[实用新型]钠硫电池

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种钠硫电池。

背景技术

钠硫电池(下面，称之为“NaS电池”)是在300-350℃下工作的高温二次电池，采用如下结构：在阳极容器内，将作为阳极活性物质的硫磺和作为阴极活性物质的钠分别隔离容纳在由β-氧化铝形成的固体电解质管的内外，并将阳极容器内密封为密闭状态，使得活性物质保持不与外气接触的状态。

但是，由于NaS电池的阳极活性物质硫磺为绝缘物，为确保阳极和阴极之间的导通、降低电池的内阻，通常要配置阳极集电体。阳极集电体例如是将硫磺含浸于纤维直径5-15μm、且具有导电性的碳纤维构成的毛毡状的基体材料而构成的部件，以与阳极容器内侧面和固体电解质管外侧面接触的状态容纳于阳极容器中。

进而，阳极集电体在与固体电解质管接合一侧的表面具有通过针刺络合打入绝缘性物质玻璃纤维而形成的高电阻区域。由于高电阻区域使固体电解质管和阳极集电体的接触面附近的导电性降低，因此可以防止充电时电子授受反应仅在固体电解质管和阳极集电体的接触面附近进行。因此，在该部分析出绝缘物硫磺，从而能够防止随着充电反应的进行而出现的由电池内阻上升所导致的充电恢复性降低(即使残留有多硫化钠，也不进行充电反应，充电不完全的现象)的现象。

实用新型内容

实用新型要解决的问题

但是，即使配置了具有高电阻区域的阳极集电体的情况下，也会发生充电恢复性降低、或相反地电池内阻上升、妨碍放电时钠离子向阳极侧移动的情况。特别是，近年来，伴随着NaS电池的大型化，阳极集电体的厚度增加到15mm左右，充电时多硫化钠的移动距离也变长，因此就要求在较高层次上保持充电恢复性和电池内阻的均衡。

本实用新型是鉴于这样的现有技术的问题点所做出的，其目的在于提供一种充电恢复性优异且内阻低的NaS电池。

解决问题的手段

为达到上述目的的本实用新型的NaS电池，具备：金属制阳极容器，其具有筒部和堵塞该筒部下端部的底盖；有底筒状的固体电解质管，其容纳于所述阳极容器内并与所述阳极容器内面相隔固定间隔且内部填充有钠；毛毡状阳极集电体，其含浸有硫磺并以与所述阳极容器内侧面和所述固体电解质管外侧面接触的状态容纳于所述阳极容器中。其特征在于，所述阳极集电体包含：毛毡状基体材料，其由碳纤维构成；玻璃纤维，其从所述固体电解质管侧向所述阳极容器侧延伸并分布于所述基体材料的所述固体电解质管侧的表面和所述基体材料的内部，所述阳极集电体的密度在1.1g/cm³以上且1.4g/cm³以下。

如果阳极集电体的密度小于1.1g/cm³，就无法确保足够的通电面积，欧姆电阻增加。另外，如果阳极集电体的密度大于1.4g/cm³，Na离子无法有效扩散，因此，充放电的反应速度大幅降低，将导致极化电阻的增加。

此处，优选地，将所述基体材料的厚度方向作为Z方向，将与Z方向垂直相交的方向作为X方向和Y方向，将不含所述硫磺和所述玻璃纤维状态的所述基体材料的X方向、Y方向、Z方向的电阻值分别用Rx、Ry、Rz表示时，用式(1)表示的Z方向的电阻比R在0.3以上且0.6以下。

R＝(1/Rz)/(1/Rx+1/Ry+1/Rz)     (1)

实用新型效果

若采用本实用新型的NaS电池，通过将阳极集电体的密度控制在上述范围，从而能够形成内阻低、充电恢复性优异的NaS电池。

附图说明

图1是本实用新型的NaS电池的剖面图。

图2是容纳于阳极容器之前的阳极集电体的立体图。

图3是容纳于阳极容器状态下的阳极集电体的立体图。

附图标记说明

1 NaS电池

2 阳极金属件

3 固体电解质管

4 阳极集电体

21 筒部

22 底盖

具体实施方式

以下参照附图对本实用新型的NaS电池进行说明。如图1所示，NaS电池1具备：阳极容器2，其具有筒部21和堵塞筒部21下端部的底盖22；有底筒状的固体电解质管3，其容纳于阳极容器2内并与阳极容器2内面相隔规定间隔且在内部填充有钠；毛毡状的阳极集电体4，其含浸有硫磺并以与阳极容器2内侧面和固体电解质管3外侧面接触的状态容纳于阳极容器2中。固体电解质管3通过α-氧化铝等构成的绝缘环5、接合于绝缘环5下面的阳极金属件6与阳极容器2接合。另外，绝缘环6上面热压接合有阴极金属件7。