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JPS5923475A - 化学電池 - Google Patents

化学電池

Info

Publication number
JPS5923475A
JPS5923475A JP58123579A JP12357983A JPS5923475A JP S5923475 A JPS5923475 A JP S5923475A JP 58123579 A JP58123579 A JP 58123579A JP 12357983 A JP12357983 A JP 12357983A JP S5923475 A JPS5923475 A JP S5923475A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
alloy
outlet
weight
aluminum
chemical
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.)
Granted
Application number
JP58123579A
Other languages
English (en)
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JPH0546069B2 (ja
Inventor
デトレフ・レペニンク
ベルント・リンドナ−
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BBC Brown Boveri France SA
Original Assignee
BBC Brown Boveri France SA
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BBC Brown Boveri France SA filed Critical BBC Brown Boveri France SA
Publication of JPS5923475A publication Critical patent/JPS5923475A/ja
Publication of JPH0546069B2 publication Critical patent/JPH0546069B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/36Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
    • H01M10/39Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34 working at high temperature
    • H01M10/3909Sodium-sulfur cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 解質によって互いに隔離された、少くとも区域的に金属
ケースによって規定された陽極室と陰極室を有し、アル
カリ金属を収容する挿入物体が陽極室の中に設けられ、
該挿入物体からアルカリ金属が少くとも1個の出口を経
てギャップに流出することができる、アルカリ金属およ
び硫黄ペースの化学電池に関する。
再充電可能な上記の化学電池は、例えば電動車輌のエネ
ルギ源として応用される高温電池列に使用される。
固体電解質を有する再充電可能な化学電池は、高いエネ
ルギおよび出力密度の蓄電池を構成するのに、極めて好
適である。アルカリ※カルコダン電池に使用される、例
えばβ酸化アルミニウム製の固体電解質は、移動性イオ
ンの伝導度が極めて高く、電子伝導度が何十乗も小さい
のが特徴である。このような固体電解質を化学電池の構
成に使用することによって、副次的な放電が事実上起こ
らないようになる。なぜなら電子伝導度を無視すること
ができ、反応物質も中性粒子として固体電解質を通過す
ることができないからである。
これに対する特殊な例がβ酸化アルミニウムの固体電解
質を有する、ナ) IJウムおよび硫黄ペースの化学電
池である。この化学電池の利点は、充電の際に副次的電
気化学反応が起こらないことである。その理由は、ナト
リウムイオンだけが固体電解質を通過しうろことである
。従ってこのようなナトリウム費硫黄電池の電流効率は
約100%である。この化学電池では電池のエネルギ含
有量と総重量の比が、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、電気化学反応の際に
多量のエネルギが放出されるからである。このようにし
てナトリウムおよび硫黄ペースの化学電池は、従来の蓄
電池、例えば鉛蓄電池と比較して、大きな利固体電解質
の破壊を生じる恐れがある。固体電解質の過度の老化や
機械的損傷の場合も、同じことが起こる。こうした場合
に多量のナトリウムと硫黄の混合と直接的な反応とを回
避するために、アルカリ金属を収容することができる安
全挿入物(挿入物体)を陽極室内に設けることが、米国
特許公報第4247605号で提案された。この安全挿
入物は下端に小さな出口を有し、この出口を介してナト
リウムが安全挿入物と固体電解質のあいだの安全ギャッ
プ(ギャッ7″)に流入することができる。
この構成の欠点は、固体電解質が破損すると、大量でな
いにしても、絶えず連続的に少量のナトリウムが陰極室
に流入しうろことである。
5一 そこで本発明の目的とするところは、電池の使用温度を
超えて温度が上昇すると、安全挿入物からのナトリウム
の流出が完全に遮断される化学電池を提供することであ
る。
前述した出口の閉鎖のために安全挿入物の内部に、周期
律表1−b族、■−a族ないしは■−a族の少くとも2
種の金属を含む合金の熔融可能な部材が配設され、かつ
少くとも出口の中に合金の融点を高める材料が配設され
ることによって、上記の目的が達成される。
本発明の本質をなす、その他の特徴は、特許請求の範囲
第2項ないし第7項に示す通りである。
安全挿入物の出口の近傍に配設される部材は、温度45
1°Cで融解し始める。部材を作製する合金がアルミニ
ウム65重量%とマグネシウム35重量%を含むことに
よって、この融点を保持することができる。重量の記述
は合金の総重6ー %を含む合金を部材の製造のために使用すれば部材が温
度485°Cで融解し始めるようになる。
ところがこの合金は上記の温度で融解し始める性質を有
するばかりでなく、ナ) IJウムや電池のその他の構
成部分に対して別の利点がある。
合金、特に合金で作られた部材は、安全容器内のナトリ
ウムに溶解しないのである。この合金の融点は、固体状
アルミニウムによって変化させられない。また合金はア
ルミニウム製の安全挿入物に溶は込まないように選ばれ
ているから、安全挿入物の壁体に点食が生じる恐れがな
い。
本発明により安全挿入物の出口の内部にアルミニウム製
の芯が配設される。電池内の温度が451°Cの値まで
上昇すると、部材が融解し始め、熔融合金が安全挿入物
の出口に入る。熔融合金はそこにあるアルミニウムを溶
解する。このため熔融合金の融点が上昇する。こうして
合金は既に出口内部で凝固するようになる。安全上の理
由から、出口に直接に接続する安全ギャップの区域に、
補助的にアルミニウムの網な配役することが可能である
。予見できない理由により、熔融合金がこの区域に到達
した場合、この熔融合金によってアルミニウムの網が溶
解される。その結果、融点が最終的に高められるから、
遅くともこの区域で合金の凝固が生じる。
こうしてナトリウムは精々安全挿入物の外側境界までし
か流れることができないことが保証される。
次に図面に基づいて本発明による一実施例を説明する。
図にはす) IJウムおよび硫黄ペースの化学電池1の
垂直断面図が示されている。化学電池1は実質的に金属
ケース2と固体電解質3から成る。金属ケース2はカッ
プ状をなす。アルミニウムまたは特殊鋼製である。その
内部に、β酸化アルミニウムで作製された固体電解質3
が配設されている。固体電解質もまたカッ7″状に形成
される。固体電解質30寸法は、金属ケース2の内面と
固体電解質3の外面のあいだに連続した間隙4が残るよ
うに、選定される。この間隙は陰極室として利用される
。ここに示する電池の実施態様では、固体電解質3の内
部が陽極室5として使用される。金属ケース2は上側開
放端に、内向きのフランジ6を具備する。固体電解質3
は上端に、外向きのフランジ7を有する。この7ランノ
7はα酸化アルミニウムの絶縁リングから成る。絶縁リ
ングは封着用ガラス8によって、固体電解質3と連結さ
れる。絶縁リングは外向きフランジ70機能を有する。
7ランジ7は金属ケース2の7ランジ6の上に載置され
る。2個のフランジ6および7のあいだに、シール9が
配設される。2個のフランジ6および7によって、陰極
室4が外部に対して閉鎖される。電池1の閉鎖は、非電
導材料製の閉鎖板10によって行われる。閉鎖板10は
陽極室と電池1全体を外部に対して閉鎖する。閉鎖板1
0は固体電解質3のフランジ7の上に載置される。フラ
ンジ7と閉鎖板10のあいだにシール11が配設される
。陽極集電体はこの場合、金属棒19から成る。金属棒
19の一方の端部9− は安全挿入物12の中に長く突出する。その他方の端部
は閉鎖板10の穴を貫いて外へ導き出され、閉鎖板10
の上へ数ミリメートル突出している。電池1の構成部分
6.7および10の連結は、ここで詳しく説明しない公
知の方法で行なわれる。
固体電解質3の中に安全挿入物(挿入物体)12が挿設
されている。安全挿入物12もまたカップ状をなし、こ
こで説明する実施例ではアルミニウム製である。安全挿
入物の製造のために、特殊鋼を使用することもできる。
安全挿入物12の寸法は、その外面と固体電解質3の内
面とのあいだに、円周状に狭い安全ギャップ(ギヤ27
″)13が残るように選定した。安全挿入物12は、固
体電解質3の内部に配設された下端に、細い出口14を
有する。安全挿入物12は熔融ナトリウムを収容するた
めに設けたものである。これによって固体電解/]3の
破損の時に、多量のす) IJウムが陰極室4に流れ込
むことが防止される。固体電解質3と安全挿入10− 物12のあいだにある安全ギャップ13の内部には、固
体電解質3と安全挿入物12の横界面の区域に金属繊維
15が配設される。これは毛管構造の役割を担当する。
それによって、安全挿入物12の出口14から出るナト
リウムが、電解質の内面に運ばれる。同時に、この面が
常にナトリウムで濡れることが保証される。
ここに示す実施例では、安全挿入物12の出口14に直
接に接続する安全ギャップ13の内部に、アルミニウム
製の金網16が配設されている。安全挿入物12の出口
14の中にアルミニウム製の芯17が挿入される。安全
挿入物12の内部には、出口140区域に環状部材(部
材)18が、出口14を開放するようにして配設される
。部材18は、電池の使用温度を遥かに超える値に電池
1の温度が上昇した時に、出口14を閉鎖する。本発明
によりこの部材18は、周期律表I−b族、■−a族お
よび■−a族の少くとも2種の金属を含む合金で作製さ
れる。合金の組成は、部材18をどのような温度で融解
し始めさせるか、による。例えば電池1の中の温度が約
455°Cの値に上昇した時に、安全挿入物12からの
す) IJウムの流れを完全に抑制することを意図する
ならば、アルミニウムの65重量%とマグネシウムの3
5重量%を含む合金を使用することが好ましい。部材1
8をこの合金で作製すれば、451°Cの内部温度に到
達すると、部材18が融解し始めるようになる。熔融合
金は安全挿入物12の内部区域から出口14に流れ込む
。そこに挿入されたアルミニウム製の芯17がこの熔融
合金によって溶解される。
溶解したアルミニウムは、合金の融点を高める。
それによって合金は既に出口内で凝固するようになる。
芯17によって供給されるアルミニウム量が、合金の融
点を高めるのに充分でなければ、補助的安全要因すなわ
ち安全ギャップ13の中に、出口14に直接に続いて配
設されたアルミニウムの網16が設定され、合金が出口
14の中で凝固しない場合は、同じく熔融合金によって
溶解されるアルミニウムの網16によQ1出口14に直
接に接続する安全ギャップ130区域で遅くとも合金が
凝固するようになる。部材18の大きさは、出口14が
凝固する合金の栓の形成によって完全に閉鎖されるよう
に定める。
部材18の製造のために、アルミニウム65重量%、マ
グネシウム35重量%の合金の代りに、銅30.7重量
%とマグネシウム69,3重量%から成る合金を使用す
ることもできる。重量の記述は合金の総重量を基準とす
る。但しこの合金による部材18は、485°Cで初め
て融解し始める。場合によってはアルミニウム50重量
%およびマグネシウム50重量%を含む合金で、部材を
作製することもできる。
【図面の簡単な説明】
添付図面はこの発明の一実施例によるナトリウムおよび
硫黄ベースの化学電池の縦断面図を示す。 1・・・電気化学電池、2・・・金属ケース、3・・・
固体電解質、4・・・陰極室、5・・・陽極室、12・
・・安13− ′全挿入物、13・・・安全ギヤツノ、14・・・出口
、18・・・熔融可能な部材。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦14−

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  アルカリイオンを伝導する固体電解質によっ
    て互いに隔離され、少くとも区域的に金属ケースによっ
    て規定された陽極室と陰極室とを有し、アルカリ金属を
    収容する挿入物体が陽極室の中に設けられ、該挿入物体
    からアルカリ金属が少くとも1個の出口を経てギャップ
    に流出することができる、アルカリ金属および硫黄をベ
    ースとする電気化学電池において、出口の閉鎖のために
    挿入物体の内部に、周期律表のI −す族、■−a族な
    いしは1ll−a族に属する金属のうちの少くとも2種
    類の金属を含む合金の熔融可能な部材が配設され、かつ
    少くとも出口の中に合金の触感を高める材料が配設され
    ていることを特徴とする化学電池。
  2. (2)前記熔融可能な部材が環状の小片状に形成され、
    出口が開放されるようにして、挿入物体の内部に配設さ
    れていることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載
    の化学電池。
  3. (3)前記熔融可能な部材が、合金の総重量の少くとも
    65重量%のアルミニウムと35重量%のマグネシウム
    を含む合金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項または第2項に記載の化学電池。
  4. (4)前記熔融可能な部材が、合金の総重量の少くとも
    50重量%のアルミニウムと50重量%のマグネシウム
    を含む合金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項あるいは第2項に記載の化学電池。
  5. (5)前記熔融可能な部材が、合金の総重量の少くとも
    30.7重量%の銅と69.3重量%のマグネシウムを
    含む合金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項あるいは第2項に記載の化学電池。
  6. (6)前記挿入物体の出口の中に、アルミニウム製の芯
    を配設したことを特徴とする特許請求の範囲第1項ない
    し第5項のいずれかに記載の化学電池。
  7. (7)前記安中p入物体の出口に直接隣接するギャップ
    の区域に、少くとも1個のアルミニウム製金網を配設し
    たことを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第6項
    のいずれかに記載の化学電池。
JP58123579A 1982-07-10 1983-07-08 化学電池 Granted JPS5923475A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19823225861 DE3225861A1 (de) 1982-07-10 1982-07-10 Elektrochemische speicherzelle
DE3225861.5 1982-07-10

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5923475A true JPS5923475A (ja) 1984-02-06
JPH0546069B2 JPH0546069B2 (ja) 1993-07-12

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ID=6168129

Family Applications (1)

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JP58123579A Granted JPS5923475A (ja) 1982-07-10 1983-07-08 化学電池

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US (1) US4476201A (ja)
EP (1) EP0099492B1 (ja)
JP (1) JPS5923475A (ja)
DE (1) DE3225861A1 (ja)

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