JP2551986B2 - ナトリウム−硫黄電池 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電力貯蔵用、電気自動車用等の二次電池とし
て利用されるナトリウム−硫黄電池に関するものであ
る。

［従来の技術］ 近年、夜間電力貯蔵用、電気自動車用等の用途に二次
電池としてのナトリウム−硫黄電池の開発が進められて
いる。

ナトリウム−硫黄電池は鉛蓄電池に比べて理論エネル
ギー密度が高く、充放電時における水素や酸素の発生と
いった副反応もなく、活物質の利用率も高いという特長
を有している。このようなナトリウム−硫黄電池は、通
常単電池を複数直列又は並列に接続し集合電池として使
用している。

この複数の単電池の接続は、例えば第６図及び第７図
に示すように、単電池21の一方の端面（第７図上面）上
において、外周部に位置する板状の陽極端子22と中心方
向に位置する陰極端子23を平行に立設し、これら陽極端
子22と陰極端子23とを直立させた状態で、２個所で直角
に折曲げた板状の接続片24によって接続することにより
行われている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記従来のナトリウム−硫黄電池において
は、板状の陽極端子22及び陰極端子23が格別支持される
ことなく、直立した状態で接続片24により接続されるた
め、陽極端子22又は陰極端子23が曲がったりするとそれ
らの間の絶縁が不確実になったり、また２個所で直角に
折曲げられた特定形状の接続片24を使用しなければなら
ず、前記直立した陽極端子22及び陰極端子23に対し接続
片24を取付けることが容易ではないという問題点があっ
た。

本発明の目的は、ナトリウム−硫黄電池の単電池の一
端面に設けられた陽極部と陰極部との間の絶縁が確実な
ナトリウム−硫黄電池を提供することにあり、また他の
目的は複数の単電池の接続に際し陽極部及び陰極部に対
する接続片の取付けが容易なナトリウム−硫黄電池を提
供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するために、ナトリウム−硫
黄電池の単電池の一端面に陽極端子及び陰極端子の双方
を配置するとともに、前記単電池の一端面に陽極端子と
陰極端子との間を絶縁する電気絶縁部材を載置し、前記
陽極端子及び陰極端子を同電気絶縁部材で支持するとい
う手段を採用している。

また、前記電気絶縁部材に前記陽極端子及び陰極端子
が挿通可能な貫通孔をそれぞれ設け、陽極端子及び陰極
端子を各貫通孔に挿通して折曲げ形成するという手段を
採用することが好適である。

さらに、前記電気絶縁部材に角をもった孔例えば六角
孔を設け、同六角孔内にナットを挿入し、各単電池の陽
極端子又は陰極端子を互いに接続する接続片を前記ナッ
トに対してボルトを螺入することにより固定するという
手段を採用することができる。

［作用］ 上記構成を採用したことにより、ナトリウム−硫黄電
池の単電池の一端面に配置された陽極端子と陰極端子の
双方は、同じくナトリウム−硫黄電池の一端面上に載置
された電気絶縁部材によってそれぞれ所定の位置に支持
されるため、陽極端子と陰極端子は互いに相手方との接
触が避けられ、確実な絶縁性が発揮される。

また、前記電気絶縁部材に前記陽極端子及び陰極端子
が挿通可能な貫通孔をそれぞれ設け、陽極端子及び陰極
端子を各貫通孔に挿通して折曲げ形成することによっ
て、陽極端子及び陰極端子は所定の位置に位置決めさ
れ、一層確実に絶縁される。

さらに、前記電気絶縁部材に角をもった孔を設け、同
角をもった孔内にナットを挿入し、単電池間の陽極端子
又は陰極端子を互いに接続する接続片を前記ナットに対
してボルトを螺入することにより固定することによっ
て、接続片の陽極端子又は陰極端子に対する取付けが容
易かつ確実となる。

［実施例］ 以下に本発明を具体化した実施例を第１〜５図に基づ
いて説明する。

まず、ナトリウム−硫黄電池の単電池1aの構造につい
て説明する。第５図に示すように、下部には円筒状の陽
極容器２が配設され、同陽極容器２の側面には、陽極集
電片3aが固着され、同陽極集電片3aは単電池1aの外周部
から上方へ延び陽極端子3bを形成している。上記陽極容
器２の上端部には、円環状のα−アルミナ製の絶縁板４
が固着されている。また、陽極容器２の内部には、有底
円筒状のβ−アルミナ製の固体電解質管５が配設され、
同固体電解質管５の上端部は上記絶縁板４に固着されて
いる。

同固体電解質管５は、陰極作用物質であるナトリウム
イオンを選択的に透過する。同固体電解質管５と前記陽
極容器２との間には、陽極作用物質である硫黄を含浸し
たカーボンマット６が充填されている。

上記絶縁板４の上部には、陰極蓋７が固着されてい
る。同陰極蓋７及び上記固体電解質管５内には、細長い
円筒状のアルミニウム製の陰極管8aが上記陰極蓋７に固
着されている。前記固体電解質管５内には、陰極作用物
質である溶融ナトリウムを含浸させたステンレス製のウ
イック９が充填されている。

さて、第１図に示すように、上記単電池1aの上端面に
は、上記陽極集電片3aに接続された板状の陽極端子3b
と、上記陰極管8aに接続された同じく板状の陰極端子8b
が上方に向かって突出している。これら陽極端子3bと陰
極端子8bの上部中央には、ボルトが挿通できる挿通孔10
a,10bが設けられている。

また、単電池1aの上面とほぼ同じ外径を有する円板状
のセラミック製の電気絶縁部材11は、上記陽極端子3bと
陰極端子8bがそれぞれ挿通できる貫通孔11a,11bが透設
されるとともに、ナット12a,12bが挿入できる有底の六
角孔13a,13bが上記２つの貫通孔11a,11bに隣接して２個
所に設けられている。

上記電気絶縁部材11は、ナトリウム−硫黄電池の使用
温度が通常300〜350℃以上と高いので、耐熱温度が350
℃以上で、しかもそのような高温で十分耐えられる強度
を有することが好ましい。その好適な材料としては、セ
ラミックがあげられる。

そして、あらかじめ電気絶縁部材11の六角孔13a,13b
にはナット12a,12bが挿入され、前記陽極端子3bと陰極
端子8bとをそれぞれ電気絶縁部材11の貫通孔11a,11bに
挿通した後、陽極端子3bと陰極端子8bを折曲げるように
なっている。

上記陽極端子3bの上部には、隣接する単電池の陰極端
子と接続され先端部に透孔14aを有する接続片15aが載置
され、その上からボルト16aで前記ナット12aに対して締
付けることによって、接続片15aは電気絶縁部材11に固
定されるようになっている。同様に、陰極端子8bの上部
には、隣接する上記とは別の単電池の陽極端子と接続さ
れ先端部に透孔14bを有する接続片15bが載置され、その
上からボルト16bで前記ナット12bに対して締付けること
によって、接続片15bは電気絶縁部材11に固定されるよ
うになっている。

上記のように構成されたナトリウム−硫黄電池につい
て作用及び効果を説明する。

第１図に示すように、まず円板状の電気絶縁部材11の
２つの貫通孔11a,11b内に、単電池1aの上面から上方に
延びる板状の陽極端子3b及び陰極端子8bを下方から挿通
し、同電気絶縁部材11を単電池1aの上面に密着させる。
この状態で電気絶縁部材11の２つの六角孔13a,13bにナ
ット12a,12bを挿入した後、電気絶縁部材11の上方に突
出した陽極端子3b及び陰極端子8bをそれぞれ同一方向
（第１図右後方）に90度折曲げ、両端子3b,8bの先端部
を電気絶縁部材11の上面に固定する。

次に、陽極端子3bの上面には隣接する図示しない単電
池の陰極端子に接続された接続片15aをあてがい、陰極
端子8bの上面にはその反対側に隣接する図示しない単電
池の陽極端子に接続された接続片15bあてがう。そし
て、ボルト16aを上記接続片15aの透孔14aに通し、陽極
端子3bの挿通孔10aを通し、ナット12aに締付ける。同じ
くボルト16bを接続片15bの透孔14bに通し、陰極端子8b
の挿通孔10bを通し、ナット12bに締付ける。

このようにして、電気絶縁部材11及び接続片15a,15b
が単電池に取付けられると、第２図に示すように、陽極
端子3bは電気絶縁部材11上の第２図左側位置に、陰極端
子8bは右側位置に所定の間隔をおいてそれぞれ締付け固
定され、両端子3b,8bは確実に絶縁されるとともに、そ
の上に両接続片15a,15bが密着固定されるため、陽極端
子3bと接続片15a、陰極端子8bと接続片15bとが導通す
る。

このようにして、第３図及び第４図に示すように、単
電池1aの陰極端子8bはその右側に隣接する単電池1bの陽
極端子3bに接続され、その単電池1bの陰極端子8bはその
右側に隣接する単電池1cの陽極端子3bに接続され、各単
電池1a,1b,1cは直列に接続される。以下、順次同様にし
て所定の数の単電池が直列に接続される。

なお、ナトリウム−硫黄電池の各単電池1a,1b,1cは、
300〜350℃の高温で作動し、放電時には固体電解質管５
内のナトリウムがナトリウムイオンとなって、同ナトリ
ウムイオン透過性の固体電解質管５を透過して陽極容器
２内へ移動する。そして、次式で示される化学反応に基
づいて硫黄と反応し、多硫化ナトリウムを生成する。こ
のとき、約1.8〜2.0Vの放電電圧が得られる。

2Na＋xS→Na₂Sx 放電が継続される場合には、固体電解質管５内のナト
リウムが減少する。

次に、放電が終了し、充電が行われると、陽極容器２
内において前記化学反応とは逆の化学反応が起こって多
硫化ナトリウムが分解し、硫黄及びナトリウムイオンが
生成する。このナトリウムイオンは、再び固体電解質管
５を透過して固体電解質管５内へ移動し、ナトリウムに
戻る。充電時の印加電圧は約1.9〜2.3Vを要する。

上記のように、本実施例によれば、単電池としてのナ
トリウム−硫黄電池の上面に設けられた電気絶縁部材11
の貫通孔11a,11bに陽極端子3b及び陰極端子8bを挿通し
て折曲げ形成し、所定の位置に固定するようにしたの
で、陽極端子3bと陰極端子8bとの間の絶縁が確実とな
る。また、複数の単電池1a,1b,1cの接続に際し、電気絶
縁部材11の六角孔13a,13bにナット12a,12bを挿入し、単
電池間の陽極端子3b又は陰極端子8bを接続する接続片15
a,15bを上記ナット12a,12bに対してボルト16a,16bを螺
入することによって固定するようにしたので、陽極端子
3b及び陰極端子8bに対する接続片15a,15bの取付けが容
易かつ確実である。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、発明
の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変更することができ、
例えば次のように構成することもできる。

（１） 上記実施例では陽極端子3b及び陰極端子8bを単
電池1a,1b,1cの上面に設けたが、これらを単電池1a,1b,
1cの下面に設け、前記実施例と同様にして各接続片15a,
15bを陽極端子3b及び陰極端子8bに接続することができ
る。

（２） 前記実施例において、陽極端子3b及び陰極端子
8bの突出位置、電気絶縁部材11の形状、厚さ、接続片15
a,15bの形状等は、陽極側と陰極側とが確実に絶縁され
るように適宜設定することができる。

［発明の効果］ 本発明のナトリウム−硫黄電池は、陽極端子と陰極端
子との間の十分な絶縁性が確保されるという効果を奏す
る。

また、前記電気絶縁部材に前記陽極端子及び陰極端子
が挿通可能な貫通孔をそれぞれ設け、陽極端子及び陰極
端子を各貫通孔に挿通して折曲げ形成することによっ
て、陽極端子と陰極端子との間のより確実な絶縁性が確
保される。

さらに、前記電気絶縁部材に角をもった孔としての六
角孔を設け、同六角孔内にナットを挿入し、単電池間の
陽極端子又は陰極端子を互いに接続する接続片を前記ナ
ットに対してボルトを螺入することにより固定すること
によって、接続片の陽極端子又は陰極端子に対する取付
けが容易かつ確実となる。

【図面の簡単な説明】

第１〜５図は本発明の実施例を示す図であって、第１図
は電気絶縁部材及び接続片の取付状態を示す分解斜視
図、第２図は接続片を陽極端子及び陰極端子に接続した
状態を示す断面図、第３図は接続片を陽極端子及び陰極
端子に接続した状態を示す平面図、第４図は第３図の正
面図、第５図はナトリウム−硫黄電池の単電池を示す断
面図、第６図及び第７図は従来例を示す図であって、第
６図は接続片を陽極端子及び陰極端子に接続した状態を
示す平面図、第７図は第６図の正面図である。 1a,1b,1c……単電池、3b……陽極端子、8b……陰極端
子、11……電気絶縁部材、11a,11b……貫通孔、12a,12b
……ナット、13a,13b……角をもった孔としての六角
孔、15a,15b……接続片、16a,16b……ボルト

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ナトリウム−硫黄電池の単電池（1a,1b,1
   c）の一端面に陽極端子（3b）及び陰極端子（8b）の双
   方を配置するとともに、前記単電池（1a,1b,1c）の一端
   面に陽極端子（3b）と陰極端子（8b）との間を絶縁する
   電気絶縁部材（11）を載置し、前記陽極端子（3b）及び
   陰極端子（8b）を同電気絶縁部材（11）で支持したこと
   を特徴とするナトリウム−硫黄電池。
2. 【請求項２】前記電気絶縁部材（11）に前記陽極端子
   （3b）及び陰極端子（8b）が挿通可能な貫通孔（11a,11
   b）をそれぞれ設け、陽極端子（3b）及び陰極端子（8
   b）を各貫通孔（11a,11b）に挿通して折曲げ形成したこ
   とを特徴とする請求項１記載のナトリウム−硫黄電池。
3. 【請求項３】前記電気絶縁部材（11）に角をもった孔
   （13a,13b）を設け、同角をもった孔（13a,13b）内にナ
   ット（12a,12b）を挿入し、各単電池（1a,1b,1c）の陽
   極端子（3b）又は陰極端子（8b）を互いに接続する接続
   片（15a,15b）を前記ナット（12a,12b）に対してボルト
   （16a,16b）を螺入することにより固定したことを特徴
   とする請求項１記載のナトリウム−硫黄電池。