JPH08185888A - 高温再充電可能な電気化学電池 - Google Patents
高温再充電可能な電気化学電池Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 エネルギー密度を高くした電池を提供する。
【解決手段】 アノードアルカリ金属と液体電解質をそ
れぞれ納めるためのアノード隔室と液体電解質を構成す
るケーシング（１２、１４）を各々備え、各電池がアノ
ードと液体電解質が融解する動作温度を有する、電池
（１０）のバッテリー（４２）。隔室は、アノードのア
ルカリ金属のイオンの導体である固体電解質シートセパ
レータ（１６）によって分離される。ケーシングはセパ
レータの両側を囲むカソードカバーとアノードカバー
（１２、１４）を含み、カバーは導電性であるが、相互
に電気的に絶縁され、かつ電池端子を形成する。セパレ
ータは湾曲した凹形アノード側表面（３４、９０）を有
する。カソードカバーは比較的曲がりにくくてセパレー
タのカソード側表面（３２）から隔てられ、アノードカ
バーは比較的曲がりやすい。電池はアノード隔室にアル
カリ金属がほとんどなく、アノードカバーがセパレータ
の凹面に入る凸面を有する完全放電状態／過放電状態を
有する。
れぞれ納めるためのアノード隔室と液体電解質を構成す
るケーシング（１２、１４）を各々備え、各電池がアノ
ードと液体電解質が融解する動作温度を有する、電池
（１０）のバッテリー（４２）。隔室は、アノードのア
ルカリ金属のイオンの導体である固体電解質シートセパ
レータ（１６）によって分離される。ケーシングはセパ
レータの両側を囲むカソードカバーとアノードカバー
（１２、１４）を含み、カバーは導電性であるが、相互
に電気的に絶縁され、かつ電池端子を形成する。セパレ
ータは湾曲した凹形アノード側表面（３４、９０）を有
する。カソードカバーは比較的曲がりにくくてセパレー
タのカソード側表面（３２）から隔てられ、アノードカ
バーは比較的曲がりやすい。電池はアノード隔室にアル
カリ金属がほとんどなく、アノードカバーがセパレータ
の凹面に入る凸面を有する完全放電状態／過放電状態を
有する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は、電気化学電池に関するものであ
る。更に詳しく言えば、本発明は高温再充電可能な電気
化学電池に関するものである。
る。更に詳しく言えば、本発明は高温再充電可能な電気
化学電池に関するものである。
【０００２】本発明によれば、アルカリ金属アノードを
納めるためのアノード隔室と、液体電解質を納めるため
のカソード隔室とを画定する電池ケーシングを備え、ア
ノードと液体電解質が融解する動作温度を有し、アノー
ド隔室は、電池の動作温度におけるアノードのアルカリ
金属のイオンの導体である固体電解質を含むセパレータ
によってカソード隔室から分離され、ケーシングはセパ
レータのカソード側表面を囲むシート材料のカソードカ
バーと、セパレータのアノード側表面を囲むシート材料
のアノードカバーとを含み、カソードカバーとアノード
カバーは導電性であって、相互に電気的に絶縁され、か
つ電池のカソード端子とアノード端子をそれぞれ形成
し、セパレータはシートまたはプレートの形であって、
アノード隔室に面する湾曲した凹形アノード側表面を有
し、カソードカバーは比較的曲がりにくくてセパレータ
のカソード側表面から隔てられ、アノードカバーは比較
的曲がりやすく、電池はアノード隔室にアルカリ金属が
ほとんどない完全放電状態または過放電状態を持ち、ア
ノードカバーはセパレータの凹面に納まってアノード隔
室の体積を減少させる凸面を有し、電池が充電された時
にアルカリ金属のイオンがセパレータを通ってアノード
隔室の中に入るのに応答して、アノードカバーはセパレ
ータから離れる向きに曲がってアノード隔室の体積を増
加させることができる、高温再充電可能な電気化学電池
が得られる。
納めるためのアノード隔室と、液体電解質を納めるため
のカソード隔室とを画定する電池ケーシングを備え、ア
ノードと液体電解質が融解する動作温度を有し、アノー
ド隔室は、電池の動作温度におけるアノードのアルカリ
金属のイオンの導体である固体電解質を含むセパレータ
によってカソード隔室から分離され、ケーシングはセパ
レータのカソード側表面を囲むシート材料のカソードカ
バーと、セパレータのアノード側表面を囲むシート材料
のアノードカバーとを含み、カソードカバーとアノード
カバーは導電性であって、相互に電気的に絶縁され、か
つ電池のカソード端子とアノード端子をそれぞれ形成
し、セパレータはシートまたはプレートの形であって、
アノード隔室に面する湾曲した凹形アノード側表面を有
し、カソードカバーは比較的曲がりにくくてセパレータ
のカソード側表面から隔てられ、アノードカバーは比較
的曲がりやすく、電池はアノード隔室にアルカリ金属が
ほとんどない完全放電状態または過放電状態を持ち、ア
ノードカバーはセパレータの凹面に納まってアノード隔
室の体積を減少させる凸面を有し、電池が充電された時
にアルカリ金属のイオンがセパレータを通ってアノード
隔室の中に入るのに応答して、アノードカバーはセパレ
ータから離れる向きに曲がってアノード隔室の体積を増
加させることができる、高温再充電可能な電気化学電池
が得られる。
【０００３】アノードカバーが、セパレータの凹面の形
に対して相補的な形で、前記凹面で中に前記セパレータ
に接触して、またはセパレータから狭い間隔をおいて隔
てられて、ぴったり受けられることができるような前記
凸面を提供できるように、アノードカバーとセパレータ
の凹面の形を選択し、または構成することが好ましい。
に対して相補的な形で、前記凹面で中に前記セパレータ
に接触して、またはセパレータから狭い間隔をおいて隔
てられて、ぴったり受けられることができるような前記
凸面を提供できるように、アノードカバーとセパレータ
の凹面の形を選択し、または構成することが好ましい。
【０００４】カソードカバーの相対的な曲がりにくさと
アノードカバーの相対的な曲がりやすさに関しては、そ
れらの性質は、アノードカバーがセパレータから離れる
向きに反るように、電池の完全放電状態または過放電状
態からの充電に応じて、イオン状のナトリウムがカソー
ド隔室からセパレータを通り、ナトリウム金属としてア
ノード隔室に入った時に、以下に説明する種類の直列接
続されている電池の積み重ね中の隣接する電池のそれぞ
れのアノードカバーとカソードカバーの間に間隙を保持
するための要求によって、電池の正常な動作中に許され
ているたわみより大きくないたわみが存在するようなも
のでなければならない。
アノードカバーの相対的な曲がりやすさに関しては、そ
れらの性質は、アノードカバーがセパレータから離れる
向きに反るように、電池の完全放電状態または過放電状
態からの充電に応じて、イオン状のナトリウムがカソー
ド隔室からセパレータを通り、ナトリウム金属としてア
ノード隔室に入った時に、以下に説明する種類の直列接
続されている電池の積み重ね中の隣接する電池のそれぞ
れのアノードカバーとカソードカバーの間に間隙を保持
するための要求によって、電池の正常な動作中に許され
ているたわみより大きくないたわみが存在するようなも
のでなければならない。
【０００５】典型的には、アノードカバーの板状材料と
カソードカバーの板状材料は板状金属である。
カソードカバーの板状材料は板状金属である。
【０００６】したがって、電池の完全放電状態または過
放電状態態において、アノードカバーが、セパレータの
凹面の領域の少なくとも大部分にわたって、セパレータ
の前記表面に接触するように、アノードカバーは典型的
には平らでない状態にあって、セパレータの内部にぴっ
たり入ることが好ましい。
放電状態態において、アノードカバーが、セパレータの
凹面の領域の少なくとも大部分にわたって、セパレータ
の前記表面に接触するように、アノードカバーは典型的
には平らでない状態にあって、セパレータの内部にぴっ
たり入ることが好ましい。
【０００７】電池の輪郭は円形にでき、セパレータは円
形である。セパレータはそれの周辺部に沿って延伸する
ガラスなどの電気絶縁材料のビードを有することがで
き、たとえば、ビードと一体にすることによって、また
はビードとともに焼結することによって、あるいは、そ
れの周辺部を前記絶縁リングとして作用するビードに鋳
造することによって、セパレータはそのビードに封止状
態で連結される。カソードカバーの周辺部とアノードカ
バーの周辺部はビードの両側に封止状態で連結され、そ
れによって相互に電気絶縁される。したがって、電池の
輪郭は円形にでき、セパレータの輪郭も円形にできる。
アノードカバーの凸面がセパレータの凹面の大部分に面
同志が接触する完全放電状態または過放電状態を持ち、
セパレータはそれの周辺部に沿って延伸する電気絶縁材
料のビードを有し、セパレータはそのビードに封止状態
で連結され、カソードカバーとアノードカバーはビード
の反対側に封止状態で連結される周辺部を有する。
形である。セパレータはそれの周辺部に沿って延伸する
ガラスなどの電気絶縁材料のビードを有することがで
き、たとえば、ビードと一体にすることによって、また
はビードとともに焼結することによって、あるいは、そ
れの周辺部を前記絶縁リングとして作用するビードに鋳
造することによって、セパレータはそのビードに封止状
態で連結される。カソードカバーの周辺部とアノードカ
バーの周辺部はビードの両側に封止状態で連結され、そ
れによって相互に電気絶縁される。したがって、電池の
輪郭は円形にでき、セパレータの輪郭も円形にできる。
アノードカバーの凸面がセパレータの凹面の大部分に面
同志が接触する完全放電状態または過放電状態を持ち、
セパレータはそれの周辺部に沿って延伸する電気絶縁材
料のビードを有し、セパレータはそのビードに封止状態
で連結され、カソードカバーとアノードカバーはビード
の反対側に封止状態で連結される周辺部を有する。
【０００８】したがって、ビードの両側に周囲に沿って
延伸する金属リングが密着し、リングは相互に電気絶縁
され、アノードカバーの周辺部とカソードカバーの周辺
部が前記リングにそれぞれ溶接される。
延伸する金属リングが密着し、リングは相互に電気絶縁
され、アノードカバーの周辺部とカソードカバーの周辺
部が前記リングにそれぞれ溶接される。
【０００９】セパレータは一部が球面状である円板形に
でき、リングは平らな金属ストリップの形である。その
代わりに、セパレータは、多孔質支持層の上に支持され
る、非液体浸透性の固体電解質層を含む複合構造のもの
であり、その支持層はカソード隔室と固体電解質層の間
に配置されて、液体浸透性でかつ液体電解質が含浸され
ている。特定の実施例では、セパレータはカソード隔室
に面する平らな表面と、アノード隔室に面する湾曲した
凹面とを有することができ、金属リングの横断面は円形
である。好適には、セパレータは、前記複合構造と、カ
ソード隔室に面する前記平らな表面と、前記アノード隔
室に面する前記凹面とを有する。この場合に、非液体浸
透性の固体電解質層が一定の厚さで、多孔質層の上の凹
面によってその固体電解質層を支持する仲介を成す凸状
に湾曲した表面を有するものとすると、多孔質層の厚さ
は、それの中心部が最小で、それの周辺部が最大であ
り、この場合には、多孔質層の多孔率が、それの中心部
における最低からそれの周辺部における最高まで、半径
方向に次第に高くなることができ、したがって、複合セ
パレータがそれの全面にわたって単位面積当たりほぼ同
じイオン伝導度またはイオン抵抗値を有する。したがっ
て、特定の構造では、セパレータは、多孔質支持層の上
に支持される、非液体浸透性の固体電解質層を含む複合
構造にでき、その支持層はカソード隔室と固体電解質層
の間に配置されて、液体浸透性でかつ液体電解質が含浸
されており、多孔質層はカソード隔室に面する平らな表
面を有し、非液体浸透性の電解質層はアノード隔室に面
する湾曲した凹面を有し、多孔質層は湾曲した凹面を有
し、その凹面を介してそれは電解質層を支持し、電解質
層は湾曲した凸面を有し、ぞの凸面を介してそれは多孔
質層によって支持され、多孔質層は、中央位置における
最少から多孔質層の周辺部における最大まで、半径方向
に増加する多孔率を有する。
でき、リングは平らな金属ストリップの形である。その
代わりに、セパレータは、多孔質支持層の上に支持され
る、非液体浸透性の固体電解質層を含む複合構造のもの
であり、その支持層はカソード隔室と固体電解質層の間
に配置されて、液体浸透性でかつ液体電解質が含浸され
ている。特定の実施例では、セパレータはカソード隔室
に面する平らな表面と、アノード隔室に面する湾曲した
凹面とを有することができ、金属リングの横断面は円形
である。好適には、セパレータは、前記複合構造と、カ
ソード隔室に面する前記平らな表面と、前記アノード隔
室に面する前記凹面とを有する。この場合に、非液体浸
透性の固体電解質層が一定の厚さで、多孔質層の上の凹
面によってその固体電解質層を支持する仲介を成す凸状
に湾曲した表面を有するものとすると、多孔質層の厚さ
は、それの中心部が最小で、それの周辺部が最大であ
り、この場合には、多孔質層の多孔率が、それの中心部
における最低からそれの周辺部における最高まで、半径
方向に次第に高くなることができ、したがって、複合セ
パレータがそれの全面にわたって単位面積当たりほぼ同
じイオン伝導度またはイオン抵抗値を有する。したがっ
て、特定の構造では、セパレータは、多孔質支持層の上
に支持される、非液体浸透性の固体電解質層を含む複合
構造にでき、その支持層はカソード隔室と固体電解質層
の間に配置されて、液体浸透性でかつ液体電解質が含浸
されており、多孔質層はカソード隔室に面する平らな表
面を有し、非液体浸透性の電解質層はアノード隔室に面
する湾曲した凹面を有し、多孔質層は湾曲した凹面を有
し、その凹面を介してそれは電解質層を支持し、電解質
層は湾曲した凸面を有し、ぞの凸面を介してそれは多孔
質層によって支持され、多孔質層は、中央位置における
最少から多孔質層の周辺部における最大まで、半径方向
に増加する多孔率を有する。
【００１０】電池のカソード隔室は溶融液体電解質を固
体活性カソード物質とともに通常含むが、電解質はカソ
ード液とすることができ、それによって電解質は液体電
解質として、および液体活性カソード物質として作用す
る。電池のカソード隔室は、液体電解質に加えて、固体
活性カソード物質を含むことが好ましい。
体活性カソード物質とともに通常含むが、電解質はカソ
ード液とすることができ、それによって電解質は液体電
解質として、および液体活性カソード物質として作用す
る。電池のカソード隔室は、液体電解質に加えて、固体
活性カソード物質を含むことが好ましい。
【００１１】電池の構造の細部に関して、種々の他の可
能性が本発明に対して存在する。したがって、上記のよ
うに、たとえば、ヨーロッパ特許出願ＥＰ０５４３７９
６号にナトリウム／硫黄電池について述べられているよ
うに、多孔質支持層の上に支持されている非液体浸透性
固体電解質物質の、できるだけ薄いことが好ましい、層
をセパレータは含むことができる。そのヨーロッパ特許
出願は、たとえば、還元したＴｉＯ2 の、導電性多孔質
支持板について述べている。もちろん、多孔質支持層の
熱膨張特性は固体電解質層のそれに適合すべきであり、
多孔質支持層の材料は、溶融液体電解質およびその他の
カソード隔室含有物質と化学的に適合しなければならな
い。多孔質支持層の材料は導電性または非導電性とする
ことができ、イオン伝導性または非イオン伝導性とする
ことができ、有利な実施例では多孔質支持層は固体電解
質層と同じ物質にできる。
能性が本発明に対して存在する。したがって、上記のよ
うに、たとえば、ヨーロッパ特許出願ＥＰ０５４３７９
６号にナトリウム／硫黄電池について述べられているよ
うに、多孔質支持層の上に支持されている非液体浸透性
固体電解質物質の、できるだけ薄いことが好ましい、層
をセパレータは含むことができる。そのヨーロッパ特許
出願は、たとえば、還元したＴｉＯ2 の、導電性多孔質
支持板について述べている。もちろん、多孔質支持層の
熱膨張特性は固体電解質層のそれに適合すべきであり、
多孔質支持層の材料は、溶融液体電解質およびその他の
カソード隔室含有物質と化学的に適合しなければならな
い。多孔質支持層の材料は導電性または非導電性とする
ことができ、イオン伝導性または非イオン伝導性とする
ことができ、有利な実施例では多孔質支持層は固体電解
質層と同じ物質にできる。
【００１２】この実施例においては、セパレータを、溶
融液体電解質に対して液体浸透性の多孔質層によって支
持されている、非液体浸透性の、薄い連続非多孔性固体
電解質層を有する複合二層セパレータと見なすことがで
き、溶融電解質が多孔質層に含浸してそれを飽和できる
ことによって、非液体浸透性ではあるがイオンは通すイ
オン伝導性の連続固体電解質層に溶融電解質が接触でき
る。前記固体電解質層はカソード隔室の内部をアノード
隔室の内部から分離する。固体電解質層と多孔質支持層
は一緒に焼結されて、一体モノリシック構造の密な二相
セラミックを形成する。セパレータは、多孔質層がカソ
ード隔室の内部に面し、不透過性電解質層がアノード隔
室の内部に面するようにして、電池の内部で用いる。
融液体電解質に対して液体浸透性の多孔質層によって支
持されている、非液体浸透性の、薄い連続非多孔性固体
電解質層を有する複合二層セパレータと見なすことがで
き、溶融電解質が多孔質層に含浸してそれを飽和できる
ことによって、非液体浸透性ではあるがイオンは通すイ
オン伝導性の連続固体電解質層に溶融電解質が接触でき
る。前記固体電解質層はカソード隔室の内部をアノード
隔室の内部から分離する。固体電解質層と多孔質支持層
は一緒に焼結されて、一体モノリシック構造の密な二相
セラミックを形成する。セパレータは、多孔質層がカソ
ード隔室の内部に面し、不透過性電解質層がアノード隔
室の内部に面するようにして、電池の内部で用いる。
【００１３】また上記のように、複合セパレータのカソ
ード隔室に面する多孔質支持層表面は水平で平らである
と便利であり、アノード隔室に面する固体電解質表面は
凸状に湾曲している。凸状にすることによって、上記の
ように、金属アノードカバーの曲りを行えるようにす
る。薄い非液体浸透性の固体電解質層は多少とも一定の
厚さにでき、多孔質層に結合されている側が凸状に湾曲
させられ、かつアノード隔室に面する側が凹状に湾曲さ
せられ、したがって、多孔質層の、固体電解質層に結合
される側が対応して凹状に湾曲させられ、カソード隔室
に面する側が平らである。この構造によって、本発明の
電池では、下記のように、水平で平らなカソードマトリ
ックスを使用できる。
ード隔室に面する多孔質支持層表面は水平で平らである
と便利であり、アノード隔室に面する固体電解質表面は
凸状に湾曲している。凸状にすることによって、上記の
ように、金属アノードカバーの曲りを行えるようにす
る。薄い非液体浸透性の固体電解質層は多少とも一定の
厚さにでき、多孔質層に結合されている側が凸状に湾曲
させられ、かつアノード隔室に面する側が凹状に湾曲さ
せられ、したがって、多孔質層の、固体電解質層に結合
される側が対応して凹状に湾曲させられ、カソード隔室
に面する側が平らである。この構造によって、本発明の
電池では、下記のように、水平で平らなカソードマトリ
ックスを使用できる。
【００１４】複合セパレータのビードまたは絶縁リング
を、ここで説明する鋳造ガラス以外の材料で形成でき
る。したがって、絶縁リングをα−アルミナなどのセラ
ミック、またはβ″−アルミナ化合物を含めて、β−ア
ルミナ化合物の族からの適当なβ−アルミナ化合物で製
作できる。複合セパレータの多孔質支持層を形成する材
料と同じ材料で絶縁リングを製作すると便利である。し
たがって、その多孔質支持層は電気絶縁性である。実際
に、特定の実施例では、多孔質支持層と、絶縁リング
と、非多孔質イオン伝導固体電解質層とをβ″−アルミ
ナなどの同じ材料で全て構成して、一体のモノリシック
・セラミック焼結体を形成できる。しかし、希望によっ
ては、絶縁リングを、セパレータの固体電解質層と比較
してイオン伝導度が比較的低くされたβ−アルミナ型セ
ラミックで製作できる。この目的のために、適当にドー
ピング、たとえば、カルシウムイオンをドーピングする
ことにより、またはβ−アルミナの一部を構成するアル
カリ金属陽イオンを他の金属陽イオンで置換することに
より、または適当にドーピングし、かつβ−アルミナの
一部を構成するアルカリ金属陽イオンを他の金属陽イオ
ンで置換することにより、アノードのアルカリ金属陽イ
オンに対する伝導度を低くした、品質を適当に下げたβ
−アルミナを使用できる。
を、ここで説明する鋳造ガラス以外の材料で形成でき
る。したがって、絶縁リングをα−アルミナなどのセラ
ミック、またはβ″−アルミナ化合物を含めて、β−ア
ルミナ化合物の族からの適当なβ−アルミナ化合物で製
作できる。複合セパレータの多孔質支持層を形成する材
料と同じ材料で絶縁リングを製作すると便利である。し
たがって、その多孔質支持層は電気絶縁性である。実際
に、特定の実施例では、多孔質支持層と、絶縁リング
と、非多孔質イオン伝導固体電解質層とをβ″−アルミ
ナなどの同じ材料で全て構成して、一体のモノリシック
・セラミック焼結体を形成できる。しかし、希望によっ
ては、絶縁リングを、セパレータの固体電解質層と比較
してイオン伝導度が比較的低くされたβ−アルミナ型セ
ラミックで製作できる。この目的のために、適当にドー
ピング、たとえば、カルシウムイオンをドーピングする
ことにより、またはβ−アルミナの一部を構成するアル
カリ金属陽イオンを他の金属陽イオンで置換することに
より、または適当にドーピングし、かつβ−アルミナの
一部を構成するアルカリ金属陽イオンを他の金属陽イオ
ンで置換することにより、アノードのアルカリ金属陽イ
オンに対する伝導度を低くした、品質を適当に下げたβ
−アルミナを使用できる。
【００１５】セパレータの封じリムを形成する絶縁リン
グの２つの金属リングを、横断面が円形である場合に
は、活性ろう付け（ａｃｔｉｖｅ ｂｒａｚｉｎｇ）に
よってそれに接合できる。それらの金属リング（ニッケ
ルまたはニッケル合金が便利である）を、絶縁リングま
たは封じリムの両側で、金属リングのために設けられて
いる２つの溝またはくぼみのおのおのにそれぞれ配置で
きる。したがって、それらの金属リングは相互に電気絶
縁され、それぞれアノードカバーとカソードカバーに封
じるように溶接される。更に、溶接を容易にするために
金属リング上へのアノードカバーとカソードカバーの正
確な配置を容易にするために、それらの金属リングの横
断面がいくらか非円形であるように、それらの金属リン
グの輪郭を整えることができる。輪郭の調整は活性ろう
付けの後で、たとえば、打ち抜きにより、または、旋盤
でセパレータを回転させることなどの、機械加工によっ
て、行うことができる。
グの２つの金属リングを、横断面が円形である場合に
は、活性ろう付け（ａｃｔｉｖｅ ｂｒａｚｉｎｇ）に
よってそれに接合できる。それらの金属リング（ニッケ
ルまたはニッケル合金が便利である）を、絶縁リングま
たは封じリムの両側で、金属リングのために設けられて
いる２つの溝またはくぼみのおのおのにそれぞれ配置で
きる。したがって、それらの金属リングは相互に電気絶
縁され、それぞれアノードカバーとカソードカバーに封
じるように溶接される。更に、溶接を容易にするために
金属リング上へのアノードカバーとカソードカバーの正
確な配置を容易にするために、それらの金属リングの横
断面がいくらか非円形であるように、それらの金属リン
グの輪郭を整えることができる。輪郭の調整は活性ろう
付けの後で、たとえば、打ち抜きにより、または、旋盤
でセパレータを回転させることなどの、機械加工によっ
て、行うことができる。
【００１６】有利には絶縁リングまたは封じリムのアノ
ード側に追加の溝を設けることができる。その追加の溝
に、アノードカバーのセパレータに面する側のリブすな
わち隆起の形の、周辺方向に延長して、周辺部に配置さ
れている折り曲げた部分を入れる。折り曲げた部分は前
記溝の半径方向内部壁に係合される。この特徴はアノー
ドカバーの曲げを容易にして、電池の充放電サイクルに
応じたアノードの体積変動から生ずるアノード隔室の体
積変動に応じて、アノードカバーを容易に曲げることが
できるようにする。アノードカバーにおける折り曲げた
部分は、アノード隔室の中にアノード物質が空になった
時、たとえば、電池が完全放電または過放電した時に、
溝にとくにちょうど良く、および最もきっちり入るよう
に形作られる。
ード側に追加の溝を設けることができる。その追加の溝
に、アノードカバーのセパレータに面する側のリブすな
わち隆起の形の、周辺方向に延長して、周辺部に配置さ
れている折り曲げた部分を入れる。折り曲げた部分は前
記溝の半径方向内部壁に係合される。この特徴はアノー
ドカバーの曲げを容易にして、電池の充放電サイクルに
応じたアノードの体積変動から生ずるアノード隔室の体
積変動に応じて、アノードカバーを容易に曲げることが
できるようにする。アノードカバーにおける折り曲げた
部分は、アノード隔室の中にアノード物質が空になった
時、たとえば、電池が完全放電または過放電した時に、
溝にとくにちょうど良く、および最もきっちり入るよう
に形作られる。
【００１７】封じリムまたは絶縁リングは金属リングを
越えて半径方向外側に突き出て、筒形バッテリーハウジ
ングすなわちバッテリーケーシングの中心に電池を配置
するためのスペーサーとして作用して、ハウジングに、
またはハウジングの内部ライニングを形成する筒形絶縁
物質に、接触し、または筒形温度調節手段に接触する。
その温度調節手段はケーシングのための内部ライニング
または絶縁物質のための内部ライニングを形成できる。
封じリムまたは絶縁リングの、金属リングの間から半径
方向外側に突き出た、外周部を、温度調整流体の輸送を
容易にするために、または電熱素子または冷却コイルな
どの温度調整要素の収容を容易にするために、それらの
流体または要素のための溝または通路を設けることによ
って、構成できる。たとえば、平面図で縁部が歯車の縁
部に類似して見えるように、各電池の封じリムまたは絶
縁リングに、切り込みによって分離された歯の性質の、
半径方向外側に突き出る複数の形成部を設けることがで
きる。ある数のそのような電池を、歯と切り込みを周辺
部で位置合わせして積み重ねたとすると、種々の電池の
切り込みを組み合わせて、電池の積み重ねの外側に沿っ
て長手方向に延長する溝または通路を形成できる。その
代わりに、各電池の封じリムまたは絶縁リングの周囲を
周辺方向に延長するスペーサーを延長させることができ
る。そのスペーサーは希望によっては加熱素子または冷
却コイルの形をとることができる。
越えて半径方向外側に突き出て、筒形バッテリーハウジ
ングすなわちバッテリーケーシングの中心に電池を配置
するためのスペーサーとして作用して、ハウジングに、
またはハウジングの内部ライニングを形成する筒形絶縁
物質に、接触し、または筒形温度調節手段に接触する。
その温度調節手段はケーシングのための内部ライニング
または絶縁物質のための内部ライニングを形成できる。
封じリムまたは絶縁リングの、金属リングの間から半径
方向外側に突き出た、外周部を、温度調整流体の輸送を
容易にするために、または電熱素子または冷却コイルな
どの温度調整要素の収容を容易にするために、それらの
流体または要素のための溝または通路を設けることによ
って、構成できる。たとえば、平面図で縁部が歯車の縁
部に類似して見えるように、各電池の封じリムまたは絶
縁リングに、切り込みによって分離された歯の性質の、
半径方向外側に突き出る複数の形成部を設けることがで
きる。ある数のそのような電池を、歯と切り込みを周辺
部で位置合わせして積み重ねたとすると、種々の電池の
切り込みを組み合わせて、電池の積み重ねの外側に沿っ
て長手方向に延長する溝または通路を形成できる。その
代わりに、各電池の封じリムまたは絶縁リングの周囲を
周辺方向に延長するスペーサーを延長させることができ
る。そのスペーサーは希望によっては加熱素子または冷
却コイルの形をとることができる。
【００１８】複合セパレータの、アノード隔室に面する
凹部側の曲率は、アノード隔室のアノード物質が空にな
った時にアノードカバーがとる凸曲率に形が一致するよ
うに選択される。この形は試行錯誤で決定でき、かつ周
縁部すなわちリムが自由に支持されて、垂直に作用する
荷重すなわち力を加える圧力を受けている理想的な平ら
な弾性板がとる形によって近似できる。その弾性板は平
らな支持板によって支持され、支持板の直径は弾性板の
直径の６０〜９０％で、それに同心的に整列させられ
る。アノードカバーはそのような弾性板に対応するもの
と見なすことができ、支持板はセパレータのアノード側
表面に対応するもの見なすことができる。この場合に
は、セパレータのアノード側表面の湾曲している凹面の
形はいくらか三日月状、すなわち、中央部がいくらか平
らで、周縁部が湾曲している、ものと見なすことができ
る。しかし、その代わりに、上記のように、曲率はもち
ろん異ならせることができる、たとえば、部分的に球面
にできる。
凹部側の曲率は、アノード隔室のアノード物質が空にな
った時にアノードカバーがとる凸曲率に形が一致するよ
うに選択される。この形は試行錯誤で決定でき、かつ周
縁部すなわちリムが自由に支持されて、垂直に作用する
荷重すなわち力を加える圧力を受けている理想的な平ら
な弾性板がとる形によって近似できる。その弾性板は平
らな支持板によって支持され、支持板の直径は弾性板の
直径の６０〜９０％で、それに同心的に整列させられ
る。アノードカバーはそのような弾性板に対応するもの
と見なすことができ、支持板はセパレータのアノード側
表面に対応するもの見なすことができる。この場合に
は、セパレータのアノード側表面の湾曲している凹面の
形はいくらか三日月状、すなわち、中央部がいくらか平
らで、周縁部が湾曲している、ものと見なすことができ
る。しかし、その代わりに、上記のように、曲率はもち
ろん異ならせることができる、たとえば、部分的に球面
にできる。
【００１９】二相セパレータの支持層の孔を、既知の便
利な任意の手段によって設けることができる。このよう
な手段としては、例えば焼結前のグリーンのセラミック
材料に揮発性成分または分解可能な成分（孔形成剤また
は吹付け剤）を含ませるということや焼結後に開いた孔
のネットワークを残すように支持層のために顆粒状の粒
子すなわち粗い粒度の粒子の物質を用いること、または
グリーンのセラミックに孔を開けるなどの機械的作業
や、あるいは孔のパターンを設けるように配置された口
を通じてグリーンのセラミックを押し出すことがあげら
れる。上記のように、とくに、孔を機械的に開ける場合
には、セパレータによって電池に与えられる内部抵抗値
に等しくするために、孔のパターン／数／表面密度、孔
の直径の少なくとも１つを選択できる。このようにし
て、セパレータの可変厚さを補償するために孔の配置と
寸法を選択できる。その可変厚さは、セパレータが平ら
なカソード側表面と、アノード側凹面とを有するという
事実から生じる。可変厚さのこの補償は、多少とも一定
である単位面積当たりの内部（イオン）抵抗値をセパレ
ータに持たせるように作用できる。多孔率はセパレータ
が最も薄い場所であるセパレータの中心部へ向かって最
低で、上記のように、最も厚い場所であるセパレータの
周縁部へ向かって次第に高くなる。空所によって形成さ
れている支持層の面積の割合は、非多孔質固体電解質層
のカソード側表面の面積の最低４０％までにすべきで、
そうすることが好ましい。
利な任意の手段によって設けることができる。このよう
な手段としては、例えば焼結前のグリーンのセラミック
材料に揮発性成分または分解可能な成分（孔形成剤また
は吹付け剤）を含ませるということや焼結後に開いた孔
のネットワークを残すように支持層のために顆粒状の粒
子すなわち粗い粒度の粒子の物質を用いること、または
グリーンのセラミックに孔を開けるなどの機械的作業
や、あるいは孔のパターンを設けるように配置された口
を通じてグリーンのセラミックを押し出すことがあげら
れる。上記のように、とくに、孔を機械的に開ける場合
には、セパレータによって電池に与えられる内部抵抗値
に等しくするために、孔のパターン／数／表面密度、孔
の直径の少なくとも１つを選択できる。このようにし
て、セパレータの可変厚さを補償するために孔の配置と
寸法を選択できる。その可変厚さは、セパレータが平ら
なカソード側表面と、アノード側凹面とを有するという
事実から生じる。可変厚さのこの補償は、多少とも一定
である単位面積当たりの内部（イオン）抵抗値をセパレ
ータに持たせるように作用できる。多孔率はセパレータ
が最も薄い場所であるセパレータの中心部へ向かって最
低で、上記のように、最も厚い場所であるセパレータの
周縁部へ向かって次第に高くなる。空所によって形成さ
れている支持層の面積の割合は、非多孔質固体電解質層
のカソード側表面の面積の最低４０％までにすべきで、
そうすることが好ましい。
【００２０】その代りに、またはそれに加えて、多孔質
支持層の厚さが半径方向に内側向きの方向に、厚さが最
大の周辺部から最も薄くなく中心部に向かって次第に減
少することを補償するため、液体に対して不透過性の固
体電解質層も厚さを不均一にし、半径方向に外側向きの
方向に厚さが最大の中心部から厚さが最小の中心部へと
次第に厚さを減少させて、セパレータの全領域にわたっ
てセパレータから生じるセル内部抵抗を一定にすること
ができる。
支持層の厚さが半径方向に内側向きの方向に、厚さが最
大の周辺部から最も薄くなく中心部に向かって次第に減
少することを補償するため、液体に対して不透過性の固
体電解質層も厚さを不均一にし、半径方向に外側向きの
方向に厚さが最大の中心部から厚さが最小の中心部へと
次第に厚さを減少させて、セパレータの全領域にわたっ
てセパレータから生じるセル内部抵抗を一定にすること
ができる。
【００２１】複合二層セパレータは、グリーン状態でプ
レスすることにより、たとえば、支持層と固体電解質層
をそれぞれかたち作る型の内部でプレスすることによっ
て製作でき、またはその代わりに、支持層を、たとえ
ば、最後の形にまず製作し、それに続いて支持層に固体
電解質層を被覆し、その後で焼結することによって二層
セパレータを製作できる。圧延、吹付け、または適当な
ほうろう液または糊調合剤を吹付けまたは鋳込み成形な
ど種々の被覆法を原則として使用できる。被覆はグリー
ンの支持層に行うことが好ましい。その後でグリーンな
複合材を、希望によっては、多孔質で使用されている任
意の孔形成剤、および使用されるならば、結合剤などの
他の有機物質の結合分離および分解の後で、焼結によっ
て固められる。
レスすることにより、たとえば、支持層と固体電解質層
をそれぞれかたち作る型の内部でプレスすることによっ
て製作でき、またはその代わりに、支持層を、たとえ
ば、最後の形にまず製作し、それに続いて支持層に固体
電解質層を被覆し、その後で焼結することによって二層
セパレータを製作できる。圧延、吹付け、または適当な
ほうろう液または糊調合剤を吹付けまたは鋳込み成形な
ど種々の被覆法を原則として使用できる。被覆はグリー
ンの支持層に行うことが好ましい。その後でグリーンな
複合材を、希望によっては、多孔質で使用されている任
意の孔形成剤、および使用されるならば、結合剤などの
他の有機物質の結合分離および分解の後で、焼結によっ
て固められる。
【００２２】電解質層のために使用する材料等の固体電
解質を支持層に使用すると、グリーンの多孔質支持層を
塑性状態で製造する別の異なる方法が可能である。その
後でその支持層のアノード側表面を機械的に変形させ
る。機械的変形によって前記アノード側表面の孔がふさ
がれる。このようにして、電解質層の材料と同じ材料を
支持層に使用でき、異なる材料を使用する必要はない。
適当な多孔質プラスチックボデーを型を通じて押し出
し、その後でそれを機械的に形づくりすることによっ
て、多孔質プラスチックのグリーンの支持層を得ること
ができる。
解質を支持層に使用すると、グリーンの多孔質支持層を
塑性状態で製造する別の異なる方法が可能である。その
後でその支持層のアノード側表面を機械的に変形させ
る。機械的変形によって前記アノード側表面の孔がふさ
がれる。このようにして、電解質層の材料と同じ材料を
支持層に使用でき、異なる材料を使用する必要はない。
適当な多孔質プラスチックボデーを型を通じて押し出
し、その後でそれを機械的に形づくりすることによっ
て、多孔質プラスチックのグリーンの支持層を得ること
ができる。
【００２３】本発明の別の態様に従って、上記本発明の
電池を複数個含むバッテリーであって、上下に直列に積
み重ねられた前記電池の隣接する各一対の電池の電池が
前記一対の一方の電池のアノードカバーと前記一対の他
方の電池のカソードカバーとの接触を介して相互に接触
する電気化学電池のバッテリーが得られる。
電池を複数個含むバッテリーであって、上下に直列に積
み重ねられた前記電池の隣接する各一対の電池の電池が
前記一対の一方の電池のアノードカバーと前記一対の他
方の電池のカソードカバーとの接触を介して相互に接触
する電気化学電池のバッテリーが得られる。
【００２４】各前記電池の前記アノードカバーと前記カ
ソードカバーの一方、たとえば、カソードカバー、が周
辺部に隣接する外面に周囲に延伸するへこみを構成する
くぼんだリムを有し、前記電池の他方のカバー、たとえ
ば、アノードカバー、が周辺部に隣接する外面に周囲に
延伸する段を構成する隆起したリムを有し、段とへこみ
は相補的な形をしており、電池は相互に上下に積み重ね
られ、各隣接する電池対の一方の電池の段が前記対の他
方の電池のへこみの中にぴったりと受けられる。
ソードカバーの一方、たとえば、カソードカバー、が周
辺部に隣接する外面に周囲に延伸するへこみを構成する
くぼんだリムを有し、前記電池の他方のカバー、たとえ
ば、アノードカバー、が周辺部に隣接する外面に周囲に
延伸する段を構成する隆起したリムを有し、段とへこみ
は相補的な形をしており、電池は相互に上下に積み重ね
られ、各隣接する電池対の一方の電池の段が前記対の他
方の電池のへこみの中にぴったりと受けられる。
【００２５】バッテリーの温度管理のために加熱手段、
または熱冷却手段、あるいは、両方をハウジングの内部
に設けることができる。したがって、たとえば、加熱手
段と冷却手段の少なくとも一方から選択した温度調整手
段をハウジングの内部に設けることができる。電池の積
み重ねを温度調整手段が同心状に囲むことができる。
または熱冷却手段、あるいは、両方をハウジングの内部
に設けることができる。したがって、たとえば、加熱手
段と冷却手段の少なくとも一方から選択した温度調整手
段をハウジングの内部に設けることができる。電池の積
み重ねを温度調整手段が同心状に囲むことができる。
【００２６】電池の積み重ねを熱絶縁されたバッテリー
ハウジングの内部に納めることができる。アノード端子
とカソード端子が、ハウジングの両端部に設けられてい
る電気絶縁された貫通孔を通って延長できる。いいかえ
ると、電池の積み重ねの筒状の熱絶縁バッテリーハウジ
ングの内部に納めることができる。電池の積み重ねには
それぞれのアノードバッテリー端子とカソードバッテリ
ー端子が設けられ、ハウジングの端部に電気絶縁端子貫
通孔が設けられ、端子が貫通孔をそれぞれ貫通して延伸
する。
ハウジングの内部に納めることができる。アノード端子
とカソード端子が、ハウジングの両端部に設けられてい
る電気絶縁された貫通孔を通って延長できる。いいかえ
ると、電池の積み重ねの筒状の熱絶縁バッテリーハウジ
ングの内部に納めることができる。電池の積み重ねには
それぞれのアノードバッテリー端子とカソードバッテリ
ー端子が設けられ、ハウジングの端部に電気絶縁端子貫
通孔が設けられ、端子が貫通孔をそれぞれ貫通して延伸
する。
【００２７】バッテリー端子が電池の積み重ねの両端に
それぞれ係合でき、電池の積み重ね中の電池を押し、電
池を電池の積み重ね内の所定場所に保持し、端子は貫通
孔によって所定場所に保持される。
それぞれ係合でき、電池の積み重ね中の電池を押し、電
池を電池の積み重ね内の所定場所に保持し、端子は貫通
孔によって所定場所に保持される。
【００２８】本発明は、セパレータの周辺部を絶縁材料
のビードに成型または鋳造することによってセパレータ
の周辺部をビードに封止状態で連結する工程と、ビード
を前記周辺部に付着させて、それから人工物を形成し、
同時にビードをセパレータの周辺部に密封する工程とを
含む、上記電池を製造する方法へも拡張する。
のビードに成型または鋳造することによってセパレータ
の周辺部をビードに封止状態で連結する工程と、ビード
を前記周辺部に付着させて、それから人工物を形成し、
同時にビードをセパレータの周辺部に密封する工程とを
含む、上記電池を製造する方法へも拡張する。
【００２９】セパレータの周辺部を粒子状焼結可能な材
料のビードに成型し、その後でビードをセパレータの周
辺部に焼結できるが、たとえば、融けているビードを遠
心力で前記周辺部に沿って鋳造し、冷却したビードを前
記周辺部に付着させて密封を行うことが好ましい。
料のビードに成型し、その後でビードをセパレータの周
辺部に焼結できるが、たとえば、融けているビードを遠
心力で前記周辺部に沿って鋳造し、冷却したビードを前
記周辺部に付着させて密封を行うことが好ましい。
【００３０】典型的には、セパレータは、粒子状のグリ
ーン状態にある間に、それの湾曲した形にし、成型また
は鋳造の前にそれを焼結することによって、形成され
る。セパレータをビードに製作した後、または製作中
に、たとえば、ストリップを所定位置で鋳造することに
よって、ストリップをビードに接合でき、たとえば、シ
ート材料からカバーを打ち抜きし、その後で深絞り、二
次成形、打ち抜き、プレスの少なくとも１つによって形
成した後で、カバーをストリップにそれぞれ溶接でき
る。
ーン状態にある間に、それの湾曲した形にし、成型また
は鋳造の前にそれを焼結することによって、形成され
る。セパレータをビードに製作した後、または製作中
に、たとえば、ストリップを所定位置で鋳造することに
よって、ストリップをビードに接合でき、たとえば、シ
ート材料からカバーを打ち抜きし、その後で深絞り、二
次成形、打ち抜き、プレスの少なくとも１つによって形
成した後で、カバーをストリップにそれぞれ溶接でき
る。
【００３１】アノード隔室を空にし、カソードを完全に
放電させ、またはカソード隔室に含まれて、過放電状態
にさせることができる、カソードの前駆体またはそれの
均等物で溶接を行い、希望によっては、少なくともカソ
ードカバーに接触させておくことができる放熱器を用い
て、溶接中にカソード隔室の内容物を冷却できる。
放電させ、またはカソード隔室に含まれて、過放電状態
にさせることができる、カソードの前駆体またはそれの
均等物で溶接を行い、希望によっては、少なくともカソ
ードカバーに接触させておくことができる放熱器を用い
て、溶接中にカソード隔室の内容物を冷却できる。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、例に
より本発明を説明する。
より本発明を説明する。
【００３３】まず図１と図２を参照して、参照番号１０
は本発明の電気化学電池を全体的に示す。電池１０は、
カソードカバー１２とアノードカバー１４で構成された
金属電池ケーシングを含む。電池１０の平面輪郭は円形
であるが、バッテリー内部の電池の空間利用率を高める
べく代わりに、正方形、六角形、または細長い長方形の
平面輪郭にできることはもちろんである。こうすること
により、密に詰め込むことができ、体積エネルギー密度
を高くすることが可能となる。
は本発明の電気化学電池を全体的に示す。電池１０は、
カソードカバー１２とアノードカバー１４で構成された
金属電池ケーシングを含む。電池１０の平面輪郭は円形
であるが、バッテリー内部の電池の空間利用率を高める
べく代わりに、正方形、六角形、または細長い長方形の
平面輪郭にできることはもちろんである。こうすること
により、密に詰め込むことができ、体積エネルギー密度
を高くすることが可能となる。
【００３４】典型的にはニッケル合金、軟鋼などで製作
されたカバー１２と１４の間に、固体電解質セパレータ
１６と、絶縁リング１８が示されている。固体電解質セ
パレータはβ−アルミナで製作できるが、β″−アルミ
ナが好ましい。絶縁リング１８は適当なガラスで製作す
ると便利である。絶縁リング１８はセパレータ１６の周
辺部に沿って周方向に延びる周辺ビードを形成する。絶
縁リング１８は下記のようにセパレータに密着される。
絶縁リング１８はそれの両側に互いに反対側に軸方向外
側に向く平らな面を有する。それらの面には、下記のよ
うに、周囲に沿って延伸する金属ストリップ２０、２２
が連結される。ストリップ２０、２２は平らな環状金属
リングの形をしており、絶縁リング１８を形成している
ビードから半径方向に突出している。図２Ａと図２Ｂで
は図２における部品と同じ部品を示すために、とくに指
示しなければ、同じ参照番号を用いている。図２Ａと図
２Ｂは、絶縁リング１８へのストリップ２０、２２の取
り付けの変更した実施例を示す。図２Ａでストリップ２
０、２２はまた環状リングの形であるが、各ストリップ
２０、２２は、それの半径方向内側の周辺部に、軸線方
向内側に突き出たフランジを有する。ストリップ２０、
２２のフランジをそれぞれ２１、２３で示す。フランジ
はストリップ２０、２２に対して垂直に突き出る。スト
リップ２０、２２は、たとえば、フランジ２１、２３を
絶縁リング１８の半径方向外面に、たとえば、焼きばめ
によって、接合することによって、絶縁リング１８に連
結される。図２Ｂにおいて、各フランジ２１、２３はそ
れに関連するリング２０、２２に対して約１３５度の角
度Ａを成し、フランジ２１、２３を封じるように埋め込
むことによってリング１８に連結される。絶縁リング１
８のリング２０、２２の半径方向内側の縁部が絶縁リン
グ１８の半径方向外面に入る。平らである代わりに、ス
トリップ２０と２２によって形成されたリングの各周辺
部は、所望であれば、カバー１２、１４の一方への溶
接、または溶接前の電池の積み重ね、あるいは、カバー
１２、１４の一方への溶接と、溶接前の電池の積み重ね
の両方を容易にするために、下記のように立ち上がった
外周リムまたはへこみ（図示せず）を有することができ
る。別の実施例においては、ストリップ２０、２２によ
って形成された各リングには２つの周辺リムまたはへこ
み（図示せず）を設けることができ、１つの前記へこみ
はリング１８の半径方向内周部に設けられ、軸線方向内
側に曲げられてリング１８に固定または係止できるよう
にし、他の前記へこみは上記のように半径方向外周部に
設けられ、軸線方向外側に曲げられて、要求に応じてリ
ングをカソードカバー１２またはアノードカバー１４へ
の溶接を容易にできる。カソードカバー１２は、周囲に
沿って延伸する周辺へこみ２４を形成するくぼんだリム
と、封じフランジ２６を有する。アノードカバー１４
は、周囲に沿って延びる周辺段２８を形成する立ち上が
ったリムと、封じフランジ３０を有する。フランジ２６
はリング２０に面同士が密閉溶接され、フランジ３０は
リング２２に面同士が密閉溶接される。
されたカバー１２と１４の間に、固体電解質セパレータ
１６と、絶縁リング１８が示されている。固体電解質セ
パレータはβ−アルミナで製作できるが、β″−アルミ
ナが好ましい。絶縁リング１８は適当なガラスで製作す
ると便利である。絶縁リング１８はセパレータ１６の周
辺部に沿って周方向に延びる周辺ビードを形成する。絶
縁リング１８は下記のようにセパレータに密着される。
絶縁リング１８はそれの両側に互いに反対側に軸方向外
側に向く平らな面を有する。それらの面には、下記のよ
うに、周囲に沿って延伸する金属ストリップ２０、２２
が連結される。ストリップ２０、２２は平らな環状金属
リングの形をしており、絶縁リング１８を形成している
ビードから半径方向に突出している。図２Ａと図２Ｂで
は図２における部品と同じ部品を示すために、とくに指
示しなければ、同じ参照番号を用いている。図２Ａと図
２Ｂは、絶縁リング１８へのストリップ２０、２２の取
り付けの変更した実施例を示す。図２Ａでストリップ２
０、２２はまた環状リングの形であるが、各ストリップ
２０、２２は、それの半径方向内側の周辺部に、軸線方
向内側に突き出たフランジを有する。ストリップ２０、
２２のフランジをそれぞれ２１、２３で示す。フランジ
はストリップ２０、２２に対して垂直に突き出る。スト
リップ２０、２２は、たとえば、フランジ２１、２３を
絶縁リング１８の半径方向外面に、たとえば、焼きばめ
によって、接合することによって、絶縁リング１８に連
結される。図２Ｂにおいて、各フランジ２１、２３はそ
れに関連するリング２０、２２に対して約１３５度の角
度Ａを成し、フランジ２１、２３を封じるように埋め込
むことによってリング１８に連結される。絶縁リング１
８のリング２０、２２の半径方向内側の縁部が絶縁リン
グ１８の半径方向外面に入る。平らである代わりに、ス
トリップ２０と２２によって形成されたリングの各周辺
部は、所望であれば、カバー１２、１４の一方への溶
接、または溶接前の電池の積み重ね、あるいは、カバー
１２、１４の一方への溶接と、溶接前の電池の積み重ね
の両方を容易にするために、下記のように立ち上がった
外周リムまたはへこみ（図示せず）を有することができ
る。別の実施例においては、ストリップ２０、２２によ
って形成された各リングには２つの周辺リムまたはへこ
み（図示せず）を設けることができ、１つの前記へこみ
はリング１８の半径方向内周部に設けられ、軸線方向内
側に曲げられてリング１８に固定または係止できるよう
にし、他の前記へこみは上記のように半径方向外周部に
設けられ、軸線方向外側に曲げられて、要求に応じてリ
ングをカソードカバー１２またはアノードカバー１４へ
の溶接を容易にできる。カソードカバー１２は、周囲に
沿って延伸する周辺へこみ２４を形成するくぼんだリム
と、封じフランジ２６を有する。アノードカバー１４
は、周囲に沿って延びる周辺段２８を形成する立ち上が
ったリムと、封じフランジ３０を有する。フランジ２６
はリング２０に面同士が密閉溶接され、フランジ３０は
リング２２に面同士が密閉溶接される。
【００３５】セパレータ１６の輪郭は円形であって、部
分的に球面形であるように湾曲される。セパレータ１６
は、カソードカバー１２に面する凸面３２と、アノード
カバー１４に面する凹面３４を有する。
分的に球面形であるように湾曲される。セパレータ１６
は、カソードカバー１２に面する凸面３２と、アノード
カバー１４に面する凹面３４を有する。
【００３６】アノードカバー１４は比較的曲がりやす
く、カソードカバー１２は比較的硬くて曲がりにくい。
図１では、セパレータ１６の形に相補的に合致して、セ
パレータ１６とアノードカバー１４の段２８の半径方向
内側の中央部分とのほぼ全面積にわたってセパレータ１
６に面接触するように、アノードカバー１４が上に向か
って曲げられているのが示されている。図１の電池１０
は完全放電状態または過放電状態にあって、セパレータ
１６とアノードカバー１４の間に形成されているアノー
ド隔室の内部にアノード物質がほとんど無い様子が示さ
れている。セパレータ１６とカソードカバー１２の間に
形成されている電池１０のカソード隔室が活性カソード
物質と溶融電解質を含んでいる様子が示されている。カ
ソード隔室の内容物質を３６で全体的に示す。
く、カソードカバー１２は比較的硬くて曲がりにくい。
図１では、セパレータ１６の形に相補的に合致して、セ
パレータ１６とアノードカバー１４の段２８の半径方向
内側の中央部分とのほぼ全面積にわたってセパレータ１
６に面接触するように、アノードカバー１４が上に向か
って曲げられているのが示されている。図１の電池１０
は完全放電状態または過放電状態にあって、セパレータ
１６とアノードカバー１４の間に形成されているアノー
ド隔室の内部にアノード物質がほとんど無い様子が示さ
れている。セパレータ１６とカソードカバー１２の間に
形成されている電池１０のカソード隔室が活性カソード
物質と溶融電解質を含んでいる様子が示されている。カ
ソード隔室の内容物質を３６で全体的に示す。
【００３７】図２では、アノードカバー１４は力を加え
られていない平らな状態にある様子が示されていること
に注目されたい。アノードカバー１４は、電池が完全充
電状態にある時にアノードカバーがとる形に対応する平
らな形で製作されている。完全充電状態では活性アノー
ド物質（図示せず）が、セパレータ１６とアノードカバ
ー１４の間のアノード隔室の内部に含まれる。
られていない平らな状態にある様子が示されていること
に注目されたい。アノードカバー１４は、電池が完全充
電状態にある時にアノードカバーがとる形に対応する平
らな形で製作されている。完全充電状態では活性アノー
ド物質（図示せず）が、セパレータ１６とアノードカバ
ー１４の間のアノード隔室の内部に含まれる。
【００３８】電池１０を製造するために、粒子状固体電
解質物質から、またはそれの粒子状前駆物質から、セパ
レータ１６を図１と図２に示すグリーン状態の円形部分
球面形にプレスする。その後で、その粒子状物質または
前駆物質を焼結して皿形一体多結晶構造のセパレータ１
６を生じる。その後で、リング１８を形成するビードを
電気絶縁する周辺ガラスを、図４を参照して下に説明す
るように、セパレータ１６に連結する。その連結中にリ
ング２０と２２をリング１８の両側にそれぞれ密封接合
する。図２Ａのリング２０と２１を使用したとすると、
リング２０と２１を、フランジ２１と２３をリング１８
に焼きばめすることによって、リング１８の外周に固定
すなわち接合する。図２Ｂに示すリングを用いたとする
と、フランジ２１、２３と、リング２０、２２の半径方
向内周部が、リング１８を形成しているビードに埋め込
まれる。
解質物質から、またはそれの粒子状前駆物質から、セパ
レータ１６を図１と図２に示すグリーン状態の円形部分
球面形にプレスする。その後で、その粒子状物質または
前駆物質を焼結して皿形一体多結晶構造のセパレータ１
６を生じる。その後で、リング１８を形成するビードを
電気絶縁する周辺ガラスを、図４を参照して下に説明す
るように、セパレータ１６に連結する。その連結中にリ
ング２０と２２をリング１８の両側にそれぞれ密封接合
する。図２Ａのリング２０と２１を使用したとすると、
リング２０と２１を、フランジ２１と２３をリング１８
に焼きばめすることによって、リング１８の外周に固定
すなわち接合する。図２Ｂに示すリングを用いたとする
と、フランジ２１、２３と、リング２０、２２の半径方
向内周部が、リング１８を形成しているビードに埋め込
まれる。
【００３９】カバー１２、１４は板状金属を切断または
打ち抜き、同時に深絞り、打ち抜き形成、または成形の
少なくとも１つの加工を行って図１と図２に示す輪郭に
して、カソードカバー１２にへこみ２４とフランジ２６
を設け、アノードカバー１４に段２８とフランジ３０を
設けることができる。その後でフランジ２６をリング２
０に溶接し、リング２２をフランジ３０に溶接する。
打ち抜き、同時に深絞り、打ち抜き形成、または成形の
少なくとも１つの加工を行って図１と図２に示す輪郭に
して、カソードカバー１２にへこみ２４とフランジ２６
を設け、アノードカバー１４に段２８とフランジ３０を
設けることができる。その後でフランジ２６をリング２
０に溶接し、リング２２をフランジ３０に溶接する。
【００４０】上記とは反対に、アノードカバー１４が、
力を受けない状態で図１に示す凸状内面と凹状外面を持
つように湾曲して形成できる。ただし可撓性を持つため
に、それの内面に圧力が加えられると、図２に３８で示
すようにほぼ平らにされることに注目すべきである。ま
た、カソード隔室の内容物質３６を所定場所に含んで、
カソードカバー１２はリング２０に溶接されることにも
注目されたい。
力を受けない状態で図１に示す凸状内面と凹状外面を持
つように湾曲して形成できる。ただし可撓性を持つため
に、それの内面に圧力が加えられると、図２に３８で示
すようにほぼ平らにされることに注目すべきである。ま
た、カソード隔室の内容物質３６を所定場所に含んで、
カソードカバー１２はリング２０に溶接されることにも
注目されたい。
【００４１】アノードカバー１４に可撓性を持たせ、か
つ、弾力的に曲がることができるように希望の弾性を持
たせるべく、アノードカバーを製作できるシート金属を
適切に選択することができ、種々の部分を適切な金属厚
さにし、かつ適切な輪郭とするように設計できる。そう
すると、種々の金属厚さで、実際に種々の曲率の半径方
向領域を持つように輪郭を定めることができ、または、
アノード隔室にアノード物質が入っていない時にアノー
ドカバー１４の凸面側がセパレータ１６の凹面に対して
できるだけ接触して当たるようにするために選択され
る、この技術で知られているその他のやり方を使用でき
る。
つ、弾力的に曲がることができるように希望の弾性を持
たせるべく、アノードカバーを製作できるシート金属を
適切に選択することができ、種々の部分を適切な金属厚
さにし、かつ適切な輪郭とするように設計できる。そう
すると、種々の金属厚さで、実際に種々の曲率の半径方
向領域を持つように輪郭を定めることができ、または、
アノード隔室にアノード物質が入っていない時にアノー
ドカバー１４の凸面側がセパレータ１６の凹面に対して
できるだけ接触して当たるようにするために選択され
る、この技術で知られているその他のやり方を使用でき
る。
【００４２】カソードの内容物質３６に関する限りは、
電池を組立てた時には、それは通常は電池カソード液ま
たは活性カソード物質と溶融塩電解質の混合物で、それ
らのカソード隔室内容物３６はカソードカバー１２の内
側と、固体電解質セパレータ１６の凸面３２に密着する
ような輪郭にされる。
電池を組立てた時には、それは通常は電池カソード液ま
たは活性カソード物質と溶融塩電解質の混合物で、それ
らのカソード隔室内容物３６はカソードカバー１２の内
側と、固体電解質セパレータ１６の凸面３２に密着する
ような輪郭にされる。
【００４３】図２に示す部品を一緒に積み重ねる、すな
わち、アノードカバー１４を１番下に置き、セパレータ
１６と絶縁リング１８および金属リング２０、２２の組
立部品を含む予め製作した中央部をアノードカバー１４
の上に積み重ね、カソードカバー１２と固体物としての
カソード隔室内容物３６を含む組立部品を中央部の上に
積み重ねることによって、図２に示す種々の電池部品を
組立てると便利である。その後で、積み重ね部品を溶接
装置の中に置き、フランジ２６をリング２０に溶接し、
リング２２をフランジ３０に溶接する。この溶接は真空
中または不活性気体中で行うことができる。希望によっ
ては、積み重ね部品をひっくり返し、カソード隔室内容
物３６を含んでいるカソードカバー１４を１番下にして
逆様にし、中央部をその上に置き、アノードカバーを１
番上に置く。
わち、アノードカバー１４を１番下に置き、セパレータ
１６と絶縁リング１８および金属リング２０、２２の組
立部品を含む予め製作した中央部をアノードカバー１４
の上に積み重ね、カソードカバー１２と固体物としての
カソード隔室内容物３６を含む組立部品を中央部の上に
積み重ねることによって、図２に示す種々の電池部品を
組立てると便利である。その後で、積み重ね部品を溶接
装置の中に置き、フランジ２６をリング２０に溶接し、
リング２２をフランジ３０に溶接する。この溶接は真空
中または不活性気体中で行うことができる。希望によっ
ては、積み重ね部品をひっくり返し、カソード隔室内容
物３６を含んでいるカソードカバー１４を１番下にして
逆様にし、中央部をその上に置き、アノードカバーを１
番上に置く。
【００４４】溶接中に、たとえば、放熱器（図示せず）
を少なくともカソードカバー１２に熱接触させ、希望に
よってはアノードカバー１４にも熱接触させて、電池を
冷却できる。
を少なくともカソードカバー１２に熱接触させ、希望に
よってはアノードカバー１４にも熱接触させて、電池を
冷却できる。
【００４５】通常は、例によって固体電解質セパレータ
はβ″−アルミナで、絶縁リング１８はβ″−アルミナ
に適合し、ナトリウムなどのアノードと適合し、使用し
ている溶融塩電解質と適合するガラスである。溶融塩電
解質はクロロアルミン酸ナトリウムとすることができ、
活性カソード物質は多孔質塩化物（ＦｅＣｌ2 ）であ
る。リング２０、２２の金属は熱膨張の面で絶縁リング
１８と適合するものが選択され、この技術で知られてい
る合金であって、金属／ガラスの接合性が良いという点
で選択される。カバー１２、１４は鋼、ニッケルめっき
鋼、またはニッケル合金とすることができる。
はβ″−アルミナで、絶縁リング１８はβ″−アルミナ
に適合し、ナトリウムなどのアノードと適合し、使用し
ている溶融塩電解質と適合するガラスである。溶融塩電
解質はクロロアルミン酸ナトリウムとすることができ、
活性カソード物質は多孔質塩化物（ＦｅＣｌ2 ）であ
る。リング２０、２２の金属は熱膨張の面で絶縁リング
１８と適合するものが選択され、この技術で知られてい
る合金であって、金属／ガラスの接合性が良いという点
で選択される。カバー１２、１４は鋼、ニッケルめっき
鋼、またはニッケル合金とすることができる。
【００４６】図１に示すようにアノードカバー１４の凸
側とセパレータ１６の凹面３４の間で密接な面はめ合を
行うために、いくつかの選択が実際に存在する。したが
って、アノードカバー１４を最初に平らにし（図２参
照）、溶接の後で通気孔を通じてアノード隔室を排気し
て、セパレータ１６に密着させることができる。その後
で、通気孔をふさぐ。その代わりに、リング３２へのフ
ランジ３０の溶接を真空中で行い、その後でアノードカ
バー１４の外部の大気圧がアノードカバーをセパレータ
１６に向かって押すようにすることができる。別の可能
性としてアノードカバー１４を形成することにより、た
とえば、打ち抜き、深絞り、またはハイドロフォーミン
グして、セパレータ１６の湾曲と相補的な必要な湾曲し
た形となるようにすることがあげられる。
側とセパレータ１６の凹面３４の間で密接な面はめ合を
行うために、いくつかの選択が実際に存在する。したが
って、アノードカバー１４を最初に平らにし（図２参
照）、溶接の後で通気孔を通じてアノード隔室を排気し
て、セパレータ１６に密着させることができる。その後
で、通気孔をふさぐ。その代わりに、リング３２へのフ
ランジ３０の溶接を真空中で行い、その後でアノードカ
バー１４の外部の大気圧がアノードカバーをセパレータ
１６に向かって押すようにすることができる。別の可能
性としてアノードカバー１４を形成することにより、た
とえば、打ち抜き、深絞り、またはハイドロフォーミン
グして、セパレータ１６の湾曲と相補的な必要な湾曲し
た形となるようにすることがあげられる。
【００４７】通気孔を通じての排気を含む方法が、ナト
リウムがアノード隔室の内部に含まれ、硫黄カソード液
３６がカソード隔室内部に含まれる充電状態で組立られ
るナトリウム／硫黄電池などの全ての電池に対して適す
ることを意図するものである。この場合には溶融ナトリ
ウムを真空中で、そのために設けられている通気孔すな
わち開口部を通じて注入できる。その開口部は後でふさ
ぐ。残りの方法は、アノードがナトリウムなどのアルカ
リ金属で、カソードがナトリウム−塩化アルミニウム塩
（ｓｏｄｉｕｍ ｃｈｌｏｒｏａｌｕｍｉｎａｔｅ）を
ベースとする溶融塩電解質を含浸した多孔質マトリック
スの形態の又は粒子状の遷移金属塩化物である装置など
の、放電状態または過放電状態で組立てられる装置にと
っていっそう適当であることが予測される。例は塩化鉄
およびニッケル塩化物活性カソード物質である。
リウムがアノード隔室の内部に含まれ、硫黄カソード液
３６がカソード隔室内部に含まれる充電状態で組立られ
るナトリウム／硫黄電池などの全ての電池に対して適す
ることを意図するものである。この場合には溶融ナトリ
ウムを真空中で、そのために設けられている通気孔すな
わち開口部を通じて注入できる。その開口部は後でふさ
ぐ。残りの方法は、アノードがナトリウムなどのアルカ
リ金属で、カソードがナトリウム−塩化アルミニウム塩
（ｓｏｄｉｕｍ ｃｈｌｏｒｏａｌｕｍｉｎａｔｅ）を
ベースとする溶融塩電解質を含浸した多孔質マトリック
スの形態の又は粒子状の遷移金属塩化物である装置など
の、放電状態または過放電状態で組立てられる装置にと
っていっそう適当であることが予測される。例は塩化鉄
およびニッケル塩化物活性カソード物質である。
【００４８】上記手順の変更により、ガラス絶縁リング
すなわちビード１８を、セパレータ１６の固体電解質の
厚くされた周辺部で置換できる。その厚くされた部分は
それの残りの部分と一体に焼結される。または、絶縁リ
ング１８をαアルミナなどの材料から製作できる。αア
ルミナはセパレータ１６の固体電解質と一緒に焼結し
て、周辺リング状ビードまたは領域を形成できる。その
ビードに金属リング２０、２２を、たとえば活性ろう付
けによって、接合または封じることができる。
すなわちビード１８を、セパレータ１６の固体電解質の
厚くされた周辺部で置換できる。その厚くされた部分は
それの残りの部分と一体に焼結される。または、絶縁リ
ング１８をαアルミナなどの材料から製作できる。αア
ルミナはセパレータ１６の固体電解質と一緒に焼結し
て、周辺リング状ビードまたは領域を形成できる。その
ビードに金属リング２０、２２を、たとえば活性ろう付
けによって、接合または封じることができる。
【００４９】次に図３を参照して、図１に示すような種
類の複数の電池が直列に積み重ねられて、垂直に延長す
るスタック４０を形成している様子を示す。そのスタッ
クは４２で全体的に示されているバッテリーの部分を形
成する。
類の複数の電池が直列に積み重ねられて、垂直に延長す
るスタック４０を形成している様子を示す。そのスタッ
クは４２で全体的に示されているバッテリーの部分を形
成する。
【００５０】これに関して、かつ図１を参照して、隣接
する電池の段２８がへこみ２４の中にぴったり入って、
この積み重ねを容易にするように、へこみ２４が形成さ
れることに注目すべきである。スタック４０の圧力の不
平衡と加熱／冷却によるガス交換を行わなければならな
いために、隣接する電池のアノード隔室１４とカソード
カバー１２の間に密閉が存在しないことに注目すべきで
ある。このガス交換を容易にするために、カソードカバ
ー１２の半径型向外周部に沿って半径型向へこみ（図示
せず）を設けることができる。
する電池の段２８がへこみ２４の中にぴったり入って、
この積み重ねを容易にするように、へこみ２４が形成さ
れることに注目すべきである。スタック４０の圧力の不
平衡と加熱／冷却によるガス交換を行わなければならな
いために、隣接する電池のアノード隔室１４とカソード
カバー１２の間に密閉が存在しないことに注目すべきで
ある。このガス交換を容易にするために、カソードカバ
ー１２の半径型向外周部に沿って半径型向へこみ（図示
せず）を設けることができる。
【００５１】システムで予測されるあらゆる温度条件の
下で良い電気的接触を促進するために、スタック中の電
池はばねで一緒に荷重を加えて圧縮する。この圧縮は、
図３では１番上の電池１０のへこみ２４に沿って係合し
て、それを弾力的に下に押す環状リング４４によって行
われる。その代わりに、またそれに加えて、各電池の段
２８を隣接する電池のへこみ２４の所定位置に溶接でき
る。
下で良い電気的接触を促進するために、スタック中の電
池はばねで一緒に荷重を加えて圧縮する。この圧縮は、
図３では１番上の電池１０のへこみ２４に沿って係合し
て、それを弾力的に下に押す環状リング４４によって行
われる。その代わりに、またそれに加えて、各電池の段
２８を隣接する電池のへこみ２４の所定位置に溶接でき
る。
【００５２】スタック４０はハウジング４６の中に納め
られる。ハウジング４６は軟鋼で作ると便利である。そ
のハウジングの内面に熱絶縁ライニング４８が設けられ
る。スタック４０により構成された電池のバッテリーに
はそれぞれの正バッテリー端子５０と負バッテリー端子
５２が設けられる。それらの端子は電気絶縁されている
それぞれの貫通孔５４を通る。貫通孔５４はハウジング
４６の屋根と床を通る。
られる。ハウジング４６は軟鋼で作ると便利である。そ
のハウジングの内面に熱絶縁ライニング４８が設けられ
る。スタック４０により構成された電池のバッテリーに
はそれぞれの正バッテリー端子５０と負バッテリー端子
５２が設けられる。それらの端子は電気絶縁されている
それぞれの貫通孔５４を通る。貫通孔５４はハウジング
４６の屋根と床を通る。
【００５３】円筒５６の形の中空円筒加熱／冷却手段が
ハウジング４６内の、絶縁ライニング４８とスタック４
０の間に、スタック４０を同心状に囲んで、設けられて
いるのが示されている。円筒５６は適切に電気絶縁で
き、かつ加熱手段を含むことができる。
ハウジング４６内の、絶縁ライニング４８とスタック４
０の間に、スタック４０を同心状に囲んで、設けられて
いるのが示されている。円筒５６は適切に電気絶縁で
き、かつ加熱手段を含むことができる。
【００５４】その代わりに、モジュールの形のより小さ
い電池スタックをハウジングの内部に納めて、図３に示
す熱絶縁材４８は省くことができることに注目すべきで
ある。ハウジングは軟鋼缶などの金属缶である。そのモ
ジュールを直列に接続してバッテリーを形成できる。
い電池スタックをハウジングの内部に納めて、図３に示
す熱絶縁材４８は省くことができることに注目すべきで
ある。ハウジングは軟鋼缶などの金属缶である。そのモ
ジュールを直列に接続してバッテリーを形成できる。
【００５５】ハウジング４６が金属缶の場合には、それ
で端子５０、５２の１つを置換できる。したがって、そ
の１つの端子を省略できる。ここで説明している実施例
に関連して、各端子５０、５２は関連する貫通孔５４を
通る端子棒を含むことに気が付くであろう。端子棒５２
の内端部は円形の平らなフランジと一体である。図３の
スタック中の１番下の電池１０は端子５２のフランジの
上に載り、端子５０のフランジがばね４４の上で下向き
でそのバネを圧縮状態に保つ。
で端子５０、５２の１つを置換できる。したがって、そ
の１つの端子を省略できる。ここで説明している実施例
に関連して、各端子５０、５２は関連する貫通孔５４を
通る端子棒を含むことに気が付くであろう。端子棒５２
の内端部は円形の平らなフランジと一体である。図３の
スタック中の１番下の電池１０は端子５２のフランジの
上に載り、端子５０のフランジがばね４４の上で下向き
でそのバネを圧縮状態に保つ。
【００５６】次に図４を参照する。この図には絶縁リン
グ１８をセパレータ１６に連結するための装置が５７で
全体的に示されている。その装置５７は、セパレータ１
６の１つに適合できるガラスの絶縁リング１８のための
ものである。装置５７はリング２０、２２を絶縁リング
１８に接合することもできる。
グ１８をセパレータ１６に連結するための装置が５７で
全体的に示されている。その装置５７は、セパレータ１
６の１つに適合できるガラスの絶縁リング１８のための
ものである。装置５７はリング２０、２２を絶縁リング
１８に接合することもできる。
【００５７】図４に、矢印６０の向きに回転できる遠心
鋳造台５８も示す。その台５８の上に黒鉛または適当な
金属の型６２が同心状に装置される。
鋳造台５８も示す。その台５８の上に黒鉛または適当な
金属の型６２が同心状に装置される。
【００５８】型６２はベース部６４を有する。ベース部
は立ち上がり部６６を有する。ベース部６４と立ち上が
り部６６は一体リングの形で示しているが、その代わり
にいくつかの部品で構成できる。型は中間部すなわち中
央部６８と上側部分７０を有する。部分６４、６８、７
０の形は環状である。
は立ち上がり部６６を有する。ベース部６４と立ち上が
り部６６は一体リングの形で示しているが、その代わり
にいくつかの部品で構成できる。型は中間部すなわち中
央部６８と上側部分７０を有する。部分６４、６８、７
０の形は環状である。
【００５９】セパレータ１６を希望によって予熱した後
で、セパレータを型のベース部６４の立ち上がり部６６
の上に配置する。型の部分６８と７０は図示の位置に積
み重ねられ、図示のように金属リング２０、２２を部分
的に囲んで、図の位置に留め、金属リング２０、２２と
中央部６８によって囲まれた環状スペース７２を残す。
そのスペースの中にセパレータ１６の周縁部が入る。後
で述べるようにしてそのスペースには融けたガラスを充
填する。
で、セパレータを型のベース部６４の立ち上がり部６６
の上に配置する。型の部分６８と７０は図示の位置に積
み重ねられ、図示のように金属リング２０、２２を部分
的に囲んで、図の位置に留め、金属リング２０、２２と
中央部６８によって囲まれた環状スペース７２を残す。
そのスペースの中にセパレータ１６の周縁部が入る。後
で述べるようにしてそのスペースには融けたガラスを充
填する。
【００６０】この装置は外周クランプ７４によって一緒
に固定される。クランプ７４は分割構造にでき、かつク
ランプ部で構成され、台５８が、台５８の垂直支持軸７
６によって設けられた軸線を中心として矢印６０の向き
に回る。
に固定される。クランプ７４は分割構造にでき、かつク
ランプ部で構成され、台５８が、台５８の垂直支持軸７
６によって設けられた軸線を中心として矢印６０の向き
に回る。
【００６１】組立体をガラス融解温度まで加熱した後
で、融けたガラス７８を送り弁８２を開いてから加熱さ
れた容器８０から送って、環状スペースすなわち間隙７
２を充填する。そのスペース７２に入ったガラスはリン
グ２０、２２の半径方向内側部分の周囲を流れて、それ
らの部分を囲み、かつセパレータ１６の半径方向外周部
の周囲を流れる。スペース７２がガラス７６で充たされ
ると、スペース７２の中のガラス７８は冷却する事を許
されて凝固する。その後で、そのように形成された組立
部品を型６２から取出す。その組立部品は円板形の固体
電解質セパレータ１６を構成する。それの周辺部は絶縁
ビードリング１８の中にセットされ（図１および図２参
照）、２個の金属リング２０、２２がそこから半径方向
に突き出て、上記のように溶接の用意ができる。
で、融けたガラス７８を送り弁８２を開いてから加熱さ
れた容器８０から送って、環状スペースすなわち間隙７
２を充填する。そのスペース７２に入ったガラスはリン
グ２０、２２の半径方向内側部分の周囲を流れて、それ
らの部分を囲み、かつセパレータ１６の半径方向外周部
の周囲を流れる。スペース７２がガラス７６で充たされ
ると、スペース７２の中のガラス７８は冷却する事を許
されて凝固する。その後で、そのように形成された組立
部品を型６２から取出す。その組立部品は円板形の固体
電解質セパレータ１６を構成する。それの周辺部は絶縁
ビードリング１８の中にセットされ（図１および図２参
照）、２個の金属リング２０、２２がそこから半径方向
に突き出て、上記のように溶接の用意ができる。
【００６２】次に図５を参照する。特に記さない限り、
図１ないし図４におけるのと同じ部品を示すために同じ
参照番号を用いる。図５で、セパレータ１６は複合構造
である。セパレータ１６の輪郭は円形である。セパレー
タ１６は多孔質支持層８６により支持される連続非多孔
性固体電解質層８４を含む。多孔質支持層８６と固体電
解質層８４は相互に一体に固着される。支持層８６は固
体電解質層８４の形または曲りに合致するように形成さ
れる。支持層８６はカソード隔室内容物３６に面する平
らな表面と、下記のように固体電解質層８４に凸面に焼
結される凹面とを有する。電池１０の、多孔質支持層８
６とカソードカバー１２の間に形成されたカソード隔室
は活性カソード内容物３６を含む。多孔質支持層８６は
溶融液状塩電解質で飽和される。支持層８６はカソード
カバー１２に面する平らな面を有するから、カソード内
容物質３６は平らな形のマトリックスを含むことができ
る。
図１ないし図４におけるのと同じ部品を示すために同じ
参照番号を用いる。図５で、セパレータ１６は複合構造
である。セパレータ１６の輪郭は円形である。セパレー
タ１６は多孔質支持層８６により支持される連続非多孔
性固体電解質層８４を含む。多孔質支持層８６と固体電
解質層８４は相互に一体に固着される。支持層８６は固
体電解質層８４の形または曲りに合致するように形成さ
れる。支持層８６はカソード隔室内容物３６に面する平
らな表面と、下記のように固体電解質層８４に凸面に焼
結される凹面とを有する。電池１０の、多孔質支持層８
６とカソードカバー１２の間に形成されたカソード隔室
は活性カソード内容物３６を含む。多孔質支持層８６は
溶融液状塩電解質で飽和される。支持層８６はカソード
カバー１２に面する平らな面を有するから、カソード内
容物質３６は平らな形のマトリックスを含むことができ
る。
【００６３】支持層８６の熱膨張特性は固体電解質層８
４の熱膨張特性に適合する。支持層８６は固体電解質層
８４の材料と同じ材料で製作され、かつ、カソード内容
物３６と化学的に適合できる。したがって、支持層８６
は非導電性で、かつイオン伝導性である。支持層８６は
溶融液体電解質を液体として透過でき、液体の溶融塩電
解質は支持層８６に浸み込んで飽和させる。したがっ
て、液体電解質は固体電解質層８４に接触する。固体電
解質層８４は液体電解質を液体として透過させないが、
溶融電解質の移動陽イオンに関して、イオン伝導度によ
り、イオン透過性である。
４の熱膨張特性に適合する。支持層８６は固体電解質層
８４の材料と同じ材料で製作され、かつ、カソード内容
物３６と化学的に適合できる。したがって、支持層８６
は非導電性で、かつイオン伝導性である。支持層８６は
溶融液体電解質を液体として透過でき、液体の溶融塩電
解質は支持層８６に浸み込んで飽和させる。したがっ
て、液体電解質は固体電解質層８４に接触する。固体電
解質層８４は液体電解質を液体として透過させないが、
溶融電解質の移動陽イオンに関して、イオン伝導度によ
り、イオン透過性である。
【００６４】支持層８６はカソード内容物３６に面する
平らな表面を有して、平らなカソードマトリックスを使
用できるようにする。また、支持層８６は固体電解質層
８４の凸面８８と一体に焼結された凹面を有する。固体
電解質層８４は湾曲させられて前記凸面８８を設け、か
つ、支持層８６とは反対に面する凹面９０を設けて、上
記のようにアノードカバー１４が曲ることができるよう
にする。
平らな表面を有して、平らなカソードマトリックスを使
用できるようにする。また、支持層８６は固体電解質層
８４の凸面８８と一体に焼結された凹面を有する。固体
電解質層８４は湾曲させられて前記凸面８８を設け、か
つ、支持層８６とは反対に面する凹面９０を設けて、上
記のようにアノードカバー１４が曲ることができるよう
にする。
【００６５】図５と図６を参照して、絶縁リング１８は
セパレータ１６と同じβ″ーアルミナから作られるか
ら、支持層８６と、固体電解質層８４と、リング１８は
全てβ″−アルミナであり、単一の連続焼結セラミック
ボデーを形成する。リング１８は、図示のようにセパレ
ータ１６の周辺部に沿って周辺部を延長する２つの周辺
溝または周辺くぼみ９２、９４（図５）を有する。横断
面が円形である一対のニッケルリング９６、９８（図
６）が活性ろう付けによって絶縁リング１８に接合され
る。リング９６、９８は溝９２、９４の中にそれぞれ配
置される。金属リング９６、９８はリング１８によって
相互に電気絶縁される。リング９６、９８はカソードカ
バー１２とアノードカバー１４にそれぞれ封じ溶接され
る。
セパレータ１６と同じβ″ーアルミナから作られるか
ら、支持層８６と、固体電解質層８４と、リング１８は
全てβ″−アルミナであり、単一の連続焼結セラミック
ボデーを形成する。リング１８は、図示のようにセパレ
ータ１６の周辺部に沿って周辺部を延長する２つの周辺
溝または周辺くぼみ９２、９４（図５）を有する。横断
面が円形である一対のニッケルリング９６、９８（図
６）が活性ろう付けによって絶縁リング１８に接合され
る。リング９６、９８は溝９２、９４の中にそれぞれ配
置される。金属リング９６、９８はリング１８によって
相互に電気絶縁される。リング９６、９８はカソードカ
バー１２とアノードカバー１４にそれぞれ封じ溶接され
る。
【００６６】リング１８は溝１００（図６にとくに示さ
れている）も有する。その溝の中では、アノードカバー
１４の固体電解質層８４に面する表面の上を周方向に延
伸する曲がり部すなわちリブ１０２（図５参照）が、リ
ン固体電解質層８４の周辺部と一緒に、固体電解質層８
４に面するアノードカバー１４の表面に形成されている
相補溝形成部１０５（図５）にぴったり受けられるリン
グ１８の周囲突起またはリブ１０４にはまる。溝１００
と、リング１８上の突出部１０４は、曲り部１０２およ
びアノードカバー１４上の溝形成部１０５とともに、ア
ノード隔室の体積が変化したときにアノードカバー１４
の可撓性を向上させ、強め、リング９８へのアノードカ
バー１４の溶接前に、リング１８上の場所へアノードカ
バー１４の配置を容易にする。このように、曲がり部１
０２の形は溝１００の形に相補的に合致し、電池１０が
完全放電状態または過放電状態になって、アノードカバ
ー１４が固体電解質層８４の表面９０の少なくとも一部
に接触したときに、溝１００に面接触する。
れている）も有する。その溝の中では、アノードカバー
１４の固体電解質層８４に面する表面の上を周方向に延
伸する曲がり部すなわちリブ１０２（図５参照）が、リ
ン固体電解質層８４の周辺部と一緒に、固体電解質層８
４に面するアノードカバー１４の表面に形成されている
相補溝形成部１０５（図５）にぴったり受けられるリン
グ１８の周囲突起またはリブ１０４にはまる。溝１００
と、リング１８上の突出部１０４は、曲り部１０２およ
びアノードカバー１４上の溝形成部１０５とともに、ア
ノード隔室の体積が変化したときにアノードカバー１４
の可撓性を向上させ、強め、リング９８へのアノードカ
バー１４の溶接前に、リング１８上の場所へアノードカ
バー１４の配置を容易にする。このように、曲がり部１
０２の形は溝１００の形に相補的に合致し、電池１０が
完全放電状態または過放電状態になって、アノードカバ
ー１４が固体電解質層８４の表面９０の少なくとも一部
に接触したときに、溝１００に面接触する。
【００６７】使用においては、絶縁リング１８の一部
が、リング９６と９８の間で半径方向外側に突き出て、
筒形バッテリーハウジング４６またはそれのライニング
４８あるいはシリンダー５６（図３）に接触し、それに
より、電池スタック４０が形成された時に、バッテリー
４２内の電池１０を中央に置く（および電気絶縁す
る）。
が、リング９６と９８の間で半径方向外側に突き出て、
筒形バッテリーハウジング４６またはそれのライニング
４８あるいはシリンダー５６（図３）に接触し、それに
より、電池スタック４０が形成された時に、バッテリー
４２内の電池１０を中央に置く（および電気絶縁す
る）。
【００６８】図７にリング１８の半径方向外縁部表面の
部分を示す。この部分には歯の形の突起１０６が設けら
れる。突起１０６の間に間隙すなわち切り込み１０８が
設けられる。そのような電池１０のスタック４０が形成
されると、すべての電池１０の突起１０６は整列させら
れるように配置されて、スタック４０の長さに沿って延
伸する多少とも連続するチャネル（切り込み１０８によ
って形成された）を構成する。それらのチャネルはスタ
ックに沿う加熱流体／冷却流体の輸送を容易にするよう
な動作と、電熱阻止を収容する動作との少なくとも１つ
を行う。その代わりに、チューブまたはコイル１１０
（図５）の形の加熱手段／冷却手段をリング１８に連結
して、リング１８の外周部に沿って延伸できる。
部分を示す。この部分には歯の形の突起１０６が設けら
れる。突起１０６の間に間隙すなわち切り込み１０８が
設けられる。そのような電池１０のスタック４０が形成
されると、すべての電池１０の突起１０６は整列させら
れるように配置されて、スタック４０の長さに沿って延
伸する多少とも連続するチャネル（切り込み１０８によ
って形成された）を構成する。それらのチャネルはスタ
ックに沿う加熱流体／冷却流体の輸送を容易にするよう
な動作と、電熱阻止を収容する動作との少なくとも１つ
を行う。その代わりに、チューブまたはコイル１１０
（図５）の形の加熱手段／冷却手段をリング１８に連結
して、リング１８の外周部に沿って延伸できる。
【００６９】固体電解質層８４の凹面９０を図１ないし
図４を参照して説明した形にできるが、図５では、リム
が自由に支持されている理想的な弾性版の凸側に合致す
るように形成され、かつ圧力を加えられる。その圧力は
力すなわち荷重を層８４へ向かう向きに垂直に加えるか
ら、その理想的な板（アノードカバー１４に対応する）
の面積の中央部６０〜９０％が表面９０に接触し、かつ
その表面によって支持される。
図４を参照して説明した形にできるが、図５では、リム
が自由に支持されている理想的な弾性版の凸側に合致す
るように形成され、かつ圧力を加えられる。その圧力は
力すなわち荷重を層８４へ向かう向きに垂直に加えるか
ら、その理想的な板（アノードカバー１４に対応する）
の面積の中央部６０〜９０％が表面９０に接触し、かつ
その表面によって支持される。
【００７０】支持層８６の多孔率をそれの面積にわたっ
て変えられて、支持層８６の変化する厚さを補償して、
全固体電解質セパレータ面積にわたるカソードとアノー
ドの間のイオン抵抗値を等しくする。いいかえると、セ
パレータ１６の単位面積当りのイオン抵抗値は、支持層
８６の多孔率に段階をつけることによって一定に保たれ
る。多孔率は、支持層８６が厚いと高く、支持層８６が
薄いと低い。焼結されたときの支持層８６の孔の面積
は、支持層８６に接触している固体電解質層８４の表面
の面積の少なくとも４０％である。
て変えられて、支持層８６の変化する厚さを補償して、
全固体電解質セパレータ面積にわたるカソードとアノー
ドの間のイオン抵抗値を等しくする。いいかえると、セ
パレータ１６の単位面積当りのイオン抵抗値は、支持層
８６の多孔率に段階をつけることによって一定に保たれ
る。多孔率は、支持層８６が厚いと高く、支持層８６が
薄いと低い。焼結されたときの支持層８６の孔の面積
は、支持層８６に接触している固体電解質層８４の表面
の面積の少なくとも４０％である。
【００７１】図５のセパレータ１６は、グリーンのセラ
ミックペーストを、型の内部で、プレスして、支持層８
６と固体電解質層８４を形成することによって、通常製
作される。その代わりに、支持層８６を形成し、その後
で支持層８６に固体電解質層８４を被覆することによ
り、セパレータ１６を製作できる。被覆はグリーンのセ
ラミック支持層８６に対して行って、グリーンの複合セ
パレータ１６を形成する。その後で、グリーンの物質を
分離し、孔形成剤と、支持層８６内に孔を形成するため
に用いるその他の有機物との少なくとも一方を分解した
後で、グリーンの複合セパレータ１６を焼成によって強
化する。
ミックペーストを、型の内部で、プレスして、支持層８
６と固体電解質層８４を形成することによって、通常製
作される。その代わりに、支持層８６を形成し、その後
で支持層８６に固体電解質層８４を被覆することによ
り、セパレータ１６を製作できる。被覆はグリーンのセ
ラミック支持層８６に対して行って、グリーンの複合セ
パレータ１６を形成する。その後で、グリーンの物質を
分離し、孔形成剤と、支持層８６内に孔を形成するため
に用いるその他の有機物との少なくとも一方を分解した
後で、グリーンの複合セパレータ１６を焼成によって強
化する。
【００７２】図示の発明の利点および当該技術分野にお
いて発明により構成される進歩については下で説明す
る。
いて発明により構成される進歩については下で説明す
る。
【００７３】本発明は、とくに、液体ナトリウムアノー
ドが、β−アルミナまたはβ″−アルミナ（ポリアルミ
ン酸β−またはβ″−ナトリウム）などの化合物のβ−
アルミナ構造族のナトリウムイオン伝導固体電解質と、
固体電解質と活性カソード物質塊とに液体及びイオン接
触する溶融液状塩ナトリウムイオン伝導電解質に組合わ
される、電気化学特性を備える電池系を有する電気化学
電池に適用される。その代わりに、カソードにカソード
液を供給できる。
ドが、β−アルミナまたはβ″−アルミナ（ポリアルミ
ン酸β−またはβ″−ナトリウム）などの化合物のβ−
アルミナ構造族のナトリウムイオン伝導固体電解質と、
固体電解質と活性カソード物質塊とに液体及びイオン接
触する溶融液状塩ナトリウムイオン伝導電解質に組合わ
される、電気化学特性を備える電池系を有する電気化学
電池に適用される。その代わりに、カソードにカソード
液を供給できる。
【００７４】液状の溶融塩電解質としては、低融点と高
ナトリウムイオン伝導度を達成するために選択した組成
のクロロアルミネート電解質とすることができる。電解
質は、四基アンモニウムまたはイミダゾリニウム化合物
あるいは二酸化硫黄を成分として有する低融点、クロロ
アルミネート電解質とすることができる。したがって、
常温またはそれ以下でもそれは液体である。ナトリウム
／硫黄電池などにおいてカソード液が使用されると、カ
ソード液は、電解質および活性カソード物質として作用
する溶融硫黄／硫化ナトリウム／ポリ硫化ナトリウムで
ある。
ナトリウムイオン伝導度を達成するために選択した組成
のクロロアルミネート電解質とすることができる。電解
質は、四基アンモニウムまたはイミダゾリニウム化合物
あるいは二酸化硫黄を成分として有する低融点、クロロ
アルミネート電解質とすることができる。したがって、
常温またはそれ以下でもそれは液体である。ナトリウム
／硫黄電池などにおいてカソード液が使用されると、カ
ソード液は、電解質および活性カソード物質として作用
する溶融硫黄／硫化ナトリウム／ポリ硫化ナトリウムで
ある。
【００７５】別の変更例では、活性カソード物質は、り
ん、りん化物、ポリりん化物の少なくとも１つを含むこ
とができ、ハロゲン化物またはポリハロゲン化物も使用
できる。金属化合物、非金属化合物、および例えば二硫
化物ブリッジを含んでいる、レドックス活性ポリマー化
合物などの有機化合物を含めて、多くの活性カソード物
質を潜在的に使用できる。更に、加熱と充電の少なくと
も１つによりカソードを形成するために、活性化するこ
とを意図する、活性カソード物質の全駆物質を電池組立
体で使用できる。したがって、前駆物質というのは、電
池をそこで密閉した後で、電池を加熱するか、充電電位
を加えるか、加熱と充電電位印加を行って、電池の最終
的な活性カソード物質を形成する、化学的と電気化学的
の少なくとも一方で反応させることができる成分を有す
る化学組成または混合物を意味する。活性カソード物質
は電池のサイクリング中に定期的に充電される。
ん、りん化物、ポリりん化物の少なくとも１つを含むこ
とができ、ハロゲン化物またはポリハロゲン化物も使用
できる。金属化合物、非金属化合物、および例えば二硫
化物ブリッジを含んでいる、レドックス活性ポリマー化
合物などの有機化合物を含めて、多くの活性カソード物
質を潜在的に使用できる。更に、加熱と充電の少なくと
も１つによりカソードを形成するために、活性化するこ
とを意図する、活性カソード物質の全駆物質を電池組立
体で使用できる。したがって、前駆物質というのは、電
池をそこで密閉した後で、電池を加熱するか、充電電位
を加えるか、加熱と充電電位印加を行って、電池の最終
的な活性カソード物質を形成する、化学的と電気化学的
の少なくとも一方で反応させることができる成分を有す
る化学組成または混合物を意味する。活性カソード物質
は電池のサイクリング中に定期的に充電される。
【００７６】このように、活性カソード物質またはそれ
の前駆物質を、黒鉛または金属のフェルトあるいは泡、
エキスパンデットメタルスクリーンまたは金属粉末など
の電流収集体に含浸させ、または化合させる。前記収集
体は電池の正極すなわち正端子に電気的に接触するカソ
ード電流収集器として作用する。黒鉛フェルトなどの電
流収集体は活性カソード物質中を三次元電流収集器とし
て延び、溶融塩液体電解質を含めて、カソードの固体成
分および液体成分を保持および閉じこめる。
の前駆物質を、黒鉛または金属のフェルトあるいは泡、
エキスパンデットメタルスクリーンまたは金属粉末など
の電流収集体に含浸させ、または化合させる。前記収集
体は電池の正極すなわち正端子に電気的に接触するカソ
ード電流収集器として作用する。黒鉛フェルトなどの電
流収集体は活性カソード物質中を三次元電流収集器とし
て延び、溶融塩液体電解質を含めて、カソードの固体成
分および液体成分を保持および閉じこめる。
【００７７】本発明はナトリウム／硫黄電池と、ナトリ
ウム／塩化鉄電池またはナトリウム／塩化ニッケル電池
などのナトリウム／遷移塩化金属電池にとくに応用され
ることが予測される。
ウム／塩化鉄電池またはナトリウム／塩化ニッケル電池
などのナトリウム／遷移塩化金属電池にとくに応用され
ることが予測される。
【００７８】出願人が知っている、筒状固体電解質セラ
ミックセパレータを有するナトリウム／硫黄電池または
ナトリウム／遷移塩化金属電池はにはある欠点がある。
高いエネルギー密度を持つ多少とも平らな電池の製作に
とっては、筒形ではなくて、多少とも平らな固体電解質
セラミック電解質が望ましい。電極保持器として機能す
るように製作された平らな中空固体電解質セラミックセ
パレータを有する平形電池を制作することが可能である
ことに出願人は気が付いているが、その代わりに、各電
池に１枚の多少とも平らにされた１つのシートすなわち
層の形の固体電解質を有する平らにした電池を使用する
ことが望ましい。そのような平らな電池は積み重ねて、
たとえば、電気自動車用の直列接続されたスタックを形
成することがとくに適当である。
ミックセパレータを有するナトリウム／硫黄電池または
ナトリウム／遷移塩化金属電池はにはある欠点がある。
高いエネルギー密度を持つ多少とも平らな電池の製作に
とっては、筒形ではなくて、多少とも平らな固体電解質
セラミック電解質が望ましい。電極保持器として機能す
るように製作された平らな中空固体電解質セラミックセ
パレータを有する平形電池を制作することが可能である
ことに出願人は気が付いているが、その代わりに、各電
池に１枚の多少とも平らにされた１つのシートすなわち
層の形の固体電解質を有する平らにした電池を使用する
ことが望ましい。そのような平らな電池は積み重ねて、
たとえば、電気自動車用の直列接続されたスタックを形
成することがとくに適当である。
【００７９】ナトリウム／硫黄電池においては、そのよ
うな平らにされた平形電池の可能な用途と利点が米国特
許第５０５３２９４号に記載されている。
うな平らにされた平形電池の可能な用途と利点が米国特
許第５０５３２９４号に記載されている。
【００８０】電池の内部電気抵抗値を低くするために、
固体電解質セパレータはできるだけ薄くすべきである
が、そのような固体電解質を構成する問題の、通常はも
ろいセラミックスに、加熱および冷却中および充電／放
電サイクル中に発生される応力に耐えるために、要求さ
れる強度を達成する厚さを持たなければならない。
固体電解質セパレータはできるだけ薄くすべきである
が、そのような固体電解質を構成する問題の、通常はも
ろいセラミックスに、加熱および冷却中および充電／放
電サイクル中に発生される応力に耐えるために、要求さ
れる強度を達成する厚さを持たなければならない。
【００８１】そのような電池では、アノード隔室内部の
ナトリウムなどの溶融アルカリ金属アノード物質の量
は、電池の充電状態によってかなり変化することがあ
る。これは、融解中にアルカリ金属が大きく膨脹すると
いう事実によって悪化する。多少とも平らなセパレータ
を有する平らな電池では、それらの要因は、電池のアノ
ード側における溶融アルカリ金属液体と、電池のカソー
ド側における溶融電解質またはカソード液を分離する、
平らな固体電解質セラミックセパレータまたは膜の完全
性を危うくする。
ナトリウムなどの溶融アルカリ金属アノード物質の量
は、電池の充電状態によってかなり変化することがあ
る。これは、融解中にアルカリ金属が大きく膨脹すると
いう事実によって悪化する。多少とも平らなセパレータ
を有する平らな電池では、それらの要因は、電池のアノ
ード側における溶融アルカリ金属液体と、電池のカソー
ド側における溶融電解質またはカソード液を分離する、
平らな固体電解質セラミックセパレータまたは膜の完全
性を危うくする。
【００８２】米国特許第５０５３２９４号では、支持格
子または支持網によって固体電解質セパレータを補強す
ることが提案されているが、隣接した電池を分離し、こ
の隣接した電池によって共用される、可撓性バイポーラ
端部板が設けられている。
子または支持網によって固体電解質セパレータを補強す
ることが提案されているが、隣接した電池を分離し、こ
の隣接した電池によって共用される、可撓性バイポーラ
端部板が設けられている。
【００８３】しかし、それらの解決策の両方に欠点があ
る。支持網または格子はイオン輸送のために利用できる
セパレータの活性面積を狭くし、可撓性バイポーラ端部
板は、電池が充電された時にカソード内容物質を圧縮す
る。というのは、充電中はアノード隔室内部に液体アル
カリ金属が発生され、関連する端部板をアルカリ金属ア
ノードから外に向かって膨脹させ、それによって付近の
電池のカソード隔室内部のカソードを圧縮するためであ
る。
る。支持網または格子はイオン輸送のために利用できる
セパレータの活性面積を狭くし、可撓性バイポーラ端部
板は、電池が充電された時にカソード内容物質を圧縮す
る。というのは、充電中はアノード隔室内部に液体アル
カリ金属が発生され、関連する端部板をアルカリ金属ア
ノードから外に向かって膨脹させ、それによって付近の
電池のカソード隔室内部のカソードを圧縮するためであ
る。
【００８４】逆に、放電中は、各バイポーラ板は関連す
るカソードから離れて動き、膨脹して付近のアノード隔
室内部に入り込む。バイポーラ端板のそれらの連続運動
は、端部板とカソードの固体部分の間の電気的接触度を
常に変化させることがある。その固体部分は上記した種
類の電流収集マトリックスを通常構成する。
るカソードから離れて動き、膨脹して付近のアノード隔
室内部に入り込む。バイポーラ端板のそれらの連続運動
は、端部板とカソードの固体部分の間の電気的接触度を
常に変化させることがある。その固体部分は上記した種
類の電流収集マトリックスを通常構成する。
【００８５】図面を参照して説明した本発明は、上記問
題の少なくともいくつかを解決し、エネルギー密度を、
少なくとも潜在的に、高くした電池を提供するものであ
る。
題の少なくともいくつかを解決し、エネルギー密度を、
少なくとも潜在的に、高くした電池を提供するものであ
る。
【００８６】したがって、図示の構造の利点は、固体電
解質セパレータ１６の湾曲した形（凸／凹）が、原則と
して、平らな円板よりも高い曲げ強度を持ち、したがっ
て、平らな円板よりも比較的薄いか、直径が長いか、比
較的薄くて直径が長い物を製作でき、しかもそれに加わ
る等しい大きさか、より大きい圧力差に耐えることがで
きる、という事実から得られるものである。更に、アノ
ードカバー１４が可撓性で、弾力を持った金属構造であ
るために、充電／放電サイクル中に曲がることができ
て、溶融アルカリ金属アノードのどのような体積変化も
吸収でき、そのために、少なくとも原則として、アノー
ド隔室内部にアルカリ金属保持構造および溶融アルカリ
金属を毛管作用で排出させる構造の必要性を解消する。
解質セパレータ１６の湾曲した形（凸／凹）が、原則と
して、平らな円板よりも高い曲げ強度を持ち、したがっ
て、平らな円板よりも比較的薄いか、直径が長いか、比
較的薄くて直径が長い物を製作でき、しかもそれに加わ
る等しい大きさか、より大きい圧力差に耐えることがで
きる、という事実から得られるものである。更に、アノ
ードカバー１４が可撓性で、弾力を持った金属構造であ
るために、充電／放電サイクル中に曲がることができ
て、溶融アルカリ金属アノードのどのような体積変化も
吸収でき、そのために、少なくとも原則として、アノー
ド隔室内部にアルカリ金属保持構造および溶融アルカリ
金属を毛管作用で排出させる構造の必要性を解消する。
【００８７】とくに、上記弾力的な可撓性バイポーラ端
部板とは対照的に、本発明のアノードカバー１４は隣接
電池の端部板を構成せず、かつ隣接電池のカソード隔室
の壁を構成しない。したがって、アノードカバーが曲が
っても付近の電池のカソード隔室の内容物を圧縮した
り、その他の影響を与えることはない。
部板とは対照的に、本発明のアノードカバー１４は隣接
電池の端部板を構成せず、かつ隣接電池のカソード隔室
の壁を構成しない。したがって、アノードカバーが曲が
っても付近の電池のカソード隔室の内容物を圧縮した
り、その他の影響を与えることはない。
【００８８】可撓性または弾性アノードカバー１４は、
少なくとも大気圧のアノード隔室内容物を含むことによ
って、この圧力により、上記のように比較的もろい固体
電解質セパレータの機械的支持を行うことを支援する。
少なくとも大気圧のアノード隔室内容物を含むことによ
って、この圧力により、上記のように比較的もろい固体
電解質セパレータの機械的支持を行うことを支援する。
【００８９】希望によっては、比較的薄い、非多孔性ア
ルカリ金属イオン透過伝導層に、多孔質電解質透過支持
層を結合することによってセパレータ１６を補強または
その他の改良を施すことができる。多孔質層はセパレー
タのカソード側に設けられ、イオン伝導層が俺のアノー
ド側に設けられる。
ルカリ金属イオン透過伝導層に、多孔質電解質透過支持
層を結合することによってセパレータ１６を補強または
その他の改良を施すことができる。多孔質層はセパレー
タのカソード側に設けられ、イオン伝導層が俺のアノー
ド側に設けられる。
【００９０】更に、セパレータの頂部すなわち中心から
半径方向外側に向かって徐々に増加する厚さを有し、し
たがって、それの横断面が凹レンズの横断面に類似する
ような形にセパレータを形成できる。この厚さの勾配が
外向きに徐々に減少することは、セパレータに適切な強
度を持たせ、かつイオンを良く伝導させるために許容で
きる平均厚さを持たせる。
半径方向外側に向かって徐々に増加する厚さを有し、し
たがって、それの横断面が凹レンズの横断面に類似する
ような形にセパレータを形成できる。この厚さの勾配が
外向きに徐々に減少することは、セパレータに適切な強
度を持たせ、かつイオンを良く伝導させるために許容で
きる平均厚さを持たせる。
【００９１】図５ないし図７を参照して説明した本発明
は、活性ろうづけによってガラス封じを必要としなくし
た。一定厚さのカソードマトリックスを設けた。かつ、
絶縁リング１８は、ニッケルリング９６と９８の間で半
径方向外向きに徐々に突き出ている場所では、電池の周
囲で電気絶縁を分離する必要を解消する。アノードカバ
ー１４の周辺部をリング１８に連結する方法が、アノー
ドカバーが曲がったときのそれの応力を減少し、充電さ
れたアノード隔室の体積を、図１ないし図４に示す構造
と比較して、比較的増加する事ができる。
は、活性ろうづけによってガラス封じを必要としなくし
た。一定厚さのカソードマトリックスを設けた。かつ、
絶縁リング１８は、ニッケルリング９６と９８の間で半
径方向外向きに徐々に突き出ている場所では、電池の周
囲で電気絶縁を分離する必要を解消する。アノードカバ
ー１４の周辺部をリング１８に連結する方法が、アノー
ドカバーが曲がったときのそれの応力を減少し、充電さ
れたアノード隔室の体積を、図１ないし図４に示す構造
と比較して、比較的増加する事ができる。
【図１】本発明の電池の軸線側面図を示す。
【図２Ａ】図１の分解図を示す。
【図２Ｂ】図２の円「Ｘ」で示した部分の拡大軸線側面
図を示す。
図を示す。
【図２Ｃ】図２の円「Ｘ」で示した部分の別の実施例を
示す。
示す。
【図３】本発明のバッテリーの軸線断面側面図を示す。
【図４】図１の電池の固体電解質セパレータとそれの周
辺ビードを一緒に連結するための装置の概略断面側面図
を示す。
辺ビードを一緒に連結するための装置の概略断面側面図
を示す。
【図５】本発明の電池の別の実施例の軸線側面図を示
す。
す。
【図６】図５の円「Ｙ」で示した部分の拡大軸線側面図
を示す。
を示す。
【図７】本発明の電池の別の実施例の部分の平面図また
は端部図を示す。
は端部図を示す。
１０ 電池 １２ カソードカバー １４ アノードカバー １６ セパレータ １８ 絶縁リング ２０、２２ 金属ストリップ ２１、２３、３４ フランジ ２４ 溝 ２８ 段 ３２ 凸面 ３４、９０ 凹面 ４２ バッテリー
Claims (14)
- 【請求項１】 アルカリ金属アノードを納めるためのア
ノード隔室と、液体電解質を納めるためのカソード隔室
とを画定する電池ケーシングを備え、アノードと電解質
が融解する動作温度を有し、アノード隔室は、電池の動
作温度においてアノードのアルカリ金属のイオンの導体
である固体電解質からなるセパレータによってカソード
隔室から分離され、ケーシングはセパレータのカソード
側表面を囲むシート材料のカソードカバーと、セパレー
タのアノード側表面を囲むシート材料のアノードカバー
とを含み、カソードカバーとアノードカバーは導電性で
あって、相互に電気的に絶縁され、かつ電池のカソード
端子とアノード端子をそれぞれ形成し、セパレータはシ
ートまたは板の形であって、アノード隔室に面する湾曲
した凹形アノード側表面を有し、カソードカバーは比較
的曲がりにくくてセパレータのカソード側表面から隔て
られ、アノードカバーは比較的曲がりやすく、電池はア
ノード隔室にアルカリ金属がほとんどない完全放電状態
または過放電状態を有し、アノードカバーはセパレータ
の凹面に納まってアノード隔室の体積を減少させる凸面
を有し、電池が充電された時にアルカリ金属のイオンが
セパレータを通ってアノード隔室の中に入るのに応答し
て、アノードカバーはセパレータから離れる向きに曲が
ってアノード隔室の体積を増加させることができる、高
温再充電可能な電気化学電池。 - 【請求項２】 電池の輪郭が円形であり、セパレータの
輪郭も円形であり、アノードカバーの凸面がセパレータ
の凹面の大部分に面同士で接触する完全放電状態または
過放電状態を有し、セパレータは該セパレータの周辺部
に沿って延長する電気絶縁材料のビードを有し、セパレ
ータはビードに封止状態で連結され、カソードカバーと
アノードカバーはビードの反対側に封止状態で連結され
る周辺部を有することを特徴とする請求項１に記載の電
池。 - 【請求項３】 ビードの両側に周囲に延伸する金属リン
グが密着し、リングは相互に電気絶縁され、アノードカ
バーの周辺部とカソードカバーの周辺部が前記リングに
それぞれ溶接されることを特徴とする請求項２に記載の
電池。 - 【請求項４】 セパレータが一部が球面状である円板形
であり、リングは平らな金属ストリップであることを特
徴とする請求項３に記載の電池。 - 【請求項５】 セパレータが、多孔質支持層の上に支持
される、非液体浸透性の固体電解質層を含む複合構造の
ものであり、前記支持層はカソード隔室と固体電解質層
の間に配置されて、液体浸透性でかつ液体電解質が含浸
されていることを特徴とする請求項３に記載の電池。 - 【請求項６】 セパレータがカソード隔室に面する平ら
な表面と、アノード隔室に面する湾曲した凹面とを有
し、金属リングの横断面は円形であることを特徴とする
請求項３または５に記載の電池。 - 【請求項７】 セパレータが、多孔質支持層の上に支持
される、非液体浸透性の固体電解質層を含む複合構造の
ものであり、前記支持層はカソード隔室と固体電解質層
の間に配置されて、液体浸透性でかつ液体電解質が含浸
されており、多孔質層はカソード隔室に面する平らな表
面を有し、非液体浸透性の電解質層はアノード隔室に面
する湾曲した凹面を有し、多孔質層は湾曲した凹面を有
し、その凹面を介して電解質層を支持し、電解質層は湾
曲した凸面を有し、その凸面を介して多孔質層によって
支持され、多孔質層は、中央位置における最少から多孔
質層の周辺部における最大まで、半径方向に増加する多
孔率を有することを特徴とする請求項３に記載の電池。 - 【請求項８】 電池のカソード隔室が、液体電解質に加
えて、固体活性物質を含むことを特徴とする請求項１か
ら７のいずれか一項に記載の電池。 - 【請求項９】 請求項１から８のいずれか一項に記載の
電池を複数個含む電気化学電池のバッテリーであって、
上下に直列に積み重ねられた電池の隣接する各一対の電
池が前記一対の一方の電池のアノードカバーと前記一対
の他方の電池のカソードカバーとの接触を介して相互に
接触する電気化学電池のバッテリー。 - 【請求項１０】 各前記電池の前記アノードカバーと前
記カソードカバーの一方が、周辺部に隣接する外面に周
囲に延伸するへこみを構成するくぼんだリムを有し、前
記電池の他方のカバーが周辺部に隣接する外面に周囲に
延伸する段を構成する立ち上がったリムを有し、段とへ
こみは相補的な形をしており、電池は相互に上下に積み
重ねられ、各隣接する電池対の一方の電池の段が前記対
の他方の電池のへこみの中にぴったりと受けられること
を特徴とする請求項９に記載のバッテリー。 - 【請求項１１】 ハウジングの内部に温度制御手段が設
けられることを特徴とする請求項９または１０に記載の
バッテリー。 - 【請求項１２】 電池の積み重ねを温度制御手段が同心
状に囲むことを特徴とする請求項１１に記載のバッテリ
ー。 - 【請求項１３】 電池の積み重ねが熱絶縁された筒状バ
ッテリーハウジングの内部に納まり、電池の積み重ねに
アノードバッテリー端子とカソードバッテリー端子がそ
れぞれ設けられ、ハウジングの端部に電気絶縁端子貫通
孔が設けられ、端子はそれぞれ貫通孔を通って延伸する
ことを特徴とする請求項９から１２のいずれか一項に記
載のバッテリー。 - 【請求項１４】 バッテリー端子が電池の積み重ねの両
端にそれぞれ係合して、電池の積み重ね中の電池を押
し、電池を電池の積み重ね内の所定場所に保持し、端子
は貫通孔によって所定場所に保持されることを特徴とす
る請求項１３に記載のバッテリー。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ZA94/8018 | 1994-10-13 | ||
| ZA948018 | 1994-10-13 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08185888A true JPH08185888A (ja) | 1996-07-16 |
| JP3736879B2 JP3736879B2 (ja) | 2006-01-18 |
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ID=25584468
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26543695A Expired - Fee Related JP3736879B2 (ja) | 1994-10-13 | 1995-10-13 | 高温再充電可能な電気化学電池 |
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|---|---|
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| DE (1) | DE19538003A1 (ja) |
| FR (1) | FR2730860A1 (ja) |
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| JP2002506276A (ja) * | 1998-03-04 | 2002-02-26 | デュラセル インコーポレイテッド | 角柱状電池の構造 |
| CN1332455C (zh) * | 2003-10-10 | 2007-08-15 | 日产自动车株式会社 | 电池及相关方法 |
| CN100349310C (zh) * | 2003-10-10 | 2007-11-14 | 日产自动车株式会社 | 电池组 |
| CN100413118C (zh) * | 2003-11-14 | 2008-08-20 | 三洋电机株式会社 | 方形密闭二次电池及其制造方法 |
| JP2010529638A (ja) * | 2007-06-14 | 2010-08-26 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | エネルギー貯蔵装置及びそのセル構造 |
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| AU3952499A (en) * | 1998-06-15 | 2000-01-05 | Bi-Patent Holding Sa | High temperature electrochemical cell including a seal |
| DE60202263T2 (de) * | 2002-05-15 | 2005-05-19 | Mes-Dea S.A. | Elektrochemische Natrium / Metallchlorid Niedertemperaturbatterie |
| MX2007013852A (es) | 2005-05-03 | 2008-10-22 | Ogg Randy | Bateria electroquimica recargable bipolar. |
| DE102007001590A1 (de) * | 2007-01-10 | 2008-07-17 | Behr Gmbh & Co. Kg | Elektrischer Energiespeicher |
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| US10020543B2 (en) | 2010-11-05 | 2018-07-10 | Field Upgrading Usa, Inc. | Low temperature battery with molten sodium-FSA electrolyte |
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| DE102012200617A1 (de) | 2012-01-17 | 2013-07-18 | Robert Bosch Gmbh | Gehäusevorrichtung für mindestens eine elektrische Energiespeicherzelle, Energiespeicherzellenanordnung und Verfahren zur Herstellung einer Gehäusevorrichtung für mindestens eine elektrische Energiespeicherzelle |
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- 1995-10-13 JP JP26543695A patent/JP3736879B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1995-10-13 FR FR9512009A patent/FR2730860A1/fr not_active Withdrawn
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