(57)【要約】      （修正有）【課題】電流密度が高く衝撃に強いナトリウム硫黄電池を提供する。【解決手段】ナトリウム４と硫黄１１と硫化ナトリウム１２を活物質とするナトリウム硫黄電池１において、正極と負極を分離する電解質１４の外形を棒状もしくは板状とし、電解質１４の中心に単一か複数の棒状の細いナトリウム流路１３もしくは板状の薄いナトリウム流路１３を設け、電解質１４を複数並設したり蜂の巣状に配置して電解質１４の面積を増やし、高い電流密度が得られなおかつ振動や衝撃に耐えられるナトリウム硫黄電池とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナトリウムを負極活物質に硫黄と硫化ナトリウムを正極活物質とするナトリウム硫黄電池において、正極と負極を分離する電解質の外形を棒状もしくは板状とし、電解質の中心に単一か複数の棒状の細いナトリウム流路もしくは板状の薄いナトリウム流路を設けることを特徴とするナトリウム硫黄電池。
【請求項２】
請求項１の板状の電解質を曲げたり分岐させたり接合させたりすることを特徴とするナトリウム硫黄電池。
【請求項３】
ナトリウム硫黄電池の内部を隔壁で負極室と正極室に区切り、任意数の請求項１や請求項２の電解質を隔壁に接合して正極室に保持し、負極室とナトリウム流路とは隔壁に開けた複数の穴で接続することを特徴とするナトリウム硫黄電池。
【請求項４】
ナトリウム硫黄電池の電解質の負極側に多孔質の支持層を設けることを特徴とするナトリウム硫黄電池。
【請求項５】
ナトリウム硫黄電池の電解質の正極側に多孔質の絶縁層を設け、さらにその上に絶縁性の素材と導電性の素材とを混合した多孔質の接続層を設けることを特徴とするナトリウム硫黄電池。
【請求項６】
請求項４の支持層や請求項５の接続層に、靭性が高い素材や熱伝導率の高い素材を採用することを特徴とするナトリウム硫黄電池。
【請求項７】
ナトリウム硫黄電池のナトリウム流路と電解質と請求項４の支持層と請求項５の絶縁層と接続層の全てもしくは一部を押出し加工で一度に成型し、焼結して一体とすることを特徴とするナトリウム硫黄電池の電解質の製造方法。
【請求項８】
ナトリウム硫黄電池の電解質と隔壁とを同時に焼結して一体とすることを特徴とするナトリウム硫黄電池の電解質と隔壁の製造方法。
【請求項９】
ナトリウム硫黄電池の電解質と平行な正極板を設け、正極板に電流の流れる方向と平行な多数の間隙を設けることを特徴とするナトリウム硫黄電池。
【請求項１０】
ナトリウム硫黄電池の負極室に隔壁と平行に導電性の負極板を設けることを特徴とするナトリウム硫黄電池。
【請求項１１】
請求項１０の負極板を導電性の柱や板により負極缶に接続し、正極板を正極缶の底に接合することを特徴とするナトリウム硫黄電池。
【請求項１２】
請求項１０の負極板を負極缶に接合し、負極缶の外側面に正極缶とは絶縁され正極缶の端まで延びる負電極を接合し、正極板を正極缶の側面に接合することを特徴とするナトリウム硫黄電池。
【請求項１３】
請求項３の隔壁と負極缶をＬ字型とし、ナトリウム流路と負極室を隔壁の側面に開けた穴で接続し、正極板を正極缶の側面に接合することを特徴とするナトリウム硫黄電池。
【請求項１４】
ナトリウム硫黄電池の缶に鉄系金属や鉄アルミ合板を採用することを特徴とするナトリウム硫黄電池。
【請求項１５】
ナトリウム硫黄電池の隔壁の端面にメタライズ層を作成し、缶と隔壁のメタライズ層とを溶接することを特徴とするナトリウム硫黄電池。
【請求項１６】
ナトリウム硫黄電池の缶の組立て後に、正極室の内部に鍍金を施すことを特徴とするナトリウム硫黄電池の鍍金方法。
【請求項１７】
ナトリウム硫黄電池の外形を方形とし、電池の電極となる面以外の外周に絶縁を施すことを特徴とするナトリウム硫黄電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ナトリウム硫黄電池。
【背景技術】
【０００２】
負極活物質にナトリウムを正極活物質に硫黄と硫化ナトリウムを用いるナトリウム硫黄電池は、正極と負極の分離にナトリウムイオンを透過するベータアルミナ固体電解質が用いられる。
ナトリウム硫黄電池は、負極のナトリウムが電解質を透過して正極に移動し硫黄と結合して硫化ナトリウムになることで放電し、正極の硫化ナトリウムからナトリウムが分離して電解質を透過して負極にナトリウムが移動して充電される。
ナトリウム硫黄電池の構造は、絶縁性の隔壁と隔壁に接合した袋管や平板状の電解質で電池内を正極室と負極室とに分け、隔壁に正極缶を接合して内部は正極室になりナトリウムを収容し、隔壁に負極缶を接合して内部は負極室になり硫黄や硫化ナトリウムを収容している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−０６８３５６号公報
【特許文献２】特開２００５−１４９７７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
自動車等の動力源にナトリウム硫黄電池を採用するためには短時間での充放電が必要であり、従来の電池では電流密度が不足している。また長期にわたる多様な振動に耐え、衝突事故等での衝撃でも破損しない、安全性の高い電池とする必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ナトリウムを負極活物質に硫黄と硫化ナトリウムを正極活物質とするナトリウム硫黄電池において、正極と負極を分離する電解質の外形を棒状もしくは板状とし、電解質の中心に単一か複数の棒状の細いナトリウム流路もしくは板状の薄いナトリウム流路を設ける。
ナトリウム硫黄電池の板状の電解質を曲げたり分岐させたり接合させたりする。
ナトリウム硫黄電池の内部を隔壁で負極室と正極室に区切り、任意数の電解質を隔壁に接合して正極室に保持し、負極室とナトリウム流路とは隔壁に開けた複数の穴で接続する。
【０００６】
ナトリウム硫黄電池の電解質の負極側に多孔質の支持層を設ける。
ナトリウム硫黄電池の電解質の正極側に多孔質の絶縁層を設け、さらにその上に絶縁性の素材と導電性の素材とを混合した多孔質の接続層を設ける。
ナトリウム硫黄電池の支持層や接続層に、靭性が高い素材や熱伝導率の高い素材を採用する。
【０００７】
ナトリウム硫黄電池のナトリウム流路と支持層と電解質と絶縁層と接続層の全てもしくは一部を押出し加工で一度に成型し、焼結して一体とする。
ナトリウム硫黄電池の電解質と隔壁とを同時に焼結して一体とする。
ナトリウム硫黄電池の電解質と平行な正極板を設け、正極板に電流の流れる方向と平行な多数の間隙を設ける。
ナトリウム硫黄電池の負極室に隔壁と平行に導電性の負極板を設ける。
【０００８】
ナトリウム硫黄電池の負極板を導電性の柱や板により負極缶に接続し、正極板を正極缶の底に接合する。
ナトリウム硫黄電池の負極板を負極缶に接合し、負極缶の外側面に正極缶とは絶縁され正極缶の端まで延びる負電極を接合し、正極板を正極缶の側面に接合する。
ナトリウム硫黄電池の隔壁と負極缶をＬ字型とし、ナトリウム流路と負極室を隔壁の側面に開けた穴で接続し、正極板を正極缶の側面に接合する。
【０００９】
ナトリウム硫黄電池の缶に鉄系金属や鉄アルミ合板を採用する。
ナトリウム硫黄電池の隔壁の端面にメタライズ層を作成し、缶と隔壁のメタライズ層とを溶接する。
ナトリウム硫黄電池の缶の組立て後に、正極室の内部に鍍金を施す。
ナトリウム硫黄電池の外形を方形とし、電池の電極となる面以外の外周に絶縁を施す。
【発明の効果】
【００１０】
ナトリウムを負極活物質に硫黄と硫化ナトリウムを正極活物質とするナトリウム硫黄電池において、正極と負極を分離する電解質の外形を棒状もしくは板状とし、電解質の中心に単一か複数の棒状の細いナトリウム流路もしくは板状の薄いナトリウム流路を設けることで、電解質の単位面積当りの容積を少なくできる。そのため、電解質の面積を広げて電池の電流密度を増やしても、電池の容積に占める電解質の容積は極端に増えず、電池の電気容量の減少は少なくなる。
ナトリウム硫黄電池の板状の電解質を曲げたり分岐させたり接合させたりすることで、多様な形状の電解質とすることができ、多方向からの応力に電解質が耐えられ、電池の耐衝撃性を高めることができる。
【００１１】
ナトリウム硫黄電池の内部を隔壁で負極室と正極室に区切り、任意数の電解質を隔壁に接合して正極室に保持し、負極室とナトリウム流路とは隔壁に開けた複数の穴で接続すると、上部が負極室に下部が正極室となるよう電池を設置できれば、ナトリウムは隔壁に開けた穴を通り、正極室に保持された電解質のナトリウム流路に重力により自然に供給される。
また正極室と負極室は隔壁で区切られているので、電解質が大破しても電池の活物質が急激に混ざり合わず、電池が一気に高温になることは避けられる。
また複雑な形状の電解質としたり複数の電解質を併設して電解質の面積を増やすことができ、電解質の面積に比例して電池の電流密度を稼げる。また電解質を多数並設したり複雑に区間に区切るような形状に電解質を組上げることで、一枚の電解質に掛かわる正極活物質の容積が減少し、電解質の受ける振動や衝撃を分散することができる。
【００１２】
ナトリウム硫黄電池の電解質の負極側に多孔質の支持層を設けると、電解質に掛かる硫黄の蒸気圧を支持層で受け止め、電解質単独で蒸気圧に耐える必要はなくなるため電解質の厚さを薄くでき、電解質の抵抗値が下がって電池の電流密度を稼げる。
ナトリウム硫黄電池の電解質の正極側に多孔質の絶縁層を設け、さらにその上に絶縁性の素材と導電性の素材とを混合した多孔質の接続層を設けると、硫化ナトリウムの移動は接続層の絶縁性の素材も担い、そのため絶縁層は絶縁の機能のみに限定でき絶縁層の厚さを薄くできる。
また硫黄の移動も接続層の導電性の素材が担い、絶縁層が薄いため接続層の硫黄と電解質が近づいてナトリウムイオンの拡散距離が短くなる。また接続層が実質的な正極になり、接続層の導電性の素材により絶縁層と正極板間の抵抗値が下がる。これらの効果で電解質と正極板との間の抵抗値が下がって電池の電流密度を稼げる。
【００１３】
ナトリウム硫黄電池の電解質の負極側に多孔質の支持層を設け、かつ電解質の正極側に多孔質の絶縁層を挟んで多孔質の接続層を設けると、電解質が支持層と絶縁層や接続層に挟まれているため、電解質に亀裂が入っても電解質は離散せず亀裂は広がらない。その結果、亀裂から進入する正極活物質の容積は限られ、ナトリウムと反応して生成される溶解温度の高い硫化ナトリウムは支持層に捕らえられ、亀裂はやがて塞がる。
ナトリウム硫黄電池の支持層や接続層に靭性の高い素材を採用すると、支持層や接続層で衝撃に耐えることで、薄くても衝撃に強い電解質が得られる。また支持層や接続層に熱伝導率の高い素材を採用すると、電池の放電末期等に電解質の局部に電流が集中し発熱しても、熱が分散されて高い電流密度にも耐えられ電池が得られる。
【００１４】
ナトリウム硫黄電池のナトリウム流路と支持層と電解質と絶縁層と接続層の全てまたは一部を押出し加工で一度に成型し、焼結して一体とすることで、高い剛性の電解質が得られ電解質の生産性も改善される。
ナトリウム硫黄電池の電解質と隔壁とを同時に焼結して一体とすると、後で電解質と隔壁を組立てて接合する手間が省略できる。
【００１５】
ナトリウム硫黄電池の電解質と平行な正極板を設け、正極板に電流の流れる方向と平行な間隙を設けると、正極板の抵抗値を上げずに正極板に活物質の通過できる間隙を設けられる。
ナトリウム硫黄電池の負極室に隔壁と平行に導電性の負極板を設けると、負極室のナトリウムが消費され電池が多少傾斜しても、負極板と隔壁の隙間の毛細管現象で隔壁の周囲にナトリウムが最後まで残り、放電末期でも負極室の抵抗値が低い値に抑えられる。
【００１６】
ナトリウム硫黄電池の負極板を導電性の柱や板により負極缶に接続し、正極板を正極缶の底に接合すると、負極缶と隔壁間の抵抗値は常に低く抑えられる。負極室の負極板の柱や板と電解質とを直線上に並ぶように中心線を合わせると、電池内を負極缶から正極缶まで直線状に貫いて電流を流すことができ、電池の抵抗値が低くなり、電池は縦に直列に接続できる。
ナトリウム硫黄電池の負極板を負極缶に接合し、負極缶の外側面に正極缶とは絶縁され正極缶の端まで延びる負電極を接合し、正極板を正極缶の側面に接合すると、電池を横に直列に接続できる。
【００１７】
ナトリウム硫黄電池の隔壁と負極缶をＬ字型とし、ナトリウム流路と負極室を隔壁の側面に開けた穴で接続し、正極板を正極缶の側面に接合すると、電池の一側面は負極になり、電池内を直線状に横に電流が流れて低い抵抗値の電池が得られ、電池を横に直列に接続できる。
ナトリウム硫黄電池の缶に鉄系金属や鉄アルミ合板を採用すると、缶を薄くしても高い強度が得られ、結果的に電池の缶の重量をアルミ等の缶と同等以下にできる。また鉄アルミ合板を採用すると、強度を維持しながら缶の電気抵抗を減らせる。
【００１８】
ナトリウム硫黄電池の隔壁の端面にメタライズ層を作成し、缶と隔壁のメタライズ層とを溶接すると、接合強度が高く耐衝撃性のあるナトリウム硫黄電池が得られる。
ナトリウム硫黄電池の缶の組立て後に、正極室の内部に鍍金を施すと、溶接箇所等の組立てで破損した部分が鍍金層で補修される。また接続層と正極板が鍍金で繋がり固定され抵抗値も下がる。
ナトリウム硫黄電池の外形を方形とし、電池の電極となる面以外の外周に絶縁を施すと、他の絶縁材無しで多数の電池を高密度に各方向に積層することができる。また積層した電池が剛体として一体になりより振動しにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】電池の断面図。                (実施例１)
【図２】電解質の形状図。              (実施例１)
【図３】電解質の部分断面図。          (実施例１)
【図４】隔壁の端面断面図。            (実施例１)
【図５】Ｌ字型電池の断面図。          (実施例２)
【図６】電解質押出しノズルの断面図。  (実施例３)
【図７】横接続電池の断面図。          (実施例４)
【発明を実施するための形態】
【００２０】
当発明の電池の実施例を図とともに説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１はナトリウム硫黄電池の断面図である。
電池１はアルミナ等を焼結して作成した絶縁体の隔壁７に、上から負極缶３を下から正極缶１０を溶接して電池１の容器としている。負極缶３内は負極室になりナトリウム４を収容し、正極缶１０内は正極室になり硫黄１１と硫化ナトリウム１２を収容する。硫黄１１は硫化ナトリウム１２と分離し比重が軽いので硫化ナトリウム１２の上に浮かぶ。
隔壁７には板状の電解質１４が４枚接合されていて、電解質１４は従来の袋管の電解質と比較して２倍程度の面積になる。隔壁７にはナトリウム通過穴６が開いていて、電解質１４の中心にあるナトリウム流路１３に繋がっていて、充放電に伴うナトリウム４の負極室と電解質１４間の移動を可能にし、電流の経路にもなる。
【００２２】
電池１では大部分のナトリウム４は隔壁７で遮られた負極室内に収容されていて、電解質１４の容積は最小限に抑えられている。
負極缶３内部の上底には複数の柱２が溶接され、柱２の他端には負極板５が隔壁７と接するように溶接されている。柱２と負極板５は負極室内の充放電電流の最短経路となる。負極室内の電流は負極缶３の外周に沿って流れないので、負極缶３は鉄等の導電率の低い金属を採用できる。
負極板５は僅かに湾曲させていて、柱２を支えるバネ機構と毛細管現象を利用したナトリウム４の流路としている。負極室のナトリウム４が減少し電池１が傾斜していても、負極板５と隔壁７に挟まれた領域には毛細管現象でナトリウム４が消費尽くされる最後まで供給される。
【００２３】
電池１の正極室の硫黄１１の蒸気圧を柱２で受け止める事になり、隔壁７は柱２が支えるので隔壁７の繰返し疲労は軽減され隔壁７の厚さを薄くすることができる。
電解質１４の両面と平行に正極板１５を設けて、正極缶１０の底に正極板１５を折り曲げて溶接してあり、正極缶１０と電解質１４間の抵抗値を下げている。正極板１５には電流の流れる方向と平行な多数の間隙を、正極板１５を互い違いの波型に加工することで設け、硫黄１１や硫化ナトリウム１２が間隙により正極板１５を通過でき、正極板１５の抵抗値を増やさないで間隙を形成にしている。
【００２４】
正極室内の電流は正極缶１０の外周に沿って流れないので、正極缶１０は鉄等の導電率の低い金属を採用できる。
柱２と電解質１４とを直線上に沿って並べることで、電池１の縦方向の抵抗値が最小になり、電池１を縦に低い抵抗値で積層することができる。
【００２５】
電池１に収容するナトリウム４の量を増やすと、硫黄１１がなくなっても電流密度は減少するが放電が継続し、電池１の重量当りの電気容量を増やすことができる。
電池１の缶の電極以外の外周は絶縁体１６で絶縁され、追加の絶縁材なしで直列に接続された電池１を立体的に並べて配置できる。また電池１は方型で、隣接する電池１間で缶が広く接触するので低い熱抵抗で接続されて、配置された電池１の温度が均一化される。方型の電池１は空間内に密接して収容でき、高い容積当りの電気容量が実現でき、同時に全体として高い剛性を維持できる。
【００２６】
図２は電池１を下から見た各種形状の電解質１４と隔壁７の図である。
図１では電解質１４は図２−Ａ型を前提としているが、電解質１４は図２にあるように多様な形状とすることができる。図２−Ｃ型のように蜂の巣型とすると高い強度を実現できるが、正極板１５も複雑になる。
直線状や円筒形の電解質１４を採用すると正極板１５の形状を単純化できて電池１の組立ても容易になる。円筒形の電解質１４は正極板１５を円管状に端面を接続加工することで、電解質１４と正極板１５との接触をより維持しやすくできる。
【００２７】
図２−Ｅ型のように、円筒状の電解質１４の一部を切り欠くことで、硫黄１１や硫化ナトリウム１２の正極室上部における流動を容易にでき、電解質１４の特性差にともなう硫化ナトリウム１２の深度差を解消できる。
図２−Ｇ型は、単一のナトリウム流路１３をもつ棒状の電解質１４を多数並べたものである。棒状の電解質１４は、電解質１４の単位面積当りの容積を最小にできる。
隔壁７と電解質１４は同時に焼結する事もできるし、個別に焼結して組立ててガラス等で接合する事もできる。
【００２８】
図３は電解質１４と正極板１５の部分断面図である。
電解質１４はより詳細には、ベータアルミナの電解質１４ａの周囲に多孔質の絶縁層１４ｂを設け、絶縁層１４ｂの外側に多孔質の接続層１４ｃを設けている。電解質１４ａの内側には多孔質の支持層１４ｄを設けている。支持層１４ｄの中に複数のナトリウム流路１３があり、ナトリウム流路１３は支持層１４ｄの脚部１４ｅにより分離されている。
板状のナトリウム流路１３は脚部１４ｅを連続した壁ではなく円柱状にしたものである。また単一のナトリウム流路１３のみとすると棒状の電解質１４になる。
ベータアルミナの電解質１４ａ内をナトリウムイオンが電解質１４ａにかかる電界に従って透過でき、硫黄１１や硫化ナトリウム１２は電解質１４ａで阻止されて正極と負極が分離される。ナトリウムイオンの移動度は電解質１４ａの厚さに反比例する。
【００２９】
絶縁層１４ｂはアルミナ等の絶縁材を焼結した多孔質の層で、電解質１４ａと接続層１４ｃとを絶縁する。絶縁層１４ｂの空隙は硫化ナトリウム１２で満たされ、導電率の低い硫化ナトリウム１２が電流の流路になるため、絶縁層１４ｂを薄くして抵抗値を抑える。
接続層１４ｃはセラミック等の絶縁材と黒鉛や高融点金属等の導電材とを混合し焼結した多孔質の層で、絶縁材は硫化ナトリウム１２の流路になり、導電材は硫黄１１の流路になる。接続層１４ｃの導電材は正極板１５と電解質１４ａ間の抵抗値を下げる役割も担っている。
【００３０】
支持層１４ｄはセラミックや黒鉛や高融点金属等を焼結した多孔質の層でナトリウム４が自由に通過でき、電解質１４ａが受ける硫黄の蒸気圧を支持層１４ｄが受け止める。そのため、電解質１４ａの厚さは耐久性の維持できる範囲で極限まで薄くでき、電解質１４ａの抵抗値を大幅に削減できる。支持層１４ｄの多層化等によりナトリウム４の流動性を確保し、ナトリウム流路１３をなくし全体を支持層１４ｄとすこともできる。
支持層１４ｄや接続層１４ｃには電解質１４ａより熱膨張率の高いジルコニアやチタンやチタン合金等を採用すると、焼結後に支持層１４ｄや接続層１４ｃが収縮して電解質１４ａに圧縮応力が働き、電解質１４ａの亀裂成長を抑制できる。
【００３１】
支持層１４ｄや接続層１４ｃに靭性の高い素材を採用すると、支持層１４ｄや接続層１４ｃで衝撃を受け止め、自動車等の衝突時の衝撃にも耐えられる電解質１４が得られ、従来のナトリウム硫黄電池と比較してより安全性が高まる。放電末期の電解質１４には電流が上部に集中し発熱する、そのため支持層１４ｄや接続層１４ｃには熱伝導率と靭性の高い素材が好ましく、焼結に耐えられる素材として酸化ベリリュームやグラファイトやモリブデンやタングステン等がある。
電解質１４ａに亀裂が入っても、電解質１４ａは周囲を支持層１４ｄや絶縁層１４ｂや接続層１４ｃで囲まれているため、電解質１４ａが離散して急激に亀裂が広がりことはない。また亀裂から進入してきた硫黄１１や硫化ナトリウム１２は、ナトリウム４と反応して溶解温度の高い硫化ナトリウム１２に変化して固まり、支持層１４ｄやナトリウム流路１３に溜まり、やがて亀裂箇所も塞がれて電池１の安全性に寄与する。
【００３２】
接続層１４ｃに並接して正極板１５があり、正極板１５は交互に直交する波型に加工して間隙を設けて活物質の流路とし、波型の各頂点で接続層１４ｃと接している。
接続層１４ｃを厚くしたり電気抵抗の低い素材を採用して接続層１４ｃの抵抗値を下げると、電解質１４に並接する正極板１５は不要に成り、正極板１５は電解質１４の先端と正極缶１０とを連絡する機能に絞るか、正極板１５なしで直接正極缶１０に電解質１４を勘合して接続することもできる。
【００３３】
図４は隔壁７の端面の断面図である。
隔壁７の端面には凸部２０を設けて缶の位置合わせを容易にし、凸部２０の麓には隔壁７の焼結前にモリブデン粒子等を塗り焼結してメタライズ部２１としている。メタライズ部２１と正極缶１０にはクロム溶射やクロム鍍金を施し、負極缶３と正極缶１０とをメタライズ部２１にクロム合金等で溶接すると、高い耐衝撃性と高い耐食性が得られる。
負極缶３と正極缶１０の端面に細かな間隔の波型の凹凸を持たせ、缶の線膨張を局部に収めて溶接８の破損を避ける。また隔壁７への缶の溶接時に隔壁７と缶を２００℃以上に予熱してから溶接して、電池作動時の温度での溶接８の残留歪を低減する。
電池１の缶の組立て時の溶接８でクロム保護膜が破損するので、組立て後に硫黄注入口からクロム鍍金液を正極室に注ぎこみ、鍍金電極を硫黄注入口から挿入して追加の鍍金を施して補修する。また追加の鍍金を施すと、図３の接続層１４ｃと正極板１５が鍍金で繋がり、固定されて安定し抵抗値も下がる。
【実施例２】
【００３４】
図５は隔壁７がＬ字型の電池１の断面図である。
図５は電解質１４の中央位置での断面図である。電池１はＬ字型の隔壁７で正極室と負極室が区切られていて、負極缶３と負極室もＬ字型になる。電解質１４はＬ字型の隔壁７に接合されていて、電解質１４内部には薄い板状のナトリウム流路１３があり、ナトリウム流路１３を挟む形で電解質１４がナトリウム流路１３の周囲を覆っている。
電解質１４には複数の脚部１４ｅがあり、ナトリウム流路１３を覆う電解質１４相互の間隔を一定に保っている。
【００３５】
ナトリウム流路１３は隔壁７のナトリウム通過穴６で負極室と連絡していて、充放電に伴うナトリウム４の電解質１４と負極室間の移動が可能になっている。
正極板１５が正極缶１０の右辺に接合されていて、電解質１４に正極板１５が接触し、充放電の電流は負極缶３の左辺から正極缶１０の右辺の間で横方向に流れる。
隔壁７の水平部の全体や一部を傾斜させるか溝を掘るか板やマットを敷くと、ナトリウム４が消費され電池１が傾斜していてもナトリウム通過穴６にナトリウム４を供給することができる。図５の電池１では隔壁７の右端にもナトリウム通過穴６を設けて対応している。
【００３６】
ワックス等でナトリウム流路１３の形を作成し、ワックスの周囲に電解質１４の各素材を塗布し、塗布後の電解質１４と隔壁７とを組み立て、暖めてワックスを流失してから焼結して隔壁７に接合した電解質１４を作成する。電解質１４と隔壁７は分離して焼結し後で組み立ててガラス等で接合することもできる。
隔壁７と負極缶３との左辺の間隔は狭めることができ、その空間はナトリウム４で常時満たされるので、ナトリウム通過穴６を複数設けると、電解質１４と負極缶３の左辺との抵抗値は低い値に抑えられる。
電池１の缶の電極以外の外周を絶縁体１６で絶縁してある。隣接する電池１間で正極缶１０の右辺と負極缶３の左辺が接触して横方向に電池１を直列に接続できる。
【実施例３】
【００３７】
図６は電解質１４の押出しノズルの断面図である。
有機添加剤等で流動化した電解質１４の各材料を、材料の容積に合った複数の同期したスクリュー圧縮機等で圧力をかけ、ノズル１７から押出して電解質１４を成型し、乾燥後に切断し一方の端面を封じ焼結する。
ナトリウム流路１３はパラフィン等の焼結中に溶解蒸発する材料で作成し焼結後には空洞になり、ナトリウム４の注入後はナトリウム流路１３をナトリウムが占める。
【００３８】
電解質１４ａは焼結後に緻密な組織となるよう細かな粒子を素材とする。電解質１４ａ以外の部分は大きめの粒子を素材とし、塩化ナトリウム等の犠牲素材を材料に含めて成型し、焼結中に犠牲素材は溶解蒸発して多孔質になる。
電解質１４を押出す際に、隔壁７の焼結前の成型品を受け皿にして電解質１４を押出し切断すると両者を組立てる手間が省ける。
【実施例４】
【００３９】
図７は横接続の電池１の断面図である。
電解質１４には細い棒状のナトリウム流路１３が複数あり、隔壁７に開けられたナトリウム通過穴６で負極室と連絡している。電池１の負極板５は負極缶３に溶接されている。正極板１５は正極缶１０の右側面に溶接されている。負極缶３の左側面には負電極９が溶接され、負電極９は絶縁体１６で正極缶１０とは絶縁されている。アルミや銅製の缶を採用すると正極板１５は正極缶１０の底に溶接しても、正極缶１０を伝って側面まで低い抵抗値で電流が流れる。
電池１の缶の電極以外の外周を絶縁体１６で絶縁してある。隣接する電池１間で正極缶１０の右側面と負電極９を接触させて横方向に電池１を直列に接続できる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
当発明により、高い電流密度と信頼性が要請される自動車等の電力源にナトリウム硫黄電池が利用可能になる。
【符号の説明】
【００４１】
１  電池、２  柱、３  負極缶、４  ナトリウム、５  負極板、６  ナトリウム通過穴
７  隔壁、８  溶接、９  負電極、１０  正極缶、１１  硫黄
１２  硫化ナトリウム、１３  ナトリウム流路、１４  電解質、１４ａ  電解質
１４ｂ  絶縁層、１４ｃ  接続層、１４ｄ  支持層、１４ｅ  脚部
１５  正極板、１６  絶縁体、１７  ノズル、２０  凸部、２１  メタライズ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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