JPS60221972A - 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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- JPS60221972A JPS60221972A JP59079901A JP7990184A JPS60221972A JP S60221972 A JPS60221972 A JP S60221972A JP 59079901 A JP59079901 A JP 59079901A JP 7990184 A JP7990184 A JP 7990184A JP S60221972 A JPS60221972 A JP S60221972A
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- Japan
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- sodium
- sulfur
- sulfur battery
- solid electrolyte
- metal
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/66—Selection of materials
- H01M4/663—Selection of materials containing carbon or carbonaceous materials as conductive part, e.g. graphite, carbon fibres
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- 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
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- 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
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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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】
本発明はナトリウム−硫黄電池の陽極に関するもので、
陽極電脚拐と固体電解質との間に硫黄腐食性の多孔性金
属を配することにより、陽極活物質の利用率を高めるも
のである。
陽極電脚拐と固体電解質との間に硫黄腐食性の多孔性金
属を配することにより、陽極活物質の利用率を高めるも
のである。
ナトリウム−硫黄電池の陽極室は第1図の縦断面図に示
す如く、ナトリウムイオン伝導性のβ′−アルミナ、β
−アルミナなどからなる固体型ff+44管1の外側を
陽極室とし、上端にガラス接合されたα−アルミナリン
グ2の下面には陽極葡6が熱圧接合されている0陽極蓋
3に溶接された電槽4と固体電解質管1との間に陽極活
物1jI5の硫黄又は多硫化す) IJウムを含浸した
陽極1h導月6が配設され、底にグラファイトフェルト
円板7を配し、底蓋8を電<11I4に溶接して構成さ
れている。電池作動温度300°C〜570℃において
、放?1f5時は陰極活物質のす) IJウムはイオン
化して固体電解質管1を通り陽れ゛(窒で陽極活物質5
と反応して族11〜生成物Na2Sxとなり、陽極1江
導月6中の陽極活物質5の組JんがNa2S2.z〜3
oになった時点で放電停止する。充電時は、放71(生
成物中のす) IJウムが陰極室内にもどされるが、第
2図に示される如く即放電においては全ての硫黄が放電
末組成となり理論容量値が認められたが、1−+Iイク
ル充電では約70%しか充電できなかった。さらに以後
の充放τにサイクルでも同様の傾向を示し、150サイ
クル時の充電■は理ぷ0容景値の約54%で陽II!i
j活物質の利用率は約54%となり、以後のサイクルで
もさらに減少することが他の電池K K’A結果からも
確認された。
す如く、ナトリウムイオン伝導性のβ′−アルミナ、β
−アルミナなどからなる固体型ff+44管1の外側を
陽極室とし、上端にガラス接合されたα−アルミナリン
グ2の下面には陽極葡6が熱圧接合されている0陽極蓋
3に溶接された電槽4と固体電解質管1との間に陽極活
物1jI5の硫黄又は多硫化す) IJウムを含浸した
陽極1h導月6が配設され、底にグラファイトフェルト
円板7を配し、底蓋8を電<11I4に溶接して構成さ
れている。電池作動温度300°C〜570℃において
、放?1f5時は陰極活物質のす) IJウムはイオン
化して固体電解質管1を通り陽れ゛(窒で陽極活物質5
と反応して族11〜生成物Na2Sxとなり、陽極1江
導月6中の陽極活物質5の組JんがNa2S2.z〜3
oになった時点で放電停止する。充電時は、放71(生
成物中のす) IJウムが陰極室内にもどされるが、第
2図に示される如く即放電においては全ての硫黄が放電
末組成となり理論容量値が認められたが、1−+Iイク
ル充電では約70%しか充電できなかった。さらに以後
の充放τにサイクルでも同様の傾向を示し、150サイ
クル時の充電■は理ぷ0容景値の約54%で陽II!i
j活物質の利用率は約54%となり、以後のサイクルで
もさらに減少することが他の電池K K’A結果からも
確認された。
本発明は上記した陽極活物質利用率低下を改善するもの
で、第6図の要部拡大図及び第4図の要部拡大斜視図に
示す如く、固体電解質管1と陽極電導材6との間に少な
くとも表面が硫化した金属材9を設けたものである。
で、第6図の要部拡大図及び第4図の要部拡大斜視図に
示す如く、固体電解質管1と陽極電導材6との間に少な
くとも表面が硫化した金属材9を設けたものである。
陽極活物*5uナトリウムイオンが#動しうるように該
金属相9に通路が設けられている。
金属相9に通路が設けられている。
通路形成として金属相の形状を多孔性の、例えは繊維体
(フェルト状の不織布、■維を加圧焼成した不織布など
)、編状体、焼結体(+1: )fB、ろ 適当であうた。!5i維体の場合、1サイクル詩の前記
利用率は94%〜96%で最も優れていた。
(フェルト状の不織布、■維を加圧焼成した不織布など
)、編状体、焼結体(+1: )fB、ろ 適当であうた。!5i維体の場合、1サイクル詩の前記
利用率は94%〜96%で最も優れていた。
編状体では86%〜90%、焼結体では87%〜92%
、穴又はスリットでは72%〜76%1ネツトでは75
%〜83%であった。また金属相9の材質は褒面又は全
体が容易に硫黄及び多硫化ナトリウムに腐食されるアル
ミニウム、銅、エラ’r 71z、鉄、1ilkt’J
、t’Q、t+szステンレス、マグネシウム等の金P
5又は合金で被■11又はlli体からなり、特に?J
(の賜金が望ましい。また、金)4月9の厚みは2虐以
下がRノましい。2M以上あれば金属を硫化させると陽
極活物質5中の1゛1)池反応に寄乃づる有効硫黄量を
減少せしめ、電池容量を低下させ、台用硫化物層の厚み
が増加し、ナ) IJウムイメンの移動を妨げ、電池の
内部抵抗を高める’J ’1’1.i、池性能を層化せ
しめる。さらに金属相9の多孔度もまた上記要因の1つ
ともなるが、約75体fit%〜約98体積%であれば
′t、]に影響を与えることはなく、金FIj月9が硫
化される景だけ奈分に硫黄量を増加させておけば良い。
、穴又はスリットでは72%〜76%1ネツトでは75
%〜83%であった。また金属相9の材質は褒面又は全
体が容易に硫黄及び多硫化ナトリウムに腐食されるアル
ミニウム、銅、エラ’r 71z、鉄、1ilkt’J
、t’Q、t+szステンレス、マグネシウム等の金P
5又は合金で被■11又はlli体からなり、特に?J
(の賜金が望ましい。また、金)4月9の厚みは2虐以
下がRノましい。2M以上あれば金属を硫化させると陽
極活物質5中の1゛1)池反応に寄乃づる有効硫黄量を
減少せしめ、電池容量を低下させ、台用硫化物層の厚み
が増加し、ナ) IJウムイメンの移動を妨げ、電池の
内部抵抗を高める’J ’1’1.i、池性能を層化せ
しめる。さらに金属相9の多孔度もまた上記要因の1つ
ともなるが、約75体fit%〜約98体積%であれば
′t、]に影響を与えることはなく、金FIj月9が硫
化される景だけ奈分に硫黄量を増加させておけば良い。
以下実施例により説明する。
金属相9としてi:q ash、径約25μ、繊維長駒
5〜100mmの欽iijジオ:11:を平均孔径約1
50μで厚さ約0.4rMの不Rう1布とし、陽極電導
材6の内面に配し、硫黄を含浸せしめて加圧成型し、縦
24國 分割の陽極成型体を2/亀池に用いて充放電試験をした
ところ第2図の破線に示す如く、150サイクルを経て
も電池容量の減少はほとんど認められず、陽極活物質の
利用率は約94%であった。さらに本発明の他の特徴は
金属材9を電池内に収容又は成型しやすくするため、縦
方向又は横方向又は斜め方向に少なくとも2分割され1
さらにこの分割は陽極電導材6と同じになっていること
である。これは金九月9を陽tL+電導材乙の表面上で
陽極活物質5で固定さぜることにより取扱いを容易にす
る一方、金属相9を電池に収納することにより電池を電
池作動温度にタイ湿させると1陽極活物質5が溶融し、
陽1!lj電導拐6を固体電解質管1の表面に抑圧、接
触させるように働かせることにある。このような構成の
本発明が陽極活物質の利用率を向上させすると共に、陽
極電導材6内に泥状物質となつて一部侵入し、電気抵抗
勾配を形成することで、充電中の硫黄の偏析を防止し、
陽極電導材6中の陽極活物質5のHa3sX→2Na
+ XSなる反応をより一層促進したものである。この
効果は金属材9が硫化されるに従い、すなわち充放電す
規 イクルを経るに従い顕著に以われでくる。
5〜100mmの欽iijジオ:11:を平均孔径約1
50μで厚さ約0.4rMの不Rう1布とし、陽極電導
材6の内面に配し、硫黄を含浸せしめて加圧成型し、縦
24國 分割の陽極成型体を2/亀池に用いて充放電試験をした
ところ第2図の破線に示す如く、150サイクルを経て
も電池容量の減少はほとんど認められず、陽極活物質の
利用率は約94%であった。さらに本発明の他の特徴は
金属材9を電池内に収容又は成型しやすくするため、縦
方向又は横方向又は斜め方向に少なくとも2分割され1
さらにこの分割は陽極電導材6と同じになっていること
である。これは金九月9を陽tL+電導材乙の表面上で
陽極活物質5で固定さぜることにより取扱いを容易にす
る一方、金属相9を電池に収納することにより電池を電
池作動温度にタイ湿させると1陽極活物質5が溶融し、
陽1!lj電導拐6を固体電解質管1の表面に抑圧、接
触させるように働かせることにある。このような構成の
本発明が陽極活物質の利用率を向上させすると共に、陽
極電導材6内に泥状物質となつて一部侵入し、電気抵抗
勾配を形成することで、充電中の硫黄の偏析を防止し、
陽極電導材6中の陽極活物質5のHa3sX→2Na
+ XSなる反応をより一層促進したものである。この
効果は金属材9が硫化されるに従い、すなわち充放電す
規 イクルを経るに従い顕著に以われでくる。
以下さらに他の実施例をもって説明する。
実施例1、繊維径8μのステンレスフェルトを気孔率9
4俤になるよう加圧成型して厚さ0.8門とした金J−
・口〕9を用いた場合、即放電容ft156AHに対し
、150サイクル時は約150AHであった。
4俤になるよう加圧成型して厚さ0.8門とした金J−
・口〕9を用いた場合、即放電容ft156AHに対し
、150サイクル時は約150AHであった。
実施例2.繊8・[1径0.1 niの銅ワイヤーをネ
ット状とし、厚み0,4πmとした場合、陽t!IJH
活物質の利用率は150号イクル時で約78%であった
。
ット状とし、厚み0,4πmとした場合、陽t!IJH
活物質の利用率は150号イクル時で約78%であった
。
なお、電池形状により本発明の金属材9の大きさは異な
り、長さ、rl]、気孔率及び完全に硫化されるに至る
日数及び硫化に要する硫黄量等々については特に限定す
るものではない。
り、長さ、rl]、気孔率及び完全に硫化されるに至る
日数及び硫化に要する硫黄量等々については特に限定す
るものではない。
以上説明した如く本発明はナトリウム−硫黄電池の陽極
活物質の利用率を高めるのに効果があり、その工業的価
値は大なるものである。
活物質の利用率を高めるのに効果があり、その工業的価
値は大なるものである。
第1図・・・ナトリウム−硫黄電池の縦断匍図第2図・
・・充放電電圧特性1a 第6図・・・本発明電池の要部拡大図 第4図・・・本発明電池の要部拡大斜視図1・・・固体
電S質管 6・・・陽極電導材5・・・陽極活物質 9
・・・金属材 出細入 湯浅電池株式会社 第1図 第3図 第4図 第2図 1 2 :3 4 5 6 7 8 9 10曲″1L
L時間(Ilr)
・・充放電電圧特性1a 第6図・・・本発明電池の要部拡大図 第4図・・・本発明電池の要部拡大斜視図1・・・固体
電S質管 6・・・陽極電導材5・・・陽極活物質 9
・・・金属材 出細入 湯浅電池株式会社 第1図 第3図 第4図 第2図 1 2 :3 4 5 6 7 8 9 10曲″1L
L時間(Ilr)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1) ナトリウムイオン伝導性固体電解質管とグラフ
ァイトフェルト又はカーボンフェルトからなる陽極電溶
材との間に少なくとも表面が硫化せしめられた金属材を
設けたことを特徴とするナトリウム−硫黄電池。 (2)金Fi6fAの厚みが2鮎以下であることを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の→−トリウムー硫黄
屯池。 (6)金属材が多孔性であることを特徴とする特許請求
の範囲第1項及び第2項記載のす) IJウムー硫黄電
池。 (4)金淘利がフェルト、不織布などの繊維体、編状体
、穴又はスリットを有する板状体、又は焼結体からなる
ことを特徴とする特i1’f 請求の範囲第1項〜第5
項記載のナトリウム−硫黄電池。 (5)金属材が縦方向又は横方向又は斜め方向に少なく
とも2分割されていることを特徴とする特許請求の範囲
第1項〜第4項記載のナトリウム−硫黄電池。 (6)金属材は陽極電導相表面上に陽極活物質によって
成型固定され、電池作動温度において固体電解質管表面
に圧接されることを特徴とする特許請求の範囲第1項〜
第5項記載のナトリウム−硫黄電池。 (力 金属相がアルミニウム、ニッケル、*11、鉄、
錫、亜鉛、鉛、マダネシウム、ステンレスなどの金属又
は合金で、被覆又は単体でなることを特徴とする特許請
求の範囲第1項〜第6項記載のす)IJウムー硫黄電池
。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59079901A JPS60221972A (ja) | 1984-04-19 | 1984-04-19 | ナトリウム−硫黄電池 |
EP85302545A EP0161079B1 (en) | 1984-04-19 | 1985-04-11 | Sodium-sulfur storage batteries |
DE8585302545T DE3577252D1 (de) | 1984-04-19 | 1985-04-11 | Natrium-schwefel-speicherbatterien. |
US06/724,989 US4615957A (en) | 1984-04-19 | 1985-04-19 | Sodium-sulfur storage battery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59079901A JPS60221972A (ja) | 1984-04-19 | 1984-04-19 | ナトリウム−硫黄電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60221972A true JPS60221972A (ja) | 1985-11-06 |
Family
ID=13703182
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59079901A Pending JPS60221972A (ja) | 1984-04-19 | 1984-04-19 | ナトリウム−硫黄電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60221972A (ja) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5733836A (en) * | 1980-08-07 | 1982-02-24 | Oki Electric Ind Co Ltd | Automatic noise reducing circuit |
-
1984
- 1984-04-19 JP JP59079901A patent/JPS60221972A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5733836A (en) * | 1980-08-07 | 1982-02-24 | Oki Electric Ind Co Ltd | Automatic noise reducing circuit |
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