JPH09330738A - ナトリウム−硫黄電池モジュール - Google Patents
ナトリウム−硫黄電池モジュールInfo
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- JPH09330738A JPH09330738A JP8148895A JP14889596A JPH09330738A JP H09330738 A JPH09330738 A JP H09330738A JP 8148895 A JP8148895 A JP 8148895A JP 14889596 A JP14889596 A JP 14889596A JP H09330738 A JPH09330738 A JP H09330738A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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Abstract
(57)【要約】
【課題】電池構成各部に発生する応力を低減し、電池の
破損を防止し、電池寿命を増大する。 【解決手段】各々一対の正極端子と負極端子を有する単
電池を直並列接続した多数のナトリウム−硫黄電池を収
納するナトリウム−硫黄電池のモジュールにおいて、電
池の降温時に電池上部より下部に向って負極活物質のナ
トリウムと正極活物質の硫黄が固化するように、常に電
池上部が電池下部より低温状態で降温する手段を設置し
た。
破損を防止し、電池寿命を増大する。 【解決手段】各々一対の正極端子と負極端子を有する単
電池を直並列接続した多数のナトリウム−硫黄電池を収
納するナトリウム−硫黄電池のモジュールにおいて、電
池の降温時に電池上部より下部に向って負極活物質のナ
トリウムと正極活物質の硫黄が固化するように、常に電
池上部が電池下部より低温状態で降温する手段を設置し
た。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はナトリウム−硫黄電
池に関し、降温時及び昇温時に電池に発生する応力を小
さくし、電池の強度信頼性を向上するに最適なナトリウ
ム−硫黄電池モジュールに関する。
池に関し、降温時及び昇温時に電池に発生する応力を小
さくし、電池の強度信頼性を向上するに最適なナトリウ
ム−硫黄電池モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】ナトリウム−硫黄電池モジュールの加熱
及び冷却方法に関しては、従来多くの提案がなされてい
る。例えば、特開平2−256174 号公報には、電池収納ケ
ースを互いに面接触させて一体的に連結することによ
り、電池を加熱及び冷却する際、熱伝導が面接触により
均一に行われ、単電池の温度分布が均一化される工夫が
なされている。また、特開昭58−25088 号公報には単電
池を保持する保持部材間に空間を設け、単電池の全側面
を空冷することにより、電池を均一に冷却する工夫がな
されている。また、特開昭49−21629 号公報には、単電
池の昇温加熱に際し、電池上部から下部にかけて負極活
物質のナトリウム及び正極活物質の硫黄が溶融するよう
に工夫がなされている。
及び冷却方法に関しては、従来多くの提案がなされてい
る。例えば、特開平2−256174 号公報には、電池収納ケ
ースを互いに面接触させて一体的に連結することによ
り、電池を加熱及び冷却する際、熱伝導が面接触により
均一に行われ、単電池の温度分布が均一化される工夫が
なされている。また、特開昭58−25088 号公報には単電
池を保持する保持部材間に空間を設け、単電池の全側面
を空冷することにより、電池を均一に冷却する工夫がな
されている。また、特開昭49−21629 号公報には、単電
池の昇温加熱に際し、電池上部から下部にかけて負極活
物質のナトリウム及び正極活物質の硫黄が溶融するよう
に工夫がなされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来のナ
トリウム−硫黄電池モジュールにおいては、昇温及び降
温時に単電池内の温度分布及び電池間の温度分布を減少
し、均一化するための工夫及び負極活物質のナトリウム
が正極活物質の硫黄を昇温溶融するに、上部から下部に
向って溶解することで発生応力を減少する観点からの工
夫がなされているが、電池の降温時に電池上部より下部
に向って負極活物質のナトリウム及び正極活物質の硫黄
を固化し、特に正極活物質の固化後に生じる変態膨張に
よる発生応力を低減すると共に、電池寿命を増大する観
点からの考慮がなされていなかった。
トリウム−硫黄電池モジュールにおいては、昇温及び降
温時に単電池内の温度分布及び電池間の温度分布を減少
し、均一化するための工夫及び負極活物質のナトリウム
が正極活物質の硫黄を昇温溶融するに、上部から下部に
向って溶解することで発生応力を減少する観点からの工
夫がなされているが、電池の降温時に電池上部より下部
に向って負極活物質のナトリウム及び正極活物質の硫黄
を固化し、特に正極活物質の固化後に生じる変態膨張に
よる発生応力を低減すると共に、電池寿命を増大する観
点からの考慮がなされていなかった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明は、各々一対の正極端子と負極端子を有
する単電池を直並列接続した多数のナトリウム−硫黄電
池を収縮するナトリウム−硫黄電池のモジュールにおい
て、電池の降温時に電池上部より下部に向って負極活物
質のナトリウムと正極活物質の硫黄が固化するように、
常に電池上部が電池下部より低温状態で降温する手段を
設置したことを特徴とした構造のナトリウム−硫黄電池
モジュールである。
に、第１の発明は、各々一対の正極端子と負極端子を有
する単電池を直並列接続した多数のナトリウム−硫黄電
池を収縮するナトリウム−硫黄電池のモジュールにおい
て、電池の降温時に電池上部より下部に向って負極活物
質のナトリウムと正極活物質の硫黄が固化するように、
常に電池上部が電池下部より低温状態で降温する手段を
設置したことを特徴とした構造のナトリウム−硫黄電池
モジュールである。
【０００５】また第２の発明は、電池の降温時に電池の
上部より下部に向って負極活物質のナトリウムと正極活
物質の硫黄が固化する手段として、電池上部からのみ排
熱及び排気することを特徴とした構造のナトリウム−硫
黄電池モジュールである。
上部より下部に向って負極活物質のナトリウムと正極活
物質の硫黄が固化する手段として、電池上部からのみ排
熱及び排気することを特徴とした構造のナトリウム−硫
黄電池モジュールである。
【０００６】第３の発明は、電池降温時に電池の上部よ
り下部に向って負極活物質のナトリウムと正極活物質の
硫黄を固化する手段として、電池降温時に電池下部を加
熱しながら電池全体を降温することを特徴とした構造の
ナトリウム−硫黄電池モジュールである。
り下部に向って負極活物質のナトリウムと正極活物質の
硫黄を固化する手段として、電池降温時に電池下部を加
熱しながら電池全体を降温することを特徴とした構造の
ナトリウム−硫黄電池モジュールである。
【０００７】第１発明ないし第３発明によれば、電池降
温時に電池上部より下部に向って負極活物質のナトリウ
ムと正極活物質の硫黄が固化するため、両活物質は固化
冷却時の収縮により密度が粗となりながら、上部から固
化する。特に硫黄では固化後の変態による体積膨張に対
しても応力は電池構成各部に働くことがなく、電池の破
損を防止すると共に電池寿命を増大する。固化後の再加
熱でも固化過程を経た負極活物質のナトリウムと正極活
物質の硫黄においては、昇温加熱時において、溶融及び
加熱変態による体積膨張が生じても、圧力増大はそれぞ
れの活物質内で吸収でき、電池構成各部に応力が作用す
るのを防止できる。そのため、電池の破損を防止すると
共に電池寿命を増大することが可能である。
温時に電池上部より下部に向って負極活物質のナトリウ
ムと正極活物質の硫黄が固化するため、両活物質は固化
冷却時の収縮により密度が粗となりながら、上部から固
化する。特に硫黄では固化後の変態による体積膨張に対
しても応力は電池構成各部に働くことがなく、電池の破
損を防止すると共に電池寿命を増大する。固化後の再加
熱でも固化過程を経た負極活物質のナトリウムと正極活
物質の硫黄においては、昇温加熱時において、溶融及び
加熱変態による体積膨張が生じても、圧力増大はそれぞ
れの活物質内で吸収でき、電池構成各部に応力が作用す
るのを防止できる。そのため、電池の破損を防止すると
共に電池寿命を増大することが可能である。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明のナトリウム−硫黄電池モ
ジュールの一実施例を図１に示す。各々一対の正極端子
１と負極端子２を有する単電池１０を直並列に接続した
多数のナトリウム−硫黄電池を収納するナトリウム−硫
黄電池のモジュール容器１１には、単電池１０をそれぞ
れ電池カバー１２の内に納め、電池カバー１２は電池カ
バー連結板１８で隣接電池カバー１２同士を連結してい
る。連結カバー１２間には防火砂１３が配備されてい
る。ナトリウム−硫黄電池モジュールには、電池昇温及
び降温に必要な加熱及び冷却するための流体温度制御装
置１６を有し、加熱及び冷却流体８をモジュール容器１
１に引き込む導入管１４がモジュール容器１１上部に、
また加熱及び冷却流体８を排気する排出管１５が同じく
モジュール容器１１の上部に設置されている。図１にお
いて、定期点検時等には定常運転温度から室温まで降温
する必要がある。その際、本発明構造では電池モジュー
ル容器１１の上部を冷却流体８が導入管１４から排出管
１５に向って流れるため、電池１０は上部から下部に向
って冷却が進む。その時の単電池１０の内部では図２に
示すように、電池上部より電池下部に向って負極活物質
５のナトリウムと正極活物質６の硫黄が固化するため、
両活物質５，６は固化降温時の収縮により密度が粗とな
り、固体負極活物質５−２と固体正極活物質６−２には
収縮による空孔９が生じ、特に正極活物質６の硫黄の固
化後の変態膨張に対して応力が電池構成各部に働くこと
がない。固化過程を経たナトリウム及び硫黄の正・負両
活物質６，５は、固化後の再加熱による熱膨張及び変態
膨張でも電池構成各部に応力を作用させず、電池の破損
を防止すると共に電池寿命を増大する効果がある。
ジュールの一実施例を図１に示す。各々一対の正極端子
１と負極端子２を有する単電池１０を直並列に接続した
多数のナトリウム−硫黄電池を収納するナトリウム−硫
黄電池のモジュール容器１１には、単電池１０をそれぞ
れ電池カバー１２の内に納め、電池カバー１２は電池カ
バー連結板１８で隣接電池カバー１２同士を連結してい
る。連結カバー１２間には防火砂１３が配備されてい
る。ナトリウム−硫黄電池モジュールには、電池昇温及
び降温に必要な加熱及び冷却するための流体温度制御装
置１６を有し、加熱及び冷却流体８をモジュール容器１
１に引き込む導入管１４がモジュール容器１１上部に、
また加熱及び冷却流体８を排気する排出管１５が同じく
モジュール容器１１の上部に設置されている。図１にお
いて、定期点検時等には定常運転温度から室温まで降温
する必要がある。その際、本発明構造では電池モジュー
ル容器１１の上部を冷却流体８が導入管１４から排出管
１５に向って流れるため、電池１０は上部から下部に向
って冷却が進む。その時の単電池１０の内部では図２に
示すように、電池上部より電池下部に向って負極活物質
５のナトリウムと正極活物質６の硫黄が固化するため、
両活物質５，６は固化降温時の収縮により密度が粗とな
り、固体負極活物質５−２と固体正極活物質６−２には
収縮による空孔９が生じ、特に正極活物質６の硫黄の固
化後の変態膨張に対して応力が電池構成各部に働くこと
がない。固化過程を経たナトリウム及び硫黄の正・負両
活物質６，５は、固化後の再加熱による熱膨張及び変態
膨張でも電池構成各部に応力を作用させず、電池の破損
を防止すると共に電池寿命を増大する効果がある。
【０００９】図３は本発明の実施例を示す。電池モジュ
ール容器１１は真空１７の断熱構造となっており、上蓋
２２も真空１７の断熱構造となっている。加熱時は上部
の加熱ヒータ７−１で加熱し、定常運転時は側部の加熱
ヒータ７−２で一定温度に保つようにしている。定常運
転温度から室温に降温する時はモジュール容器１１内の
ヒータ７−１，７−２を全てオフとして自然冷却する。
熱は真空断熱部となっていないモジュール容器１１と上
蓋２２との間の熱封じ板２４からのみ放熱するため、電
池は上部より下部に向って冷却が進む。つまり、負極活
物質５のナトリウムと正極活物質６の硫黄は電池上部か
ら下部に向って固化するため、固化後の再加熱の熱膨
張，変態による体積膨張によって生じる電池構造各部へ
の応力発生を低減し、電池の破損を防止すると共に電池
寿命を増大する効果がある。本発明では図１に示す流体
温度制御装置が不用である簡易構造となっている。
ール容器１１は真空１７の断熱構造となっており、上蓋
２２も真空１７の断熱構造となっている。加熱時は上部
の加熱ヒータ７−１で加熱し、定常運転時は側部の加熱
ヒータ７−２で一定温度に保つようにしている。定常運
転温度から室温に降温する時はモジュール容器１１内の
ヒータ７−１，７−２を全てオフとして自然冷却する。
熱は真空断熱部となっていないモジュール容器１１と上
蓋２２との間の熱封じ板２４からのみ放熱するため、電
池は上部より下部に向って冷却が進む。つまり、負極活
物質５のナトリウムと正極活物質６の硫黄は電池上部か
ら下部に向って固化するため、固化後の再加熱の熱膨
張，変態による体積膨張によって生じる電池構造各部へ
の応力発生を低減し、電池の破損を防止すると共に電池
寿命を増大する効果がある。本発明では図１に示す流体
温度制御装置が不用である簡易構造となっている。
【００１０】図４と図５は本発明の他の実施例である。
加熱及び運転時は図４のように上部の移動上蓋２０をス
トッパ１９に接するまで押して、放熱を防止し、電池冷
却降温時には図５に示すように移動蓋２０を引いて、排
熱孔２１を適切に開口し、排熱することで、降温時に電
池上部より下部に向って負極活物質５のナトリウムと正
極活物質６の硫黄が固化するようにしてある。本実施例
でも図１及び図３に示す発明と同様に、固化後の硫黄に
よる変態，再加熱時の熱膨張や変態膨張による電池構造
各部への応力発生を低減し、電池の破損を防止すると共
に電池寿命を増大する。本実施例では図１に示すような
流体温度制御装置１６や、図３に示すような真空断熱容
器１１や真空断熱上蓋２２が不用であり、極めて簡易構
造となる。
加熱及び運転時は図４のように上部の移動上蓋２０をス
トッパ１９に接するまで押して、放熱を防止し、電池冷
却降温時には図５に示すように移動蓋２０を引いて、排
熱孔２１を適切に開口し、排熱することで、降温時に電
池上部より下部に向って負極活物質５のナトリウムと正
極活物質６の硫黄が固化するようにしてある。本実施例
でも図１及び図３に示す発明と同様に、固化後の硫黄に
よる変態，再加熱時の熱膨張や変態膨張による電池構造
各部への応力発生を低減し、電池の破損を防止すると共
に電池寿命を増大する。本実施例では図１に示すような
流体温度制御装置１６や、図３に示すような真空断熱容
器１１や真空断熱上蓋２２が不用であり、極めて簡易構
造となる。
【００１１】図６は本発明の変形応用例を示す。電池モ
ジュール構造に対して下部に加熱ヒータ７−３を設置
し、電池降温時に電池上部より下部に向って負極活物質
５のナトリウムと正極活物質６の硫黄を固化するための
手段として、電池降温時に電池下部を加熱ヒータ７−３
で加熱しながら電池全体を降温できる。本電池モジュー
ル構造でも電池構造各部への応力発生を低減し、電池の
破損防止，電池寿命を増大する効果がある。本発明によ
れば、図１及び図３，図４と図５の発明に比べより確実
に、電池下部を上部より高温にしながら電池全体を降温
できる。
ジュール構造に対して下部に加熱ヒータ７−３を設置
し、電池降温時に電池上部より下部に向って負極活物質
５のナトリウムと正極活物質６の硫黄を固化するための
手段として、電池降温時に電池下部を加熱ヒータ７−３
で加熱しながら電池全体を降温できる。本電池モジュー
ル構造でも電池構造各部への応力発生を低減し、電池の
破損防止，電池寿命を増大する効果がある。本発明によ
れば、図１及び図３，図４と図５の発明に比べより確実
に、電池下部を上部より高温にしながら電池全体を降温
できる。
【００１２】
【発明の効果】本発明によれば、電池構成各部に発生す
る応力を低減し、電池の破損を防止し、電池寿命を増大
する。
る応力を低減し、電池の破損を防止し、電池寿命を増大
する。
【図１】本発明の一実施例の説明図。
【図２】単電池内の正，負極活物質の固化状況を示す説
明図。
明図。
【図３】本発明の他の実施例の説明図。
【図４】本発明の他の実施例の説明図。
【図５】本発明の他の実施例の説明図。
【図６】本発明の応用変形例の説明図。
１…正極端子、２…負極端子、３…絶縁リング、４…固
体電解質管、５…負極活物質、５−１…液体負極活物
質、５−２…固体負極活物質。
体電解質管、５…負極活物質、５−１…液体負極活物
質、５−２…固体負極活物質。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 波東 久光 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 三吉 忠彦 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内
Claims (3)
- 【請求項１】各々一対の正極端子と負極端子を有する単
電池を直並列接続した多数のナトリウム−硫黄電池を収
納するナトリウム−硫黄電池のモジュールにおいて、電
池の降温時に電池上部より下部に向って負極活物質のナ
トリウムと正極活物質の硫黄が固化するように、常に電
池上部が電池下部より低温状態で降温する手段を設置し
たことを特徴とするナトリウム−硫黄電池モジュール。 - 【請求項２】請求項１において、電池の降温時に電池の
上部より下部に向って負極活物質のナトリウムと正極活
物質の硫黄が固化する手段として、電池上部からのみ排
熱及び排気するナトリウム−硫黄電池モジュール。 - 【請求項３】請求項１または２において、電池降温時に
電池の上部より下部に向って負極活物質のナトリウムと
正極活物質の硫黄を固化する手段として、電池降温時に
電池下部を加熱しながら電池全体を降温するナトリウム
−硫黄電池モジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8148895A JPH09330738A (ja) | 1996-06-11 | 1996-06-11 | ナトリウム−硫黄電池モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8148895A JPH09330738A (ja) | 1996-06-11 | 1996-06-11 | ナトリウム−硫黄電池モジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09330738A true JPH09330738A (ja) | 1997-12-22 |
Family
ID=15463097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8148895A Pending JPH09330738A (ja) | 1996-06-11 | 1996-06-11 | ナトリウム−硫黄電池モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09330738A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011142199A1 (ja) * | 2010-05-12 | 2011-11-17 | 日本碍子株式会社 | 二次電池モジュール |
| US20130295428A1 (en) * | 2011-02-03 | 2013-11-07 | Ngk Insulators, Ltd. | Battery housing structure |
| WO2015056739A1 (ja) * | 2013-10-17 | 2015-04-23 | 日本碍子株式会社 | 二次電池 |
-
1996
- 1996-06-11 JP JP8148895A patent/JPH09330738A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011142199A1 (ja) * | 2010-05-12 | 2011-11-17 | 日本碍子株式会社 | 二次電池モジュール |
| CN102870269A (zh) * | 2010-05-12 | 2013-01-09 | 日本碍子株式会社 | 二次电池模块 |
| US8597813B2 (en) | 2010-05-12 | 2013-12-03 | Ngk Insulators, Ltd. | Secondary battery module |
| US20130295428A1 (en) * | 2011-02-03 | 2013-11-07 | Ngk Insulators, Ltd. | Battery housing structure |
| US10141615B2 (en) * | 2011-02-03 | 2018-11-27 | Ngk Insulators, Ltd. | Battery housing structure |
| WO2015056739A1 (ja) * | 2013-10-17 | 2015-04-23 | 日本碍子株式会社 | 二次電池 |
| CN105659431A (zh) * | 2013-10-17 | 2016-06-08 | 日本碍子株式会社 | 二次电池 |
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