JPH0631648Y2 - ナトリウム−硫黄電池 - Google Patents
ナトリウム−硫黄電池Info
- Publication number
- JPH0631648Y2 JPH0631648Y2 JP1988026581U JP2658188U JPH0631648Y2 JP H0631648 Y2 JPH0631648 Y2 JP H0631648Y2 JP 1988026581 U JP1988026581 U JP 1988026581U JP 2658188 U JP2658188 U JP 2658188U JP H0631648 Y2 JPH0631648 Y2 JP H0631648Y2
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- JP
- Japan
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- anode
- container
- sodium
- cathode
- solid electrolyte
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-
- Y02E60/12—
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- Secondary Cells (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は高温での使用状態において固体電解質管の破損
を防止することができるナトリウム−硫黄電池に関する
ものである。
を防止することができるナトリウム−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７図に示すように陽
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とを備えてい
る。
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とを備えてい
る。
（考案が解決しようとする課題） 前述した従来のナトリウム−硫黄電池においては、絶縁
リング３に対し陽極容器２と固体電解質管５がともに固
定されていたので、組み立て工程において、陽極容器２
と固体電解質管５が偏心すると、使用状態において、固
体電解質管５に曲げ応力が作用して該固体電解質管５が
破損するという問題があった。すなわち、ナトリウム−
硫黄電池は約３３０〜３５０℃の高い温度範囲で使用さ
れるが、硫黄を含浸した陽極用導電材Ｍが高温時に膨脹
し、このとき前記偏心量が大きいと、固体電解質管５に
大きな曲げ応力が作用して該固体電解質管を破損するの
である。
リング３に対し陽極容器２と固体電解質管５がともに固
定されていたので、組み立て工程において、陽極容器２
と固体電解質管５が偏心すると、使用状態において、固
体電解質管５に曲げ応力が作用して該固体電解質管５が
破損するという問題があった。すなわち、ナトリウム−
硫黄電池は約３３０〜３５０℃の高い温度範囲で使用さ
れるが、硫黄を含浸した陽極用導電材Ｍが高温時に膨脹
し、このとき前記偏心量が大きいと、固体電解質管５に
大きな曲げ応力が作用して該固体電解質管を破損するの
である。
本考案の目的は、上記の問題点を解消して、使用状態に
おいて、仮に陽極容器と固体電解質管が偏心していて
も、固体電解質管へ作用する応力を緩和して、該固体電
解質管の破損を防止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。
おいて、仮に陽極容器と固体電解質管が偏心していて
も、固体電解質管へ作用する応力を緩和して、該固体電
解質管の破損を防止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） 本考案は前記目的を達成するため、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を貯
留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、さらに、前記陰極容器の上蓋を貫通して前記固
体電解質管内に進入する陰極管を備えたナトリウム−硫
黄電池において、 前記陽極容器の周面の少なくとも一箇所に凹状溝を形成
し、当該部分の陽極容器の肉厚を薄肉部として陽極容器
の弾性変形を可能としたという構成を採用している。
叉、第２の考案では凹状溝を少なくとも二箇所に設けた
ものである。
溶融硫黄を含んだカーボンマット等の陽極用導電材を貯
留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、さらに、前記陰極容器の上蓋を貫通して前記固
体電解質管内に進入する陰極管を備えたナトリウム−硫
黄電池において、 前記陽極容器の周面の少なくとも一箇所に凹状溝を形成
し、当該部分の陽極容器の肉厚を薄肉部として陽極容器
の弾性変形を可能としたという構成を採用している。
叉、第２の考案では凹状溝を少なくとも二箇所に設けた
ものである。
（作用） 本考案は、上記構成を採用したことにより、電池の使用
状態において、陽極容器内に収容した陽極用導電材が高
温により膨脹しても、該陽極容器が薄肉部を中心に弾性
変形するので、固体電解質管への応力集中が緩和され、
この結果、固体電解質管の破損が防止され、そして好適
な変形量を簡単に得ることができる。
状態において、陽極容器内に収容した陽極用導電材が高
温により膨脹しても、該陽極容器が薄肉部を中心に弾性
変形するので、固体電解質管への応力集中が緩和され、
この結果、固体電解質管の破損が防止され、そして好適
な変形量を簡単に得ることができる。
（実施例） 次に、本考案のナトリウム−硫黄電池を具体化した一実
施例を第１図〜第５図を用いて説明する。
施例を第１図〜第５図を用いて説明する。
この実施例のナトリウム−硫黄電池は、第２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。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。
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。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。
さらに、前記陰極容器４及び固体電解質管５内には、該
固体電解質管が破損した場合の安全対策として、ステン
レス製のウイック８（繊維）が充填されている。
固体電解質管が破損した場合の安全対策として、ステン
レス製のウイック８（繊維）が充填されている。
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、陽極用導
電材Ｍの収容空間に入り、そこで下記の反応式に基づい
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、陽極用導
電材Ｍの収容空間に入り、そこで下記の反応式に基づい
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。
２Ｎａ＋ＸＳ→Ｎａ２Ｓｘ 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。
この実施例では第１図に示すように、前記陽極容器２の
上端寄り外周面に対し、凹状溝２ａを形成し、該陽極容
器２に外力が作用した場合に、この凹状溝２ａにより形
成される薄肉部２ｂを中心に陽極容器２が弾性限界内で
撓むようにしている。
上端寄り外周面に対し、凹状溝２ａを形成し、該陽極容
器２に外力が作用した場合に、この凹状溝２ａにより形
成される薄肉部２ｂを中心に陽極容器２が弾性限界内で
撓むようにしている。
従って、考案のナトリウム−硫黄電池は、その使用状態
において、陽極容器２内に収容した陽極用導電材Ｍが３
３０〜３５０℃の高温により膨脹しても、該陽極容器２
がその上端寄り薄肉部２ｂを中心に撓むので、固体電解
質管５への応力集中が緩和され、この結果、固体電解質
管５の破損が防止される。
において、陽極容器２内に収容した陽極用導電材Ｍが３
３０〜３５０℃の高温により膨脹しても、該陽極容器２
がその上端寄り薄肉部２ｂを中心に撓むので、固体電解
質管５への応力集中が緩和され、この結果、固体電解質
管５の破損が防止される。
ところで、第３図に示すように凹状溝２ａの幅をｗ、該
溝２ａの深さをｄ、陽極容器２の肉厚をｔ、前記絶縁リ
ング３から凹状溝２ａまでの距離をｌ、陽極容器２に作
用する応力をＰ、さらに、該応力Ｐにより陽極容器２が
撓む量をσとすると、まず陽極容器２と絶縁リング３と
の熱圧接合部への応力集中を軽減するため、前記距離ｌ
は１０mm程度とするのが望ましい。又、凹状溝２ａの深
さｄは、陽極容器２の材質の強度上から陽極容器２の肉
厚ｔの７０％までとするのが望ましい。
溝２ａの深さをｄ、陽極容器２の肉厚をｔ、前記絶縁リ
ング３から凹状溝２ａまでの距離をｌ、陽極容器２に作
用する応力をＰ、さらに、該応力Ｐにより陽極容器２が
撓む量をσとすると、まず陽極容器２と絶縁リング３と
の熱圧接合部への応力集中を軽減するため、前記距離ｌ
は１０mm程度とするのが望ましい。又、凹状溝２ａの深
さｄは、陽極容器２の材質の強度上から陽極容器２の肉
厚ｔの７０％までとするのが望ましい。
さらに、第４図は前記凹状溝２ａの個数を変化させた場
合において、固体電解質管５が破壊する前記応力Ｐの比
率と、陽極容器２の撓み量σとの関係を示すグラフであ
る。この第４図によれば、凹状溝２ａの個数を増加させ
るに従い、破壊限界点に達するまでの撓み量σが増大す
ることがわかり、前記凹状溝２ａの個数は、固体電解質
管５が破損しない範囲で陽極容器２の偏心を許容し得る
撓み量σが得られ、かつ陽極容器２内側で陽極用活物質
（硫黄）の接触がなく、陽極容器２の腐食の心配のない
範囲に設けることができる１〜２個が望ましい。
合において、固体電解質管５が破壊する前記応力Ｐの比
率と、陽極容器２の撓み量σとの関係を示すグラフであ
る。この第４図によれば、凹状溝２ａの個数を増加させ
るに従い、破壊限界点に達するまでの撓み量σが増大す
ることがわかり、前記凹状溝２ａの個数は、固体電解質
管５が破損しない範囲で陽極容器２の偏心を許容し得る
撓み量σが得られ、かつ陽極容器２内側で陽極用活物質
（硫黄）の接触がなく、陽極容器２の腐食の心配のない
範囲に設けることができる１〜２個が望ましい。
又、第５図は凹状溝２ａの幅ｗと、陽極容器２の撓み量
σ及び該溝２ａにかかる応力Ｑとの関係を示すグラフで
ある。これによれば、凹状溝２ａの幅ｗが増大するほど
撓み量σ及び応力Ｑが減少することがわかり、この凹状
溝２ａの幅ｗは、溝２ａへの応力と撓みの関係から１０
〜３０mmの範囲とし、２０mm程度が望ましい。
σ及び該溝２ａにかかる応力Ｑとの関係を示すグラフで
ある。これによれば、凹状溝２ａの幅ｗが増大するほど
撓み量σ及び応力Ｑが減少することがわかり、この凹状
溝２ａの幅ｗは、溝２ａへの応力と撓みの関係から１０
〜３０mmの範囲とし、２０mm程度が望ましい。
なお、本考案は次のように具体化することも可能であ
る。
る。
（１）第６図（ａ）に示すように、陽極容器２の外周面
と内周面とに凹状溝２ａを形成したり、同（ｂ）に示す
ように凹状溝２ａどうしを離隔させたり、同図（ｃ）に
示すように陽極容器２の内周面のみに凹状溝２ａを形成
したりすること。
と内周面とに凹状溝２ａを形成したり、同（ｂ）に示す
ように凹状溝２ａどうしを離隔させたり、同図（ｃ）に
示すように陽極容器２の内周面のみに凹状溝２ａを形成
したりすること。
（２）凹状溝２ａの断面形状を半円形以外に、例えば半
楕円径あるいはＶ状等任意の形状とすること。
楕円径あるいはＶ状等任意の形状とすること。
（考案の効果） 以上詳述したように、本考案のナトリウム−硫黄電池
は、固体電解質管と陽極容器が偏心していても、高温で
の使用状態において、陽極用導電材が膨脹する際、陽極
容器をその凹状溝の薄肉部を中心に変位させて固体電解
質管への応力集中を緩和して、該固体電解質管の破損を
防止し、そして前記変形量は溝の個数形状を適宜に設定
することにより、好適な変位量が簡単に得られ、又構成
が簡単で加工が容易であるのでコストが安く大量生産に
有利であるという効果がある。
は、固体電解質管と陽極容器が偏心していても、高温で
の使用状態において、陽極用導電材が膨脹する際、陽極
容器をその凹状溝の薄肉部を中心に変位させて固体電解
質管への応力集中を緩和して、該固体電解質管の破損を
防止し、そして前記変形量は溝の個数形状を適宜に設定
することにより、好適な変位量が簡単に得られ、又構成
が簡単で加工が容易であるのでコストが安く大量生産に
有利であるという効果がある。
第１図〜第５図は本考案のナトリウム−硫黄電池の一実
施例を示し、第１図はナトリウム−硫黄電池の要部を示
す部分拡大断面図、第２図はナトリウム−硫黄電池の中
央部縦断面図、第３図は陽極容器の中央部縦断面図、第
４図は固体電解質管が破壊する応力に対する比率と、撓
み量及び凹状溝の個数との関係を示すグラフ、第５図は
凹状溝と撓み量及び凹状溝に作用する応力との関係を示
すグラフ、第６図（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本考案の別
例を示す部分断面図、第７図は従来のナトリウム−硫黄
電池を示す中央部縦断面図である。 １…陽極端子、２…陽極容器、２ａ…凹状溝、２ｂ…薄
肉部、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…ウイック、ｗ…凹
状溝２ａの幅、ｄ…凹状溝２ａの深さ、ｔ…陽極容器２
の肉厚、σ…陽極容器２の撓み量、Ｐ…陽極容器２に作
用する応力、ｌ…凹状溝２ａと絶縁リング３との距離、
Ｑ…凹状溝２ａに作用する応力、Ｍ…陽極用導電材。
施例を示し、第１図はナトリウム−硫黄電池の要部を示
す部分拡大断面図、第２図はナトリウム−硫黄電池の中
央部縦断面図、第３図は陽極容器の中央部縦断面図、第
４図は固体電解質管が破壊する応力に対する比率と、撓
み量及び凹状溝の個数との関係を示すグラフ、第５図は
凹状溝と撓み量及び凹状溝に作用する応力との関係を示
すグラフ、第６図（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本考案の別
例を示す部分断面図、第７図は従来のナトリウム−硫黄
電池を示す中央部縦断面図である。 １…陽極端子、２…陽極容器、２ａ…凹状溝、２ｂ…薄
肉部、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…ウイック、ｗ…凹
状溝２ａの幅、ｄ…凹状溝２ａの深さ、ｔ…陽極容器２
の肉厚、σ…陽極容器２の撓み量、Ｐ…陽極容器２に作
用する応力、ｌ…凹状溝２ａと絶縁リング３との距離、
Ｑ…凹状溝２ａに作用する応力、Ｍ…陽極用導電材。
Claims (2)
- 【請求項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、さら
に、前記陰極容器（４）の上蓋を貫通して前記固体電解
質管（５）内に進入する陰極管（６）を備えたナトリウ
ム−硫黄電池において、 前記陽極容器（２）の周面に凹状溝（２ａ）を形成し、
当該部分の陽極容器（２）の肉厚を薄肉部（２ｂ）とし
て陽極容器（２）の弾性変形を可能としたことを特徴と
するナトリウム−硫黄電池。 - 【請求項２】請求項１記載のナトリウム−硫黄電池にお
いて、前記凹状溝（２ａ）は少なくとも二箇所に設けた
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 |
|---|---|---|---|
| JP1988026581U JPH0631648Y2 (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | ナトリウム−硫黄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1988026581U JPH0631648Y2 (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | ナトリウム−硫黄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01130264U JPH01130264U (ja) | 1989-09-05 |
| JPH0631648Y2 true JPH0631648Y2 (ja) | 1994-08-22 |
Family
ID=31248338
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1988026581U Expired - Lifetime JPH0631648Y2 (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | ナトリウム−硫黄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0631648Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2769284B2 (ja) * | 1993-10-07 | 1998-06-25 | 日本碍子株式会社 | ナトリウム−硫黄電池およびその陽極容器の製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5949363U (ja) * | 1982-09-25 | 1984-04-02 | 株式会社ユアサコーポレーション | ナトリウム−硫黄電池 |
| JPS60175468U (ja) * | 1984-04-28 | 1985-11-20 | 株式会社ユアサコーポレーション | ナトリウム−硫黄電池 |
-
1988
- 1988-02-29 JP JP1988026581U patent/JPH0631648Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01130264U (ja) | 1989-09-05 |
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