JPS61179069A - ナトリウム‐硫黄電池の製造法 - Google Patents
ナトリウム‐硫黄電池の製造法Info
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- JPS61179069A JPS61179069A JP61031288A JP3128886A JPS61179069A JP S61179069 A JPS61179069 A JP S61179069A JP 61031288 A JP61031288 A JP 61031288A JP 3128886 A JP3128886 A JP 3128886A JP S61179069 A JPS61179069 A JP S61179069A
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- 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
- 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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- 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
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
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- 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
本発明はす） ＩＪウムー硫黄寛池の製造法に関するも
ので、さらに詳しく言えば陽極活物質による腐食を防止
しうる電池容器または陽極集電体を備えた低コストで長
寿命のナトリウム−硫黄電池の製造法に関するものであ
る。
ので、さらに詳しく言えば陽極活物質による腐食を防止
しうる電池容器または陽極集電体を備えた低コストで長
寿命のナトリウム−硫黄電池の製造法に関するものであ
る。
従来技術とその問題点
ナトリウム−硫黄電池は、陽極活物質に硫黄または多硫
化ナトリウム、陽極活物質にナトリウムが使用され、こ
れらの活物質を分離するとともにナトリウムイオン伝導
性を有する非孔質の固体電解質管が収納された電池容器
を備えてなり、両活物質が溶融し、固体電解質管のイオ
ン伝導度が高くなる３００℃以上の高温で作動する電池
である。この電池を放電すると、陽極室である固体電解
質管内のナトリウムはナトリウムイオンとして固体電解
質管を通過し、陽極室である電池容器と固体電解質管と
の間腋の硫黄と反応して多硫化ナトリウムを生成する＠
また充電する場合には可逆的に多硫化す） ＩＪウムが
分解し、ナトリウムイオンが固体電解質管を通過して陽
極室内にす） ＩＪウムとして蓄積される。このような
ナトリウム−硫黄電池を第１図により説明する。第１図
において、１はβ−アルミナ、β′−アルミナ等からな
る固体電解質管で１上端にα−アルミナ等の絶縁セラミ
ックからなるナトリウム蓄積用のりザーバ−４がガラス
封着され、充放屯により固体電解質管１内の陽極室の陽
極活物質６としてのナトリウムが増減しても陽極室内に
は常にナトリウムが満たされているように構成されてい
る。一方２は陽極活物質としての硫黄で、ＶＪｈ極室で
ある電池容器８と固体￥を解質管１との間隙に収納され
た陽極亀導材としてのグラファイトフェルト中に含浸さ
れている。さらに前述のりザーパ−４の上端には、リザ
ーバー４と同材質の陽極蓋５がガラス封着されて陽極室
を密閉するとともにこの陽極蓋５には陽極端子６がガラ
ス封着され、その一端を陽極活物質３と接触させてなる
。一方、電池容器８は陽極端子を兼ね、その上端には陽
極蓋７が溶接されるとともにこの陽極蓋７はリザーバー
４にガラス封着されて陽極室を密閉している。
化ナトリウム、陽極活物質にナトリウムが使用され、こ
れらの活物質を分離するとともにナトリウムイオン伝導
性を有する非孔質の固体電解質管が収納された電池容器
を備えてなり、両活物質が溶融し、固体電解質管のイオ
ン伝導度が高くなる３００℃以上の高温で作動する電池
である。この電池を放電すると、陽極室である固体電解
質管内のナトリウムはナトリウムイオンとして固体電解
質管を通過し、陽極室である電池容器と固体電解質管と
の間腋の硫黄と反応して多硫化ナトリウムを生成する＠
また充電する場合には可逆的に多硫化す） ＩＪウムが
分解し、ナトリウムイオンが固体電解質管を通過して陽
極室内にす） ＩＪウムとして蓄積される。このような
ナトリウム−硫黄電池を第１図により説明する。第１図
において、１はβ−アルミナ、β′−アルミナ等からな
る固体電解質管で１上端にα−アルミナ等の絶縁セラミ
ックからなるナトリウム蓄積用のりザーバ−４がガラス
封着され、充放屯により固体電解質管１内の陽極室の陽
極活物質６としてのナトリウムが増減しても陽極室内に
は常にナトリウムが満たされているように構成されてい
る。一方２は陽極活物質としての硫黄で、ＶＪｈ極室で
ある電池容器８と固体￥を解質管１との間隙に収納され
た陽極亀導材としてのグラファイトフェルト中に含浸さ
れている。さらに前述のりザーパ−４の上端には、リザ
ーバー４と同材質の陽極蓋５がガラス封着されて陽極室
を密閉するとともにこの陽極蓋５には陽極端子６がガラ
ス封着され、その一端を陽極活物質３と接触させてなる
。一方、電池容器８は陽極端子を兼ね、その上端には陽
極蓋７が溶接されるとともにこの陽極蓋７はリザーバー
４にガラス封着されて陽極室を密閉している。
上述したナトリウム−硫黄電池では、電池容器８の内面
が腐食性の強い硫黄または多硫化ナトリウムに接するた
め、電池容器８の内面が硫化されて電池反応に寄与する
硫黄が充放電サイクルを経過するにつれて減少し、電池
容量が短期間に減少したり、電池容器８に穴をあける場
合があった。このような問題を解消するため、ステンレ
ス製の電池容器８の内面にクロムやモリブデン層を内張
すしたり、カーボン被ＷＩＦＩＪを設けることが知られ
ているが、クロムやモリブデン層を設けることは耐食性
を高めることはできるが電池のコストを高くシ、またカ
ーボン被覆層を設けても多孔性のものであれば、集電効
果を高めることができても耐食性を向上させることはで
きなかった。
が腐食性の強い硫黄または多硫化ナトリウムに接するた
め、電池容器８の内面が硫化されて電池反応に寄与する
硫黄が充放電サイクルを経過するにつれて減少し、電池
容量が短期間に減少したり、電池容器８に穴をあける場
合があった。このような問題を解消するため、ステンレ
ス製の電池容器８の内面にクロムやモリブデン層を内張
すしたり、カーボン被ＷＩＦＩＪを設けることが知られ
ているが、クロムやモリブデン層を設けることは耐食性
を高めることはできるが電池のコストを高くシ、またカ
ーボン被覆層を設けても多孔性のものであれば、集電効
果を高めることができても耐食性を向上させることはで
きなかった。
発明の目的
本発明は上記欠点を解消するもので、ナ） ＩＪウムー
硫黄電池における５Ｊｈ極活物質に接する電池容器の耐
食性と陽極集電効果とを高め、低コストで長寿命なナト
リウム−硫黄電池が得られる製造法を提供することを目
的とする。
硫黄電池における５Ｊｈ極活物質に接する電池容器の耐
食性と陽極集電効果とを高め、低コストで長寿命なナト
リウム−硫黄電池が得られる製造法を提供することを目
的とする。
発明の構成
本発明のナトリウム−硫黄電池の製造法は、鉄を主成分
とする金属または合金、クロムを含有した鉄を主成分と
する金属または合金に、天然うるし、合成うるし、ピッ
チ、タール等の粘性有機化合物を被覆させて高温処理す
ると、被覆界面に炭化鉄または炭化クシムの拡散層が形
成され、高温処理された粘性有機化合物と金属との間に
強い結合力が得られることに着目してなされたもので、
鉄を主成分とする金属または合金、クロムを含有した鉄
を主成分とする金属または合金からなる陽極集電体を兼
ねる電池容器の陽極活物質と接する面に、炭化または黒
鉛化した片状物質（片状とは微粉末状、粉状、繊維状、
鱗片状などのものをいう）を混在させた粘性有機化合物
を被覆させた後、高温処理して前記粘性有機化合物を炭
化または黒鉛化して被覆焼結層を形成するものである。
とする金属または合金、クロムを含有した鉄を主成分と
する金属または合金に、天然うるし、合成うるし、ピッ
チ、タール等の粘性有機化合物を被覆させて高温処理す
ると、被覆界面に炭化鉄または炭化クシムの拡散層が形
成され、高温処理された粘性有機化合物と金属との間に
強い結合力が得られることに着目してなされたもので、
鉄を主成分とする金属または合金、クロムを含有した鉄
を主成分とする金属または合金からなる陽極集電体を兼
ねる電池容器の陽極活物質と接する面に、炭化または黒
鉛化した片状物質（片状とは微粉末状、粉状、繊維状、
鱗片状などのものをいう）を混在させた粘性有機化合物
を被覆させた後、高温処理して前記粘性有機化合物を炭
化または黒鉛化して被覆焼結層を形成するものである。
実施例
以下実施例により説明する。陽極集電体を兼ねる電池容
器にクロム３０％−アル之ニウム４％−鉄６６％なる組
成の合金を用い、陽極活物質と接する面を５０メツシユ
以下のα−アルミナ粉末でサンドブラストした後、洗浄
、脱脂、乾燥させ、粘性有機化合物としての天然うるし
にカーボン微粉末１１重量％、カーボン繊維Ｕ重量％を
配合したものを塗布して風乾させた後、アルゴンガス等
の不活性ガス雰囲気炉内に配置して多段式温度プマグラ
ム（室温→１００°Ｃ１１時間→３５０°Ｃ，１時間→
５００℃、１時間→７５０℃、１時間→１０００℃Ｓ２
時間→徐冷）で前記粘性有機化合物を炭化、焼結させた
。この工程を粘性有機化合物中に配合させるカーボン粉
末、カーメン繊維の量を増加させながら平均被覆焼結層
の厚みが２５０μになるまで数回反復させる。こうして
得られた電池容器８の縦断面図を第２図に示す。第２図
において、９は電池容器を構成する合金層、１０は炭化
された粘性有機化合物、１１はカーボン微粉末、１２は
カーボン繊維である。すなわち本発明の製造法により得
られた電池容器の内面は、カーボン術粉末１１とカーボ
ン繊維１２とを配合させて炭化された粘性有機化合物で
被覆されてなり、この電池容器を第１図における電池容
器８とし、固体電解質管１との開鎖の陽極室にグラファ
イトフェルトからなる陽極電導材を配し、陽極活物質２
としての多硫化ナトリウムＮａ２Ｓ５を充填〜密閉して
本発明の製造法により得られた電池とする。一方、電池
容器８にステンレスを用い、同じ量の陽極活物質２を充
填したものを従来電池として試作し、ともに３５０°Ｃ
ｅ １００ｓｓＡ／ｃｎの充放電条件でサイクル試験を
行ない、充放電サイクルの経過に対する電池容量の変化
を第３図に示す。第３図において、本発明の製造法によ
り得られた電池はＡ１従来電池はＢである。
器にクロム３０％−アル之ニウム４％−鉄６６％なる組
成の合金を用い、陽極活物質と接する面を５０メツシユ
以下のα−アルミナ粉末でサンドブラストした後、洗浄
、脱脂、乾燥させ、粘性有機化合物としての天然うるし
にカーボン微粉末１１重量％、カーボン繊維Ｕ重量％を
配合したものを塗布して風乾させた後、アルゴンガス等
の不活性ガス雰囲気炉内に配置して多段式温度プマグラ
ム（室温→１００°Ｃ１１時間→３５０°Ｃ，１時間→
５００℃、１時間→７５０℃、１時間→１０００℃Ｓ２
時間→徐冷）で前記粘性有機化合物を炭化、焼結させた
。この工程を粘性有機化合物中に配合させるカーボン粉
末、カーメン繊維の量を増加させながら平均被覆焼結層
の厚みが２５０μになるまで数回反復させる。こうして
得られた電池容器８の縦断面図を第２図に示す。第２図
において、９は電池容器を構成する合金層、１０は炭化
された粘性有機化合物、１１はカーボン微粉末、１２は
カーボン繊維である。すなわち本発明の製造法により得
られた電池容器の内面は、カーボン術粉末１１とカーボ
ン繊維１２とを配合させて炭化された粘性有機化合物で
被覆されてなり、この電池容器を第１図における電池容
器８とし、固体電解質管１との開鎖の陽極室にグラファ
イトフェルトからなる陽極電導材を配し、陽極活物質２
としての多硫化ナトリウムＮａ２Ｓ５を充填〜密閉して
本発明の製造法により得られた電池とする。一方、電池
容器８にステンレスを用い、同じ量の陽極活物質２を充
填したものを従来電池として試作し、ともに３５０°Ｃ
ｅ １００ｓｓＡ／ｃｎの充放電条件でサイクル試験を
行ない、充放電サイクルの経過に対する電池容量の変化
を第３図に示す。第３図において、本発明の製造法によ
り得られた電池はＡ１従来電池はＢである。
第６図から本発明の製造法により得られた電池ムは、充
放電サイクルの経過に対しても電池容量はほとんど減少
していないことがわかり、このことは粘性有機化合物を
鉄を主成分とする金属または合金、クロムを含有した鉄
を主成分とする金属または合金からなる電池容器の陽極
活物質と接する面に被覆し、焼結させて得られた被覆焼
結層は剥離しに〈＜、陽極活物質に対してすぐれた耐食
性を有していることを意味している。また粘性有機化合
物中にカーボン微粉末１１とカーメン繊維１２とを配合
させたことにより、第２図の如くその一部が被覆焼結層
外表面に露出して陽極電導材と接して集電効果を高める
ことができる。
放電サイクルの経過に対しても電池容量はほとんど減少
していないことがわかり、このことは粘性有機化合物を
鉄を主成分とする金属または合金、クロムを含有した鉄
を主成分とする金属または合金からなる電池容器の陽極
活物質と接する面に被覆し、焼結させて得られた被覆焼
結層は剥離しに〈＜、陽極活物質に対してすぐれた耐食
性を有していることを意味している。また粘性有機化合
物中にカーボン微粉末１１とカーメン繊維１２とを配合
させたことにより、第２図の如くその一部が被覆焼結層
外表面に露出して陽極電導材と接して集電効果を高める
ことができる。
発明の効果
実施例において詳述した如く、本発明のナトリウム−硫
黄電池の製造法は、陽極活物質に接する電池容器の耐食
性と集電効果をモリブデンの如き高価な耐食性金属を用
いることなく高め゛ることができ、低コストで長寿命な
ナトリウム−硫黄電池を得ることができる。試算すれば
電池容器の内面にモリブデン層を内張すすると、１七ル
当り２，５００円コスト上昇していたのに対し、本発明
の製造法では３８０円のコスト上昇であった。
黄電池の製造法は、陽極活物質に接する電池容器の耐食
性と集電効果をモリブデンの如き高価な耐食性金属を用
いることなく高め゛ることができ、低コストで長寿命な
ナトリウム−硫黄電池を得ることができる。試算すれば
電池容器の内面にモリブデン層を内張すすると、１七ル
当り２，５００円コスト上昇していたのに対し、本発明
の製造法では３８０円のコスト上昇であった。
なお上記本発明の製造法において、電池容器は種々の形
状の陽極集電体についても適用できることは言うまでも
なく、また被覆焼結層の厚みや形成時の温度、時間、カ
ーメン微粉末やカーボン繊維の配合割合、材質および粘
性有機化合物の種類については特に限定するものではな
く、電池構造（例えば固体電解質管内を陽極室とする電
池など）、電池寿命等によりその都度変更しうるもので
ある。
状の陽極集電体についても適用できることは言うまでも
なく、また被覆焼結層の厚みや形成時の温度、時間、カ
ーメン微粉末やカーボン繊維の配合割合、材質および粘
性有機化合物の種類については特に限定するものではな
く、電池構造（例えば固体電解質管内を陽極室とする電
池など）、電池寿命等によりその都度変更しうるもので
ある。
第１図はす） ＩＪウムー硫黄電池の断面図、第２図は
本発明の製造法により得られたナトリウム−硫黄電池の
陽極集電体を兼ねる電池容器の一部拡大断面図、第３図
は電池容量の充放電サイクルの経過に対する変化を示す
図である。
本発明の製造法により得られたナトリウム−硫黄電池の
陽極集電体を兼ねる電池容器の一部拡大断面図、第３図
は電池容量の充放電サイクルの経過に対する変化を示す
図である。
Claims (2)
- （１）鉄を主成分とする金属または合金、クロムを含有
した鉄を主成分とする金属または合金からなる陽極集電
体を兼ねる電池容器の陽極活物質と接する面に、炭化ま
たは黒鉛化した片状物質を混在させた粘性有機化合物を
被覆させた後、高温処理して前記粘性有機化合物を炭化
または黒鉛化し、この電池容器内に陽極活物質を含浸さ
せた陽極電導材を充填して密閉したことを特徴とするナ
トリウム−硫黄電池の製造法。 - （２）粘性有機化合物中に混在させた炭化または黒鉛化
した片状物質は、高温処理することにより形成された被
覆焼結層外表面に一部露出させ、陽極電導材と接するよ
うにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
ナトリウム−硫黄電池の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61031288A JPS61179069A (ja) | 1986-02-15 | 1986-02-15 | ナトリウム‐硫黄電池の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61031288A JPS61179069A (ja) | 1986-02-15 | 1986-02-15 | ナトリウム‐硫黄電池の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61179069A true JPS61179069A (ja) | 1986-08-11 |
| JPH0253910B2 JPH0253910B2 (ja) | 1990-11-20 |
Family
ID=12327118
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61031288A Granted JPS61179069A (ja) | 1986-02-15 | 1986-02-15 | ナトリウム‐硫黄電池の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61179069A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2660802A1 (fr) * | 1990-04-09 | 1991-10-11 | Aabh Patent Holdings | Element accumulateur electrochimique, cathode pour un tel element, et procede pour reduire la resistance interne dudit element. |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS534896A (en) * | 1976-07-01 | 1978-01-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Production of magnetic thin film |
| JPS54109134A (en) * | 1978-02-15 | 1979-08-27 | Toray Industries | Sodiummsulfur cell |
-
1986
- 1986-02-15 JP JP61031288A patent/JPS61179069A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS534896A (en) * | 1976-07-01 | 1978-01-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Production of magnetic thin film |
| JPS54109134A (en) * | 1978-02-15 | 1979-08-27 | Toray Industries | Sodiummsulfur cell |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2660802A1 (fr) * | 1990-04-09 | 1991-10-11 | Aabh Patent Holdings | Element accumulateur electrochimique, cathode pour un tel element, et procede pour reduire la resistance interne dudit element. |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0253910B2 (ja) | 1990-11-20 |
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