(57)【要約】【課題】乾燥状態の消火剤の維持管理が不要で、ナトリウム−硫黄電池に発生した火災をより短時間に消火することができるナトリウム−硫黄電池における火災の消火方法を提供する。【解決手段】ナトリウム−硫黄電池により構成された集合電池群を収納したケース内全域に、ナトリウムイオン捕捉能を有するゼオライトの充填層を設け、火災事故発生時に電池から流出したナトリウムをゼオライトで捕捉することを特徴とするナトリウム−硫黄電池における火災の消火方法である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナトリウム−硫黄電池により構成された集合電池群を収納したケース内全域に、ナトリウムイオン捕捉能を有するゼオライトの充填層を設け、火災事故発生時に電池から流出したナトリウムをゼオライトで捕捉することを特徴とするナトリウム−硫黄電池における火災の消火方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナトリウム−硫黄電池における火災の消火方法に関し、詳細には、ナトリウム−硫黄電池に異常が発生して内部の活物質の化学反応により発生した火災の消火方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車、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、３００〜４００℃で動作する高温型のナトリウム−硫黄電池の開発が進められている。すなわち、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、陽極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。このナトリウム硫黄電池を複数個直列に接続して、さらにその直列接続したものを複数配置して３００〜４００℃に加熱することにより、活物質となる金属ナトリウム及び硫黄を溶融し、溶融状態で活物質のイオンの移動を行わせ、互いに電気化学反応を行わせて所定の電気エネルギーを得るようにしている。
【０００３】
ところが、このナトリウム−硫黄電池においては、高温電池装置の作動中に特定の単電池が必要以上に高温にさらされたり短絡等の事故により大電流が流れるとジュール熱によって単電池自体が発熱し、この結果、固体電解質管が破壊されることがある。このように破壊された場合、固体電解質管により内外に区分されていた溶融金属ナトリウムと溶融硫黄とが直接化学反応し、その反応熱により、そのケース内で火災が発生する。
【０００４】
この場合、金属ナトリウムや硫黄あるいはこれらの化学反応による生成物と反応しない消火剤として砂またはセラミック粒子をケース上面からケース内に流し込むことにより酸素を遮断する方法が知られている（特許文献１を参照）が、砂またはセラミック粒子を水分を吸湿しないように乾燥状態を維持しながら保管管理しなければならないという問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平８−０１７８３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、乾燥状態の消火剤の維持管理が不要で、ナトリウム−硫黄電池に発生した火災をより短時間に消火することができるナトリウム−硫黄電池における火災の消火方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、ナトリウム−硫黄電池により構成された集合電池群を収納したケース内全域に、ナトリウムイオン捕捉能を有するゼオライトの充填層を設け、火災事故発生時に電池から流出したナトリウム溶融物をゼオライトで捕捉することを特徴とするナトリウム−硫黄電池における火災の消火方法を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によればゼオライトは、ナトリウムイオン捕捉能を有するとともにナトリウム−硫黄電池の作動温度では溶融しないので、ナトリウム−硫黄電池におけるナトリウムの燃焼を防止し、火災をより短時間に消火することが可能になる。また、ゼオライトは細かい粒状であるため、収納ケース内及び単電池間の充填性に優れている。さらに、ゼオライトは絶縁性を有するため、火災消火作業時の電池相互の短絡事故を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ナトリウム−硫黄電池の電池構造を説明する側断面図である。
【図２】本発明のナトリウム−硫黄電池の実施形態を示す平面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に本発明を図面により詳細に説明する。図１にナトリウム−硫黄電池の電池構造を説明する側断面図を示す。ナトリウム−硫黄電池は、負極活物質の金属ナトリウム１が、ナトリウムイオン（Ｎａ＋）の状態で固体電解質（β−アルミナ）管２中を移動して正極に達し、正極活物質の硫黄３と反応して多硫化ナトリウム（Ｎａ２ＳＸ）を生成する反応が放電反応であり、その逆が充電反応である（化１参照）。
【００１１】
【化１】
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【００１２】
ナトリウム−硫黄電池において、放電深度の浅い領域では正極に硫黄が存在するが、さらに放電深度が深くなり正極に硫黄が存在しなくなると、正極活物質は、放電深度に応じてＮａ２Ｓ５からＮａ２Ｓ３までのＮａ２Ｓｘ（ｘ＝３〜５）のいずれかの組成からなる多硫化ナトリウムの一相領域に変化し、放電深度が深くなるにつれて負極の金属ナトリウムは正極に移動し減少する。
【００１３】
次に、本発明のナトリウム−硫黄電池における火災の消火方法の実施形態を図２に基づいて説明する。
【００１４】
図２に示すように、断熱材により四角箱状に形成された収納ケース４の内部には、複数のナトリウム−硫黄電池の単電池５よりなる集合電池が収納されている。この集合電池における各単電池５には、単体のナトリウム−硫黄電池が単独で、もしくは上下方向に複数積層されるとともに、直列接続した状態で設置され、それらが並列で設置されている。また、単体のナトリウム−硫黄電池は、金属ナトリウムと硫黄とが固体電解質により区分して収納されている。収納ケース４は複数並べて設置され、各収納ケース４の内部が常時約３００℃に加熱され電池内の金属ナトリウム及び硫黄が溶融状態になっている。
【００１５】
収納ケース４の内部全域、すなわち、各単電池５の周囲、収納ケース４の側壁と単電池５との間及び収納ケース４の上下面と単電池５との間には、ナトリウムイオン捕捉能を有するゼオライト６が充填されている。ゼオライトとしては、結晶水を含まない無水ゼオライトが用いられる。
【００１６】
ここで、電池装置が加熱状態で作動中に、特定の単電池が必要以上に高温にさらされたり短絡等の事故により大電流が流れると、ジュール熱によって単電池自体が発熱し、固体電解質管が破損する。固体電解質管が破損すると、固体電解質管内の溶融金属ナトリウムと陽極容器内の溶融硫黄とが直接化学反応し主たる反応として多硫化ナトリウム、特に三硫化ナトリウムが生成され、このときの反応熱により収納ケース４内では火災が発生する。
【００１７】
また化学反応熱が多量に発生することで、単電池５の陽極容器及び容器上部カバー（図示せず）が破損し、容器上部より金属ナトリウムと硫黄が収納ケース４内に流出する。それにより、金属ナトリウムが空気中の酸素等とさらに反応して高温状態となり、集合電池群の他の単電池を破壊して行くことになる。
【００１８】
流出した金属ナトリウムは、単電池５間に充填したゼオライトの層をまたいで他の集合電池ブロック（図２例では集合ブロック２）にも及ぶことになるが、このとき、単電池５間に充填したゼオライトが溶融金属ナトリウムイオンを細孔内に捕捉するので、流出した金属ナトリウムが他の集合電池ブロックに及び、他の正常なナトリウム−硫黄電池へ事故が拡大するのを未然に防止する。
【００１９】
この結果、金属ナトリウムによる類焼及び金属ナトリウムと硫黄との化学反応を停止しそれ以上の発熱を抑制するので、発生した火災を初期段階で消火させると同時に、ナトリウムをゼオライトの中に封じ込めてあるので、硫黄との直接化学反応も最小限に留められることとなり、より短時間で消火することができる。また、ゼオライトには、ナトリウム粒子、硫黄粒子、硫黄イオン、多硫化ナトリウム粒子なども捕捉する効果も期待できるため、より効果的に化学反応を抑えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明は、ナトリウム−硫黄電池における火災の消火方法として有用である。
【符号の説明】
【００２１】
１  金属ナトリウム
２  固体電解質（β−アルミナ）管
３  硫黄
４  収納ケース
５  単電池
６  ゼオライト
【図１】
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【図２】
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