JPS5931010Y2 - ナトリウム−硫黄電池 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はナトリウム−硫黄電池に関するも′ので、その
目的とするところは陽極作用物質との接触部に耐蝕性大
なる金属を配置して電池性能を向上することにある。

ナトリウム−硫黄電池は陰極作用物質に金属ナトリウム
を陽極作用物質は硫黄あるいは多硫化ナトリウムを、電
解質としてナトリウムイオンのみを選択的に通すことの
できる非孔性のセラミックからなる固体電解質を用い、
両件用物質が溶融状態にある３００℃前後で両者を反応
させて起電力を得る高温２次電池である。

ナ） ＩＪウムー硫黄電池の反応を示すと、放電時には
陰極のナトリウム電子を外部回路へ放出してイオン化し
、固体電解質を通って陽極へ移動し、陽極の硫黄は外部
回路を通ってきた電子を受は取りイオンとなり、ナトリ
ウムイオンと反応して多硫化ナトリウムを生じる。

充電時にはこれと逆の反応が起こる。陰極作用物質のナ
トリウムは金属に対する腐蝕性は小さいが、３００℃前
後の高温で陽極作用物質として用いられる硫黄、あるい
は多硫化ナトリウムは金属に対する腐蝕性が大である。

従来は陽極作用物質収納容器、集電体などの陽極作用物
質との接触部にステンレス、アルミニウム等の金属が用
いられていた。

しかしながら、この種の金属は高温で、通電しない場合
、多硫化ナトリウムに対する耐蝕性は一応あるが、通電
を行なうとステンレスにおいてはその成分である鉄、ニ
ッケル、クロム等の硫化物を、アルミニウムにおいては
アルミニウムの硫化物を生威し、腐蝕される。

この種の金属腐蝕生成物は電池反応に寄与しないだけで
なく、電池に分極を起こし、電池内部抵抗を増大し、電
池性能の劣化の原因となる。

そのため、多硫化ナトリウム中で電気化学反応に充分に
耐えつる材料を調査した結果、モリブチ゛ン、タングス
テン等の金属がすぐれていることが判明した。

しかしながら、モリフ゛テ゛ン、タングステン等の多硫
化ナトリウムに対し、電気化学的にも耐蝕性を有してい
る金属は高価であり、しかも加工性に乏しいため、集電
体等の複雑な構造のものを成型することは容易でなく、
また電池組立ても困難を伴なう。

本考案はこれらの欠点を改良するため、陽極作用物質収
納容器および集電体などの多硫化ナトリウムとの接触部
にのみ、高価なモリブチ゛ン等の耐多硫化ナトリウム性
の金属を使用して、電池性能を高め陽極作用物質収納容
器には、安価で、加工性にすぐれたステンレス等の金属
材料を用いて、コスト、加工性の問題を解決したもので
ある。

以下、本考案の一実施例を図面により説明する。

第１図はナトリウム−硫黄電池の縦断面図である。

１は陰極作用物質のナトリウム、２は陽極電導材グラフ
ァイトフェルトに硫黄あるいは多硫化ナトリウムを含浸
させた陽極作用物質、３はナトリウムイオンのみを選択
的に通す固体電解質、たとえばβ−アルミナである。

４はステンレス製陽極作用物質収納容器、５は陰極端子
でガラス半田との接着性にすぐれているタングステン、
モリブデン、ニッケルーコバルト−鉄合金等の金属から
なるものが配置されている。

６は陽極端子で陽極作用物質収納容器４に溶接により取
り付けられている。

７はα−アルミナ製の陰極リザーバーでガラス半田封口
部８で固体電解質３と接続されている。

９はガラス半田接着性にすぐれたニッケルーコバルト−
鉄台金製の陽極室蓋であり、封口部１０はガラス半田に
より陽極室蓋９と陰極リザーバー７とが取り付けられた
個所であり、溶接部１１は陽極作用物質収納容器４と陽
極室蓋９とがアルゴン溶接あるいは電子ビーム溶接され
た個所、封口部１２は陰極端子５と陰極リザーバー７と
がガラス半田により封口された個所である。

１３は多硫化ナトリウムに対する耐蝕性を有しているＱ
、１ｍｍ厚のモリブデン板で陽極作用物質との接触部Ａ
である容器内面の集電を行なう部分にスポット溶接によ
り取り付けられる。

１４．１５はそれぞれモリブデン製の厚さ０．３ｍｍ、
幅２ｍｍのリボン状の集電板とＱ、５ｍｍ径の集電ワイ
ヤーで、陽極電導材グラファイトフェルトを固定する役
割と集電作用を行なっている。

従来これらリボン状の集電板１４と集電ワイヤ１５の構
成材料はステンレスであったが、耐蝕性に乏しく集電作
用によって金属硫化物を生威し電池内部抵抗を高めるた
め、これらの接触部Ａを耐蝕性のあるモリブデンとした
ものである。

上述したように陽極作用物質と接触する容器の内面およ
び集電板や集電ワイヤ１４．１５など陽極作用物質との
接触部Ａにモリブデンを用い、多硫化ナトリウムに対す
る腐蝕性を改良した本考案による電池Ａと従来の電池Ｂ
を５．ＯＡの放電々流で電池試験し、電池性能を比較し
た。

第２図は５０−＝の放電曲線を示す。

第３図は１００ ％までの電池容量試験の結果である。

第２図、第３図に示すように、陽極作用物質収納容器４
、および集電板と集電ワイヤ１４．１５のステンレスが
直接陽極作用物質と接触した状態で集電を行なうと金属
硫化物が生威し、電池内部抵抗が増加し、放電々圧が下
がってくる。

また金属硫化物は電池反応に寄与せずサイクル数の増加
とともに容量の減少を著しいが、陽極作用物質と接触し
て集電を行なう金属に電気化学的にも多硫化ナトリウム
に対し耐蝕性のすぐれているモリブデンを使用した場合
、１００ ＝＝を経過してもほとんど容量減少がなく、
電池性能は非常に向上する。

本実施例においてはモリブデン板 内側に使用する場合スポット溶接により取付けたがこの
ほか公知の機械的に圧接接合する方法、また爆着および
線爆法により取り付けてもよい。

モノブデンのばかタングステン等の耐蝕性大なる金属の
場合もほぼ同じ電池性能を示す。

本考案のモリブデン等の高価な耐蝕性のある金属を陽極
作用物質との接触部にのみ効率的に使用してコストを下
げ、また陽極作用物質収納容器には加工性は良い金属を
使用しているため電池組立は容易であるうえに、電池性
能は大幅に改良されるからその実用的価値は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のナトリウム−硫黄電池の一実施例を示
す縦断面図、第２図は本考案電池と従来の電池の寿命試
験を行なった際の５０〜の放電曲線、第３図は同じく電
池容量とサイクルとの特性図である。 Ａ・・・・・・接触部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ステンレス等の金属材料よりなる陽極作用物質収納容器
   内面の陽極作用物質との接触部にモリブデンまたはタン
   グステン製の板を設け、かつ陽極作用物質を含浸させた
   陽極電導材を固定するモリブデンまたはタングステン製
   のリボン状の集電板および集電ワイヤを配したことを特
   徴とするナトリウム−硫黄電池。