壁８の内側に、ナトリウムＮａを収容した
ナトリウム容器５を、隔壁８との間に所定の間隙をもっ
て配置してなるナトリウム−硫黄電池において、隔壁８
の上端（開口端）の外周部に、ナトリウム容器５より小
さな熱膨張係数を持った材料からなるリング状部材９を
はめ込み、電池の異常高温度時に隔壁８の上部とナトリ
ウム容器Ｎａとの間隙ｇを閉塞させて、ナトリウムＮａ
の固体電解質管４への供給を停止するようにした。
質管へのナトリウムの供給を速やかに停止でき、かつ、
そのために必要な部材の形状のばらつきが少なく、安価
に作製できるナトリウム−硫黄電池を提供する。 【解決手段】 陽極室Ｒ２内には硫黄Ｓを収容し、陰極
室Ｒ１となる固体電解質管４の内側には、有底筒状の隔
壁８を、固体電解質管４との間に所定の間隙をもって配
置し、更に隔壁８の内側に、ナトリウムＮａを収容した
ナトリウム容器５を、隔壁８との間に所定の間隙をもっ
て配置してなるナトリウム−硫黄電池において、隔壁８
の上端（開口端）の外周部に、ナトリウム容器５より小
さな熱膨張係数を持った材料からなるリング状部材９を
はめ込み、電池の異常高温度時に隔壁８の上部とナトリ
ウム容器Ｎａとの間隙ｇを閉塞させて、ナトリウムＮａ
の固体電解質管４への供給を停止するようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電力貯蔵用などの
二次電池として好適に利用されるナトリウム−硫黄電池
に関する。
二次電池として好適に利用されるナトリウム−硫黄電池
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、２９０〜３５０℃で動作させる高温二次電池であ
る。
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、２９０〜３５０℃で動作させる高温二次電池であ
る。
【０００３】このようなナトリウム−硫黄電池の一例と
して、特開平２−１１２１６８号公報には、図３示すよ
うな構造のものが記載されている。図中、４は有底円筒
状の固体電解質管で、これが陽極容器１内に配設される
ことにより、固体電解質管４の外側に陽極室Ｒ２が形成
されている。陽極室Ｒ２には、陽極活物質としてカーボ
ンマット等よりなる陽極用導電材７に含浸された溶融硫
黄Ｓが収容されている。
して、特開平２−１１２１６８号公報には、図３示すよ
うな構造のものが記載されている。図中、４は有底円筒
状の固体電解質管で、これが陽極容器１内に配設される
ことにより、固体電解質管４の外側に陽極室Ｒ２が形成
されている。陽極室Ｒ２には、陽極活物質としてカーボ
ンマット等よりなる陽極用導電材７に含浸された溶融硫
黄Ｓが収容されている。
【０００４】一方、固体電解質管４の内側には、陰極室
Ｒ１が形成され、陰極活物質として溶融金属ナトリウム
Ｎａを収容したナトリウム容器５が配置されている。陽
極容器１と固体電解質管４とは、絶縁リング２を介して
結合されており、絶縁リング２の上端面には陰極蓋３が
接合されている。ナトリウム容器５の上部空間には、窒
素ガスやアルゴンガス等の不活性ガスＧが所定の圧力で
封入され、この不活性ガスＧにより、ナトリウム容器５
内のナトリウムＮａがナトリウム容器５底部に設けられ
た小孔６から流出する方向へ加圧される。
Ｒ１が形成され、陰極活物質として溶融金属ナトリウム
Ｎａを収容したナトリウム容器５が配置されている。陽
極容器１と固体電解質管４とは、絶縁リング２を介して
結合されており、絶縁リング２の上端面には陰極蓋３が
接合されている。ナトリウム容器５の上部空間には、窒
素ガスやアルゴンガス等の不活性ガスＧが所定の圧力で
封入され、この不活性ガスＧにより、ナトリウム容器５
内のナトリウムＮａがナトリウム容器５底部に設けられ
た小孔６から流出する方向へ加圧される。
【０００５】また、固体電解質管４とナトリウム容器５
との間には、有底筒状の隔壁（安全管）８が配置されて
いる。隔壁８は、固体電解質管４及びナトリウム容器５
と所定の間隙をもって配置されており、電池の放電時に
は、ナトリウム容器５底部の小孔６から流出したナトリ
ウムＮａが、まずナトリウム容器５と隔壁８との間隙を
上方に移動し、更に隔壁８の上端縁を乗り越えて、固体
電解質管４と隔壁８との間隙を下方に移動して、この間
隙に滞留する。
との間には、有底筒状の隔壁（安全管）８が配置されて
いる。隔壁８は、固体電解質管４及びナトリウム容器５
と所定の間隙をもって配置されており、電池の放電時に
は、ナトリウム容器５底部の小孔６から流出したナトリ
ウムＮａが、まずナトリウム容器５と隔壁８との間隙を
上方に移動し、更に隔壁８の上端縁を乗り越えて、固体
電解質管４と隔壁８との間隙を下方に移動して、この間
隙に滞留する。
【０００６】ここでナトリウムＮａは電子を放出してナ
トリウムイオンとなり、固体電解質管４を透過して陽極
室Ｒ２に移動し、陽極室Ｒ２の硫黄Ｓ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すると
ともに電圧を発生する。また、充電時には、放電時とは
逆にナトリウムＮａ及び硫黄Ｓの生成反応が起こる。
トリウムイオンとなり、固体電解質管４を透過して陽極
室Ｒ２に移動し、陽極室Ｒ２の硫黄Ｓ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すると
ともに電圧を発生する。また、充電時には、放電時とは
逆にナトリウムＮａ及び硫黄Ｓの生成反応が起こる。
【０００７】上記のように、固体電解質管４とナトリウ
ム容器５との間に隔壁８を配置することにより、ナトリ
ウム容器５底部の小孔６から固体電解質管４までの距離
を長くして固体電解質管４表面でのナトリウム圧力を低
減するとともに、固体電解質管４の内側に滞留するナト
リウム量を少なくすることができるので、固体電解質管
４が例えば劣化や熱応力を受けてクラックが発生した場
合に、陰極室Ｒ１内のナトリウムＮａと陽極室Ｒ２内の
硫黄Ｓとが多量かつ急激に反応して異常高熱を発生し、
電池全体が破壊されるという事態を防ぐことができる。
ム容器５との間に隔壁８を配置することにより、ナトリ
ウム容器５底部の小孔６から固体電解質管４までの距離
を長くして固体電解質管４表面でのナトリウム圧力を低
減するとともに、固体電解質管４の内側に滞留するナト
リウム量を少なくすることができるので、固体電解質管
４が例えば劣化や熱応力を受けてクラックが発生した場
合に、陰極室Ｒ１内のナトリウムＮａと陽極室Ｒ２内の
硫黄Ｓとが多量かつ急激に反応して異常高熱を発生し、
電池全体が破壊されるという事態を防ぐことができる。
【０００８】しかし、このような構造のナトリウム−硫
黄電池においては、固体電解質管４と隔壁８との間に、
常に所定の間隙が形成されるようになっているため、固
体電解質管４が破損した場合にも、ナトリウムＮａの供
給が続行されて、ナトリウムＮａと硫黄Ｓとの直接反応
を抑制することができず、十分な安全性を確保すること
ができない。
黄電池においては、固体電解質管４と隔壁８との間に、
常に所定の間隙が形成されるようになっているため、固
体電解質管４が破損した場合にも、ナトリウムＮａの供
給が続行されて、ナトリウムＮａと硫黄Ｓとの直接反応
を抑制することができず、十分な安全性を確保すること
ができない。
【０００９】そこで、本願出願人は先に、固体電解質管
と隔壁との間隙が、電池動作温度では所定値となり、電
池の異常高温度では閉塞するように、固体電解質管の熱
膨張率よりも大きな熱膨張率を有する隔壁を備えたナト
リウム−硫黄電池を提案した（特開平６−２０８８５４
号）。この電池では、固体電解質管の破損により電池が
異常高温度になると、固体電解質管と隔壁との間隙が、
両者の熱膨張差により閉塞して、その後の当該間隙への
ナトリウムの供給が停止されるので、ナトリウムと硫黄
との直接反応を速やかに収束抑制できる。
と隔壁との間隙が、電池動作温度では所定値となり、電
池の異常高温度では閉塞するように、固体電解質管の熱
膨張率よりも大きな熱膨張率を有する隔壁を備えたナト
リウム−硫黄電池を提案した（特開平６−２０８８５４
号）。この電池では、固体電解質管の破損により電池が
異常高温度になると、固体電解質管と隔壁との間隙が、
両者の熱膨張差により閉塞して、その後の当該間隙への
ナトリウムの供給が停止されるので、ナトリウムと硫黄
との直接反応を速やかに収束抑制できる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記特開平
６−２０８８５４号公報記載のナトリウム−硫黄電池に
おいては、電池の異常高温度時のナトリウム供給停止を
確実になしうるため、固体電解質管と隔壁との間隙を精
密に制御する必要がある。しかしながら、固体電解質管
はセラミックスの一種であるβ−アルミナで形成されて
おり、形状にばらつきが生じやすいため、固体電解質管
と隔壁との間隙を所定値に制御するのが困難で、結果的
に電池のコストも高価になるという問題があった。
６−２０８８５４号公報記載のナトリウム−硫黄電池に
おいては、電池の異常高温度時のナトリウム供給停止を
確実になしうるため、固体電解質管と隔壁との間隙を精
密に制御する必要がある。しかしながら、固体電解質管
はセラミックスの一種であるβ−アルミナで形成されて
おり、形状にばらつきが生じやすいため、固体電解質管
と隔壁との間隙を所定値に制御するのが困難で、結果的
に電池のコストも高価になるという問題があった。
【００１１】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、電池が異常高温度になったときに、固体
電解質管へのナトリウムの供給を速やかに停止でき、か
つ、そのために必要な部材の形状のばらつきが少なく、
より安価に作製できるナトリウム−硫黄電池を提供する
ことを目的とする。
たものであり、電池が異常高温度になったときに、固体
電解質管へのナトリウムの供給を速やかに停止でき、か
つ、そのために必要な部材の形状のばらつきが少なく、
より安価に作製できるナトリウム−硫黄電池を提供する
ことを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、有底筒
状の固体電解質管の内側と外側に陰極室及び陽極室を形
成し、陽極室内には硫黄を収容し、陰極室となる固体電
解質管の内側には、有底筒状の隔壁を、固体電解質管と
の間に所定の間隙をもって配置し、更に隔壁の内側に、
ナトリウムを収容したナトリウム容器を、隔壁との間に
所定の間隙をもって配置してなるナトリウム−硫黄電池
において、隔壁の上端（開口端）の外周部に、ナトリウ
ム容器より小さな熱膨張係数を持った材料からなるリン
グ状部材をはめ込み、電池の異常高温度時に隔壁の上部
とナトリウム容器との間隙を閉塞させて、ナトリウムの
固体電解質管への供給を停止するようにしたことを特徴
とするナトリウム−硫黄電池、が提供される。なお、本
発明において、電池の異常高温度とは、電池の動作温度
（２９０〜３５０℃）を超えるような高温度をいい、例
えば３７０℃以上の温度をいう。
状の固体電解質管の内側と外側に陰極室及び陽極室を形
成し、陽極室内には硫黄を収容し、陰極室となる固体電
解質管の内側には、有底筒状の隔壁を、固体電解質管と
の間に所定の間隙をもって配置し、更に隔壁の内側に、
ナトリウムを収容したナトリウム容器を、隔壁との間に
所定の間隙をもって配置してなるナトリウム−硫黄電池
において、隔壁の上端（開口端）の外周部に、ナトリウ
ム容器より小さな熱膨張係数を持った材料からなるリン
グ状部材をはめ込み、電池の異常高温度時に隔壁の上部
とナトリウム容器との間隙を閉塞させて、ナトリウムの
固体電解質管への供給を停止するようにしたことを特徴
とするナトリウム−硫黄電池、が提供される。なお、本
発明において、電池の異常高温度とは、電池の動作温度
（２９０〜３５０℃）を超えるような高温度をいい、例
えば３７０℃以上の温度をいう。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例を示す断
面図、図２はその要部拡大図で、(ａ)は電池の動作温度
時における状態を示し、(ｂ)は異常高温度時における状
態を示している。図中、４は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筒状の固体電解質管であ
る。この固体電解質管４は陽極容器１内に配置され、こ
れにより固体電解質管４の外側に陽極室Ｒ２が形成され
る。陽極室Ｒ２には、陽極活物質としてカーボンマット
等よりなる陽極用導電材７に含浸された溶融硫黄Ｓが収
容されている。固体電解質管４はβ−アルミナやβ”−
アルミナ等からなり、陽極容器１はアルミニウムやステ
ンレス鋼等からなる。
面図、図２はその要部拡大図で、(ａ)は電池の動作温度
時における状態を示し、(ｂ)は異常高温度時における状
態を示している。図中、４は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筒状の固体電解質管であ
る。この固体電解質管４は陽極容器１内に配置され、こ
れにより固体電解質管４の外側に陽極室Ｒ２が形成され
る。陽極室Ｒ２には、陽極活物質としてカーボンマット
等よりなる陽極用導電材７に含浸された溶融硫黄Ｓが収
容されている。固体電解質管４はβ−アルミナやβ”−
アルミナ等からなり、陽極容器１はアルミニウムやステ
ンレス鋼等からなる。
【００１４】一方、固体電解質管４の内側には、陰極室
Ｒ１が形成され、アルミニウム、アルミニウム合金、ス
テンレス鋼等のナトリウムに対する耐食性に優れた金属
材料よりなる有底筒状の隔壁８が、固体電解質管４との
間に所定の間隙をもって配置され、更に、隔壁８の内側
に、陰極活物質である溶融金属ナトリウムＮａを収容し
た有蓋・有底筒状のナトリウム容器５が、隔壁８との間
に所定の間隙をもって配置されている。
Ｒ１が形成され、アルミニウム、アルミニウム合金、ス
テンレス鋼等のナトリウムに対する耐食性に優れた金属
材料よりなる有底筒状の隔壁８が、固体電解質管４との
間に所定の間隙をもって配置され、更に、隔壁８の内側
に、陰極活物質である溶融金属ナトリウムＮａを収容し
た有蓋・有底筒状のナトリウム容器５が、隔壁８との間
に所定の間隙をもって配置されている。
【００１５】陽極容器１と固体電解質管４とは、絶縁リ
ング２を介して結合されており、絶縁リング２の上端面
には陰極蓋３が接合されている。絶縁リング２は、陽極
室Ｒ２と陰極室Ｒ１との電気的絶縁性を保持する必要か
ら、絶縁性を有するセラミックスからなるものが好まし
く、強度、コスト等に鑑みるとα−アルミナなどが好適
に使用される。ナトリウム容器５の底部には、小孔６が
透設されており、また、ナトリウム容器５の上部空間に
は、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガスＧが所定の
圧力で封入され、この不活性ガスＧにより、ナトリウム
容器５内のナトリウムＮａが小孔６から流出する方向へ
加圧される。
ング２を介して結合されており、絶縁リング２の上端面
には陰極蓋３が接合されている。絶縁リング２は、陽極
室Ｒ２と陰極室Ｒ１との電気的絶縁性を保持する必要か
ら、絶縁性を有するセラミックスからなるものが好まし
く、強度、コスト等に鑑みるとα−アルミナなどが好適
に使用される。ナトリウム容器５の底部には、小孔６が
透設されており、また、ナトリウム容器５の上部空間に
は、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガスＧが所定の
圧力で封入され、この不活性ガスＧにより、ナトリウム
容器５内のナトリウムＮａが小孔６から流出する方向へ
加圧される。
【００１６】以上説明した、電池の基本構造は、前述の
特開平２−１１２１６８号公報記載のものと同様である
が、本発明のナトリウム−硫黄電池では、その特徴的な
構造として、隔壁８の上端（開口端）の外周部に、ナト
リウム容器５より小さな熱膨張係数を持った材料からな
るリング状部材９がはめ込まれている。
特開平２−１１２１６８号公報記載のものと同様である
が、本発明のナトリウム−硫黄電池では、その特徴的な
構造として、隔壁８の上端（開口端）の外周部に、ナト
リウム容器５より小さな熱膨張係数を持った材料からな
るリング状部材９がはめ込まれている。
【００１７】本発明の電池は、電池の動作温度において
は、図２(ａ)のように、隔壁８とナトリウム容器５の間
に所定の値の間隙ｇが形成された状態となっている。そ
して、固体電解質管４の破損により、ナトリウムＮａと
硫黄Ｓが直接反応を開始し、その反応熱で電池が動作温
度を超える異常高温度になると、図２(ｂ)のように、リ
ング状部材９がはめ込まれた隔壁８の上部とナトリウム
容器５との間隙が閉塞する。
は、図２(ａ)のように、隔壁８とナトリウム容器５の間
に所定の値の間隙ｇが形成された状態となっている。そ
して、固体電解質管４の破損により、ナトリウムＮａと
硫黄Ｓが直接反応を開始し、その反応熱で電池が動作温
度を超える異常高温度になると、図２(ｂ)のように、リ
ング状部材９がはめ込まれた隔壁８の上部とナトリウム
容器５との間隙が閉塞する。
【００１８】すなわち、ナトリウムＮａと硫黄Ｓとの直
接反応により高温の多硫化ナトリウムが生成されると、
ナトリウム容器５はその発熱によりナトリウム容器材料
の熱膨張係数に応じて熱膨張するが、隔壁８の上部は、
ナトリウム容器５より小さな熱膨張係数を持った材料か
らなるリング状部材９により、自由な熱膨張が抑えら
れ、リング状部材９の熱膨張係数に応じた、ナトリウム
容器５よりも小さな熱膨張しかできないため、隔壁８の
上部とナトリウム容器５との間隙ｇは、ナトリウム容器
５とリング状部材９との熱膨張差によって閉塞する。こ
の間隙ｇの閉塞により、ナトリウムＮａの固体電解質管
４への供給が断たれ、その後のナトリウムＮａと硫黄Ｓ
との直接反応は速やかに収束抑制される。
接反応により高温の多硫化ナトリウムが生成されると、
ナトリウム容器５はその発熱によりナトリウム容器材料
の熱膨張係数に応じて熱膨張するが、隔壁８の上部は、
ナトリウム容器５より小さな熱膨張係数を持った材料か
らなるリング状部材９により、自由な熱膨張が抑えら
れ、リング状部材９の熱膨張係数に応じた、ナトリウム
容器５よりも小さな熱膨張しかできないため、隔壁８の
上部とナトリウム容器５との間隙ｇは、ナトリウム容器
５とリング状部材９との熱膨張差によって閉塞する。こ
の間隙ｇの閉塞により、ナトリウムＮａの固体電解質管
４への供給が断たれ、その後のナトリウムＮａと硫黄Ｓ
との直接反応は速やかに収束抑制される。
【００１９】隔壁８上部の熱膨張を抑制し、ナトリウム
容器５との間隙ｇを閉塞するために用いられるリング状
部材９は、単純な形状の小型部材で、また、その材質も
必ずしもセラミックスに限定されるものではないので、
固体電解質管のような薄肉で細長形状のβ−アルミナか
らなる部材に比べ、形状のばらつきが生じにくく、前記
従来技術（特開平６−２０８８５４号）のように固体電
解質管と隔壁との間隙を閉塞させてナトリウムの供給を
停止する構造のものよりも、電池全体の製作コストを安
価にできる。
容器５との間隙ｇを閉塞するために用いられるリング状
部材９は、単純な形状の小型部材で、また、その材質も
必ずしもセラミックスに限定されるものではないので、
固体電解質管のような薄肉で細長形状のβ−アルミナか
らなる部材に比べ、形状のばらつきが生じにくく、前記
従来技術（特開平６−２０８８５４号）のように固体電
解質管と隔壁との間隙を閉塞させてナトリウムの供給を
停止する構造のものよりも、電池全体の製作コストを安
価にできる。
【００２０】本発明のナトリウム−硫黄電池に用いられ
るリング状部材９は、ナトリウム容器５よりも小さな熱
膨張係数を持った材料からなる。また、リング状部材９
及びナトリウム容器５は、ともにナトリウムに対する耐
食性に優れた材料からなることが望まれる。このような
観点から、リング状部材９とナトリウム容器５の構成材
料の好ましい組み合わせの例として、下記(1)〜(3)が挙
げられる。
るリング状部材９は、ナトリウム容器５よりも小さな熱
膨張係数を持った材料からなる。また、リング状部材９
及びナトリウム容器５は、ともにナトリウムに対する耐
食性に優れた材料からなることが望まれる。このような
観点から、リング状部材９とナトリウム容器５の構成材
料の好ましい組み合わせの例として、下記(1)〜(3)が挙
げられる。
【００２１】(1) ナトリウム容器をアルミニウム又はＡ
３００３等のアルミニウム合金とし、リング状部材をα
−アルミナ等のセラミックスとする。 (2) ナトリウム容器をアルミニウム又はＡ３００３等の
アルミニウム合金とし、リング状部材をＳＵＳ４３０等
のフェライト系ステンレス鋼又はＳＵＳ４１０等のマル
テンサイト系ステンレス鋼とする。 (3) ナトリウム容器をＳＵＳ３０４等のオーステナイト
系ステンレス鋼とし、リング状部材をＳＵＳ４３０等の
フェライト系ステンレス鋼、ＳＵＳ４１０等のマルテン
サイト系ステンレス鋼又はα−アルミナ等のセラミック
スとする。
３００３等のアルミニウム合金とし、リング状部材をα
−アルミナ等のセラミックスとする。 (2) ナトリウム容器をアルミニウム又はＡ３００３等の
アルミニウム合金とし、リング状部材をＳＵＳ４３０等
のフェライト系ステンレス鋼又はＳＵＳ４１０等のマル
テンサイト系ステンレス鋼とする。 (3) ナトリウム容器をＳＵＳ３０４等のオーステナイト
系ステンレス鋼とし、リング状部材をＳＵＳ４３０等の
フェライト系ステンレス鋼、ＳＵＳ４１０等のマルテン
サイト系ステンレス鋼又はα−アルミナ等のセラミック
スとする。
【００２２】下式は、本発明におけるナトリウム容器と
隔壁との間隙の計算例を示している。異常高温度時にナ
トリウム容器と隔壁上部との間隙を閉塞させるために
は、室温時（電池組立時）における間隙を、下式が成り
立つように設定すればよい。
隔壁との間隙の計算例を示している。異常高温度時にナ
トリウム容器と隔壁上部との間隙を閉塞させるために
は、室温時（電池組立時）における間隙を、下式が成り
立つように設定すればよい。
【００２３】
【数１】Ｄ1×（１＋α1×（Ｔ2−Ｔ0））＝Ｄ2×（１
＋α2×（Ｔ2−Ｔ0）） Ｄ1：隔壁の内径 Ｄ2：ナトリウム容器の外径 α1：リング状部材の熱膨張係数 α2：ナトリウム容器の熱膨張係数 Ｔ2：異常高温度 Ｔ0：室温（組み立て時の温度）
＋α2×（Ｔ2−Ｔ0）） Ｄ1：隔壁の内径 Ｄ2：ナトリウム容器の外径 α1：リング状部材の熱膨張係数 α2：ナトリウム容器の熱膨張係数 Ｔ2：異常高温度 Ｔ0：室温（組み立て時の温度）
【００２４】例えば、ナトリウム容器をアルミニウム
（熱膨張係数α2：２４×１０-6）、リング状部材をα
−アルミナ（熱膨張係数α1：７．２×１０-6）で構成
する場合において、隔壁の内径Ｄ1を３５．６０ｍｍと
し、室温Ｔ0を２０℃、異常高温度Ｔ2を４２０℃とし
て、上記式よりナトリウム容器の外径Ｄ2を求めると、
Ｄ2は３５．３６ｍｍとなる。Ｄ1とＤ2との差は０．２
４ｍｍだから、この場合の室温時におけるナトリウム容
器と隔壁との間隙は０．１２ｍｍとなる。
（熱膨張係数α2：２４×１０-6）、リング状部材をα
−アルミナ（熱膨張係数α1：７．２×１０-6）で構成
する場合において、隔壁の内径Ｄ1を３５．６０ｍｍと
し、室温Ｔ0を２０℃、異常高温度Ｔ2を４２０℃とし
て、上記式よりナトリウム容器の外径Ｄ2を求めると、
Ｄ2は３５．３６ｍｍとなる。Ｄ1とＤ2との差は０．２
４ｍｍだから、この場合の室温時におけるナトリウム容
器と隔壁との間隙は０．１２ｍｍとなる。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のナトリウ
ム−硫黄電池においては、隔壁の上端（開口端）の外周
部に、ナトリウム容器より小さな熱膨張係数を持った材
料からなるリング状部材がはめ込まれているため、固体
電解質管の破損により電池が異常高温度になると、ナト
リウム容器とリング状部材との熱膨張差により、隔壁の
上部とナトリウム容器との間隙が閉塞して、その後の固
体電解質管へのナトリウムの供給が停止され、ナトリウ
ムと硫黄との直接反応を速やかに収束抑制できる。ま
た、本発明において、上記間隙閉塞のために用いられる
リング状部材は、固体電解質管に比べ、高い形状精度で
の作製が容易で、形状のばらつきが生じにくいので、隔
壁と固体電解質管との間隙を閉塞させるようにした従来
の電池よりも安価に製造できる。更に、上記間隙閉塞の
ためのリング状部材を用いた上で、従来技術である、固
体電解質管と隔壁との間隙を精密に制御し、固体電解質
管の破損により電池が異常高温度になったときに、固体
電解質管と隔壁との間隙を閉塞させることを組み合わせ
ることにより、安全性を更に向上させることができる。
ム−硫黄電池においては、隔壁の上端（開口端）の外周
部に、ナトリウム容器より小さな熱膨張係数を持った材
料からなるリング状部材がはめ込まれているため、固体
電解質管の破損により電池が異常高温度になると、ナト
リウム容器とリング状部材との熱膨張差により、隔壁の
上部とナトリウム容器との間隙が閉塞して、その後の固
体電解質管へのナトリウムの供給が停止され、ナトリウ
ムと硫黄との直接反応を速やかに収束抑制できる。ま
た、本発明において、上記間隙閉塞のために用いられる
リング状部材は、固体電解質管に比べ、高い形状精度で
の作製が容易で、形状のばらつきが生じにくいので、隔
壁と固体電解質管との間隙を閉塞させるようにした従来
の電池よりも安価に製造できる。更に、上記間隙閉塞の
ためのリング状部材を用いた上で、従来技術である、固
体電解質管と隔壁との間隙を精密に制御し、固体電解質
管の破損により電池が異常高温度になったときに、固体
電解質管と隔壁との間隙を閉塞させることを組み合わせ
ることにより、安全性を更に向上させることができる。
【図１】本発明に係るナトリウム−硫黄電池の一実施例
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図２】本発明に係るナトリウム−硫黄電池の一実施例
を示す要部拡大断面図で、(ａ)が電池の動作温度時にお
ける状態を示し、(ｂ)が異常高温度時における状態を示
す。
を示す要部拡大断面図で、(ａ)が電池の動作温度時にお
ける状態を示し、(ｂ)が異常高温度時における状態を示
す。
【図３】従来のナトリウム−硫黄電池の一例を示す断面
図である。
図である。
１…陽極容器、２…絶縁リング、３…陰極蓋、４…固体
電解質管、５…ナトリウム容器、６…小孔、７…陽極用
導電材、８…隔壁、９…リング状部材、Ｒ１…陰極室、
Ｒ２…陽極室、Ｎａ…ナトリウム、Ｓ…硫黄、Ｇ…不活
性ガス
電解質管、５…ナトリウム容器、６…小孔、７…陽極用
導電材、８…隔壁、９…リング状部材、Ｒ１…陰極室、
Ｒ２…陽極室、Ｎａ…ナトリウム、Ｓ…硫黄、Ｇ…不活
性ガス
Claims (4)
- 【請求項１】 有底筒状の固体電解質管の内側と外側に
陰極室及び陽極室を形成し、陽極室内には硫黄を収容
し、陰極室となる固体電解質管の内側には、有底筒状の
隔壁を、固体電解質管との間に所定の間隙をもって配置
し、更に隔壁の内側に、ナトリウムを収容したナトリウ
ム容器を、隔壁との間に所定の間隙をもって配置してな
るナトリウム−硫黄電池において、隔壁の上端（開口
端）の外周部に、ナトリウム容器より小さな熱膨張係数
を持った材料からなるリング状部材をはめ込み、電池の
異常高温度時に隔壁の上部とナトリウム容器との間隙を
閉塞させて、ナトリウムの固体電解質管への供給を停止
するようにしたことを特徴とするナトリウム−硫黄電
池。 - 【請求項２】 ナトリウム容器がアルミニウム又はアル
ミニウム合金からなり、リング状部材がセラミックスか
らなる請求項１記載のナトリウム−硫黄電池。 - 【請求項３】 ナトリウム容器がアルミニウム又はアル
ミニウム合金からなり、リング状部材がフェライト系ス
テンレス鋼又はマルテンサイト系ステンレス鋼からなる
請求項１記載のナトリウム−硫黄電池。 - 【請求項４】 ナトリウム容器がオーステナイト系ステ
ンレス鋼からなり、リング状部材がフェライト系ステン
レス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼又はセラミック
スからなる請求項１記載のナトリウム−硫黄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8218812A JPH1064580A (ja) | 1996-08-20 | 1996-08-20 | ナトリウム−硫黄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8218812A JPH1064580A (ja) | 1996-08-20 | 1996-08-20 | ナトリウム−硫黄電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1064580A true JPH1064580A (ja) | 1998-03-06 |
Family
ID=16725736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8218812A Withdrawn JPH1064580A (ja) | 1996-08-20 | 1996-08-20 | ナトリウム−硫黄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1064580A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101353602B1 (ko) * | 2011-12-28 | 2014-01-23 | 주식회사 포스코 | 나트륨-유황 전지 |
-
1996
- 1996-08-20 JP JP8218812A patent/JPH1064580A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101353602B1 (ko) * | 2011-12-28 | 2014-01-23 | 주식회사 포스코 | 나트륨-유황 전지 |
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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: 20031104 |