JPH0665074B2 - ナトリウム一硫黄電池用正極の製造方法および製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、グラファイトマットに硫黄を含浸させたナト
リウム−硫黄電池用正極を効率的に生産できるナトリウ
ム−硫黄電池用正極の製造方法および製造装置に関する
ものである。

（従来の技術） ナトリウム−硫黄電池は、負極活物質であるナトリウム
と正極活物質である硫黄とをナトリウムイオン導伝性の
高いβ−アルミナからなる固体電解質で分離し、300〜3
50℃の高温度で作動させる密閉型高温二次電池であっ
て、その正極としては芯材となる多孔性のグラファイト
マットに硫黄を含浸させたものが使用されているが、こ
のようなナトリウム−硫黄電池用正極の製造方法として
は、平板状のグラファイトマットを溶融硫黄中に浸漬し
て硫黄を含浸させた後、所定形状のキャビティを有する
金型内でプレス成形する方法が知られている。

ところが、従来の製造方法ではグラファイトマットに硫
黄を含浸させる工程において、マット中に空気泡や硫黄
蒸気が巻き込まれて不良品となる場合があり、また、硫
黄の含浸にも長時間を要し、生産効率が劣るという問題
があった。さらに、従来の方法では硫黄の含浸後にプレ
ス成形するため、工程が複雑となるという問題があっ
た。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は上記のような従来の問題点を解決して、グラフ
ァイトマット中に硫黄が含浸した正極を空気泡等の巻き
込みを生ずることなく、しかも、短時間に効率よく生産
できるナトリウム−硫黄電池用正極の製造方法および製
造装置を提供することを目的として完成されたものであ
る。

（課題を解決するための手段） 前記のような課題を解決しようとする本発明は、陽極活
物質の硫黄を含浸する筒状導電体からなる正極を収納し
た陽極室と、有底円筒状の固体電解質管と、該固体電解
質管の内側に陰極活物質のナトリウムを収納した陰極室
からなるナトリウム−硫黄電池の前記硫黄を含浸する筒
状導電体からなるナトリウム−硫黄電池用正極の製造方
法において、硫黄を含浸させる芯材を４０〜６０℃に保
持した所定の形状の金型キャビティ内に配置させて減圧
状態に維持しつつ等間隔に配置された複数の注入口から
溶融硫黄を強制的に含浸させることを特徴とするナトリ
ウム−硫黄電池用正極の製造方法を第１の発明とし、上
型と下型とよりなる真空吸引される金型の該下型に溶融
硫黄の供給孔を設けてこれに導管を介して溶融硫黄タン
クを接続するとともに該導管には溶融硫黄を前記金型の
キャビティ内に強制注入する定量供給シリンダを付属さ
せ、該定量供給シリンダの前方には先端ストレート部が
供給孔の長さよりも十分に長い供給孔開閉用のニードル
弁を設けたことを特徴とするナトリウム−硫黄電池用正
極の製造装置を第２の発明とするものである。

（実施例） 次に本発明を図示の実施例について詳細に説明する。

(1)はシリンダ(2)によって上下動自在なプレス成形用の
上型(1a)と、基台(3)上に固定される下型(1b)とにより
所定形状のキャビティが形成される金型であって、該下
型(1b)の下部にはシリンダ(6)によって昇降動されるニ
ードル弁(7)をもって開閉される溶融硫黄の供給孔(4)が
設けられ、また、この上型(1a)または下型(1b)にはバキ
ューム孔（図示せず）が設けられて真空吸引できるもの
となっている。(5)は供給孔(4)に導管(5a)を介して接続
されている溶融硫黄タンクであって、この導管(5a)には
前記供給孔(4)に近い位置において前記ニードル弁(7)の
開閉に連動して所定量の溶融硫黄を前記金型(1)のキャ
ビティ内に供給孔(4)を通じ強制注入する定量供給シリ
ンダ(8)が接続されている。なお、前記の溶融硫黄タン
ク(5)においてはN₂パージガスの存在下で溶融硫黄が製
造されているとともに、溶融硫黄タンク(5)から下型(1
b)までの導管(5a)には供給される硫黄の溶融状態を維持
するための過熱ヒータ10および温度監視用のサーモカッ
プル(11)が設けられている。さらに溶融硫黄タンク(5)
には硫黄温度むらを防止するため攪拌機(9)が設けられ
ている。

（作用） このような装置によってナトリウム−硫黄電池用正極を
製造するには、グラファイトマット等の多孔性の芯材母
材(20)を下型(1b)へ供給後、第２図に示されるように上
型(1a)を下降させて溶融硫黄を含浸させる所定形状のキ
ャビティ内に芯材(21)を配置させる。なお、金型キャビ
ティの形状はナトリウム−硫黄電池用正極の形状である
円筒を縦に２〜３分割した形状とするのを普通とする。
そして、このような金型キャビティ内に芯材(21)が配置
されたら、上型(1a)あるいは下型(1b)に設けたバキュー
ム孔（図示せず）から真空引きして芯材(21)の内部にあ
る空気を完全に除去した減圧状態に維持し、この減圧工
程と同時にあるいは減圧工程後にニードル弁(7)を作動
して下降させるとともに、導管(5a)に付属されて溶融硫
黄を前記金型(1)のキャビティ内に強制注入する定量供
給シリンダ(8)を作動させて所定量の溶融硫黄を開放さ
れた供給孔(4)より押出すことにより芯材(21)に強制的
に含浸させる。この場合、溶融硫黄を円滑に含浸させる
には金型温度を40〜60℃に保持しておくことが好ましい
ので、下型(1b)にも温度制御可能なヒータを組み込んで
おくか、あるいは適当な熱媒体を通過させ得る流路を設
けておくのが適当である。これは、金型温度が40℃より
低い場合には硫黄の流れが悪くなって含浸不良を生ずる
おそれがあり、一方、60℃を越える場合には後の冷却時
において芯材表面において硫黄の結晶化現象が生じて表
面性状を悪化させる場合があるからである。また、第４
図に示されるように前記下型(1b)の供給孔(4)を開閉す
るニードル弁(7)の先端ストレート部(7a)は供給孔(4)の
長さｔよりも十分に長くなるよう構成して下型(1b)の下
部に硫黄が固化堆積した場合にもニードル弁(7)の上昇
が妨げられることなく常に一定位置まで上昇できるもの
とする。さらに、第３図に示されるように下型(1b)には
長手方向に沿って等間隔に複数の供給孔(4)を設けて各
々が溶融硫黄タンク(5)に接続されているとともに、前
記同様のニードル弁(7)および硫黄の定量供給シリンダ
(8)を有しているものとし、注入された溶融硫黄が金型
キャビティ内を走る距離をなるべく短くして成形途中で
溶融硫黄が凝固することもなく芯材全体に均一に含浸で
きるようにしている。

（発明の効果） 以上の説明からも明らかなように、第１の発明において
は、溶融硫黄を含浸させる前に芯材母材を所定形状およ
び所定温度の金型キャビティ内に配置し、その後この芯
材を減圧状態に維持しつつ等間隔に配置された複数個の
注入口から溶融硫黄を強制的に含浸させるようにしたの
で、芯材内部に気泡が存在することがなく水分含有量の
極めて低い高品質なナトリウム−硫黄電池用正極が得ら
れるとともに硫黄の含浸処理も短時間で行なうことがで
き、量産化が可能となるので経済的に生産できるうえ
に、更には硫黄の金型内表面への付着を防止して常に正
確な硫黄の充填量を確保し一定の電気容量のナトリウム
−硫黄電池を生産できるという効果があり、又、第２の
発明においては上記の方法を効率的に行うことができる
ものである。

従って、本発明は従来の問題点を一掃したナトリウム−
硫黄電池用正極の製造方法および製造装置として、産業
の発展に寄与するところは極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るナトリウム−硫黄電池用正極の製
造装置の実施例を示す一部切欠正面図、第２図は同じく
要部の拡大断面図、第３図は同じく要部の一部切欠側面
図、第４図はニードル弁の先端部分の拡大断面図であ
る。 (1)：金型、(1b)：下型、(4)：供給孔、(5)：溶融硫黄
タンク、(5a)：導管、(7)：ニードル弁、(7a)：先端ス
トレート部、(8)：定量供給シリンダ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】陽極活物質の硫黄を含浸する筒状導電体か
   らなる正極を収納した陽極室と、有底円筒状の固体電解
   質管と、該固体電解質管の内側に陰極活物質のナトリウ
   ムを収納した陰極室からなるナトリウム−硫黄電池の前
   記硫黄を含浸する筒状導電体からなるナトリウム−硫黄
   電池用正極の製造方法において、硫黄を含浸させる芯材
   を４０〜６０℃に保持した所定の形状の金型キャビティ
   内に配置させて減圧状態に維持しつつ等間隔に配置され
   た複数の注入口から溶融硫黄を強制的に含浸させること
   を特徴とするナトリウム−硫黄電池用正極の製造方法。
2. 【請求項２】上型(1a)と下型(1b)とよりなる真空吸引さ
   れる金型(1)の該下型(1b)に溶融硫黄の供給孔(4)を等間
   隔に複数個設けて、これに導管(5a)を介して溶融硫黄タ
   ンク(5)を接続するとともに該導管(5a)には溶融硫黄を
   前記金型(1)のキャビティ内に強制注入する定量供給シ
   リンダ(8)を付属させ、該定量供給シリンダ(8)の前方に
   は先端ストレート部(7a)が供給孔(4)の長さよりも十分
   に長い供給孔開閉用のニードル弁(7)を設けたことを特
   徴とするナトリウム−硫黄電池用正極の製造装置。