JPS63195973A - 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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-
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- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
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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】
発明の目的
(産業上の利用分野)
本発明は電池効率に優れ、陽極容器の耐腐蝕性が良好で
電池寿命の長いナトリウム−硫黄電池に関するものであ
る。
電池寿命の長いナトリウム−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。
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。
ナトリウム−硫黄電池は陽極に溶融硫黄、陰極に溶融金
属ナトリウム及びこの両者を隔離しナトリウムイオンに
対して選択的な透過性を有するβアルミナ製の固体電解
質管からなっており、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を透過して陽極の硫
黄と反応し多硫化ナトリウムを生成する。
属ナトリウム及びこの両者を隔離しナトリウムイオンに
対して選択的な透過性を有するβアルミナ製の固体電解
質管からなっており、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を透過して陽極の硫
黄と反応し多硫化ナトリウムを生成する。
2Na+XS−+Naz Sx
また、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。
ウム及び硫黄が生成される。
ナトリウム−硫黄電池の構造は、第2図に示すように1
は陽極端子、2は同陽極端子1の上端部に立設された円
筒状の陽極容器、3は陽極容器2の上端部に固着された
αアルミナ製の絶縁板、4は同絶縁板3の内周部に固着
され、下方へ延びる円筒状の袋管を形成するβアルミナ
製の固体電解質管であって、陰極作用物質であるナトリ
ウムイオンを透過させる機能を有している。
は陽極端子、2は同陽極端子1の上端部に立設された円
筒状の陽極容器、3は陽極容器2の上端部に固着された
αアルミナ製の絶縁板、4は同絶縁板3の内周部に固着
され、下方へ延びる円筒状の袋管を形成するβアルミナ
製の固体電解質管であって、陰極作用物質であるナトリ
ウムイオンを透過させる機能を有している。
5は上記絶縁板3の上端面に固着された円筒状のりザー
バ−(陰極容器)、6は同リザーバー5の上部蓋の中央
部に固着され、リザーバー5を通して固体電解質管4底
部まで延びた細長い陰極管、7は同陰極管6の上端部に
固着された陰極端子である。
バ−(陰極容器)、6は同リザーバー5の上部蓋の中央
部に固着され、リザーバー5を通して固体電解質管4底
部まで延びた細長い陰極管、7は同陰極管6の上端部に
固着された陰極端子である。
そして8は陽極作用物質である硫黄を含んだカーボンマ
ント等の陽極用導電材である。
ント等の陽極用導電材である。
上記のようなナトリウム−硫黄電池の陽極容器2と固体
電解質管4とで形成される空間、即ち陽極用導電材8を
収容する空間は第8図に示すように単なる空洞であり、
その空洞内全体に陽極用導電材8が収容されている。
電解質管4とで形成される空間、即ち陽極用導電材8を
収容する空間は第8図に示すように単なる空洞であり、
その空洞内全体に陽極用導電材8が収容されている。
(発明が解決しようとする問題点)
前記のように、従来のナトリウム−硫黄電池の陽極容器
2と固体電解質管4とで形成される空間は単なる空洞で
あるので、放電時に陽極作用物質である硫黄と陰極作用
物質であるナトリウムとの反応生成物である硫化ナトリ
ウムが生成され、その末期には特に比重が重く、電気抵
抗が大きく、かつ腐蝕性の大きい三硫化ナトリウムが上
記空洞中で沈降し、その部分では電流は流れず、そこか
ら上で流れるため電流密度が不均一となる。
2と固体電解質管4とで形成される空間は単なる空洞で
あるので、放電時に陽極作用物質である硫黄と陰極作用
物質であるナトリウムとの反応生成物である硫化ナトリ
ウムが生成され、その末期には特に比重が重く、電気抵
抗が大きく、かつ腐蝕性の大きい三硫化ナトリウムが上
記空洞中で沈降し、その部分では電流は流れず、そこか
ら上で流れるため電流密度が不均一となる。
従って、充電電力に対する放電電力の比で表わされる充
放電電力効率が低下する。
放電電力効率が低下する。
また、放電時に最終的に生成する三硫化すI−IJウム
ば腐蝕性が大きいので、沈降した三硫化ナトリウムが陽
極容器と接触した場合、陽極容器が腐蝕するという問題
点があり、その腐蝕に基づいて硫黄が鉄と反応して硫化
鉄(FezSs)を生成し、ナトリウムとの反応に関与
する硫黄が減少するので、電池容量が例えば0.5mm
の腐蝕で40%も低下する場合もあるという問題点があ
る。
ば腐蝕性が大きいので、沈降した三硫化ナトリウムが陽
極容器と接触した場合、陽極容器が腐蝕するという問題
点があり、その腐蝕に基づいて硫黄が鉄と反応して硫化
鉄(FezSs)を生成し、ナトリウムとの反応に関与
する硫黄が減少するので、電池容量が例えば0.5mm
の腐蝕で40%も低下する場合もあるという問題点があ
る。
発明の構成
(問題点を解決するための手段)
本発明は前記問題点を解決するために、固体電解質管と
陽極容器の間に形成される陽極用導電材収容空間を上下
複数層に分割する区画部材を耐腐蝕性材料によって形成
するとともに、区画部材は生成する腐蝕性生成物を陽極
容器に対し放電中の大半の時間非接触状態に貯留すると
いう構成を採用している。
陽極容器の間に形成される陽極用導電材収容空間を上下
複数層に分割する区画部材を耐腐蝕性材料によって形成
するとともに、区画部材は生成する腐蝕性生成物を陽極
容器に対し放電中の大半の時間非接触状態に貯留すると
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、電気抵抗が大きく、腐
蝕性の大きい三硫化ナトリウムを主とする沈降物が陽極
容器と固体電解質管で形成される空間の最下部に集中す
ることなく、上下に分散されて電気抵抗が均一化され、
また沈降物が実質上陽極容器に接触することが極めて少
なくなる。
蝕性の大きい三硫化ナトリウムを主とする沈降物が陽極
容器と固体電解質管で形成される空間の最下部に集中す
ることなく、上下に分散されて電気抵抗が均一化され、
また沈降物が実質上陽極容器に接触することが極めて少
なくなる。
(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。
用いて説明する。
本発明のナトリウム−硫黄電池は第1図に示すように陽
極容器2と固体電解質管4の間に形成される陽極用導電
材8の収容空間に、同空間を上下複数層に分割する区画
部材10を設けた点に特徴があり、その他の部分の構造
は第2図に示すように従来のナトリウム−硫黄電池の構
造と同様である。
極容器2と固体電解質管4の間に形成される陽極用導電
材8の収容空間に、同空間を上下複数層に分割する区画
部材10を設けた点に特徴があり、その他の部分の構造
は第2図に示すように従来のナトリウム−硫黄電池の構
造と同様である。
本発明のナトリウム−硫黄電池の特徴的部分の構造は、
第1図に示すように2はステンレス製又はニッケル類の
陽極容器、4は固体電解質管、10は陽極容器2と固体
電解質管4の間に形成される陽極用導電材8の収容空間
に形成された区画部材であって、陽極容器2側が高い逆
円錐筒状をしている。
第1図に示すように2はステンレス製又はニッケル類の
陽極容器、4は固体電解質管、10は陽極容器2と固体
電解質管4の間に形成される陽極用導電材8の収容空間
に形成された区画部材であって、陽極容器2側が高い逆
円錐筒状をしている。
8は上記区画部材10で区画形成された各空間に収容さ
れた陽極用導電材であって、例えば陽極作用物質である
硫黄を含浸したカーボンマットである。
れた陽極用導電材であって、例えば陽極作用物質である
硫黄を含浸したカーボンマットである。
上記区画部材10の区画部材間隔及び角度は次のように
するのが望ましい。
するのが望ましい。
区画部材間隔・・・陽極用導電材の厚みの1倍〜30倍
区画部材間隔が陽極用導電材厚みの1倍未満であると陽
極室内の有効体積が小さくなるとともに、固体電解質管
4表面の有効面積が減少するため、電池の容量低下、分
極増大が起こり、実用上支障を生じやすい。30倍を越
えると三硫化ナトリウムの貯留体積が区画された陽極室
内体積に比較し極めて小さくなり、本発明の効果を発揮
しにくくなる。従って、区画部材間隔は陽極用導電材厚
みの1〜30倍にするのが望ましい。
極室内の有効体積が小さくなるとともに、固体電解質管
4表面の有効面積が減少するため、電池の容量低下、分
極増大が起こり、実用上支障を生じやすい。30倍を越
えると三硫化ナトリウムの貯留体積が区画された陽極室
内体積に比較し極めて小さくなり、本発明の効果を発揮
しにくくなる。従って、区画部材間隔は陽極用導電材厚
みの1〜30倍にするのが望ましい。
角度・・・5度〜60度
区画部材角度が5度未満になると三硫化ナトリウムを陽
極容器に接触させることなく貯留させることは困難にな
り効果は低くなる。一方角度が60度を超えると三硫化
ナトリウムの貯留量は多くなり、陽極容器の腐蝕の問題
はなくなるが、陽極の内部抵抗が2倍以上と高くなり、
充放電効率が低下し実質的には使用しづらくなる。従っ
て、区画部材角度は5度〜60度の範囲が望ましい。
極容器に接触させることなく貯留させることは困難にな
り効果は低くなる。一方角度が60度を超えると三硫化
ナトリウムの貯留量は多くなり、陽極容器の腐蝕の問題
はなくなるが、陽極の内部抵抗が2倍以上と高くなり、
充放電効率が低下し実質的には使用しづらくなる。従っ
て、区画部材角度は5度〜60度の範囲が望ましい。
なお、区画部材10の材質は耐腐蝕性材料、例えばモリ
ブデンが用いられる。
ブデンが用いられる。
上記のように構成されたナトリウム−硫黄電池について
その作用を説明する。
その作用を説明する。
上記実施例において、電池の放電時にはナトリウムはナ
トリウムイオンとなって固体電解質管4を透過し、陽極
容器2、固体電解質管4及び区画部材10で区画形成さ
れた陽極用導電材8収容空間に入り、そこで前記した反
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。生成した三硫化ナ
トリウムは重いので沈降し、上記各陽極用導電材8収容
空間の下部即ち固体電解質管4と区画部材10で形成さ
れる断面三角形状の空間の下部から順に貯留される。
トリウムイオンとなって固体電解質管4を透過し、陽極
容器2、固体電解質管4及び区画部材10で区画形成さ
れた陽極用導電材8収容空間に入り、そこで前記した反
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。生成した三硫化ナ
トリウムは重いので沈降し、上記各陽極用導電材8収容
空間の下部即ち固体電解質管4と区画部材10で形成さ
れる断面三角形状の空間の下部から順に貯留される。
従って、三硫化ナトリウムは区画部材10と固体電解質
管4には接触するが、陽極容器2には実質上接触しない
。言い換えれば腐蝕性生成物である三硫化ナトリウムは
電池の放電中の大半の時間陽極容器2と非接触状態に保
たれる。
管4には接触するが、陽極容器2には実質上接触しない
。言い換えれば腐蝕性生成物である三硫化ナトリウムは
電池の放電中の大半の時間陽極容器2と非接触状態に保
たれる。
よって、耐腐蝕性に関しては、電池の充放電の繰返しが
1000サイクルとなっても何ら問題はない。
1000サイクルとなっても何ら問題はない。
区画部材10はモリブデン等の耐腐蝕性の材料が使用さ
れているので、三硫化ナトリウムが接触しても腐蝕する
ことがない。
れているので、三硫化ナトリウムが接触しても腐蝕する
ことがない。
また、沈降する三硫化ナトリウムは区画部材10によっ
て区画された空間に分散されるので、電流密度がより均
一になり充放電電力効率の低下が非常に小さく、100
0サイクル以上という充放電の繰返しに十分耐えること
ができる。
て区画された空間に分散されるので、電流密度がより均
一になり充放電電力効率の低下が非常に小さく、100
0サイクル以上という充放電の繰返しに十分耐えること
ができる。
本発明のナトリウム−硫黄電池は上記実施例に限られず
、次のように構成することもできる。
、次のように構成することもできる。
(1)区画部材10は前記実施例においては逆円錐状の
ものであったが、第3図に示すように同区画部材10の
上端部にガス抜き孔11を設けることができる。この場
合には陽極用導電材8収容空間におけるナトリウムと硫
黄の反応の不均一な進行に基づく圧力変動により区画部
材10に応力がかかって破損するのを防止することがで
きる。
ものであったが、第3図に示すように同区画部材10の
上端部にガス抜き孔11を設けることができる。この場
合には陽極用導電材8収容空間におけるナトリウムと硫
黄の反応の不均一な進行に基づく圧力変動により区画部
材10に応力がかかって破損するのを防止することがで
きる。
(2)区画部材10の形状を第4図に示すようにL字形
とし、陽極容器2の内面に沿って立ち上るように形成す
ることができる。この場合にも沈降した三硫化ナトリウ
ムは陽極容器2に接触しないので腐蝕の問題が生じない
。
とし、陽極容器2の内面に沿って立ち上るように形成す
ることができる。この場合にも沈降した三硫化ナトリウ
ムは陽極容器2に接触しないので腐蝕の問題が生じない
。
(3)区画部材10の形状を第5図に示すように皿状と
することができる。このような皿状の区画部材10は、
三硫化ナトリウムの生成量が少ない即ち放電時間の短い
場合に適している。
することができる。このような皿状の区画部材10は、
三硫化ナトリウムの生成量が少ない即ち放電時間の短い
場合に適している。
(4)区画部材10の形状を第6図に示すようなり字状
又は第7図に示すようなU字状に形成することができる
。このようなV字状又はU字状の区画部材10は、放電
時間が比較的長く三硫化ナトリウムの生成量が多い場合
に好適に使用することができる。
又は第7図に示すようなU字状に形成することができる
。このようなV字状又はU字状の区画部材10は、放電
時間が比較的長く三硫化ナトリウムの生成量が多い場合
に好適に使用することができる。
発明の効果
本発明のナトリウム−硫黄電池は、充放電の繰返しサイ
クルが1000回以上という優れた充放電電力効率を発
揮するとともに、陽極容器の腐蝕が十分に防止され、電
池寿命が長くなるという優れた効果を奏するものである
。
クルが1000回以上という優れた充放電電力効率を発
揮するとともに、陽極容器の腐蝕が十分に防止され、電
池寿命が長くなるという優れた効果を奏するものである
。
第1図は本発明の一実施例を示すナトリウム−硫黄電池
の部分拡大縦断面図、第2図はナトリウム−硫黄電池の
縦断面図、第3〜7図は本発明の別例を示すナトリウム
−硫黄電池の部分拡大縦断面図、第8図は従来のナトリ
ウム−硫黄電池の部分拡大縦断面図である。 2・・・陽極容器、4・・・固体電解質管、8・・・陽
極f1導電材、10・・・区画部材。 特許出願人 東京電力 株式会社日本碍子 株式
会社 代 理 人 弁理士 恩1)博宣第7図
第8図 第6図
の部分拡大縦断面図、第2図はナトリウム−硫黄電池の
縦断面図、第3〜7図は本発明の別例を示すナトリウム
−硫黄電池の部分拡大縦断面図、第8図は従来のナトリ
ウム−硫黄電池の部分拡大縦断面図である。 2・・・陽極容器、4・・・固体電解質管、8・・・陽
極f1導電材、10・・・区画部材。 特許出願人 東京電力 株式会社日本碍子 株式
会社 代 理 人 弁理士 恩1)博宣第7図
第8図 第6図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、固体電解質管(4)と陽極容器(2)の間に形成さ
れる陽極用導電材(8)収容空間を上下複数層に分割す
る区画部材(10)を耐腐蝕性材料によって形成すると
ともに、区画部材(10)は生成する腐蝕性生成物を陽
極容器(2)に対し放電中の大半の時間非接触状態に貯
留するように構成したナトリウム−硫黄電池。 2、区画部材(10)は逆円錐状である特許請求の範囲
第1項に記載のナトリウム−硫黄電池。 3、区画部材(10)の断面はL字状、皿状、V字状又
はU字状である特許請求の範囲第1項に記載のナトリウ
ム−硫黄電池。 4、区画部材(10)は上部にガス抜き穴(11)を備
えたものである特許請求の範囲第1項乃至第3項に記載
のナトリウム−硫黄電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62029168A JPH0658809B2 (ja) | 1987-02-09 | 1987-02-09 | ナトリウム−硫黄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62029168A JPH0658809B2 (ja) | 1987-02-09 | 1987-02-09 | ナトリウム−硫黄電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63195973A true JPS63195973A (ja) | 1988-08-15 |
JPH0658809B2 JPH0658809B2 (ja) | 1994-08-03 |
Family
ID=12268712
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62029168A Expired - Lifetime JPH0658809B2 (ja) | 1987-02-09 | 1987-02-09 | ナトリウム−硫黄電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0658809B2 (ja) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5910539A (ja) * | 1982-06-16 | 1984-01-20 | チバ・ガイギ−・アクチエンゲゼルシヤフト | ヒドロキノンエ−テル化合物類 |
JPS6217964A (ja) * | 1985-07-16 | 1987-01-26 | Yuasa Battery Co Ltd | ナトリウム−硫黄電池 |
-
1987
- 1987-02-09 JP JP62029168A patent/JPH0658809B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5910539A (ja) * | 1982-06-16 | 1984-01-20 | チバ・ガイギ−・アクチエンゲゼルシヤフト | ヒドロキノンエ−テル化合物類 |
JPS6217964A (ja) * | 1985-07-16 | 1987-01-26 | Yuasa Battery Co Ltd | ナトリウム−硫黄電池 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0658809B2 (ja) | 1994-08-03 |
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