JPS5829563Y2 - ナトリウム − イオウデンチ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は金属管と固体電解質管のガラス半田による接続
部の強度を増加させてナトリウム−イオウ電池の破損を
防止するものである。

ナトリウム−イオウ電池の反応は２Ｎａ＋ＸＳ放電 ４Ｎａ２ＳＸ（Ｘは普通３〜５である）であり、充電 放電時は陰極の活物質であるナトリウムにより電子を外
部回路へ放出することでナトリウムイオンＮａ＋となり
固体電解質、例えばβ−アルミナの結晶格子中を通り陽
極側へ移動する。

一方、陽極活物質のイオウは外部回路を通ってきた電子
によりイオンとなりＮａ＋と反応して多硫化ナトリウム
Ｎ ａ ２ Ｓ Ｘを生じる。

充電時は逆に放電によって生成された反応生成物である
多硫化ナトリウム力はトリウムイオンＮａ＋とイオウイ
オンＳ２−となりナトリウムイオンＮａ＋が固体電解質
の結晶格子中を通過してナトリウムとなる。

ナトリウム−イオウ電池は、陰極活物質のナトリウム、
陽極活物質のイオウが溶融状態になり固体電解質の比抵
抗が数Ｑ−ｃｒｎまで下がる温度３００〜３５０℃で作
動させる。

そのため活物質であるナトリウム及びイオウは非常に活
性であり、空気にふれると酸化し、ナトリウムとイオウ
が直接反応すると急激な反応を起こしてしまう。

よって陰極ナトリウムと陽極イオウは完全に固体電解質
を介して隔てて完全密閉されねばならない。

従来の固体電解質管とガラス半田による接続部構造を第
１図に示すと、１は耐ナトリウム性金属の陰極リザーバ
ー管、２は固体電解質管、３はセラミックリングで、下
部に固体電解質管２が挿入される溝を有している。

４は陽極補助管、５はガラス半田である。

陰極リザーバー管１と陽極補助管４との間にセラミック
リング３を配し、陰極リザーバー管１の肩部でセラミッ
クリング３を支持すると共に、これらを倒立させ、セラ
ミックリング３の下部の溝に固体電解質管２を配し、陰
極リザーバー管１、固体電解質管２、セラミックリング
３及び陽極補助管４で形成される領域にガラス半田５を
充填し、不活性ガス雰囲気中で熱処理し、ガラス半田を
溶融させた後、固化させることにより固体電解質管２が
他の電池部品とガラス半田により接合される。

電池作動時には反応熱・加熱により温度を保持している
が、それが停止すると冷却される。

よってナトリウム−イオウ電池は常温〜高温の温度サイ
クルをする必要があり、該接続部に熱膨張係数の違いに
よる応力が生じ、陽極作用物質が液体から固体に変化す
る温度約２５０ ’Ｃ付近で電池内が均温に保たれない
ため、固体電解質管２に曲げの応力が働き、接続部に強
い応力が集中して温度サイクル時に接続部が破損される
。

本考案は上記のような欠点を解消するものであり、以下
図によって説明する。

第２図、第３図は本考案の一実施例であり、１は耐ナト
リウム性金属の陰極リザーバー管、２は固体電解質管、
３は固体電解質管２を固定し陽極と陰極を絶縁するαア
ルミナ製のセラミックリング、４は陽極補助管、５はガ
ラス半田、６は金属の緩衝体で、陽極補助管４の下端で
一端が溶接され、他端は陽極補助管４と離隔した断面ハ
の字状の金属からなる。

１は陰極活物質のナトリウム、８は降板端子、９はステ
ンレス製の電槽、１ｏは陰極端子である。

本考案における緩衝体６−はガラス半田５との接着性が
非常にすぐれガラス半田の熱膨張係数近似の金属、例え
ば鉄・ニッケル・コバルト合金製を使用する。

第２図の該接続部要部を拡大したものが第３図である。

金属の緩衝体６の陽極補助管４と離隔した端部は、セラ
ミックリング３の外周に設けられた、ガラス半田５の溶
融時の流出を防止するための溝に配設されて、ガラス半
田５によりセラミックリング３、固体電解質管２、陰極
リザーバー管１及び金属の緩衝体６の内面が接合されて
いる。

電池の昇温又は降温時に固体電解質管２、セラミックリ
ング３とガラス半田５が膨張収縮すると膨張係数の相違
により応力差ができるが、緩衝体６は陽極補助管４と一
端のみ溶接されているし、外面は陽極補助管４と離隔し
、内面のみがガラス半田と接合しているため、緩衝体６
を構成する金属の弾性による変位で応力差を吸収する。

又、冷却時２５０℃付近で電池内が均温に保たれないた
め陽極活物質の体積変化がおきるが、緩衝体６０弾性よ
り調節され接続部の破壊が防止される。

よって今まで破壊されていた該接続部に加わる応力が緩
衝体６により吸収することで防止される。

なお本考案に備える緩衝体６はセラミックリングの形状
に制約されないし、陽極補助管４と一体に成型したもの
を用いてもよく、陰極リザーバー管１の外側に、第４図
に示す如く緩衝体６を設けてもよい。

本考案と従来構造の放電試験を比較すると表１の如くで
ある。

本考案によれば、明らかに電池寿命が延びていることが
示されており、従来の欠点を排除する顕著な作用効果を
有するものとして、その実用的価値は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のナトリウム−イオウ電池断面図、第２図
、第３図は本考案の一実施例におけるナトリウム−イオ
ウ電池断面図、第４図は本考案の他の実施例を示す電池
要部断面図である。 １・・・・・・陰極リザーバー管、２・・・・・・固体
電解質管、３・・・・・・セラミックリング、５・・・
・・・ガラス半田、６・・・・・緩衝体。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 陰極活物質を収納する陰極リザーバー管と固体電解質管
   とをセラミックリングを介して接続し、内挿する電槽に
   陽極補助管が溶接されたナトリウム−イオウ電池におい
   て、陰極リザーバー管又は陽極補助管の一方に一端が接
   続し固体電解質管をセラミックリングに固定するための
   ガラス半田に一方の面が当接した金属の緩衝体を備える
   ナトリウム−イオウ電池。