JP5569200B2 - 溶融塩電池 - Google Patents
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Description
これにより、充電の際、正極から負極へと向かう電界が負極の外縁部に集中し難くなってターミナルエフェクトの発生が抑制され、正極の外縁部に対応する負極の位置周辺に流入する充電電流の密度が増大するのを防止する。このため、正極の活物質に含まれる金属イオンが充電電流に応じて負極に移動する際に、正極の外縁部に対応する負極の位置周辺に金属イオンが過剰に移動することが防止される。
また、本発明にあっては、正極端子に近い位置ほど、正極に対する負極の投影寸法が、負極に対する正極の投影寸法より大きくなるようにする。
これにより、充電電流の偏りが生じ易い位置ほど正極の寸法に対する負極の寸法の比が大きくなるため、正極の外縁部に対応する負極の位置周辺に充電電流が集中することが効果的に抑制される。
これにより、充電の際、正極から負極へと向かう電界が負極の外縁部に集中し難くなってターミナルエフェクトの発生が抑制され、正極の外縁部に対応する負極の位置周辺に流入する充電電流の密度が増大するのを防止する。このため、正極の活物質に含まれる金属イオンが充電電流に応じて負極に移動する際に、正極の外縁部に対応する負極の位置周辺に金属イオンが過剰に移動することが防止される。
従って、負極におけるデンドライトの析出及び成長を防止することが可能となる。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る溶融塩電池を模式的に示す縦断面図である。図中200は電池容器であり、電池容器200は、アルミニウム(以下、単にアルミという)からなり、且つ中空の略直方体の一側面が開放された容器本体6と、フェノール樹脂からなり、且つ容器本体6の一側面を封止する蓋体7とを備える。容器本体6の開放された開口の周縁部は、耐熱性の接着剤からなる接着剤層201を介して蓋体7の周縁部と衝合されており、容器本体6及び蓋体7は、接着剤層201の接着剤によって接合されている。
尚、正極1の横方向のサイズは、負極2の横方向のサイズより僅かに小さくしてあり、正極1の外縁が、セパレータ3を介して負極2の周縁部に対向するようになっている。
図2は、正極1及び負極2の外観を模式的に示す平面図である。負極2に対する正極1の投影寸法が正極サイズであり、正極1に対する負極2の投影寸法が負極サイズである。図2では、正極(Anode)1の横幅をLa1とし、負極(Cathode)2の横幅をLcとする。本実施の形態1では、負極サイズ/正極サイズの比を1.04とし、縦横のサイズの比を同一とする。従って、Lc/La1の比が1.04となる。このように、負極2のサイズを正極1のサイズより大きくすることにより、正極1の外縁部に対応する負極2上の位置が、負極2の外縁部より内側にあるようにして正極1及び負極2を対向させることができる。
図3は、電極サイズの比と電池寿命との関係を示す図表である。正極1の活物質はNaCrO2 であり、電解質はFSIとナトリウム及びカリウムとからなる溶融塩である。また、負極2は錫メッキされたアルミである。正極1及び負極2は、略100mm角の矩形をなしている。この溶融塩電池を100℃に加熱し、1Cの充放電レートで3.5Vまで充電して2Vまで放電させるサイクルを繰り返し、充放電の容量が初期の定格容量の80%に低下するまでのサイクル数を充放電サイクル寿命(回)として測定した。ここで、「C」は放電時間率を表す。1Cとは、溶融塩電池の定格容量(Ah)に相当する電気量を1時間で供給し得る電流値(A)を意味する。
従って、正極の活物質に含まれる金属イオンが充電電流に応じて負極に移動する際に、正極の外縁部に対応する負極の位置周辺に金属イオンが過剰に移動するのを防止することが可能となる。
このため正極の外縁部に対応する負極の位置周辺に流入する充電電流の密度が増大するのを効果的に抑制することが可能となる。
実施の形態1が、負極サイズ/正極サイズの比を一定の値にする形態であるのに対し、実施の形態2は、正極端子の位置からの遠近に応じて正極サイズの大小を変化させる形態である。
図4は、本発明の実施の形態2に係る発電要素を模式的に示す斜視図である。図中100aは発電要素であり、発電要素100aは、矩形平板状の正極1a及び負極2aの間に、ガラスクロス又はフッ素樹脂からなるセパレータ3aを介装させてなる。負極2aの上面には、波板状のステンレス鋼からなるバネ4aが載置される。バネ4aの波板の向きは、図4に示す向きから水平に90度回転させた向きであってもよい。
図5は、本発明の実施の形態2に係る溶融塩電池の容器本体を模式的に示す斜視図である。図5は、蓋体を外した例を示してある。図中200aは電池容器であり、電池容器200aは、アルミからなり、且つ中空の略直方体の一側面が開放された容器本体6aと、フェノール樹脂からなり、且つ容器本体6aの一側面を封止する蓋体7aとを備える。
尚、電池容器200a内において、正極1a、セパレータ3a及び負極2a相互の相対的な横方向の移動を抑制するようにしてあることは言うまでもない(図示せず)。
図6は、正極1a及び負極2aの外観を模式的に示す平面図である。図において、正極(Anode)1aの正極端子11,12に近い位置での横幅をLa2とし、負極(Cathode)2aの横幅をLcとする。正極1aの正極端子11,12から遠い位置での横幅は、実施の形態1と同じくLa1であり、La2はLa1より小さい。従って、1.04<(Lc/La2)である。より詳細には、上下左右斜めの何れの方向についても、正極1aの平面視の外形サイズが正極端子11,12に近い位置ほど大きくなるようにして、正極端子11,12に近い位置ほど、正極1aの平面視の外縁が、正極1aの中心部の方に後退するように形成してある。これにより、正極端子11,12に近い位置ほど、正極1aの外縁から負極2aの外縁までの距離を長くすることができる。
正極1aでは、活物質が金属より大きい抵抗率を有することから、充電時の負極2aに対する正極1aの電位が、正極端子11,12に近い位置ほど高くなり、正極1a及び負極2aの対向方向に流れる充電電流の密度が、正極端子11,12に近い位置ほど相対的に増大する傾向がある。このような充電電流の偏りを緩和する目的から、正極1aには正極端子11,12を2つ設けてあるが、偏りが完全に解消されるものではない。そこで、正極1aの特性に起因する充電電流の偏りによって、負極2a側にデンドライトが析出し易くなるのを相殺するために、充電電流の偏りが生じ易い位置ほど正極1aの寸法に対する負極2aの寸法の比を大きくする。これにより、正極端子11,12に近い正極1aの外縁部に対応する負極2aの位置周辺に、充電電流が集中するのが抑制される。
従って、充電電流の偏りが生じ易い位置ほど正極の寸法に対する負極の寸法の比が大きくなり、正極の外縁部に対応する負極の位置周辺に充電電流が集中することを効果的に抑制することが可能となる。
200、200a 電池容器
1、1a 正極
2、2a 負極
3、3a セパレータ
4、4a バネ
5 押え板
6、6a 容器本体
7、7a 蓋体
Claims (2)
- 溶融塩を含んでなるセパレータを介して相対向する板状の正極及び負極を備える溶融塩電池において、
前記負極は、矩形状をなし、
前記正極は、外縁が前記負極の外縁より内側の周縁部に対向し、且つ、前記負極の各辺に夫々対応する直線状、折れ線状、又は曲率が緩やかに変化する曲線状の端部を有し、
複数の前記端部に含まれる一の端部の一部に、電流を取り出すための正極端子を設けてあり、
前記正極及び負極の板面に沿う方向、且つ、前記一の端部に沿う方向及び該方向と交差する方向の夫々について、前記正極の寸法に対する前記負極の寸法の比が、前記一の端部に設けられた正極端子に近い位置ほど大きいこと
を特徴とする溶融塩電池。 - 前記比は、1.01から1.30の範囲にあることを特徴とする請求項1に記載の溶融塩電池。
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JP2010156055A JP5569200B2 (ja) | 2010-07-08 | 2010-07-08 | 溶融塩電池 |
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JP2010156055A JP5569200B2 (ja) | 2010-07-08 | 2010-07-08 | 溶融塩電池 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2010156055A Expired - Fee Related JP5569200B2 (ja) | 2010-07-08 | 2010-07-08 | 溶融塩電池 |
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