JPH01260766A - ナトリウム−硫黄電池 - Google Patents
ナトリウム−硫黄電池Info
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- JPH01260766A JPH01260766A JP63087766A JP8776688A JPH01260766A JP H01260766 A JPH01260766 A JP H01260766A JP 63087766 A JP63087766 A JP 63087766A JP 8776688 A JP8776688 A JP 8776688A JP H01260766 A JPH01260766 A JP H01260766A
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- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims abstract description 52
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/36—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
- H01M10/39—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34 working at high temperature
- H01M10/3909—Sodium-sulfur cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は陰極容器内に収容された陰極作用物質の利用率
に優れたナトリウム−硫黄電池に関するものである。
に優れたナトリウム−硫黄電池に関するものである。
（従来の技術）
最近、電気自動車用、夜間電力貯蔵用の二次電池として
性能面及び経済面の両面において優れている高温型のナ
トリウム−硫黄電池の研究開発が進められている。
性能面及び経済面の両面において優れている高温型のナ
トリウム−硫黄電池の研究開発が進められている。
即ち、性能面では、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
も高く、経済面ではナトリウム及び硫黄が安価であると
いう利点を有している。
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
も高く、経済面ではナトリウム及び硫黄が安価であると
いう利点を有している。
従来のナトリウム−硫黄電池は、第４図に示すように下
部に陽極端子１を備え、陽極作用物質である溶融硫黄を
含んだカーボンマット等の陽極用導電材Ｍを貯留する円
筒状の陽極容器２と、該陽極容器２の上端部に対し、α
−アルミナ製の絶縁リング３を介して連結され、かつ溶
融金属ナトリウムＮａを貯留する陰極容器４と、前記絶
縁リング３の内周部に固着され、かつ陰極作用物質であ
るナトリウムイオンを選択的に透過させる機能を有した
下方へ延びる円筒状の袋管を形成するβ−アルミナ製の
固体電解質管５とからなっている。
部に陽極端子１を備え、陽極作用物質である溶融硫黄を
含んだカーボンマット等の陽極用導電材Ｍを貯留する円
筒状の陽極容器２と、該陽極容器２の上端部に対し、α
−アルミナ製の絶縁リング３を介して連結され、かつ溶
融金属ナトリウムＮａを貯留する陰極容器４と、前記絶
縁リング３の内周部に固着され、かつ陰極作用物質であ
るナトリウムイオンを選択的に透過させる機能を有した
下方へ延びる円筒状の袋管を形成するβ−アルミナ製の
固体電解質管５とからなっている。
又、陰極容器４の上部蓋の中央部には、該陰極容器４を
通して固体電解質管５底部まで延びた細長い陰極管６が
貫通支持され、該陰極管６の上端部には、陰極端子７が
固着されている。
通して固体電解質管５底部まで延びた細長い陰極管６が
貫通支持され、該陰極管６の上端部には、陰極端子７が
固着されている。
そして、放電時には次のような反応によってナトリウム
イオンが固体電解質管５を透過して陽極容器２内の硫黄
と反応し、多硫化ナトリウムを生成する。
イオンが固体電解質管５を透過して陽極容器２内の硫黄
と反応し、多硫化ナトリウムを生成する。
２Ｎａ＋ＸＳ−＋Ｎａ２ Ｓｘ
又、充電時には放電時とは逆の反応が起こり、ナトリウ
ム及び硫黄が生成される。
ム及び硫黄が生成される。
上記のようなナトリウム−硫黄電池の陰極容器４の底面
４ａ及び絶縁リンク３の上面３ａは偏平状に形成されて
いた。
４ａ及び絶縁リンク３の上面３ａは偏平状に形成されて
いた。
（発明が解決しようとする問題点）
前述したように、従来のナトリウム−硫黄電池の陰極容
器４の底面４ａ及び絶縁リンク３の上面３ａは、偏平状
に形成されていたので、陰極容器４内の溶融金属ナトリ
ウムＮａが放電時に固体電解質管５内へ流下する際、最
終段階で、ナトリウムＮａが前記底面４ａ及び上面３ａ
の断面はぼ三角形状をなす空間部Ｒに残留するため、溶
融金属ナトリウムＮａの利用率が低下し、電池容量減少
の原因となり、又、個々の電池によりナトリウムＮａの
流動量に変動が見られ、電池性能のバラツキが生じると
いう問題があった。
器４の底面４ａ及び絶縁リンク３の上面３ａは、偏平状
に形成されていたので、陰極容器４内の溶融金属ナトリ
ウムＮａが放電時に固体電解質管５内へ流下する際、最
終段階で、ナトリウムＮａが前記底面４ａ及び上面３ａ
の断面はぼ三角形状をなす空間部Ｒに残留するため、溶
融金属ナトリウムＮａの利用率が低下し、電池容量減少
の原因となり、又、個々の電池によりナトリウムＮａの
流動量に変動が見られ、電池性能のバラツキが生じると
いう問題があった。
又、前記陰極容器４底部の前記空間部Ｒにはナトリウム
Ｎａの充填時にナトリウムが充填できず、遊び空間にな
ることもあり、各電池のナトリウム充填率が不均一で、
この点からも電池容量を減少させるという問題もあった
。
Ｎａの充填時にナトリウムが充填できず、遊び空間にな
ることもあり、各電池のナトリウム充填率が不均一で、
この点からも電池容量を減少させるという問題もあった
。
本発明の目的は電池容量を増大し、か２そのバラツキを
減少することができるナトリウム−硫黄電池を提供する
ことにある。
減少することができるナトリウム−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）
本発明は前記目的を達成するために、陽極用導電材を収
納する有底筒状の陽極容器の上部に対し、絶縁リングを
介して、溶融金属ナトリウムを貯留する有蓋筒状の陰極
容器を接合固定し、前記陽極容器の内部には、上端を前
記絶縁リングの内周部に嵌合して前記陰極容器内部と連
通し、かつ陰極作用物質であるナトリウムイオンを選択
的に透過させる機能を有した有底筒状の固体電解質管を
収容したナトリウム−硫黄電池において、前記陰極容器
の底部に対し、前記固体電解質管内に溶融金属ナトリウ
ムを前記固体電解質管へ案内するロート状斜面を有する
案内部材を設けるという構成を採用している。
納する有底筒状の陽極容器の上部に対し、絶縁リングを
介して、溶融金属ナトリウムを貯留する有蓋筒状の陰極
容器を接合固定し、前記陽極容器の内部には、上端を前
記絶縁リングの内周部に嵌合して前記陰極容器内部と連
通し、かつ陰極作用物質であるナトリウムイオンを選択
的に透過させる機能を有した有底筒状の固体電解質管を
収容したナトリウム−硫黄電池において、前記陰極容器
の底部に対し、前記固体電解質管内に溶融金属ナトリウ
ムを前記固体電解質管へ案内するロート状斜面を有する
案内部材を設けるという構成を採用している。
（作用）
上記構成を採用したことにより、放電時に陰極容器内の
溶融金属ナトリウムが案内部材のロート状斜面により案
内されながら、円滑に固体電解質管内に流下するため、
陰極容器底部に溶融金属ナトリウムが残留しな（なり、
その利用率が向上するとともに、電池容量が増大し、ナ
トリウムが円滑に流動することから、個々の電池性能の
バラツキが少なくなる。
溶融金属ナトリウムが案内部材のロート状斜面により案
内されながら、円滑に固体電解質管内に流下するため、
陰極容器底部に溶融金属ナトリウムが残留しな（なり、
その利用率が向上するとともに、電池容量が増大し、ナ
トリウムが円滑に流動することから、個々の電池性能の
バラツキが少なくなる。
又、陰極容器内にナトリウムを充填する際、その下側空
間部にナトリウムが充分ゆきわたり、充填率が向上する
。
間部にナトリウムが充分ゆきわたり、充填率が向上する
。
（実施例）
次に、本発明を具体化した一実施例を第１図及び第２図
を用いて説明する。
を用いて説明する。
この実施例のナトリウム−硫黄電池は、後述する特徴的
部分を除いて、前述した従来のナトリウム−硫黄電池と
構成が同じである。すなわち、この実施例のナトリウム
−硫黄電池も、第１図に示すように下部に陽極端子１を
備えた陽極用導電材Ｍを貯留する円筒状の陽極容器２と
、該陰極容器２の上端部に対し、絶縁リング３を介して
連結され、かつ溶融金属ナトリウムＮａを貯留する陰極
容器４と、前記絶縁リング３の内周部に固着されβアル
ミナ製の固体電解質管５と、陰極端子７を備えた陰極管
６とにより構成されている。
部分を除いて、前述した従来のナトリウム−硫黄電池と
構成が同じである。すなわち、この実施例のナトリウム
−硫黄電池も、第１図に示すように下部に陽極端子１を
備えた陽極用導電材Ｍを貯留する円筒状の陽極容器２と
、該陰極容器２の上端部に対し、絶縁リング３を介して
連結され、かつ溶融金属ナトリウムＮａを貯留する陰極
容器４と、前記絶縁リング３の内周部に固着されβアル
ミナ製の固体電解質管５と、陰極端子７を備えた陰極管
６とにより構成されている。
従って、電池の放電時には溶融金属ナトリウムはナトリ
ウムイオンとなって固体電解質管５を透過し、陽極容器
２及び固体電解質管５で区画形成された陽極用導電材Ｍ
の収容空間に入り、そこで前述した反応式に基づいて硫
黄と反応し多硫化ナトリウム、特に最終的には三硫化ナ
トリウムを生成する。
ウムイオンとなって固体電解質管５を透過し、陽極容器
２及び固体電解質管５で区画形成された陽極用導電材Ｍ
の収容空間に入り、そこで前述した反応式に基づいて硫
黄と反応し多硫化ナトリウム、特に最終的には三硫化ナ
トリウムを生成する。
さて、本発明のナトリウム−硫黄電池の特徴的部分は、
第１図に示すように陰極容器４の底部に対し、該陰極容
器４内の金属ナトリウムＮａを前記固体電解質管５内に
円滑、かつ迅速に案内するロート状斜面８ａを有する案
内部材８を設けたことにある。
第１図に示すように陰極容器４の底部に対し、該陰極容
器４内の金属ナトリウムＮａを前記固体電解質管５内に
円滑、かつ迅速に案内するロート状斜面８ａを有する案
内部材８を設けたことにある。
従って、本発明実施例では、放電時に陰極容器４内の溶
融金属ナトリウムＮａが案内部材８のロート状斜面８ａ
により案内されながら、円滑に固体電解質管５内に流下
するため、陰極容器４底部に溶融金属ナトリウムＮａが
残留しなくなり、その利用率が向上するとともに、電池
容量が増大し、ナトリウムが円滑に流動することから、
個々の電池性能のバラツキもなくなる。
融金属ナトリウムＮａが案内部材８のロート状斜面８ａ
により案内されながら、円滑に固体電解質管５内に流下
するため、陰極容器４底部に溶融金属ナトリウムＮａが
残留しなくなり、その利用率が向上するとともに、電池
容量が増大し、ナトリウムが円滑に流動することから、
個々の電池性能のバラツキもなくなる。
又、陰極容器４内にナトリウムを充填する際、その底部
にナトリウムが充分ゆきわたり、充填率が向上する。こ
のため、個々の電池容量が均一となる。
にナトリウムが充分ゆきわたり、充填率が向上する。こ
のため、個々の電池容量が均一となる。
ところで、前述したロート状斜面８ａの傾斜角θを変化
させた場合における溶融金属ナトリウムの利用率を実験
により測定したところ、第２図に示すような結果を得た
。この実験においては、陰極容器４の容量は、傾斜角θ
が１１度のときの容量を１００％として、各１１Ｊｉ斜
角θでの容量比でプロットした。又、陰極容器４に収容
する案内部材８による陰極容器４のデッドスペースも考
慮した容量となっている。
させた場合における溶融金属ナトリウムの利用率を実験
により測定したところ、第２図に示すような結果を得た
。この実験においては、陰極容器４の容量は、傾斜角θ
が１１度のときの容量を１００％として、各１１Ｊｉ斜
角θでの容量比でプロットした。又、陰極容器４に収容
する案内部材８による陰極容器４のデッドスペースも考
慮した容量となっている。
第２図から明らかなように、ロート状斜面８ａの傾斜角
θが３度〜８５度の範囲で効果を確認できたが、最も望
ましいのは、５度〜１５度の範囲であった。前記傾斜角
θが大きくなれば、ナトリウムの移動は円滑となるが、
一方で陰極容器４内の容積が減少することとなり、陰極
容器４−内に収容するナトリウム量が減少する。このた
め、所定の電池容量を確保するうえで、陰極容器４の長
さを大きくする必要が生じ、電池が大型化するので、こ
の点から前記傾斜角θを前述したように５度〜１５度に
設定するのが望ましい。
θが３度〜８５度の範囲で効果を確認できたが、最も望
ましいのは、５度〜１５度の範囲であった。前記傾斜角
θが大きくなれば、ナトリウムの移動は円滑となるが、
一方で陰極容器４内の容積が減少することとなり、陰極
容器４−内に収容するナトリウム量が減少する。このた
め、所定の電池容量を確保するうえで、陰極容器４の長
さを大きくする必要が生じ、電池が大型化するので、こ
の点から前記傾斜角θを前述したように５度〜１５度に
設定するのが望ましい。
なお、本発明のナトリウム−硫黄電池は上記実施例に限
らず、次のように構成することもできる。
らず、次のように構成することもできる。
第３図（ａ）に示すように陰極容器４自身の下部を断面
円弧状に収束形成して、ロート状斜面８ａを形成したり
、同図（ｂ）に示すように同じく陰極容器４自身を断面
斜状に形成してロート状斜面８ａとし、その下端に絶縁
リング３に接合するフランジ部４ｂを形成したり、その
他図示しないが、特許請求の範囲の範囲内において、構
成を任意に変更して具体化することもできる。
円弧状に収束形成して、ロート状斜面８ａを形成したり
、同図（ｂ）に示すように同じく陰極容器４自身を断面
斜状に形成してロート状斜面８ａとし、その下端に絶縁
リング３に接合するフランジ部４ｂを形成したり、その
他図示しないが、特許請求の範囲の範囲内において、構
成を任意に変更して具体化することもできる。
（発明の効果）
本発明のナトリウム−硫黄電池は、放電時に陰極容器４
底に溶融金属ナトリウムが残留しなくなり、その利用率
が向上するとともに、電池容量を増大し、電池容量のバ
ラツキをなくし、陰極容器内へのナトリウム充填率を向
上することができる効果がある。
底に溶融金属ナトリウムが残留しなくなり、その利用率
が向上するとともに、電池容量を増大し、電池容量のバ
ラツキをなくし、陰極容器内へのナトリウム充填率を向
上することができる効果がある。
第１図及び第２図は本発明のナトリウム−硫黄電池の一
実施例を示し、第１図はナトリウム−硫黄電池の中央部
縦断面図、第２図はロート状斜面の傾斜角とナトリウム
利用率との関係を示すグラフ、第３図（ａ）、 （ｂ
）はそれぞれ本発明の別例を示す要部のみの断面図、第
４図は従来のナトリウム−硫黄電池の中央部縦断面図で
ある。 １・・・陽極端子、２・・・陽極容器、３・・・絶縁リ
ング、４・・・陰極容器、５・・・固体電解質管、６・
・・陰極管、７・・・陰極端子、８・・・案内部材、８
ａ・・・ロート状斜面、Ｎａ・・・溶融金属ナトリウム
、Ｍ・・・陽極用導電材。 特 許 出 願 人 東京電力 株式会社日本碍子
株式会社
実施例を示し、第１図はナトリウム−硫黄電池の中央部
縦断面図、第２図はロート状斜面の傾斜角とナトリウム
利用率との関係を示すグラフ、第３図（ａ）、 （ｂ
）はそれぞれ本発明の別例を示す要部のみの断面図、第
４図は従来のナトリウム−硫黄電池の中央部縦断面図で
ある。 １・・・陽極端子、２・・・陽極容器、３・・・絶縁リ
ング、４・・・陰極容器、５・・・固体電解質管、６・
・・陰極管、７・・・陰極端子、８・・・案内部材、８
ａ・・・ロート状斜面、Ｎａ・・・溶融金属ナトリウム
、Ｍ・・・陽極用導電材。 特 許 出 願 人 東京電力 株式会社日本碍子
株式会社
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、陽極作用物質である溶融硫黄を含んだカーボンマッ
ト等の陽極用導電材（Ｍ）を貯留する有底筒状の陽極容
器（２）の上部に対し、絶縁リング（３）を介して、溶
融金属ナトリウム（Ｎａ）を貯留する有蓋筒状の陰極容
器（４）を接合固定し、前記陽極容器（２）の内部には
、上端を前記絶縁リング（３）の内周部に嵌合して前記
陰極容器（４）内部と連通し、かつ陰極作用物質である
ナトリウムイオンを選択的に透過させる機能を有した有
底筒状の固体電解質管（５）を収容したナトリウム−硫
黄電池において、 前記陰極容器（４）の底部に対し、前記固体電解質管（
５）内に溶融金属ナトリウム（Ｎａ）を案内するロート
状斜面（８ａ）を有することを特徴とするナトリウム−
硫黄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63087766A JPH01260766A (ja) | 1988-04-09 | 1988-04-09 | ナトリウム−硫黄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63087766A JPH01260766A (ja) | 1988-04-09 | 1988-04-09 | ナトリウム−硫黄電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01260766A true JPH01260766A (ja) | 1989-10-18 |
Family
ID=13924087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63087766A Pending JPH01260766A (ja) | 1988-04-09 | 1988-04-09 | ナトリウム−硫黄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01260766A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50127129A (ja) * | 1974-03-27 | 1975-10-06 | ||
| JPS5478435A (en) * | 1977-12-05 | 1979-06-22 | Yuasa Battery Co Ltd | Sodiummsulfer cell |
-
1988
- 1988-04-09 JP JP63087766A patent/JPH01260766A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50127129A (ja) * | 1974-03-27 | 1975-10-06 | ||
| JPS5478435A (en) * | 1977-12-05 | 1979-06-22 | Yuasa Battery Co Ltd | Sodiummsulfer cell |
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