JP2507337Y2 - 電気化学蓄電池 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、電気化学蓄電池に関する。

〔従来の技術〕

従来の電気化学蓄電池の構造を第８図に示す。

第８図に示す従来の装置においては、円筒状の電池ケ
ース08に円筒状の電解質管06が収納され、電池ケース08
と電解質管06の間に形成された環状部には正極活物質07
が充てんされ、電解質管06内には負極活物質05が充てん
されている。この負極活物質05中には上部から負極端子
01が挿入されている。

上記電池ケース08と電解質管06の上部は絶縁リング03
に接着されており、この絶縁リング03は更に負極端子01
と接続されたカバー板02が接着されている。

次に、上記電気化学蓄電池の作用について説明する。

電池ケース08を正極端子とし、負極端子01との間に負
荷を接続すると、正極活物質07が硫黄、負極活物質05が
ナトリウムの場合、負極及び正極にそれぞれ次の放電反
応が起り、負荷に電流が流れる。

負極 6Na→6Na⁺＋6e 正極 2SCl₄+6Na⁺＋6e→ S₂Cl₂＋6NaCl 負極反応により発生するナトリウムイオンは電解質管
06内を移動し、正極活物質07側に入り、電子は負極端子
01から負荷に流れる。

正極表面では正極活物質07（SCl₄）と負極活物質05側
から移動してきたナトリウムイオンと、負荷から正極端
子に流れてきた電子が反応し、S₂Cl₂,NaClを生成する。

又、正極端子と負極端子01間に直流電源を接続して充
電する場合には、負，正両極においてそれぞれ上記の放
電反応と逆の反応即ち充電反応が起る。この際ナトリウ
ムイオン，電子の移動は放電反応のときの方向と逆方向
になる。

〔考案が解決しようとする課題〕

従来の蓄電池において、充、放電時には、各物質の移
動，両電極での電極反応が行われるが、これらの速度が
電池の性能を大きく左右する。

負極端子は負極活物質内に挿入されているが、放電，
充電反応に応じてナトリウムイオンが負極端子から電解
質管へ又はその逆方向に移動する。従来の装置について
は、この移動の速度を上げることにより、放電，充電で
の性能向上を図る必要があつた。またナトリウムイオン
の移動速度が全体の反応速度に大きく影響し、中でも電
解質内での移動速度が重要である。電解質内でのナトリ
ウムイオンの移動速度は電解質管の物質，温度に大きく
左右され、厚みを小さくする程移動時間が小さくなり望
ましいが、逆に電解質管の強度が低下するという課題が
あつた。

本考案は、上記課題を解決し、高性能の蓄電池を提供
しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は、正極端子を形成する円筒状の電池ケース内
に電解質管が収納され上記電池ケースと電解質管の間に
正極活物質が充てんされ上記電解質管内には負極活物質
が充てんされ同負極活物質中に棒状の負極端子が挿入さ
れた電気化学蓄電池において、上記負極端子の側面に設
けられた突起部、上記電池ケース内面に設けられた突起
部、および上記電解質管の側面に軸方向に沿つて設けら
れた補強部材を備え上記電解質管を薄肉管としたことを
特徴としている。

〔作用〕

上記において、本考案の電気化学蓄電池の放電時の負
極反応は、負極端子及び負極端子に接続された突起部の
全表面で起り、負極活物質がナトリウムからなる場合、
ナトリウムイオンと電子を生成し、ナトリウムイオンは
負極活物質内を拡散して電解質管に向つて移動し、電子
は負荷に流れる。

上記ナトリウムイオンは電解質管を経て正極端子であ
る電池ケース及び電池ケース内面に設けられた突起部の
全表面に達し、負荷により電子を受け取つてナトリウム
イオンが消滅する正極反応が電池ケース内面にて起る。

また、充電時には、電池ケース内面及び同内面に設け
られた突起部の全表面でナトリウムイオンと電子の生成
反応が起り、電子は電源に流れ、ナトリウムイオンは正
極活物質中を電解質管に向つて拡散し、更に電解質管内
を拡散して負極活物質中に入つて拡散し、負極端子及び
同端子に設けられた突起部に向つて移動し、その全表面
で電源より電子を受け取りナトリウムイオンが消滅する
負極反応が起る。

上記負極端子及び電池ケース内面にはそれぞれ突起部
が設けられているため、負極端子と電解質管の間及び電
池ケースと電解質管の間の距離はそれぞれ短縮され、そ
の間のナトリウムイオンの移動時間は短縮される。

上記ナトリウムイオンの移動時間は、上記電解質管を
薄肉管としているために更に短縮され、補強部材を設け
ているため電解質管の強度は保たれる。

また、上記負荷端子及び電池ケース内面はそれぞれ表
面積が増加しているため単位面積当りの反応の負担が小
さくなり、反応が起り易くなつて活性化電圧が下る。

上記により、ナトリウムイオンの移動時間が短縮し、
正極及び負極における反応が起り易くなるため、電池の
性能を向上させることができる。

〔実施例〕

本考案の第１の実施例を第１図に示す。

第１図に示す本実施例は、正極端子を形成する円筒状
の電池ケース８内にβ″−アルミナよりなる円筒状の電
解質管６が収納され、上記電池ケース８と電解質管６の
間に形成された環状部にS,Na₂SX，グラフアイトフエル
トよりなる正極活物質７が充てんされ、上記電解質管６
内にはNa,金属繊維よりなる負極活物質５が充てんさ
れ、同負極活物質５中に上部より棒状の負極端子１が挿
入され、上記電池ケース８と電解質管６の上部にα−ア
ルミナよりなる絶縁リング３が接着され、同絶縁リング
３の内側に上記負極端子１が貫通するカバー板２が設け
られた電気化学蓄電池において、上記負極端子１の電解
質管６内の部分に金属製円板９が軸方向に複数枚設けら
れている。

上記において、本実施例の電気化学蓄電池の放電時の
負極反応は、負極端子１及び負極端子１に接続された金
属製円板９の全表面で起り、ナトリウムイオンと電子を
生成する。生成したナトリウムイオンはその濃度勾配に
従つて負極活物質５内を拡散して電解質管６に向つて移
動し、電子が負荷に流れる。

また、充電時には、正極の電池ケース８内面で発生し
たナトリウムイオンは電解質管６内を移動して、負極活
物質５内に入り、その中を拡散して負極端子１及びそれ
に設けられた金属製円板９の表面に向つて移動し、その
表面で電源より電子を受け取りナトリウムイオンが消滅
する負極反応が起る。

本実施例においては、負極端子１に金属製円板９を設
けているために負極反応の起る負極端子１表面と電解質
管６の距離が短縮され、ナトリウムイオンの負極活物質
５中での拡散に要する距離が短縮され、その間のナトリ
ウムイオンの移動が早くなる。

また、負極反応の起る負極表面積が増加し、単位面積
当りの負極反応の負担が小さくなり、負極反応が起り易
くなつて活性化過電圧が下がる。

上記により、ナトリウムイオンの移動時間が短縮し、
負極反応が起り易くなるため、蓄電池の性能を向上させ
ることができる。

本考案の第２の実施例を第２図に示す。

第２図に示す本実施例は、上記第１の実施例における
負極端子１に設けられた金属製円板９に替えて金属製螺
旋状板10を設けたものであり、上記第１の実施例と同様
の作用が効果がある。

本考案の第３の実施例を第３図に示す。

第３図に示す本実施例は、上記第１、第２の実施例に
おいて負極端子１にそれぞれ設けられた金属製円板９及
び金属製螺旋状板10に替えて負極端子１より突起する複
数本の金属製棒11を設けたものであり、作用及び効果は
第1,第２の実施例と同様である。

本考案の第４の実施例を第４図に示す。

第４図に示す本実施例は、正極端子を形成する円筒状
の電池ケース８内にβ″−アルミナよりなる円筒状の電
解質管６が収納され、上記電池ケース８と電解質管６の
間に形成された環状部にS,Na₂SX，グラフアイトフエル
トよりなる正極活物質７が充てんされ、上記電解質管６
内にはNa,金属繊維よりなる負極活物質５が充てんさ
れ、同負極活物質５中に上部より棒状の負極端子１が挿
入され、上記電池ケース８と電解質管６の上部にα−ア
ルミナよりなる絶縁リング３が接着され、同絶縁リング
３の内側に上記負極端子１が貫通するカバー板２が設け
られた電気化学蓄電池において、上記正極端子を形成す
る電池ケース８の内面に金属製環状板12が軸方向に複数
枚設けられている。

上記において、本実施例の電気化学蓄電池の放電時に
は、負極反応で生成したナトリウムイオンが電解質管６
を経て正極端子の電池ケース８及び電池ケース８内面に
設けられた金属製環状板12の全表面に達し、負荷より電
子を受け取つてナトリウムイオンが消滅する正極反応が
電池ケース８内面にて起る。

また、充電時には電池ケース８内面及び同内面に設け
られた金属製環状板12の全表面でナトリウムイオンと電
子の生成反応が起り、電子は電源に流れ、ナトリウムイ
オンは正極活物質７中をその濃度勾配に従つて電解質管
６に向つて拡散し、更に電解質管６内を拡散し、負極活
物質５内に入り、更にその中を拡散し、負極端子１表面
に達し電源より電子を受け取る負極反応によりナトリウ
ムイオンが消滅する。

本実施例においては、正極端子である電池ケース８の
内面に金属製環状板12を設けているために正極の表面が
増し、単位面積当りの正極反応の負荷が小さくなり、正
極反応が起り易くなつて活性化過電圧が下る。

また、正極反応の起る電池ケース８内面と電解質管６
の距離が縮まりナトリウムイオンの拡散に要する時間が
短縮される。

上記により、ナトリウムイオンの移動時間が短縮し、
正極反応が起り易くなるため、蓄電池の性能を向上させ
ることができる。

本考案の第５の実施例を第５図に示す。

第５図に示す本実施例は、上記第４の実施例における
電池ケース８の内面に設けられた金属製環状板12に替え
て金属製螺旋状板13を設けたものであり、上記第４の実
施例と同様の作用及び効果がある。

本考案の第６の実施例を第６図及び第７図に示す。

第６図及第７図に示す本実施例は、正極端子を形成す
る円筒状の電池ケース８内にβ″−アルミナよりなる円
筒状の電解質管６が収納され、上記電池ケース８と電解
質管６の間に形成された環状部にS,Na₂SX，グラフアイ
トフエルトよりなる正極活物質７が充てんされ、上記電
解質管６内にはNa,金属繊維よりなる負極活物質５が充
てんされ、同負極活物質５中に上部より棒状の負極端子
１が挿入され、上記電池ケース８と電解質管６の上部に
α−アルミナよりなる絶縁リング３が接着され、同絶縁
リング３の内側に上記負極端子１が貫通するカバー板２
が設けられた電気化学蓄電池において、上記電解質管６
の肉厚を薄くし同電解質管６の軸方向に沿つて補強部材
14が設けられている。

上記において、本実施例の電気化学蓄電池の充，放電
時における電解質管６内のナトリウムイオンの移動時間
は、電解質管６の肉厚が薄いために短縮される。

上記電解質管６は振動等により電解質管６の軸と直角
方向の剪断応力や曲げ応力が働き、肉厚を薄くすると破
損しやすいが、補強部材14を設けて強度を保つている。

上記により、ナトリウムイオンの移動時間が短縮する
ため、蓄電池の性能を向上させることができる。

なお、上記第1,第2,第３の実施例における負極端子１
に設けた突起物と上記第4,第５の実施例における電池ケ
ース８に設けた突起物と上記第６の実施例における電解
質管６に設けた補強部材はそれぞれいずれかを選択し組
合せて用いることができる。

〔考案の効果〕

本考案の電気化学蓄電池は、負極端子の側面及び正極
端子を形成する電池ケース内面に突起部を設け、負極端
子と電池ケースの間に配設される電解質管を補強部材が
設けられた薄肉管としたことによつて、負極活物質がナ
トリウムからなる場合、ナトリウムイオンの移動時間が
短縮し、正極及び負極における反応が起り易くなるた
め、電池の性能を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本考案の第１の実施例の断面図、第２図は本考
案の第２の実施例の断面図、第３図は本考案の第３の実
施例の断面図、第４図は本考案の第４の実施例の断面
図、第５図は本考案の第５の実施例の断面図、第６図は
本考案の第６の実施例の断面図、第７図は第６図のVII-
VII矢視図、第８図は、従来の装置の断面図である。 １……負極端子、２……カバー板、３……絶縁リング、
５……負極活物質、６……電解質管、７……正極活物
質、８……電池ケース、９……金属製円板、10……金属
製螺旋状板、11……金属製棒、12……金属製環状板、13
……金属製螺旋状板、14……補強部材。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】正極端子を形成する円筒状の電池ケース内
   に電解質管が収納され上記電池ケースと電解質管の間に
   正極活物質が充てんされ上記電解質管内には負極活物質
   が充てんされ同負極活物質中に棒状の負極端子が挿入さ
   れた電気化学蓄電池において、上記負極端子の側面に設
   けられた突起部、上記電池ケース内面に設けられた突起
   部、および上記電解質管の側面に軸方向に沿つて設けら
   れた補強部材を備え上記電解質管を薄肉管としたことを
   特徴とする電気化学蓄電池。