JP2899526B2 - Sodium-sulfur battery - Google Patents
Sodium-sulfur batteryInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電力負荷調整用、電気
自動車の電源用等の二次電池として利用されるナトリウ
ム−硫黄電池に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sodium-sulfur battery used as a secondary battery for adjusting a power load, for powering an electric vehicle, and the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】ナトリウム−硫黄電池は一般に、特開平
5−275109号公報に示されているように、有底筒
状の陽極容器と、同陽極容器の内部に配設されたナトリ
ウムイオンを透過可能な有底筒状の固体電解質と、同固
体電解質内に収容された金属ナトリウムからなる陰極活
物質と、前記固体電解質と前記陽極容器間に収容された
硫黄からなる陽極活物質とを備えた構成となっている。
当該形式のナトリウム−硫黄電池は300〜350℃に
加熱された状態で充放電の動作を行うもので、放電時に
は陰極室側のナトリウムと陽極室側の硫黄とがイオン化
され、イオン化されたナトリウムが固体電解質を透過し
て硫黄と反応して多硫化ナトリウムを生成するとともに
放電し、また充電時にはこれとは逆の反応が生じて充電
されるものである。2. Description of the Related Art As shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-275109, a sodium-sulfur battery generally has a bottomed cylindrical anode container and a sodium ion disposed inside the anode container. A possible bottomed cylindrical solid electrolyte, a cathode active material composed of metallic sodium contained in the solid electrolyte, and an anode active material composed of sulfur contained between the solid electrolyte and the anode container were provided. It has a configuration.
This type of sodium-sulfur battery performs charging and discharging operations in a state where the battery is heated to 300 to 350 ° C. At the time of discharge, sodium in the cathode chamber and sulfur in the anode chamber are ionized, and the ionized sodium is discharged. It permeates the solid electrolyte and reacts with sulfur to produce sodium polysulfide and discharge, and at the time of charging, the opposite reaction occurs to charge.
【0003】しかして、当該ナトリウム−硫黄電池の一
形式として、陽極容器が金属材料にて形成されかつ固体
電解質がセラミック材料にて形成されているものがあ
り、当該形式のナトリウム−硫黄電池においては、運転
時に300℃〜350℃の加熱状態に保持されるととも
に運転停止時に外気温度まで冷却される加熱および冷却
が繰り返し行われると、陽極容器と固体電解質との熱膨
張および熱収縮の相違と、放電時に形成される多硫化ナ
トリウムの固体相−液体相間の変化とに起因して陽極容
器が長手方向へ漸次伸長され、陽極容器と固体電解質と
の端子間の接続関係に悪影響を及ぼすとともに、固体電
解質に大きな応力が作用して同固体電解質を損傷させる
おそれがある。[0003] As one type of the sodium-sulfur battery, there is a type in which the anode container is formed of a metal material and the solid electrolyte is formed of a ceramic material. When the heating and cooling of maintaining the heating state of 300 ° C. to 350 ° C. during operation and cooling to the outside air temperature during operation stop are repeatedly performed, the difference between the thermal expansion and thermal contraction of the anode container and the solid electrolyte, Due to the change between the solid phase and the liquid phase of sodium polysulfide formed at the time of discharge, the anode container is gradually elongated in the longitudinal direction, adversely affecting the connection relationship between the anode container and the terminal between the solid electrolyte and A large stress may act on the electrolyte to damage the solid electrolyte.
【0004】陽極容器を軽量かつ安価に構成すべく、陽
極容器がアルミニウムまたはアルミニウム合金等の軽金
属で形成される場合には、陽極容器の熱膨張および熱収
縮が大きくて固体電解質との熱膨張および熱収縮の差が
一層顕著となる。このため、陽極容器の熱膨張に起因す
る長手方向の伸びを所定量に規制するため、陽極容器に
比較して熱膨張係数の小さいステンレススチール製等の
剛性容器を陽極容器に外嵌する手段が、特開平5−10
9433号公報に示されている。When the anode container is made of a light metal such as aluminum or aluminum alloy in order to make the anode container lightweight and inexpensive, the thermal expansion and thermal contraction of the anode container is large and the thermal expansion and the solid electrolyte and the solid electrolyte are caused. The difference in heat shrinkage becomes even more pronounced. For this reason, in order to restrict the longitudinal elongation due to the thermal expansion of the anode container to a predetermined amount, means for externally fitting a rigid container made of stainless steel or the like having a smaller thermal expansion coefficient than the anode container to the anode container is used. JP-A-5-10
No. 9433.
【0005】当該ナトリウム−硫黄電池はそれぞれ独立
的にも使用されるが、通常は大きなエネルギー容量を必
要とする分野での使用に供することから、特開平2−9
4355号公報に示されているように、単一のナトリウ
ム−硫黄電池(以下これを単電池と称することがある)
の多数本を大型の収容箱に収容して1ユニットとする手
段が採られている。この場合には、各単電池から収容物
質が漏洩して隣接する単電池へ悪影響を及ぼすことを考
慮して、各単電池をそれぞれセラミック製、金属製等の
保護容器に収容して支持する手段が採られる。Although the sodium-sulfur batteries are used independently of each other, they are usually used in fields requiring a large energy capacity.
As shown in Japanese Patent No. 4355, a single sodium-sulfur battery (hereinafter sometimes referred to as a single battery).
A large unit is accommodated in a large accommodation box to form one unit. In this case, in consideration of the fact that the contained substance leaks from each cell and adversely affects the adjacent cell, means for supporting each cell in a protective container made of ceramic, metal or the like, respectively. Is adopted.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで、ナトリウム
−硫黄電池を単電池としてその多数本を1ユニットとす
る場合には、単位面積当りの単電池の収容本数を多くし
てエネルギー密度を増大させることが実用上重要なこと
である。しかしながら、上記した収容手段を採用する場
合には、保護容器が占める専用面積は単電池が占める専
用面積に対して相当の比率を占めることから、保護容器
が占める専用面積に相当する分だけエネルギー密度が小
さくなる。When a large number of sodium-sulfur batteries are used as a single unit, the number of cells per unit area is increased to increase the energy density. Is important in practical use. However, when the above-mentioned storage means is adopted, the dedicated area occupied by the protective container occupies a considerable ratio with respect to the dedicated area occupied by the unit cell. Therefore, the energy density corresponds to the exclusive area occupied by the protective container. Becomes smaller.
【0007】従って、本発明の目的は、ナトリウム−硫
黄電池を単電池としてその多数本を収容箱に収容する場
合に従来採用されている保護容器の使用を廃止して、単
電池の同収容箱への収容本数を増大させることにある。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to eliminate the use of a protective container which has been conventionally employed when a large number of sodium-sulfur batteries are housed in a housing box as single cells, and the same housing box for single cells is used. The purpose is to increase the number of containers to be accommodated.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、軽金属材料か
らなる有底筒状の陽極容器と、同陽極容器の内部に配設
されたナトリウムイオンを透過可能な有底筒状のセラミ
ック材料からなる固体電解質と、同固体電解質内に収容
された金属ナトリウムからなる陰極活物質と、前記固体
電解質と前記陽極容器間に収容された硫黄からなる陽極
活物質と、前記陽極容器を外嵌し同陽極容器の熱膨張に
起因する長手方向の伸びを所定量に規制する同陽極容器
に比較して熱膨張係数の小さい剛性容器を備え、加熱状
態において充放電動作を行うナトリウム−硫黄電池にお
いて、前記剛性容器の内外両周面のうちの少なくとも内
周面に、同剛性容器より耐腐食性の高い金属材料からな
る被覆層を設けたことを特徴とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a bottomed cylindrical anode vessel made of a light metal material and a bottomed cylindrical ceramic material provided inside the anode vessel and capable of transmitting sodium ions. A solid electrolyte, a cathode active material made of metallic sodium housed in the solid electrolyte, an anode active material made of sulfur housed between the solid electrolyte and the anode container, A sodium-sulfur battery comprising a rigid container having a small coefficient of thermal expansion compared to the same anode container that regulates the longitudinal elongation due to thermal expansion of the anode container to a predetermined amount and performing a charge / discharge operation in a heated state, A coating layer made of a metal material having higher corrosion resistance than the rigid container is provided on at least the inner peripheral surface of the inner and outer peripheral surfaces of the rigid container.
【0009】当該ナトリウム−硫黄電池においては、前
記陽極容器がアルミニウムまたはアルミニウム合金にて
形成され、前記剛性容器がステンレススチールにて形成
され、かつ前記被覆層がクロム、クロム系合金またはコ
バルト系合金にて形成されていることが好ましい。In the sodium-sulfur battery, the anode container is formed of aluminum or an aluminum alloy, the rigid container is formed of stainless steel, and the coating layer is formed of chromium, a chromium alloy, or a cobalt alloy. It is preferable that it is formed.
【0010】[0010]
【発明の作用・効果】かかる構成のナトリウム−硫黄電
池においては、剛性容器の少なくとも内周面は陽極容器
に収容されている多硫化ナトリウム等の収容物質に対す
る耐腐食性が極めて高く、たとえ陽極容器からその収容
物質が外部に漏洩しても、剛性容器は収容物質が剛性容
器から外部へ漏洩するのを阻止する。このため、当該ナ
トリウム−硫黄電池を単電池として収容箱にその多数本
を収容する場合、従来のごとき各単電池に対応する数の
保護容器を使用する必要がなくてこれらの保護容器の使
用を廃止でき、これらの保護容器が占める専用面積に単
電池を収容することができる。このため、単電池の収容
箱内への収容本数を増大させることができて、収容箱内
での単位面積当りの単電池の収容本数を増大させて、1
ユニット当りのエネルギー密度を著しく向上させること
ができる。In the sodium-sulfur battery having the above-mentioned structure, at least the inner peripheral surface of the rigid container has extremely high corrosion resistance to the contained substances such as sodium polysulfide contained in the anode container. The rigid container prevents the contained material from leaking from the rigid container to the outside even if the contained material leaks from the outside. For this reason, when storing a large number of such sodium-sulfur batteries in a storage box as unit cells, it is not necessary to use a number of protective containers corresponding to each unit cell as in the prior art, and use of these protective containers is not required. It can be abolished and the cells can be accommodated in the dedicated area occupied by these protective containers. Therefore, the number of cells that can be accommodated in the accommodation box can be increased, and the number of cells that can be accommodated in the accommodation box per unit area can be increased.
The energy density per unit can be significantly improved.
【0011】[0011]
(ナトリウム−硫黄電池)以下、本発明に係るナトリウ
ム−硫黄電池を図面に基づいて説明する。図1には本発
明の一実施例に係るナトリウム−硫黄電池の一部縦断側
面が示されている。当該ナトリウム−硫黄電池は陽極容
器10aと、固体電解質10bと、剛性容器10cを主
要構成部材とし、かつ陰極活物質10dと、陽極活物質
10eを主要構成物質としている。陽極容器10aは筒
状の基体11と、同基体11の下端開口部を密閉する底
蓋12とからなり、基体11および底蓋12はアルミニ
ウムまたはアルミニウム合金にて形成されている。基体
11の上部には、径方向に屈曲するくびれ部11aが形
成されている。くびれ部11aは基体11の長手方向へ
の熱変形が容易なもので、陽極容器10aの加熱、冷却
時に熱変形して基体11の熱膨張および熱収縮を吸収緩
和すべく機能する。(Sodium-sulfur battery) Hereinafter, the sodium-sulfur battery according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a partial longitudinal side view of a sodium-sulfur battery according to one embodiment of the present invention. The sodium-sulfur battery has an anode container 10a, a solid electrolyte 10b, and a rigid container 10c as main components, and a cathode active material 10d and an anode active material 10e as main components. The anode container 10a includes a cylindrical base body 11 and a bottom cover 12 that seals a lower end opening of the base body 11, and the base body 11 and the bottom cover 12 are formed of aluminum or an aluminum alloy. A constricted portion 11a that is bent in the radial direction is formed on an upper portion of the base 11. The constricted portion 11a is easy to thermally deform in the longitudinal direction of the base 11, and functions to absorb and reduce thermal expansion and contraction of the base 11 by being thermally deformed when the anode container 10a is heated and cooled.
【0012】固体電解質10bは有底筒体でナトリウム
イオンの透過能を有するものであって、ベータアルミナ
にて形成されている。固体電解質10bはアルファアル
ミナにて形成されている絶縁リング13に嵌着された状
態で陽極容器10a内に同心的に配設されていて、陰極
端子14aを有する蓋体14bにて覆蓋されている。こ
れにより、絶縁リング13および蓋体14bは陽極容器
10aおよび固体電解質10bを密閉していて、固体電
解質10b内を陰極室に構成し、かつ陽極容器10aと
固体電解質10b間を陽極室に構成している。なお、陽
極容器10aを構成する基体11はその外周に図示しな
い陽極端子を備えている。The solid electrolyte 10b is a bottomed cylinder having sodium ion permeability, and is made of beta-alumina. The solid electrolyte 10b is disposed concentrically in the anode container 10a in a state of being fitted to an insulating ring 13 made of alpha alumina, and is covered with a lid 14b having a cathode terminal 14a. . Thus, the insulating ring 13 and the lid 14b seal the anode container 10a and the solid electrolyte 10b, configure the inside of the solid electrolyte 10b as a cathode chamber, and configure the space between the anode container 10a and the solid electrolyte 10b as an anode chamber. ing. The base 11 constituting the anode container 10a has an anode terminal (not shown) on its outer periphery.
【0013】当該ナトリウム−硫黄電池においては、陰
極室に陰極活物質10dが収容され、かつ陽極室に陽極
活物質10eが収容されている。陰極活物質10dは金
属ナトリウムからなり、金属繊維を介在させて陰極室に
収容されている。また、陽極活物質10eは硫黄からな
り、グラファイトフェルトを介在させた状態で陽極室に
収容されている。当該ナトリウム−硫黄電池において
は、同電池を300〜350℃に加熱すると約2.08
Vの開路電圧を示し、電池に外部負荷を接続すると電池
内では陰極活物質であるナトリウムがイオン化され、ナ
トリウムイオンは固体電解質10bを透過して陽極活物
質10eに達し、同活物質10eである硫黄と反応して
多硫化ナトリウムを生成させて放電される。また、当該
ナトリウム−硫黄電池においては、充電時には上記とは
逆の反応が起こって充電される。In the sodium-sulfur battery, a cathode compartment contains a cathode active material 10d, and an anode compartment contains an anode active material 10e. The cathode active material 10d is made of metallic sodium, and is housed in the cathode chamber with metal fibers interposed. The anode active material 10e is made of sulfur, and is accommodated in the anode chamber with graphite felt interposed. In the sodium-sulfur battery, when the battery is heated to 300 to 350 ° C., about 2.08
V indicates an open circuit voltage, and when an external load is connected to the battery, sodium as a cathode active material is ionized in the battery, and sodium ions pass through the solid electrolyte 10b to reach the anode active material 10e, which is the active material 10e. It reacts with sulfur to produce sodium polysulfide and is discharged. In addition, in the sodium-sulfur battery, a reaction opposite to the above occurs at the time of charging, and the battery is charged.
【0014】剛性容器10cは有底筒状の基体15と、
同基体15の上端に固着された内向きフランジ部16と
からなり、これらはステンレススチールにて形成されて
いる。また、基体15の内周面および外周面には耐腐食
性の被覆層15a,15bが形成されている。各被覆層
15a,15bはクロム、クロム系合金、コバルト系合
金等の溶射層または鍍金層からなるもので、10μm〜
100μm程度の厚みを有している。剛性容器10c
は、絶縁部材である筒状のマイカ17を介在させた状態
で陽極容器10aに外嵌されていて、この外嵌した状態
で同陽極容器10aを内部に収容している。剛性容器1
0cは、当該ナトリウム−硫黄電池の加熱、冷却時にお
ける陽極容器10aの長手方向の熱膨張を所定量に規制
すべく機能するとともに、各被覆層15a,15bの形
成に起因して高い耐腐食性を備えている。なお、本実施
例においては、剛性容器10cの内外両周面に被覆層1
5a,15bを形成して両周面に耐腐食性を付与してい
る例を示しているが、当該ナトリウム−硫黄電池におい
ては、使用上から剛性容器10cの内周面に耐腐食性を
付与することが肝要であり、内周面にのみ被覆層15a
を形成するようにしてもよい。The rigid container 10c comprises a bottomed cylindrical base 15 and
An inward flange 16 is fixed to the upper end of the base 15, and these are formed of stainless steel. Further, on the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the base 15, corrosion-resistant coating layers 15a and 15b are formed. Each of the coating layers 15a and 15b is composed of a sprayed or plated layer of chromium, a chromium-based alloy, a cobalt-based alloy, or the like, and has a thickness of 10 μm or more.
It has a thickness of about 100 μm. Rigid container 10c
Is externally fitted to the anode container 10a with a tubular mica 17 as an insulating member interposed therebetween, and the anode container 10a is housed inside the external container in this externally fitted state. Rigid container 1
0c functions to regulate the longitudinal thermal expansion of the anode container 10a during heating and cooling of the sodium-sulfur battery to a predetermined amount, and has high corrosion resistance due to the formation of the coating layers 15a and 15b. It has. In this embodiment, the coating layer 1 is provided on both inner and outer peripheral surfaces of the rigid container 10c.
Although an example is shown in which 5a and 15b are formed to impart corrosion resistance to both peripheral surfaces, in the sodium-sulfur battery, corrosion resistance is imparted to the inner peripheral surface of the rigid container 10c from the viewpoint of use. It is important that the coating layer 15a is formed only on the inner peripheral surface.
May be formed.
【0015】かかる構成のナトリウム−硫黄電池におい
ては、剛性容器10cの機能により、陽極容器10aの
長手方向の熱膨張が所定量に規制されている。従って、
当該ナトリウム−硫黄電池において、運転および運転停
止が繰り返し行われて陽極容器10aが熱膨張および熱
収縮する場合、陽極容器10aの伸縮は基体11のくび
れ部11aにより吸収されて緩和されるとともに、基体
11の伸長量が剛性容器10cの作用により所定量に規
制される。In the sodium-sulfur battery having such a configuration, the thermal expansion in the longitudinal direction of the anode container 10a is regulated to a predetermined amount by the function of the rigid container 10c. Therefore,
In the sodium-sulfur battery, when the operation and the shutdown are repeatedly performed and the anode container 10a thermally expands and contracts, the expansion and contraction of the anode container 10a is absorbed and reduced by the constricted portion 11a of the base 11, and the base is reduced. 11 is regulated to a predetermined amount by the action of the rigid container 10c.
【0016】また、当該ナトリウム−硫黄電池において
は、放電時に生成される多硫化ナトリウムに直接接触す
る基体11の内周面が多硫化ナトリウムにより腐食し損
傷した場合、陽極容器10aの内部に収容されている硫
黄、多硫化ナトリウム等の収容物質が外部に漏洩するお
それがあるが、外部へ漏洩した収容物質は剛性容器10
cによりそれ以上の外部への漏洩を阻止される。剛性容
器10cは特にその内周面に耐腐食性の被覆層15aを
備えているため、剛性容器10cは漏洩してきた収容物
質により腐食されて損傷するようなことはなく、剛性容
器10cが腐食損傷して収容物質が同容器10cからさ
らに外部へ漏洩することはない。Further, in the sodium-sulfur battery, if the inner peripheral surface of the substrate 11 which is in direct contact with sodium polysulfide generated during discharge is corroded and damaged by sodium polysulfide, it is accommodated in the anode container 10a. There is a danger that the contained substances such as sulfur and sodium polysulfide may leak to the outside,
c prevents further leakage to the outside. Since the rigid container 10c is provided with the corrosion-resistant coating layer 15a particularly on the inner peripheral surface thereof, the rigid container 10c is not corroded and damaged by the leaked containing material, and the rigid container 10c is corroded and damaged. As a result, the contained substance does not leak from the container 10c to the outside.
【0017】従って、当該ナトリウム−硫黄電池を単電
池として収容箱にその多数本を収容して1ユニットとす
る場合、各単電池をセラミック製または金属製の保護容
器にそれぞれ収容して支持し、各単電池の収容物質の漏
洩により隣接する単電池に対する腐食等の悪影響を防止
するようなことは全く不要である。このため、各単電池
を収容する場合には、これらの保護容器を省略して単電
池の収容本数を増大させることができる。すなわち、当
該ナトリウム−硫黄電池においては、その多数本を収容
箱に収容して1ユニットに構成する場合、単位面積当り
の単電池の収容本数を増大してエネルギー密度を増大さ
せることができる。Therefore, when the sodium-sulfur battery is a unit cell and a large number of the cells are housed in a housing box to form one unit, each unit cell is housed and supported in a ceramic or metal protective container, respectively. It is not at all necessary to prevent adverse effects such as corrosion on adjacent cells due to leakage of the contained material of each cell. For this reason, when accommodating each cell, these protective containers can be omitted and the number of cells accommodated can be increased. That is, in the sodium-sulfur battery, when a large number of the batteries are housed in a housing box to constitute one unit, the number of cells housed per unit area can be increased to increase the energy density.
【0018】図2〜図4には、ナトリウム−硫黄電池を
単電池として収容箱に収容する場合の収容状態の概略が
示されている。これらの各図において、図2は本実施例
に係るナトリウム−硫黄電池10の収容例を示し、図3
は金属製の保護容器を使用して収容するナトリウム−硫
黄電池20の収容例を示し、図4はセラミック製の保護
容器を使用して収容されたナトリウム−硫黄電池30の
収容例を示している。図2においては、内側から剛性容
器10cおよびマイカ18を示しており、図3において
は、剛性容器20a、マイカ21、金属製の保護容器2
2およびマイカ23を示し、図4においては、剛性容器
30a、マイカ31およびセラミック製の保護容器32
を示している。これらの例から明らかなように、本実施
例に係るナトリウム−硫黄電池10においては、単電池
として収容箱に収容する場合に保護容器22,32に相
当する保護容器を使用する必要がなく、これらの保護容
器22,32が占める専用面積を単電池の収容空間とし
て利用することができ、単電池の単位面積当りの収容本
数を増大させることができる。FIGS. 2 to 4 show the outline of the housing state when the sodium-sulfur battery is housed in the housing box as a single cell. In each of these figures, FIG. 2 shows an accommodation example of the sodium-sulfur battery 10 according to the present embodiment, and FIG.
Shows an example of housing a sodium-sulfur battery 20 housed using a metal protection container, and FIG. 4 shows an example of housing a sodium-sulfur battery 30 housed using a ceramic protection container. . 2 shows the rigid container 10c and the mica 18 from the inside, and FIG. 3 shows the rigid container 20a, the mica 21, and the metal protective container 2
FIG. 4 shows a rigid container 30a, a mica 31 and a ceramic protective container 32.
Is shown. As is apparent from these examples, in the sodium-sulfur battery 10 according to the present embodiment, it is not necessary to use the protective containers corresponding to the protective containers 22 and 32 when the single cells are stored in the storage box. The dedicated area occupied by the protective containers 22 and 32 can be used as a space for accommodating the cells, and the number of cells per unit area can be increased.
【0019】(実験)外径60mm、高さ100mm、
肉厚0.2mmのステレンリススチール製の剛性容器、
および同剛性容器の内外両周面にクロム鍍金を施して1
0〜15μmの厚みのクロムメッキ層(a)を設けたも
の、クロム(70重量%以上)−鉄合金を溶射して20
〜40μmの厚みのクロム−鉄合金の溶射層(b)を設
けたものについて、多硫化ナトリウムによる腐食試験を
行った。腐食試験においては、ナトリウム−硫黄電池か
ら取り出した多硫化ナトリウムを剛性容器に約半分程度
入れて400℃に加熱し、この加熱状態を3ケ月(21
60時間)保持して、各保護容器における多硫化ナトリ
ウムの漏洩、および剛性容器の腐食状態を観察した。得
られた結果を表1に示す。但し、同表の結果の欄におけ
る○印は保護容器に腐食孔が認められずかつ多硫化ナト
リウムの漏洩がない状態を示し、また×印は保護容器に
腐食孔が認められかつ多硫化ナトリウムがの漏洩が認め
られる状態を示している。(Experiment) Outer diameter 60 mm, height 100 mm,
A rigid container made of stellen lith steel with a thickness of 0.2 mm,
Chrome plating is applied to both inner and outer peripheral surfaces of the rigid container.
A chromium plating layer (a) having a thickness of 0 to 15 μm, and a chromium (70% by weight or more) -iron alloy
A corrosion test using sodium polysulfide was carried out on the chromium-iron alloy sprayed layer (b) having a thickness of の 40 μm. In the corrosion test, about half of the sodium polysulfide taken out of the sodium-sulfur battery was placed in a rigid container and heated to 400 ° C., and this heating state was maintained for 3 months (21 days).
For 60 hours), the leakage of sodium polysulfide in each protective container and the corrosion state of the rigid container were observed. Table 1 shows the obtained results. However, in the column of the results in the same table, the mark ○ indicates that no corrosion holes were found in the protective container and there was no leakage of sodium polysulfide, and the mark × indicates that corrosion holes were found in the protective container and sodium polysulfide was not found. This indicates a state in which leakage of air is recognized.
【0020】[0020]
【表1】 [Table 1]
【0021】同表を参照すると、内外両周面に耐腐食性
の被覆層を備えた剛性容器(実験NO.1〜NO.4)
では、多硫化ナトリウムによる腐食およびその漏洩は認
められないのに対して、同被覆層を備えていない剛性容
器(実験NO.5,NO.6)では、多硫化ナトリウム
による腐食が認められ、かつこの腐食に起因する多硫化
ナトリウムの漏洩が認められる。従って、前者の剛性容
器を備えたナトリウム−硫黄電池を単電池として収容箱
に多数本収容する場合、剛性容器からの多硫化ナトリウ
ムの漏洩を考慮する必要がなくて、図3および図4に示
すごとき保護容器の使用を省略することがてきるのに対
して、後者の剛性容器を備えたナトリウム−硫黄電池を
単電池としてその多数本を収容箱に収容する場合には、
剛性容器からの多硫化ナトリウムの漏洩を考慮して図3
および図4に示すごとき保護容器を使用する必要があ
る。Referring to the table, a rigid container provided with a corrosion-resistant coating layer on both the inner and outer peripheral surfaces (Experiments NO. 1 to NO. 4)
Does not show corrosion by sodium polysulfide and its leakage, whereas in a rigid container not provided with the coating layer (Experiment Nos. 5 and 6), corrosion by sodium polysulfide was observed, and Leakage of sodium polysulfide due to this corrosion is observed. Therefore, when a large number of sodium-sulfur batteries having the former rigid container are accommodated in the accommodation box as single cells, it is not necessary to consider leakage of sodium polysulfide from the rigid container, and FIGS. Whereas the use of the protective container can be omitted, in the case where a large number of the sodium-sulfur battery provided with the latter rigid container are housed in the housing box as single cells,
Considering the leakage of sodium polysulfide from the rigid container
And the use of a protective container as shown in FIG.
【図1】本発明の一実施例に係るナトリウム−硫黄電池
の一部縦断正面図である。FIG. 1 is a partially longitudinal front view of a sodium-sulfur battery according to one embodiment of the present invention.
【図2】同ナトリウム−硫黄電池を単電池として収容箱
に収容する状態を示す部分縦断面図である。FIG. 2 is a partial vertical sectional view showing a state where the sodium-sulfur battery is housed in a housing box as a unit cell.
【図3】ナトリウム−硫黄電池を単電池として収容箱に
収容する従来の一例を示す部分縦断面図である。FIG. 3 is a partial vertical sectional view showing an example of a conventional case in which a sodium-sulfur battery is housed in a housing box as a unit cell.
【図4】ナトリウム−硫黄電池を単電池として収容箱に
収容する従来の他の一例を示す部分縦断面図である。FIG. 4 is a partial longitudinal sectional view showing another example of a conventional case in which a sodium-sulfur battery is housed in a housing box as a unit cell.
10,20,30…ナトリウム−硫黄電池、10a…陽
極容器、10b…固体電解質、10c…剛性容器、10
d…陰極活物質、10e…陽極活物質、11…基体、1
5…基体、15a,15b…被覆層、20a,30a…
剛性容器、22,32…保護容器、18,21,23,
31…マイカ。10, 20, 30: sodium-sulfur battery, 10a: anode container, 10b: solid electrolyte, 10c: rigid container, 10
d: cathode active material, 10e: anode active material, 11: base, 1
5 ... base, 15a, 15b ... coating layer, 20a, 30a ...
Rigid containers, 22, 32 ... protective containers, 18, 21, 23,
31 ... Mica.
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01M 10/39 H01M 2/02 Continuation of front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01M 10/39 H01M 2/02
Claims (2)
と、同陽極容器の内部に配設されたナトリウムイオンを
透過可能な有底筒状のセラミック材料からなる固体電解
質と、同固体電解質内に収容された金属ナトリウムから
なる陰極活物質と、前記固体電解質と前記陽極容器間に
収容された硫黄からなる陽極活物質と、前記陽極容器を
外嵌し同陽極容器の熱膨張に起因する長手方向の伸びを
所定量に規制する同陽極容器に比較して熱膨張係数の小
さい剛性容器を備え、加熱状態において充放電動作を行
うナトリウム−硫黄電池において、前記剛性容器の内外
両周面のうちの少なくとも内周面に、同剛性容器より耐
腐食性の高い金属材料からなる被覆層を設けたことを特
徴とするナトリウム−硫黄電池。1. A bottomed cylindrical anode container made of a light metal material, a solid electrolyte made of a bottomed cylindrical ceramic material disposed inside the anode container and permeable to sodium ions, and the solid electrolyte A cathode active material composed of metallic sodium contained in the anode, an anode active material composed of sulfur contained between the solid electrolyte and the anode container, and a thermal expansion of the anode container caused by externally fitting the anode container. A sodium-sulfur battery comprising a rigid container having a small coefficient of thermal expansion compared to the same anode container that regulates longitudinal elongation to a predetermined amount, and performing a charge / discharge operation in a heated state, the inner and outer peripheral surfaces of the rigid container. A sodium-sulfur battery, wherein a coating layer made of a metal material having higher corrosion resistance than the rigid container is provided on at least the inner peripheral surface of the battery.
おいて、前記陽極容器がアルミニウムまたはアルミニウ
ム合金にて形成され、前記剛性容器がステンレススチー
ルにて形成され、かつ前記被覆層がクロム、クロム系合
金またはコバルト系合金にて形成されていることを特徴
とするナトリウム−硫黄電池。2. The sodium-sulfur battery according to claim 1, wherein the anode container is formed of aluminum or an aluminum alloy, the rigid container is formed of stainless steel, and the coating layer is made of chromium or chromium. A sodium-sulfur battery formed of an alloy or a cobalt-based alloy.
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JP6213051A JP2899526B2 (en) | 1994-09-06 | 1994-09-06 | Sodium-sulfur battery |
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JPH0878050A JPH0878050A (en) | 1996-03-22 |
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