NAS電池

NAS電池の概要と構造

NAS電池とは、負極に金属ナトリウム、正極に硫黄を使用し、両者を隔てる電解質にファインセラミックスの一種であるベータアルミナを用いた二次電池のことである。正式名称はナトリウム硫黄電池だが、日本ガイシ株式会社が実用化し、同社の登録商標であるNAS電池という名称で一般に広く知られている。

この電池は、内部のナトリウムと硫黄を溶融状態にするため、約300度という高温環境で作動させる必要がある。電解質であるベータアルミナは、電子を通さずナトリウムイオンのみを通過させる性質を持っており、充電時には正極から負極へ、放電時には負極から正極へナトリウムイオンが移動することで充放電が行われる。

エネルギー密度と用途

NAS電池は、従来から産業用として普及している鉛蓄電池と比較して、約3倍という高いエネルギー密度を有している。そのため、同じ蓄電容量であれば設置スペースを約3分の1に縮小することが可能である。また、構成材料に希少金属（レアメタル）を使用していないため、資源的な制約が少なく、大規模な量産に適している。

主な用途としては、数千kWクラスの大容量システムとして構築され、工場やビルにおける電力負荷平準化（ピークカット・ピークシフト）や、風力発電や太陽光発電といった出力変動の大きい再生可能エネルギーの出力安定化を目的として導入されている。

消防法上の扱いと危険性

NAS電池の内部には、消防法で定める危険物第3類の自然発火性物質および禁水性物質であるナトリウムと、第2類の可燃性固体である硫黄が大量に封入されている。そのため、一定規模以上のNAS電池設備は、消防法上の危険物一般取扱所として許可を受け、厳格な安全基準の下で設置・維持管理を行わなければならない。

特に注意を要するのが火災時の対応である。ナトリウムは水と激しく反応して水素を発生させ、爆発的な燃焼を引き起こす性質がある。したがって、NAS電池の火災において注水消火は厳禁であり、一般的な水系消火設備や泡消火設備は使用できない。万が一の火災時には、専用の消火システムによる窒息消火や、乾燥砂を用いた被覆消火を行う必要がある。

火災対策と安全性向上

過去に発生した火災事故を教訓として、総務省消防庁より「ナトリウム・硫黄電池を設置する一般取扱所の火災対策について」という通知が出されており、これに基づいた安全対策が講じられている。

現在の製品では、電池セル間での延焼を防ぐための延焼防止板の設置や、内部短絡が発生した際に過大な電流が流れるのを防ぐヒューズ機能の実装、さらにはモジュール単位での隔壁強化などが施されている。これにより、万が一ひとつのセルで不具合が発生しても、隣接するセルへの類焼やシステム全体への延焼を防止する構造となっている。

これは行政の研究資料であるが、電池火災の完全鎮火には数週間を要するという特殊性があり、消防庁では火災対策として消防危第154号 ナトリウム・硫黄電池を設置する一般取扱所の火災対策についてが公開され、NAS電池には延焼防止板や短絡防止板が追加搭載され、安全性の向上が図られたことが示されている。

危険物としての法的規制と設置基準

NAS電池に使用されるナトリウムは消防法における第三類危険物（自然発火性物質および禁水性物質）に該当するため、設置場所は危険物一般取扱所としての許可が必要となる。

設置にあたっては厳格な法規制が適用される。例えば、貯蔵量が指定数量の10倍を超える場合は、専用の避雷設備による保護が義務付けられるほか、周囲に3m以上の保有空地を確保するなど、危険物取扱所として必要な安全距離や保安設備を満足させなければならない。

火災特性と消火方法の特殊性

NAS電池は約300℃という高温状態で動作しており、万が一の事故に対する厳重な備えが必要である。ナトリウムは水と接触すると激しく化学反応を起こし、水素と熱を発生させて爆発につながる危険性があるため、水や強化液系消火剤の使用は厳禁である。

そのため、火災事故が発生した場合は、出火している電池モジュール内に乾燥砂を充填して酸素を遮断する窒息消火を行うのが一般的である。しかし、砂の搬入や投入には多大な時間と労力を要するため、延焼防止板や短絡防止板の追加搭載など、事故そのものを防ぐための安全対策強化が継続的に進められている。