[发明专利]熔融钠电池以及熔融钠电池用隔壁

说明书

本发明目的在于提供在内部具有阴极室的板状隔壁和收纳它而形成气密的阳极室的金属制的阳极容器的密封较容易的熔融钠电池以及其隔壁。该隔壁(11)由板状且β氧化铝制的隔壁主体(111)和陶瓷制的接头状头部(117)构成，其中所述隔壁主体(111)在具有连通内外的筒状的管套(122)的金属制的阳极容器(12)内配置且在厚度方向的中央部具有阴极室(110)和贯通孔(1175)，所述接头状头部(117)一体地形成于该隔壁主体(11)并具有经由贯通孔而与该阴极室连通的通孔且气密地覆着于管套(122)。

技术领域

本发明涉及作为阴极活性物质使用熔融钠、作为固体电解质使用β氧化铝的熔融钠电池以及熔融钠电池用隔壁。

背景技术

作为熔融钠电池，在阳极活性物质使用熔融硫的钠硫电池以及在阳极活性物质使用氯化镍等的钠熔融盐电池这两种电池正被实用化。这些熔融钠电池均采用β氧化铝制的隔壁而作为固体电解质。另外，这些熔融钠电池均在250℃～350℃的高温下使用，在充放电时因内部电阻而使得电池本身被加热而温度上升，在电池未充放电时热向电池外泄漏而温度降低。这样，钠电池要求电池温度伴随着充放电而变动的且耐于遍及10年以上的长时间使用的耐久性。

作为熔融钠电池的阴极活性物质的钠、放电时在阳极室生成的多硫化钠等化合物、以及构成隔壁的β氧化铝的耐水性弱。因此，需要不使大气中的水分侵入阴极室以及阳极室的高度的气密性。

在正被实用化的钠硫电池以及钠熔融盐电池中，均使用试管形状的有底上端开口管来作为β氧化铝制的隔壁。在该有底上端开口管的上端部通过玻璃接合件而气密地接合有α氧化铝制的绝缘环。而且，在该绝缘环的内周面侧气密地接合金属制盖而形成隔壁的内周面侧的一方的极室，在该绝缘环的外周面侧气密地接合金属制壳体而形成隔壁的外周面侧的另一方的极室。

对于钠硫电池而言，在内周面侧的一方的极室收纳熔融钠而成为阴极室，在外周面侧的另一方的极室收纳熔融硫而成为阳极室。另外，对于钠熔融盐电池而言，在内周面侧的一方的极室收纳熔融金属盐化物而成为阳极室，在外周面侧的另一方的极室收纳熔融钠而成为阴极室。

隔开阴极室与阳极室的隔壁受到两侧的阳极室内的压力以及阴极室内的压力，受到由相当于两压力之差的压力引起的变形。对于构成隔壁的β氧化铝而言，作为与陶瓷共通的性质而具有抗按压性强但抗拉伸性弱的性质。因此，隔壁被要求尽可能未作用拉伸应力的使用以及形状。对于上述的试管形状的有底上端开口管而言，通过使内周面侧的压力低于外周面侧的压力，从而能够在隔壁的所有的部分成为按压力产生作用而拉伸力不产生作用的状态。作为隔壁的其他的形状，可举出：日本特开昭50-38030号公报所记载的外形为板状，且在内部具有并行的细孔状的阴极室的板状隔壁。该板状隔壁被保持于阳极室内，在使隔壁的内部的阴极室相对于外部的阳极室而减压的状态下使用，由此在该隔壁的除去盖的板状的部分成为按压力产生作用而拉伸力不产生作用的状态。

在专利文献等示出作为β氧化铝制的隔壁而具备在一侧具有阴极室、在另一侧具有阳极室的板状的隔壁的钠硫电池。但是，在这些钠硫电池中，由于弯曲应力作用于隔壁，而拉伸应力作用于板状隔壁的一侧的表面，所以也设想隔壁破裂的情况，不实用。

专利文献1:日本特开平6-196204号公报

专利文献2:日本特开昭50-38030号公报

在隔壁为试管状的有底上端开口管的情况下，在β氧化铝管的上端部通过玻璃接合剂接合α氧化铝环，在该α氧化铝环的内周面侧与外周面侧分别接合金属部件。在该情况下，β氧化铝管的上端部的开口较广，因此接合面积广并且必须将两个位置接合。因此需要高度的接合技术。