JPH09106831A - 二次電池用カプセル - Google Patents

二次電池用カプセル

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JPH09106831A
JPH09106831A JP7265123A JP26512395A JPH09106831A JP H09106831 A JPH09106831 A JP H09106831A JP 7265123 A JP7265123 A JP 7265123A JP 26512395 A JP26512395 A JP 26512395A JP H09106831 A JPH09106831 A JP H09106831A
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JP
Japan
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capsule
secondary battery
pressure
resistant
module
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JP7265123A
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English (en)
Inventor
Kazuaki Oshima
一晃 大嶋
Osao Kudome
長生 久留
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 例えば発電所の昼夜電力負荷を平準化させる
ための電力貯蔵用の二次電池子を収納する二次電池子カ
プセルを提供する。 【解決手段】 本発明の二次電池用カプセル11は、カ
プセル胴板14,該胴板の端部を形成するカプセル鏡板
(右方端板)15及び上記プセル胴板14の開口部の周
縁に設けたフランジ14aと閉塞時に一体となって密閉
状態とするフランジ16aを有するカプセル鏡板(左方
端板)16からなる耐圧容器に、二次電池セル12を数
列数段に組み込んだ二次電池モジュール13を密閉状態
で収納してなるものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば発電所の昼
夜電力負荷を平準化させるための電力貯蔵用の二次電池
子を収納する二次電池子カプセルに関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来
は、Pb電極と硫酸溶液の電解質よりなる鉛蓄電池が、
例えば自動車用,計装用無停電電源用等に数多く量産さ
れている。しかしながら、上記鉛蓄電池では、単位セル
の出力が4Vと小さく、大容量の電力(3300〜66
00kwh)を貯蔵するには、莫大な単一セル個数を必
要とし、従って、広大な容量が必要であると共に、荷重
も大きくなる問題がある。
【0003】また、一年以上の長期間の運転で繰り返し
充放電により出力等の性能が低下すると共に、接点部シ
ールの劣化によるショート発熱が原因となる火災が発生
するという問題がある。
【0004】一方、電力負荷を平準化させるための電力
貯蔵用の二次電池として、例えばNa/S型又はNa/
X型の二次電池が提案されている。この二次電池の概略
を図10に示す。図10に示すように、例えばNa/X
型の二次電池セル01の場合には、セル耐圧容器02に
おいて、炭素電極03の周囲に溶融塩04を配し、その
外周を電解質05を介して液体ナトリウム06を設けて
なるものである。
【0005】また、上記Na/X型の二次電池セル01
を多数集合させたモジュール07の概略を図11に示
す。図11に示すように、上記二次電池セル01を数列
数段に組み込んだものであり、耐圧容器として内箱08
−1と外箱08−2とからなる耐圧部を二重化した構造
とし、セル単体自体を密閉耐圧構造とし、保温及び安全
性を確保するため各単一セル01の間及び内箱08−2
の回りを油や砂09等で埋めたものとしている。なお、
図中符号010は保温ヒータ,011は断熱材を各々図
示する。
【0006】しかしながら、上記モジュール07とした
場合、荷重が膨大にかかると共に、油や砂の熱容量が大
きく、温度制御が難しい上に保守点検が複雑であるとい
う問題がある。
【0007】また、単一セルの耐圧構造に加えて、単一
セルを数列数段に組み込んだ角形モジュールを耐圧容器
として耐圧部を二重化した構造とし、且つ外部保温施工
すると矩形構造での耐圧構造が複雑で製造コストが高く
なるという問題がある。
【0008】また、上記Na/S(ナトリウム/サルフ
ァ(硫黄))型又はNa/X(ナトリウム/SCl
4 (四塩化硫黄))型の二次電池では、単セル出力が鉛
蓄電池の3倍〜5倍と大きく軽量でコンパクト化が図れ
ると共に、充放電サイクルの耐久性が高く長期運転によ
る性能低下が無いと期待されているものの、以下のよう
な問題がある。 金属Naは水と接触すると水素を発生し、爆発のおそ
れがある。 溶融塩(S,SCl4 )はガス状でリークすると人体
に有害となる。 固体電解質は破損し易い。 運転状態は8kg/cm2 gで230℃〜350℃の
高温であるので、イ)製造工程、保守点検等の作業中
に、取扱いに注意を要する。ロ)輸送,地震等の振動に
よる破損に注意を要する。ハ)常温,常圧の条件に較べ
て高温,高圧であるので、構造面,安全性及び信頼性の
面で問題がある。
【0009】本発明は、上記問題に鑑み、装置の信頼性
が高く、しかも安定した性能と安全性が確保できる二次
電池用カプセルを提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明に係る二次電池用カプセルの構成は、溶融塩を用いて
イオンを通過させる固体電解質を有し、耐蝕金属により
構成された耐圧耐温構造より構成される単一セルからな
る二次電池を複数集合させてなるモジュールを、耐圧容
器に収納してなることを特徴とする。
【0011】上記二次電池用カプセルにおいて、上記二
次電池用カプセル内部に、モジュール搬入・出入り用レ
ール、移動用台車及び位置設定用並びに固定用金具を有
し、且つ収納容器内面を断熱材で被覆してなることを特
徴とする。
【0012】上記二次電池用カプセルにおいて、上記二
次電池用カプセル内部に、急速に内部の熱交換を図る熱
交換手段を備えたことを特徴とする。
【0013】上記二次電池用カプセルにおいて、上記二
次電池用カプセル内部に、起動用及び制御用のヒータを
配設すると共に、内部は不活性ガス雰囲気下としている
ことを特徴とする。
【0014】上記二次電池用カプセルにおいて、上記二
次電池用カプセル内部の雰囲気を一定にする循環ファン
を備えたことを特徴とする。
【0015】上記二次電池用カプセルにおいて、上記二
次電池用カプセル内部の不活性ガスの圧力を逃がす安全
弁と、排出ガス処理を行うガス処理装置とを備えたこと
を特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】以下本発明を実施する実施の形態
例を説明するが、本発明はこれに限定されるものではな
い。
【0017】図1は、本発明の二次電池用カプセルの概
略図である。同図に示すように、本実施の形態例に係る
二次電池用カプセル11は、二次電池セル12を数列数
段に組み込んだ二次電池モジュール13を密閉状態で収
納してなるものである。本例では、上記単一セル12と
しては、金属ナトリウム(Na)と硫黄(S)あるいは
硫化塩素(SCl4 )等の溶融塩を用いてβ−アルミナ
(β−Al2 3 )等のナトリウムイオンを通過させる
固体電解質と、炭素系あるいはタングステン系あるいは
両者の接合する陽極(又は陰極)と、ステンレス(SU
S316)材等の耐蝕金属により構成された耐圧耐温構
造(8kg/cm2 gで230℃〜350℃)を形成す
る陰極(又は陽極)より構成され、例えば外径約90m
mφ,長さ1300mm(L),約1600wh程度の
出力としている。また、上記二次電池モジュール13
は、これら単一セル12を多数組み込んだ例えば出力3
300〜6600kwhを得るものとしている。
【0018】上記二次電池カプセル11は、本実施の形
態例では、円筒横置型のものとしており、所定の寸法の
耐圧容器であり、カプセル胴板14,該胴板の端部を形
成するカプセル鏡板(右方端板)15及び上記プセル胴
板14の開口部の周縁に設けたフランジ14aと閉塞時
に一体となって密閉状態とするフランジ16aを有する
カプセル鏡板(左方端板)16から構成されている。
尚、図中、符号17は設置用の架台及び18はカプセル
内面断熱材を各々図示する。
【0019】ここで、二次電池カプセル11の所定の寸
法とは、例えば現時点においての、国内トレーラ輸送制
限以内に収めることができるような寸法をいい、例えば
幅:3.5m×高さ:3.5m×長さ:5〜10mであ
る。
【0020】上記所定の寸法とすることにより、二次電
池を品質管理の優れた完全工場組み立て製作を可能とす
ると共に、保守点検時には、該二次電池用カプセルごと
に工場に輸送し、安全管理品質管理の十分な中での作業
ができる。
【0021】また、上記カプセル内は、起動用及び温度
制御用ヒータと緊急冷却用熱交換器及び容器内に充填さ
れた不活性ガスを強制的に循環するファンを設けるよう
にしてもよい。
【0022】上記カプセル内には、乾燥させた窒素ガス
等の不活性ガスが封入されており、カプセル内部に設け
たカプセル内面断熱材18によって被覆されているの
で、二次電池セル12の二次電池モジュール13の放熱
損失の低減を図ることができる。
【0023】<第2の実施の形態例>また、図2に示す
ように、二次電池カプセル11内部の下部空間には、二
次電池モジュール13の下方に電気ヒータ等の加熱手段
21が配設されており、二次電池の起動時或いは運転中
のセル温度調節を可能としている。これは、二次電池の
停止時においては、温度が下がり、起動しにくいからで
ある。上記電気ヒータ等の加熱手段21は、カプセル1
1内の温度が一定温度より下がり過ぎた場合、又は上が
り過ぎた場合に自動的にON/OFFとなる。運転条件
は、高温高圧状態とする必要があり、例えばNa/SC
4 二次電池の場合では、230℃×8kg/sm2
が要求される。特に、温度は230℃±20℃以内に収
めて性能の安定性を図る必要があり、上記温度調整は、
重要である。
【0024】<第3の実施の形態例>また、図3に示す
ように、二次電池カプセル11内部の上部空間には、冷
媒ガスを通過させる冷媒循環熱交換器22が設けられて
おり、充電或いは放電中において、異常な温度の上昇が
生じた場合に、緊急冷却が可能としており、外部に設け
た液体窒素ボンベ等の冷媒供給手段23からの冷媒を調
整バルブ24を介して調節することにより、冷却可能と
している。そして、例えば地震等でカプセル11内にク
ラックが生じた場合に以上温度上昇を起こし、危険とな
るが、上記調整バルブ24を電気的にONとして温度上
昇を防止する。
【0025】<第4の実施の形態例>また、図4に示す
ように、二次電池カプセル11内部に封入された不活性
ガス25を強制的に循環させ、内部温度の均一化を図る
循環ファン等のガス循環手段26が左右両側に各々設け
られており、外部に設けたファン用モータ等の駆動手段
27の駆動により、内部の不活性ガス25の攪拌を行う
ようにしている。上記ガス循環手段26を設けることに
より、モジュール13を内部断熱被覆された鋼板製円筒
容器であるカプセル11内に格納し、更にカプセル内部
を加圧不活性ガス25で充満させ、その不活性ガスをカ
プセル内部で強制循環させることにより、各セル間の温
度の均一化を図ることができる。
【0026】<第5の実施の形態例>また、図5に示す
ように、二次電池カプセル11のプセル胴板14内部に
配設された二次電池モジュール13の保守・点検が工場
内で容易となるように、該カプセル11内の上部及び底
部に設けられた搬入・搬出用レール28,28上を移動
自在なモジュール枠組みユニット台車29に該二次電池
モジュール13が載置されている。図6及び図7に示す
ように、運転中においては、上記二次電池モジュール1
3を積載したユニット台車29は、二次電池カプセル1
1の上下に水平に固定された搬入・搬出用レール28上
に台車固定金具30を介して固定されている。また、カ
プセル14内のレール後端のカプセル鏡板(右方端板)
15側では、スットパフレーム32により上記モジュー
ル13が規制されて位置決めされている。また、搬入・
搬出時においては、ユニット台車29に設けられた車輪
33の回転により、モジュール13を載置させたままの
ユニット台車29ごと移動自在としている。よって、例
えば工場等において、図8に示すようなモジュール13
の枠体に設けられた搬入・搬出用フック34を介して、
図示しないウインチ等の駆動手段により引き出せるよう
にしている。なお、上記ユニット台車29は、モジュー
ル13の取付け用の底盤としても用いられている。
【0027】<第6の実施の形態例>また、図9に示す
ように、カプセル11内部に封入された不活性ガスを強
制的に外部に排出する密閉式逃がし弁35がカプセル胴
板14の上面に設けられており、内部の不活性ガスの圧
力が上昇した場合に、調圧できるようにしている。ま
た、外部には、逃がした排気ガスを処理するガス処理装
置36,37に配管38を介して連結されており、安全
性が確保されている。
【0028】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば以下
のような効果を奏する。 (1)輸送限界寸法内に収められた電池モジュールのカ
プセル化により工場内での最終工程までの組み立てがで
きると共に、工場での保守点検及びカプセルごとのモジ
ュールの交換のみが可能となり、装置の信頼性が高めら
れる。 (2)モジュールを耐圧容器内に収納し、内部の化学反
応を制御する温度制御装置及びガス循環ファンを有する
ことにより安定した性能と、安全性が確保できる。 (3)また、耐圧容器内にモジュールを収納することに
より、異常が発生した場合であっても、セル自体の耐圧
及びカプセルとの二重化が図られ、安全装置により被害
が収納容器内で留まることとなり、外部に及ぶことを極
力防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態例にかかるカプセルの概略
図である。
【図2】本発明の実施の形態例にかかるカプセル内にヒ
ータを設けた概略図である。
【図3】本発明の実施の形態例にかかるカプセル内に熱
交換器を設けた概略図である。
【図4】本発明の実施の形態例にかかるカプセル内に循
環ファンを設けた概略図である。
【図5】本発明の実施の形態例にかかるカプセルにモジ
ュール台車を設けた概略図である。
【図6】本発明の実施の形態例にかかるカプセルにモジ
ュール台車を固定する場合を示す概略図である。
【図7】図5の要部拡大概略図である。
【図8】本発明の実施の形態例にかかるカプセル内に設
けられるモジュールにフックを設けた概略図である。
【図9】本発明の実施の形態例にかかるカプセルに排ガ
ス処理装置を設けた概略図である。
【図10】二次電池セルの概略図である。
【図11】従来のモジュールの概略図である。
【符号の説明】
11 二次電池用カプセル 12 二次電池セル 13 二次電池モジュール 14 カプセル胴板 15 カプセル鏡板(右方端板) 16 カプセル鏡板(左方端板) 17 架台 18 カプセル内面断熱材 21 加熱手段 22 冷媒循環熱交換器 23 冷媒供給手段 24 調整バルブ 25 不活性ガス 26 ガス循環手段 27 駆動手段 28 搬入・搬出用レール 29 ユニット台車 30 台車固定金具 32 スットパフレーム 33 車輪 34 搬入・搬出用フック 35 密閉式逃がし弁 36,37 ガス処理装置 38 配管

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶融塩を用いてイオンを通過させる固体
    電解質を有し、耐蝕金属により構成された耐圧耐温構造
    より構成される単一セルからなる二次電池を複数集合さ
    せてなるモジュールを、耐圧容器に収納してなることを
    特徴とする二次電池用カプセル。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の二次電池用カプセルにお
    いて、 上記二次電池用カプセル内部に、モジュール搬入・出入
    り用レール、移動用台車及び位置設定用並びに固定用金
    具を有し、且つ収納容器内面を断熱材で被覆してなるこ
    とを特徴とする二次電池用カプセル。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載の二次電池用カプセ
    ルにおいて、 上記二次電池用カプセル内部に、急速に内部の熱交換を
    図る熱交換手段を備えたことを特徴とする二次電池用カ
    プセル。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至3記載の二次電池用カプセ
    ルにおいて、 上記二次電池用カプセル内部に、起動用及び制御用のヒ
    ータを配設すると共に、内部は不活性ガス雰囲気下とし
    ていることを特徴とする二次電池用カプセル。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至4記載の二次電池用カプセ
    ルにおいて、 上記二次電池用カプセル内部の雰囲気を一定にする循環
    ファンを備えたことを特徴とする二次電池用カプセル。
  6. 【請求項6】 請求項1乃至5記載の二次電池用カプセ
    ルにおいて、 上記二次電池用カプセル内部の不活性ガスの圧力を逃が
    す安全弁と、排出ガス処理を行うガス処理装置とを備え
    たことを特徴とする二次電池用カプセル。
JP7265123A 1995-10-13 1995-10-13 二次電池用カプセル Pending JPH09106831A (ja)

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