JPS61131376A - 蓄電池 - Google Patents
蓄電池Info
- Publication number
- JPS61131376A JPS61131376A JP60261609A JP26160985A JPS61131376A JP S61131376 A JPS61131376 A JP S61131376A JP 60261609 A JP60261609 A JP 60261609A JP 26160985 A JP26160985 A JP 26160985A JP S61131376 A JPS61131376 A JP S61131376A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solid electrolyte
- storage battery
- cathode chamber
- compartments
- separated
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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
-
- 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
- H01M10/3954—Sodium-sulfur cells containing additives or special arrangement in the sulfur compartment
-
- 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)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- 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】
本発明は、陽極室と陰極室とを有し、これらの室が固体
電解質によって互いに隔離され、少くとも区域的に金属
ケースによって画定され、陰極室が硫黄の含浸された黒
鉛又は炭素せんい材料で作製された硫黄電極を収容して
成る、ナトリウム及び硫黄ベースの蓄′区池に関する。
電解質によって互いに隔離され、少くとも区域的に金属
ケースによって画定され、陰極室が硫黄の含浸された黒
鉛又は炭素せんい材料で作製された硫黄電極を収容して
成る、ナトリウム及び硫黄ベースの蓄′区池に関する。
上記の蓄電池はエネルギー源としてすこぶる好適である
。そして電気自動車の給電のための電池列の構成にます
ます多く使用され得る。
。そして電気自動車の給電のための電池列の構成にます
ます多く使用され得る。
この電池の一つの特殊例がナトリウム及び硫黄ベースの
蓄電池である。再充電が可能であシ、β醸化アルミニウ
ムの固体電解質を有し、これが陽極室と陰極室を隔離す
る。この蓄電池の利点は、充電の際に電気化学的副次反
応が生じないことである。その理由は、ナトリウムイオ
ンしか固体電解質を通過できないことである。従ってこ
のナトリ9ム硫黄蓄電池の電流効率は100%である。
蓄電池である。再充電が可能であシ、β醸化アルミニウ
ムの固体電解質を有し、これが陽極室と陰極室を隔離す
る。この蓄電池の利点は、充電の際に電気化学的副次反
応が生じないことである。その理由は、ナトリウムイオ
ンしか固体電解質を通過できないことである。従ってこ
のナトリ9ム硫黄蓄電池の電流効率は100%である。
この蓄電池のエネルギー含有量と電池総重量の比は、鉛
蓄電池と比較してすこぶる高い。なぜなら反応物質が軽
量であり、電気化学反硲で多量のエネルギーが放出され
るからである。
蓄電池と比較してすこぶる高い。なぜなら反応物質が軽
量であり、電気化学反硲で多量のエネルギーが放出され
るからである。
上記の電池は、ナトリウムを充填した陰極室のほかに、
陰極室を有する。通常の蓄電池の場合、陰極室は電池の
外側を画定する金属ケースと固体電解質の間に配設され
る。公知のすべてのこの種電池では、この陰極室は硫黄
を含浸した長ぜんい黒鉛フェルトが充填されている。こ
の電池を製造する場合、黒鉛フェルトで2個の二つ割れ
円筒状部材を形成し、硫黄をこれに含浸させたうえで陰
極室に挿入することが好ましい。この電池の製造は室温
で行われる。使用のために電池を350℃の温度に熱し
なければならない。
陰極室を有する。通常の蓄電池の場合、陰極室は電池の
外側を画定する金属ケースと固体電解質の間に配設され
る。公知のすべてのこの種電池では、この陰極室は硫黄
を含浸した長ぜんい黒鉛フェルトが充填されている。こ
の電池を製造する場合、黒鉛フェルトで2個の二つ割れ
円筒状部材を形成し、硫黄をこれに含浸させたうえで陰
極室に挿入することが好ましい。この電池の製造は室温
で行われる。使用のために電池を350℃の温度に熱し
なければならない。
電池がこのような温度の影響にさらされると。
陰極室に配設された黒鉛フェルト、特に2個の二つ割れ
円筒の膨張が生ずる。二つ割れ円筒の端面が互いに密着
して当接し、一方の半分体のせんいが他方の半分体の上
に張り出し、このため二つ割れ円筒の境界区域にもはや
間隙が残らなくなるまで膨張する。電池の放電の際に陽
極室に収容されたナトリウムは固体電解質を通過して陰
極室に移動し、そこにある硫黄と多硫化ナトリウムを作
る。黒鉛フェルトから成る2個の二つ割れ円筒は今や密
接に接触するから、多硫化ナトリウムは特に二つ割れ円
筒体の境界面も越えて陰極室全体に均一に分配される。
円筒の膨張が生ずる。二つ割れ円筒の端面が互いに密着
して当接し、一方の半分体のせんいが他方の半分体の上
に張り出し、このため二つ割れ円筒の境界区域にもはや
間隙が残らなくなるまで膨張する。電池の放電の際に陽
極室に収容されたナトリウムは固体電解質を通過して陰
極室に移動し、そこにある硫黄と多硫化ナトリウムを作
る。黒鉛フェルトから成る2個の二つ割れ円筒は今や密
接に接触するから、多硫化ナトリウムは特に二つ割れ円
筒体の境界面も越えて陰極室全体に均一に分配される。
多量の多硫化ナトリウムを陰極室に収容する電池が冷却
されると、多硫化す) IJウムが凝固して閉じた環を
作り、これが固体電解質を緊密に取り囲む。多硫化ナト
リウムは、β酸化アルミニウム製の固体電解質より高い
熱膨張率を有する。′)まり多硫化ナトリウムから成る
環は冷却されると、固体電解質上で収縮する訳である。
されると、多硫化す) IJウムが凝固して閉じた環を
作り、これが固体電解質を緊密に取り囲む。多硫化ナト
リウムは、β酸化アルミニウム製の固体電解質より高い
熱膨張率を有する。′)まり多硫化ナトリウムから成る
環は冷却されると、固体電解質上で収縮する訳である。
そのため固体電解質の表面に極めて強固に付着し、温度
変化の際に、二つの材料の熱膨張率の相違が原因となっ
て、固体電解質にせん断力を働かぜる。このせん断力は
持続的に固体電解質に割れを生じさせると共に、電池全
体の破壊を招く。
変化の際に、二つの材料の熱膨張率の相違が原因となっ
て、固体電解質にせん断力を働かぜる。このせん断力は
持続的に固体電解質に割れを生じさせると共に、電池全
体の破壊を招く。
本発明の目的とするところは、固体′電解質に対する上
記の破壊力の作用が恒久的に阻止されるような蓄電池を
提供することである。
記の破壊力の作用が恒久的に阻止されるような蓄電池を
提供することである。
本発明に基づき陰極室が少くとも2個、好ましくは数個
の、少くとも区域的に互いに隔離された区画に分割され
ることによって、上記の目的が達成されるのである。
の、少くとも区域的に互いに隔離された区画に分割され
ることによって、上記の目的が達成されるのである。
本発明に基づき陰極室を区分することにょうて、特に硫
黄電極を2個又は数個の区画に区分し、これを補助板で
互いに隔離することによって多硫化す) +Jウムの連
続する環状体の形成が阻止される。それによって多硫化
ナトリウムは専ら個体の形で凝固する。補助隔板の使用
によって、固体電解質を圧迫する恐れのある連続する多
硫化ナトリウム層の形成が回避される。区画の相互の隔
離のために隔板を使用する場合に、多硫化ナトリウムで
極めて濡れにくい材料を使用することが好ましい。この
ためには特にα酸化アルミ−ニウムが適している。
黄電極を2個又は数個の区画に区分し、これを補助板で
互いに隔離することによって多硫化す) +Jウムの連
続する環状体の形成が阻止される。それによって多硫化
ナトリウムは専ら個体の形で凝固する。補助隔板の使用
によって、固体電解質を圧迫する恐れのある連続する多
硫化ナトリウム層の形成が回避される。区画の相互の隔
離のために隔板を使用する場合に、多硫化ナトリウムで
極めて濡れにくい材料を使用することが好ましい。この
ためには特にα酸化アルミ−ニウムが適している。
発明の本質をなすその他の特徴は、首記の従属フレイム
に表示されている。
に表示されている。
次に図面に基づいて本発明を説明する。
第1図に示す蓄電池1は外側が金属ケース2によって画
定されている。ここに示す実施例では、金属ケース2は
カップ状に形成される。金属ケース2の内面は防食(図
示せず)を具備する。金属ケース2の内部に、同じくカ
ップ状に形成されフC固体電解質3が配設されている。
定されている。ここに示す実施例では、金属ケース2は
カップ状に形成される。金属ケース2の内面は防食(図
示せず)を具備する。金属ケース2の内部に、同じくカ
ップ状に形成されフC固体電解質3が配設されている。
その内室は陽極室4として使用され、ナトリウムがこれ
に充填される。固体電解質3の外面と金属ケース2の内
面との間に、陰極室5の役割をする連続する間隙が残る
よ5に、固体電解質の寸法を選定する。固体電解質3の
上端に金属押込みリング6が装着され、その一部が蓄″
亀池1のケース2及びキャップ7の内部と気密に結合さ
れ、それによって蓄電池1は外部に対して密閉される。
に充填される。固体電解質3の外面と金属ケース2の内
面との間に、陰極室5の役割をする連続する間隙が残る
よ5に、固体電解質の寸法を選定する。固体電解質3の
上端に金属押込みリング6が装着され、その一部が蓄″
亀池1のケース2及びキャップ7の内部と気密に結合さ
れ、それによって蓄電池1は外部に対して密閉される。
固体電解質3と金属ケース2との間に配設された陽極室
5.特にその中に配設された硫黄電極は、本発明に基づ
き数個の区画に分割されている。
5.特にその中に配設された硫黄電極は、本発明に基づ
き数個の区画に分割されている。
ここに示す実施例の水平断面図が第2図に示されている
が、固体電解質の縦軸に平行する陰極室5の区域が3個
の区画5A、58.5Cに分割されている。硫黄が含浸
された黒鉛フェルトの個片がこれらの区画に充填される
。第2図により明らかなように、区画は隔板8p9+1
0によって互いに隔離される。隔板8,9.10は半径
方向に配設されている。隔板が固体電解質3にも、また
金属ケース2の内面にも密着して隣接するように、その
幅を定める。隔板8゜9.10の長さは、固体電解質3
の同類部区域3Kから押込みリング6の僅か下まで伸張
する区画5A、5B、5Cの長さに相当するようにこれ
を選定する。
が、固体電解質の縦軸に平行する陰極室5の区域が3個
の区画5A、58.5Cに分割されている。硫黄が含浸
された黒鉛フェルトの個片がこれらの区画に充填される
。第2図により明らかなように、区画は隔板8p9+1
0によって互いに隔離される。隔板8,9.10は半径
方向に配設されている。隔板が固体電解質3にも、また
金属ケース2の内面にも密着して隣接するように、その
幅を定める。隔板8゜9.10の長さは、固体電解質3
の同類部区域3Kから押込みリング6の僅か下まで伸張
する区画5A、5B、5Cの長さに相当するようにこれ
を選定する。
更に第1図が示すように、固体電解質の回頭部3にの周
囲に配設された陰極室5の区域も残余の区域から隔離さ
れるから、ここにもう一つの区画5Dが生ずる。区画5
Dは環状隔板11によって区画5A、、5B、jCから
隔離される。
囲に配設された陰極室5の区域も残余の区域から隔離さ
れるから、ここにもう一つの区画5Dが生ずる。区画5
Dは環状隔板11によって区画5A、、5B、jCから
隔離される。
隔板11は外縁が金属ケース2に隣接し、内側は固体電
解質3に直接に接続するように寸法を定める。区画5A
、5B、5C,,5Dの隔離のために使用される隔板8
,9.10及び11は。
解質3に直接に接続するように寸法を定める。区画5A
、5B、5C,,5Dの隔離のために使用される隔板8
,9.10及び11は。
多硫化ナトリウムで極めて濡れにくい材料で作製されて
いる。この材料としては特にα酸化アルミニウムが適当
である。
いる。この材料としては特にα酸化アルミニウムが適当
である。
ここに示す実施例では、陰極集電体として金属ケース2
が使用される。陽極集電体は金属棒又は黒鉛棒13から
成る。この棒は固体電解質3の中に深く突入し、金属キ
ャップ7と電導結合されているから、キャップ7の外面
を電気接続部材として使用することができる。
が使用される。陽極集電体は金属棒又は黒鉛棒13から
成る。この棒は固体電解質3の中に深く突入し、金属キ
ャップ7と電導結合されているから、キャップ7の外面
を電気接続部材として使用することができる。
第3図は、第1図と第2図に図示した実施態様の変型を
示す。この場合も電池1はカップ状の金属ケースによっ
て外側を画定される。金属ケース2と固体電解質3との
間に陰極室5が形成されるような寸法の固体電解質3が
金属ケース2の中に配設され、一方、固体電解質3の内
部には陽極室4がある。第3図が示すように、との実施
例でも陰極室5は数個の区画、特に6個の区画5Eに分
割される。これらの区画に環状黒鉛片が充填される。黒
鉛片は画直に重なり合って配列され、その際、それぞれ
2個の順次続く黒鉛環が環状隔板11によって互いに隔
離される。環状隔板11は固体電解質の縦軸に垂直に配
設され、多硫化ナトリウムで濡れにくい材料から成る。
示す。この場合も電池1はカップ状の金属ケースによっ
て外側を画定される。金属ケース2と固体電解質3との
間に陰極室5が形成されるような寸法の固体電解質3が
金属ケース2の中に配設され、一方、固体電解質3の内
部には陽極室4がある。第3図が示すように、との実施
例でも陰極室5は数個の区画、特に6個の区画5Eに分
割される。これらの区画に環状黒鉛片が充填される。黒
鉛片は画直に重なり合って配列され、その際、それぞれ
2個の順次続く黒鉛環が環状隔板11によって互いに隔
離される。環状隔板11は固体電解質の縦軸に垂直に配
設され、多硫化ナトリウムで濡れにくい材料から成る。
各黒鉛環5Eの高さは金属ケース2の全高のおよそ6分
の1に相当する。黒鉛環は陰極室5にこれを挿入する前
に黒鉛せんいを適当にブレスして形成され、更に硫黄が
これに含浸される。各黒鉛環5Eを2個の半分体として
作製し、その上でこれを陰極室5に挿入することが可能
である。
の1に相当する。黒鉛環は陰極室5にこれを挿入する前
に黒鉛せんいを適当にブレスして形成され、更に硫黄が
これに含浸される。各黒鉛環5Eを2個の半分体として
作製し、その上でこれを陰極室5に挿入することが可能
である。
第4図に示す電池の実施態様は陰極室5を除き、おおむ
ね第3図に示し、当該の記述で説明した電池1のように
構成されている。陰極室5の内部には垂直に重なり合っ
て配列されたやはり数個の黒鉛115gが配設され、そ
れぞれ2個の直接に順次続く黒鉛環が環状隔板11によ
って互いに隔離される。この隔板は、第3図に示した隔
板と同様に形成され、配設されている。
ね第3図に示し、当該の記述で説明した電池1のように
構成されている。陰極室5の内部には垂直に重なり合っ
て配列されたやはり数個の黒鉛115gが配設され、そ
れぞれ2個の直接に順次続く黒鉛環が環状隔板11によ
って互いに隔離される。この隔板は、第3図に示した隔
板と同様に形成され、配設されている。
第3図に示した実施例と違って、各黒鉛環5Eは2個の
半分体から成り、2個の半分体の端面もまた各々1個の
隔板15によって互いに隔離される。隔板15は半径方
向に配列され、固体電解質3及び金属ケースの内面に密
着して隣接するように寸法を定められている。その高さ
は各黒鉛環5Eの高さに整合する。
半分体から成り、2個の半分体の端面もまた各々1個の
隔板15によって互いに隔離される。隔板15は半径方
向に配列され、固体電解質3及び金属ケースの内面に密
着して隣接するように寸法を定められている。その高さ
は各黒鉛環5Eの高さに整合する。
第1図は本発明蓄電池の垂直断面図。第2図は第1図に
示す電池の、切断線1−1による水平断面図。第3図は
本発明に基づく電池の変型の図。第4図は電池の別の実
施態様の図を示す。 2・・・金属ケース、3・・・固体電解質、4・・・陽
極室、5−tR−極室、5に、5B、5C,50゜5E
・・・陰極室の各区画、6・・・金属押込みリング。 7・・・キャップ、8、9,10,11.15・・・隔
板。
示す電池の、切断線1−1による水平断面図。第3図は
本発明に基づく電池の変型の図。第4図は電池の別の実
施態様の図を示す。 2・・・金属ケース、3・・・固体電解質、4・・・陽
極室、5−tR−極室、5に、5B、5C,50゜5E
・・・陰極室の各区画、6・・・金属押込みリング。 7・・・キャップ、8、9,10,11.15・・・隔
板。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、陽極室(4)および陰極室(5)を有し、これらの
室が固体電解質(3)によって互いに隔離され、少くと
も区域的に金属ケース(2)によって画定され、陰極室
(5)が硫黄を含浸した黒鉛又は炭素せんい材料で作製
された硫黄電極を収容して成るナトリウム及び硫黄ベー
スの蓄電池において、陰極室(5)が少くとも2個、好
ましくは数個の少くとも区域的に互いに隔離された区画
(5A、5B、5C、5D、5E)に分割されているこ
とを特徴とする蓄電池。 2、陰極室(5)が固体電解質(3)の横境界面区域で
2個、好ましくは数個の区画(5A、5B、5C)に分
割され、これらの区画が固体電解質(3)の縦軸に平行
しかつ固体電解質(3)の全横境界面に沿って伸張し、
隔板(8、9、10)によって互いに隔離され、該隔板
が半径方向に配設され、その短辺が固体電解質(3)と
金属ケース(2)の内面に隣接するように配列されるこ
とを特徴とする、特許請求の範囲第1項に記載の蓄電池
。 3、固体電解質(3)の円頭部(3K)の周囲に配設さ
れた陰極室(5)の区域が、固体電解質(3)の縦軸に
垂直に配設された隔板(11)により陰極室(5)の残
余の区域から隔離されていることを特徴とする、特許請
求の範囲第1項および第2項の何れかに記載の蓄電池。 4、陰極室(5)が2個、好ましくは数個の環状区画(
5E)に区分され、各々2個の順次続く環状区画(5E
)が、固体電解質(3)の縦軸に垂直に配設された環状
隔板(11)によって互いに隔離されることを特徴とす
る、特許請求の範囲第1項に記載の蓄電池。 5、各環状区画(5E)が少くとも2個の半分体に区分
され、互いに隣接するその端面が固体電解質(3)の縦
軸に平行する隔板(15)によって隔離され、隔板の短
辺が固体電解質(3)と金属ケース(2)の内面に隣接
するように配列されていることを特徴とする、特許請求
の範囲第4項に記載の蓄電池。 6、隔板(8、9、10、11、15)が多硫化ナトリ
ウムでほとんど濡れない材料で作製されていることを特
徴とする、特許請求の範囲第1項ないし第5項の何れか
に記載の蓄電池。 7、隔板(8、9、10、11及び15)がα酸化アル
ミニウム製であることを特徴とする、特許請求の範囲第
6項に記載の蓄電池。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3442936.0 | 1984-11-24 | ||
DE19843442936 DE3442936A1 (de) | 1984-11-24 | 1984-11-24 | Elektrochemische speicherzelle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61131376A true JPS61131376A (ja) | 1986-06-19 |
Family
ID=6251088
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60261609A Pending JPS61131376A (ja) | 1984-11-24 | 1985-11-22 | 蓄電池 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4683179A (ja) |
EP (1) | EP0183104B1 (ja) |
JP (1) | JPS61131376A (ja) |
DE (1) | DE3442936A1 (ja) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3716735A1 (de) * | 1987-05-19 | 1988-12-01 | Asea Brown Boveri | Elektrochemische speicherzelle |
GB8819524D0 (en) * | 1988-08-17 | 1988-09-21 | Chloride Silent Power Ltd | Method of manufacturing cathode electrode for sodium/sulphur cell |
GB9512971D0 (en) * | 1995-06-26 | 1995-08-30 | Programme 3 Patent Holdings | Electrochemical cell |
AU5998598A (en) * | 1997-02-06 | 1998-08-26 | Aabh Patent Holdings Societe Anonyme | Electrochemical cell |
US6210831B1 (en) | 1997-12-19 | 2001-04-03 | Moltech Corporation | Cathodes comprising electroactive sulfur materials and secondary batteries using same |
US6110619A (en) | 1997-12-19 | 2000-08-29 | Moltech Corporation | Electrochemical cells with cationic polymers and electroactive sulfur compounds |
IL249526B (en) * | 2016-12-12 | 2019-08-29 | B C Energy Storage Ltd | Rechargeable lithium-free solid-state battery |
KR101803240B1 (ko) * | 2017-06-28 | 2017-11-29 | 국방과학연구소 | 고체전해질을 사용한 용융 리튬-황 전지 및 이의 제작 방법 |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US3980496A (en) * | 1975-01-29 | 1976-09-14 | Ford Motor Company | Energy conversion devices with improved electrode shapes |
GB1472975A (en) * | 1975-02-26 | 1977-05-11 | British Railways Board | Method of fabricating electric cells |
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