JP2012190543A - 溶融塩電池装置及び溶融塩電池の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】自己で溶融塩電池を加熱することを可能にする溶融塩電池装置、及び溶融塩電池の制御方法を提供する。
【解決手段】溶融塩電池装置１は、複数の溶融塩電池３１と、複数のヒータ３２と、補助電池４１とを備える。補助電池４１は、室温で動作可能な電池である。起動時には、補助電池４１から複数のヒータ３２へ電力を供給し、ヒータ３２で複数の溶融塩電池３１を加熱し、溶融塩電池３１内の溶融塩を溶融させ、複数の溶融塩電池３１を動作可能にする。このように、溶融塩電池装置１は、自己で溶融塩電池３１を加熱して動作させることができる。また、補助電池４１は室温でも動作可能であるので、溶融塩電池装置１は、補助電池４１からヒータ３２へ電力を供給して、停止状態から容易に起動することが可能である。また溶融塩電池装置１は、補助電池４１の代わりにキャパシタを備えることも可能である。
【選択図】図２

Description

本発明は、溶融塩電池を備えた溶融塩電池装置、及び溶融塩電池を動作させるための制御方法に関する。

電力の効率的な利用のために、高エネルギー密度・高効率の蓄電池が必要とされている。このような蓄電池として、特許文献１に開示されたナトリウム−硫黄電池が開発されている。他の高エネルギー密度・高効率の蓄電池として、溶融塩電池がある。溶融塩電池は、電解質に溶融塩を用いた電池であり、溶融塩が溶融した状態で動作する。溶融塩電池を用いて蓄電を行う溶融塩電池装置の形態としては、家庭又は工場等に設置された設置型の形態、及び自動車に搭載されたもの等の非設置型の形態が考えられる。

特開２００７−２７３２９７号公報

溶融塩電池を動作させるためには、溶融塩電池内の温度を溶融塩の融点以上に保つように制御する必要がある。通常、溶融塩の融点は室温よりも高温であり、溶融塩電池は室温よりも高い温度で動作する。ここで、室温とは、加熱及び冷却のいずれも行われていない状態での温度であり、例えば１℃〜３０℃程度である。このため、溶融塩電池装置には、溶融塩電池を加熱する機能が必要となる。例えば、溶融塩電池内の温度を溶融塩の融点よりも低い温度にまで下げて停止している状態から溶融塩電池装置を起動するためには、溶融塩電池内の温度を溶融塩の融点以上に昇温させる機能が必要となる。設置型の溶融塩電池装置の場合は、外部電力若しくは燃料を利用した加熱、又は機械の排熱等の外部の熱源を利用した加熱が可能である。しかしながら、非設置型の溶融塩電池装置の場合は、外部からエネルギーを投入して溶融塩電池を加熱することは困難であるという問題がある。また、起動時には、溶融塩電池が動作できないので、溶融塩電池自身を加熱用の電力源として利用することができないという問題がある。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、常時動作可能な電池を組み込むことによって、自己で溶融塩電池を加熱することを可能にする溶融塩電池装置、及び溶融塩電池の制御方法を提供することにある。

本発明に係る溶融塩電池装置は、電解質として用いた溶融塩が室温よりも高い温度で溶融した状態で動作する溶融塩電池を備える溶融塩電池装置において、前記溶融塩電池を加熱するためのヒータと、該ヒータへ電力を供給するための電力供給手段とを備えることを特徴とする。

本発明に係る溶融塩電池装置は、前記電力供給手段は、室温で前記ヒータへ電力を供給することが可能な電池であることを特徴とする。

本発明に係る溶融塩電池装置は、前記電力供給手段は、補助用溶融塩電池であり、該補助用溶融塩電池を加熱するための補助用ヒータを更に備え、前記補助用溶融塩電池から前記補助用ヒータへ電力を供給するように構成してあることを特徴とする。

本発明に係る溶融塩電池装置は、前記電力供給手段は、前記溶融塩電池自身であることを特徴とする。

本発明に係る溶融塩電池装置は、前記電力供給手段は、キャパシタであることを特徴とする。

本発明に係る溶融塩電池装置の制御方法は、電解質として用いた溶融塩が室温よりも高い温度で溶融した状態で動作する溶融塩電池と、該溶融塩電池を加熱するためのヒータと、室温で前記ヒータへ電力を供給することが可能な電池とを備える溶融塩電池装置を制御する方法であって、前記ヒータが前記溶融塩電池の加熱を停止して前記溶融塩電池が充放電を停止している状態で、前記溶融塩電池の充放電を開始する際に、前記電池に前記ヒータへ電力を供給させ、前記溶融塩電池内の溶融塩が溶融するように前記ヒータに前記溶融塩電池を加熱させることを特徴とする。

本発明に係る溶融塩電池装置の制御方法は、電解質として用いた溶融塩が室温よりも高い温度で溶融した状態で動作する溶融塩電池と、該溶融塩電池を加熱するためのヒータと、該ヒータへ電力を供給する補助用溶融塩電池と、該補助用溶融塩電池を加熱するための補助用ヒータとを備える溶融塩電池装置を制御する方法であって、前記溶融塩電池の充放電を停止している状態で、前記補助用溶融塩電池に前記補助用ヒータへ電力を供給させ、前記補助用溶融塩電池内の溶融塩が溶融した状態を維持するように前記補助用ヒータに前記補助用溶融塩電池を加熱させることを特徴とする。

本発明に係る溶融塩電池装置の制御方法は、電解質として用いた溶融塩が室温よりも高い温度で溶融した状態で動作する溶融塩電池と、該溶融塩電池を加熱するためのヒータとを備える溶融塩電池装置を制御する方法であって、前記溶融塩電池に前記ヒータへ電力を供給させ、前記溶融塩電池内の溶融塩が溶融した状態を維持するように前記ヒータに前記溶融塩電池を加熱させることを特徴とする。

本発明においては、溶融塩電池装置は、溶融塩電池を加熱するためのヒータと、ヒータへ電力を供給する電力供給手段を備える。電力供給手段から電力を供給されてヒータが溶融塩電池を加熱し、溶融塩電池内の温度が溶融塩の融点以上となり、溶融塩電池の充放電が可能となる。

本発明においては、溶融塩電池装置は、溶融塩電池を加熱するためのヒータと、室温で動作可能な電池とを備えている。溶融塩電池装置が停止している状態では、ヒータは溶融塩電池を加熱しておらず、溶融塩電池内の温度は室温となっている。起動時には、室温で動作可能な電池からヒータへ電力を供給し、電力を供給されたヒータは溶融塩電池を加熱し、溶融塩電池内の溶融塩が溶融し、溶融塩電池は充放電を開始する。

本発明においては、溶融塩電池装置は、溶融塩電池を加熱するためのヒータと、補助用溶融塩電池と、補助用溶融塩電池を加熱するための補助用ヒータとを備える。補助用溶融塩電池は、補助用ヒータへ電力を供給し、溶融塩電池装置の充放電が停止している状態でも、ヒータへ電力を供給できる状態を維持している。起動時には、補助用溶融塩電池からヒータへ電力を供給し、電力を供給されたヒータは溶融塩電池を加熱し、溶融塩電池内の溶融塩が溶融し、溶融塩電池は充放電を開始する。

本発明においては、溶融塩電池装置は、溶融塩電池を加熱するためのヒータを備え、溶融塩電池は、ヒータへ電力を供給し、溶融塩電池装置から外部への電力の出力及び充電が停止している状態でも、充放電が可能な状態を維持している。起動時には、溶融塩電池は充放電が即時に可能となる。

本発明においては、溶融塩電池装置は、溶融塩電池を加熱するためのヒータと、キャパシタとを備えている。キャパシタは溶融塩電池と並行して充放電を行う。起動時には、キャパシタからヒータへ電力を供給し、電力を供給されたヒータは溶融塩電池を加熱し、溶融塩電池内の溶融塩が溶融し、溶融塩電池は充放電を開始する。

本発明にあっては、溶融塩電池装置は自己で内部の溶融塩電池を加熱することが可能である。また、溶融塩電池装置は、自己で内部の溶融塩電池を加熱することによって、停止状態から容易に起動することが可能である等、本発明は優れた効果を奏する。

実施の形態１に係る溶融塩電池装置の利用形態を示す模式図である。 実施の形態１に係る溶融塩電池装置の電気的構成を示すブロック図である。 溶融塩電池の構成を示す模式的斜視図である。 溶融塩電池ユニットの構成を示す模式的斜視図である。 実施の形態２に係る溶融塩電池装置の電気的構成を示すブロック図である。 実施の形態３に係る溶融塩電池装置の電気的構成を示すブロック図である。 実施の形態４に係る溶融塩電池装置の電気的構成を示すブロック図である。 実施の形態５に係る溶融塩電池装置の電気的構成を示すブロック図である。 キャパシタの構成を示す模式的断面図である。

以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る溶融塩電池装置の利用形態を示す模式図である。溶融塩電池装置１は、車載用の蓄電装置であり、自動車２内に搭載されている。溶融塩電池装置１には、使用者が操作することによって動作開始の指示等の指示を入力するための操作部２１が信号線で接続されている。また溶融塩電池装置１には、自動車２に搭載されたモータ等の負荷２２が電力線で接続されている。

図２は、実施の形態１に係る溶融塩電池装置１の電気的構成を示すブロック図である。溶融塩電池装置１は、複数の溶融塩電池３１と、溶融塩電池３１を加熱するための複数のヒータ３２とを含んで構成された溶融塩電池ユニット３を備えている。また溶融塩電池装置１は、複数のヒータ３２へ電力を供給するための補助電池４１を備えており、補助電池４１は夫々のヒータ３２に電力線で接続されている。複数の溶融塩電池３１及び補助電池４１は、外部に対して電力を入出力する入出力回路４２に電力線で接続されている。入出力回路４２は、負荷２２に接続されている。また溶融塩電池装置１は、溶融塩電池装置１の動作を制御する制御部４３を備え、制御部４３は補助電池４１及び入出力回路４２に接続されている。また制御部４３には、操作部２１からの信号を入力される信号入力部４４と、溶融塩電池ユニット３内の温度を測定する温度センサ４５とが接続されている。

図３は、溶融塩電池３１の構成を示す模式的斜視図である。溶融塩電池３１は、直方体の箱状の電池容器３１６内に、矩形板状の正極３１１、シート状のセパレータ３１３及び矩形板状の負極３１２を並べて配置してある。図３中には、電池容器３１６の外形を破線で示している。正極３１１、セパレータ３１３及び負極３１２は、重ねられ、電池容器３１６の底面に対して縦に配置されている。

正極３１１は、矩形板状の集電体上にＮａＣｒＯ₂ 等の正極活物質を含む正極材を塗布して形成してあり、負極３１２は、矩形板状の集電体上に、Ｓｎ（錫）等の負極活物質を含む負極材をメッキによって形成してある。セパレータ３１３は、ケイ酸ガラス又は樹脂等の絶縁性の材料で、内部に電解質を保持でき、また電荷のキャリアとなるイオンが通過できるような形状に形成されている。セパレータ３１３は、例えばガラスクロス又は多孔質の形状に形成された樹脂である。セパレータ３１３は正極３１１及び負極３１２の間を離隔すべく配置されており、正極３１１、負極３１２及びセパレータ３１３には、溶融塩からなる電解質が含浸されている。

電解質は、溶融状態で導電性液体となる溶融塩である。融点を低下させるために、電解質は、複数種類の溶融塩が混合していることが望ましい。例えば、電解質は、ナトリウムイオンをカチオンとしＦＳＡ（ビスフルオロスルフォニルアミド）をアニオンとしたＮａＦＳＡと、カリウムイオンをカチオンとしＦＳＡをアニオンとしたＫＦＳＡとの混合塩である。なお、電解質である溶融塩は、ＴＦＳＡ（ビストリフルオロメチルスルフォニルアミド）又はＦＴＡ（フルオロトリフルオロメチルスルフォニルアミド）等の他のアニオンを含んでいてもよく、有機イオン等の他のカチオンを含んでいてもよい。

正極３１１には、導電材製の正極用接続部材３１４が接続されており、負極３１２には、導電材製の負極用接続部材３１５が接続されている。正極用接続部材３１４及び負極用接続部材３１５は、夫々に、充放電を行うための図示しない端子に接続されている。端子は、他の溶融塩電池３１又は入出力回路４２に接続されている。なお、図３に示した溶融塩電池の構成は模式的な構成であり、溶融塩電池３１内には、充放電時の正極３１１又は負極３１２の変形を抑制するための弾性部材等、図示しないその他の構成物が含まれていてもよい。また、図３には正極３１１及び負極３１２を一対備える形態を示したが、溶融塩電池３１は、セパレータ３１３を間に介して複数の正極３１１及び負極３１２を交互に重ねてある形態であってもよい。また、溶融塩電池３１の形状は直方体の形状に限るものではなく、円柱状等のその他の形状であってもよい。

図４は、溶融塩電池ユニット３の構成を示す模式的斜視図である。四個の溶融塩電池３１を直線状に並べて互いに直列に接続してあり、更に、直列に接続された四個の溶融塩電池３１からなる一列を九列並行に並べて互いに並列に接続してある。即ち、溶融塩電池ユニット３には３６個の溶融塩電池３１が含まれる。互いに接続された複数の溶融塩電池３１の両極は入出力回路４２に接続されている。一列が四個の溶融塩電池３１からなる九列の両端には、夫々に、矩形平板状のヒータ３２が配置されている。ヒータ３２は、溶融塩電池３１の側面に接触して配置されている。更に、三列目と四列目との間にヒータ３２が配置され、六列目と七列目との間にもヒータ３２が配置されている。即ち、溶融塩電池ユニット３には四個のヒータ３２が含まれており、一列目、三列目、四列目、六列目、七列目及び九列目に含まれる溶融塩電池３１の夫々にヒータ３２が接触している。夫々のヒータ３２は補助電池４１に接続されている。ヒータ３２は、ラバーヒータ又はセラミックヒータ等、電力を供給されることによって発熱する電熱ヒータである。ヒータ３２は、補助電池４１から電力を供給されることにより発熱し、溶融塩電池ユニット３内の溶融塩電池３１を加熱する。溶融塩電池ユニット３の全体は、断熱材３３で覆われている。図４中には、断熱材３３の外形を破線で示している。なお、図４に示した複数の溶融塩電池３１の配置及び接続態様並びに複数のヒータ３２の配置は一例であり、複数の溶融塩電池３１の配置及び接続態様並びに複数のヒータ３２の配置はその他の形態であってもよい。

補助電池４１は、鉛蓄電池又はリチウムイオン二次電池等、室温で動作することが可能な二次電池である。補助電池４１は本発明における電力供給手段として機能する。入出力回路４２は、複数の溶融塩電池３１が放電する電流及び電圧を調整して、負荷２２へ複数の溶融塩電池３１からの電力を出力する回路である。また入出力回路４２は、負荷２２又は図示しない外部電源からの電力を入力され、入力された電力で複数の溶融塩電池３１及び補助電池４１を充電することができる。

制御部４３は、演算を行う演算部並びに各種のデータ及びプログラムを記憶するメモリを含んで構成された電子回路である。信号入力部４４は、操作部２１に接続されたインタフェースであり、操作部２１で入力された動作開始の指示等の指示を示す信号を入力される。制御部４３は、信号入力部４４で入力された指示に従って、補助電池４１及び入出力回路４２を制御する。例えば、動作開始の指示が信号入力部４４に入力された場合に、制御部４３は、補助電池４１及び入出力回路４２を動作させて、溶融塩電池装置１の動作を開始させる。温度センサ４５は、サーミスタ又は熱電対等でなり、断熱材３３の内側に配置されている。制御部４３は、温度センサ４５が測定する溶融塩電池ユニット３内の温度に基づいて、補助電池４１から複数のヒータ３２へ供給する電力を調整することにより、複数の溶融塩電池３１の温度を制御する処理を行う。例えば、温度センサ４５が測定する温度が所定の温度を超過した場合は、制御部４３は、補助電池４１に複数のヒータ３２への電力供給を停止させる処理を行う。なお、補助電池４１は複数の溶融塩電池３１から供給される電力によって充電される構成であってもよい。

次に、溶融塩電池装置１の動作を説明する。自動車２が移動している場合等、溶融塩電池装置１が動作している間は、補助電池４１は複数のヒータ３２へ電力を供給し、複数のヒータ３２は複数の溶融塩電池３１を加熱する。制御部４３は、温度センサ４５が測定する温度に基づいて、夫々の溶融塩電池３１内の温度が電解質として用いている溶融塩の融点以上に維持されるように、補助電池４１から複数のヒータ３２への供給電力を制御する。複数の溶融塩電池３１は充放電を行い、入出力回路４２は電力を適宜入出力する。

自動車２が駐車した場合等、溶融塩電池装置１が停止した場合は、複数の溶融塩電池３１の充放電が停止し、また補助電池４１からの複数のヒータ３２への電力供給も停止する。複数のヒータ３２は加熱を停止し、複数の溶融塩電池３１の温度は溶融塩の融点未満の室温まで低下する。溶融塩電池３１内の温度が室温まで低下した後は、溶融塩は凝固して絶縁体となり、溶融塩電池３１は動作不能となる。

自動車２を始動させる場合等、停止状態から溶融塩電池装置１を起動させる場合は、使用者は、操作部２１を操作することによって起動の指示を入力し、信号入力部４４は、起動の指示を操作部２１から入力される。制御部４３は、信号入力部４４に入力された起動の指示に従って、補助電池４１に複数のヒータ３２への電力供給を開始させる。複数のヒータ３２は、補助電池４１からの電力供給により発熱し、複数の溶融塩電池３１を加熱する。制御部４３は、温度センサ４５が測定する温度に基づいて、溶融塩電池３１内の温度が溶融塩の融点以上になるまで加熱させる。溶融塩電池３１内の温度が溶融塩の融点以上となった段階で、溶融塩は溶融して電解液となり、溶融塩電池３１は動作可能になる。制御部４３は、溶融塩電池３１内の温度が溶融塩の融点以上となった後で、入出力回路４２に複数の溶融塩電池３１の充電又は放電を開始させる。

以上詳述した如く、本実施の形態においては、溶融塩電池装置１は、室温で動作可能な補助電池４１を備えている。起動時には、補助電池４１から複数のヒータ３２へ電力を供給することにより、ヒータ３２で複数の溶融塩電池３１を加熱し、溶融塩電池３１内の温度を溶融塩の融点以上にまで上昇させる。このように、本実施の形態に係る溶融塩電池装置１は、自己で溶融塩電池３１を加熱することが可能であり、車載用の蓄電池等の非設置型であっても、溶融塩電池３１を加熱して動作させることができる。従って、本発明により非設置型の溶融塩電池装置１を実現することが可能となる。また、補助電池４１は室温でも動作可能な電池であるので、溶融塩電池装置１は、溶融塩電池３１の温度が室温になっている状態であっても、補助電池４１からヒータ３２へ電力を供給して溶融塩電池３１を加熱し、溶融塩電池３１を動作させることができる。従って、溶融塩電池装置１は、停止状態から容易に起動することが可能である。

なお、本実施の形態においては、複数のヒータ３２へは補助電池４１のみから電力を供給するようにした形態を示したが、溶融塩電池装置１は、溶融塩電池３１の動作中は溶融塩電池３１からもヒータ３２へ電力を供給できる形態であってもよい。

（実施の形態２）
図５は、実施の形態２に係る溶融塩電池装置１の電気的構成を示すブロック図である。実施の形態２では、溶融塩電池装置１は、実施の形態１における補助電池４１の代わりに、溶融塩電池３１を補助するための補助用溶融塩電池４６を備えている。補助用溶融塩電池４６は、溶融塩電池３１と同様の溶融塩電池である。補助用溶融塩電池４６は本発明における電力供給手段として機能する。補助用溶融塩電池４６に接触して、補助用溶融塩電池４６を加熱するためのヒータ（補助用ヒータ）４７が配置されている。ヒータ４７は、補助用溶融塩電池４６に電力線で接続されており、補助用溶融塩電池４６はヒータ４７へ電力を供給する。補助用溶融塩電池４６及びヒータ４７は図示しない断熱材で覆われている。複数のヒータ３２は補助用溶融塩電池４６に電力線で接続されており、補助用溶融塩電池４６は複数のヒータ３２へ電力を供給する。また入出力回路４２は電力線で補助用溶融塩電池４６に接続されている。入出力回路４２は、負荷２２又は図示しない外部電源からの電力を入力され、入力された電力で補助用溶融塩電池４６を充電することができる。また制御部４３は、補助用溶融塩電池４６に接続されており、補助用溶融塩電池４６の動作を制御する。溶融塩電池装置１のその他の構成は実施の形態１と同様であり、対応する部分に同符号を付してその説明を省略する。

補助用溶融塩電池４６は、溶融塩電池３１が動作している間及び溶融塩電池３１が停止している間を含めて、常時、ヒータ４７へ電力を供給している。制御部４３は、補助用溶融塩電池４６内の温度が溶融塩の融点以上の温度を維持するように、補助用溶融塩電池４６にヒータ４７へ電力を供給させる。この結果、補助用溶融塩電池４６は充放電を行うことが可能な状態を常時維持している。

溶融塩電池装置１が動作している間は、補助用溶融塩電池４６は複数のヒータ３２へ電力を供給し、複数のヒータ３２は複数の溶融塩電池３１を加熱し、複数の溶融塩電池３１は充放電を行う。溶融塩電池装置１が停止した場合は、補助用溶融塩電池４６からの複数のヒータ３２への電力供給が停止し、溶融塩電池３１は動作不能となるものの、補助用溶融塩電池４６からヒータ４７への電力供給は継続し、補助用溶融塩電池４６は動作可能な状態を維持する。

停止状態から溶融塩電池装置１を起動させる場合、制御部４３は、信号入力部４４に入力された起動の指示に従って、補助用溶融塩電池４６に複数のヒータ３２への電力供給を開始させる。複数のヒータ３２は、補助用溶融塩電池４６からの電力供給により発熱し、複数の溶融塩電池３１を加熱する。制御部４３は、溶融塩電池３１内の温度が溶融塩の融点以上となった後で、入出力回路４２に複数の溶融塩電池３１の充電又は放電を開始させる。

以上詳述したように、本実施の形態においては、溶融塩電池装置１は、補助用溶融塩電池４６を備え、補助用溶融塩電池４６は、自己を加熱するヒータ４７に常時電力を供給することによって常時動作可能な状態を維持する。起動時には、補助用溶融塩電池４６から複数のヒータ３２へ電力を供給することにより、ヒータ３２で複数の溶融塩電池３１を加熱し、溶融塩電池３１内の温度を溶融塩の融点以上にまで上昇させる。このように、実施の形態２においても、溶融塩電池装置１は、自己で溶融塩電池３１を加熱することが可能であり、車載用の蓄電池等の非設置型であっても、溶融塩電池３１を加熱して動作させることができる。従って、実施の形態２においても、非設置型の溶融塩電池装置１を実現することが可能となる。また、補助用溶融塩電池４６は溶融塩電池装置１の停止中であっても常時動作可能な状態を維持しているので、溶融塩電池装置１は、溶融塩電池３１が停止状態であっても、補助用溶融塩電池４６からヒータ３２へ電力を供給して溶融塩電池３１を動作させることができる。従って、溶融塩電池装置１は、停止状態から容易に起動することが可能である。

なお、本実施の形態においては、複数のヒータ３２へは補助用溶融塩電池４６のみから電力を供給するようにした形態を示したが、溶融塩電池装置１は、溶融塩電池３１の動作中は溶融塩電池３１からもヒータ３２へ電力を供給できる形態であってもよい。また、本実施の形態においては、補助用溶融塩電池４６が溶融塩電池ユニット３と別体である形態を示したが、溶融塩電池装置１は、補助用溶融塩電池４６及びヒータ４７が溶融塩電池ユニット３の一部を構成している形態であってもよい。

また、補助用溶融塩電池４６は、室温で溶融して電解液となる溶融塩を電解質として用いた形態であってもよい。この形態では、補助用溶融塩電池４６は、室温で動作してヒータ３２へ電力を供給することができる二次電池として機能する。この形態の補助用溶融塩電池４６を備える溶融塩電池装置１は、ヒータ４７を備えていない形態となる。

（実施の形態３）
図６は、実施の形態３に係る溶融塩電池装置１の電気的構成を示すブロック図である。実施の形態３では、溶融塩電池装置１は、実施の形態１における補助電池４１を備えておらず、複数のヒータ３２は、入出力回路４２に電力線で接続されている。本実施の形態においては、溶融塩電池３が本発明における電力供給手段として機能する。複数のヒータ３２は、入出力回路４２を介して複数の溶融塩電池３１から電力を供給され、複数の溶融塩電池３１を加熱する。溶融塩電池装置１のその他の構成は実施の形態１と同様であり、対応する部分に同符号を付してその説明を省略する。

複数の溶融塩電池３１は、負荷２２に対する電力の出力及び充電を停止している間を含めて、常時、複数のヒータ３２へ電力を供給している。制御部４３は、温度センサ４５が測定する温度に基づいて、溶融塩電池３１内の温度が溶融塩の融点以上の温度を維持するように、複数の溶融塩電池３１からの電力を入出力回路４２に複数のヒータ３２へ供給させる。この結果、複数の溶融塩電池３１は放電を行うことが可能な状態が常時維持されている。

溶融塩電池装置１が動作している間は、複数の溶融塩電池３１は複数のヒータ３２へ電力を供給し、複数のヒータ３２は複数の溶融塩電池３１を加熱し、複数の溶融塩電池３１は更に入出力回路４２を介して充放電を行う。溶融塩電池装置１が停止した場合でも、複数の溶融塩電池３１から複数のヒータ３２への電力供給は継続し、溶融塩電池装置１は動作可能な状態を維持する。なお、溶融塩電池装置１の停止中は、制御部４３は、溶融塩電池３１内の温度を溶融塩の融点に可及的に近づける制御を行ってもよい。停止状態から溶融塩電池装置１を起動させる場合、制御部４３は、信号入力部４４に入力された起動の指示に従って、入出力回路４２に複数の溶融塩電池３１の充電又は放電を開始させる。

以上詳述したように、本実施の形態においては、溶融塩電池装置１は、複数の溶融塩電池３１から常時複数のヒータ３２へ電力を供給する。複数の溶融塩電池３１は複数のヒータ３２により常時加熱され、溶融塩電池３１内の温度は常時溶融塩の融点以上となっているので、溶融塩電池装置１は常時動作可能である。このため、負荷２２への電力の出力を停止している停止状態から即時の起動が可能である。このように、実施の形態３においても、溶融塩電池装置１は、自己で溶融塩電池３１を加熱することが可能であり、車載用の蓄電池等の非設置型であっても、溶融塩電池３１を加熱して動作させることができる。従って、実施の形態３においても、非設置型の溶融塩電池装置１を実現することが可能となる。また、溶融塩電池装置１は、停止状態から容易に起動することが可能である。

なお、実施の形態１〜３では、非設置型の溶融塩電池装置１が車載用の蓄電装置である形態を示したが、非設置型の溶融塩電池装置１は車載用に限るものではない。例えば、溶融塩電池装置１は、自動車２以外の移動体に搭載された蓄電装置、又はポータブル電源であってもよい。

（実施の形態４）
実施の形態１〜３においては、溶融塩電池装置１が非設置型である形態を示したが、実施の形態４においては、設置型の形態を示す。図７は、実施の形態４に係る溶融塩電池装置１の電気的構成を示すブロック図である。実施の形態４では、溶融塩電池装置１は、実施の形態１における補助電池４１を備えておらず、複数のヒータ３２は、入出力回路４２に電力線で接続されている。また、入出力回路４２には、外部の負荷とは別に、商用電源等の外部電源４８が接続されている。入出力回路４２は、外部電源４８から入力された電力を複数のヒータ３２へ供給することができる。本実施の形態においては、外部電源４８が本発明における電力供給手段として機能する。溶融塩電池装置１のその他の構成は実施の形態１と同様であり、対応する部分に同符号を付してその説明を省略する。

溶融塩電池装置１が動作している間は、入出力回路４２は、外部電源４８から入力される電力又は複数の溶融塩電池３１からの電力を複数のヒータ３２へ供給する。複数のヒータ３２は複数の溶融塩電池３１を加熱し、複数の溶融塩電池３１は更に入出力回路４２を介して充放電を行う。溶融塩電池装置１が停止した場合は、複数のヒータ３２への電力供給が停止し、溶融塩電池３１は動作不能となる。

停止状態から溶融塩電池装置１を起動させる場合、制御部４３は、信号入力部４４に入力された起動の指示に従って、入出力回路４２に外部電源４８からの電力を複数のヒータ３２へ供給させる。複数のヒータ３２は、外部電源４８からの電力供給により発熱し、複数の溶融塩電池３１を加熱する。制御部４３は、溶融塩電池３１内の温度が溶融塩の融点以上となった後で、入出力回路４２に複数の溶融塩電池３１の充電又は放電を開始させる。なお、制御部４３は、複数の溶融塩電池３１が放電を開始した後は、複数のヒータ３２への電力の供給元を外部電源４８から複数の溶融塩電池３１へ切り替える処理を行ってもよい。

以上詳述したように、本実施の形態においては、溶融塩電池装置１は、外部電源４８から電力を入力され、入力された電力を複数のヒータ３２へ供給することが可能となっている。起動時には、外部電源４８からの電力を複数のヒータ３２へ供給することにより、ヒータ３２で複数の溶融塩電池３１を加熱し、溶融塩電池３１内の温度を溶融塩の融点以上にまで上昇させ、複数の溶融塩電池３１の充電又は放電を可能にする。従って、溶融塩電池装置１は、停止状態から容易に起動することが可能である。

なお、本実施の形態においては、起動時に外部電源４８からの電力を複数のヒータ３２へ供給する形態を示したが、溶融塩電池装置１は、常時、外部電源４８からの電力を複数のヒータ３２へ供給する形態であってもよい。この形態では、複数のヒータ３２は複数の溶融塩電池３１を常時加熱しており、溶融塩電池３１内の温度は常時溶融塩の融点以上となっているので、溶融塩電池装置１は常時動作可能である。このため、電力の出力を停止している停止状態から即時の起動が可能である。

（実施の形態５）
図８は、実施の形態５に係る溶融塩電池装置１の電気的構成を示すブロック図である。実施の形態５では、溶融塩電池装置１は、実施の形態１における補助電池４１の代わりに、キャパシタ５を備えている。複数のヒータ３２はキャパシタ５に電力線で接続されており、キャパシタ５は複数のヒータ３２へ電力を供給する。また入出力回路４２は電力線でキャパシタ５に接続されている。入出力回路４２は、負荷２２又は図示しない外部電源からの電力を入力され、入力された電力でキャパシタ５を充電することができる。また入出力回路４２は、キャパシタ５が放電する電流及び電圧を調整して、溶融塩電池装置１外の負荷２２へキャパシタ５からの電力を出力することができる。また制御部４３は、キャパシタ５に接続されており、キャパシタ５の動作を制御する。溶融塩電池装置１のその他の構成は実施の形態１と同様であり、対応する部分に同符号を付してその説明を省略する。

図９は、キャパシタ５の構成を示す模式的断面図である。キャパシタ５は、板状の正極層５２及び負極層５４がセパレータ５３を間に挟んで積層された構造となっている。また正極層５２の外側には正極基板５１が設けられ、負極層５４の外側には負極基板５５が設けられている。正極基板５１及び負極基板５５は、ステンレス鋼板等の金属板である。正極層５２及び負極層５４は、何れも、板状の金属多孔体に導電性の活物質を付着させた構造となっている。金属多孔体は、スポンジ状の多孔質樹脂に金属をメッキし、多孔質樹脂を除去することにより製造され、三次元網状構造を持つ金属製の多孔体である。正極層５２及び負極層５４に用いられる金属多孔体は、例えばアルミニウム多孔体又はニッケル多孔体である。正極層５２及び負極層５４に金属多孔体を用いることにより、キャパシタ５は出力密度が高くなる。

正極層５２及び負極層５４に含まれる導電性の活物質は、例えばカーボン粉末である。セパレータ５３は、シート状に形成された多孔質樹脂である。セパレータ５３の材料は例えばポリエチレンである。正極層５２、セパレータ５３及び負極層５４には、キャパシタ５の動作温度で液体である電解質が含浸されている。電解質は、例えば、ＬｉＰＦ₆ が溶解したプロピレンカーボネートである。キャパシタ５は、正極層５２と負極層５４との間に電圧が印加されることにより、電気二重層キャパシタとして機能する。なお、キャパシタ５の構造は、複数の正極層５２及び負極層５４がセパレータ５３を間に介して積層した多層構造であってもよい。またキャパシタ５の構造は、積層構造ではなく、シート状の正極層５２、セパレータ５３及び負極層５４が筒状に巻回した構造であってもよい。またキャパシタ５の電解質は、溶融塩であってもよい。電解質が溶融塩である形態では、キャパシタ５は、溶融塩を溶融させるための加熱機構及び保温機構を備えている。

次に、溶融塩電池装置１の動作を説明する。自動車２が移動している場合等、溶融塩電池装置１が動作している間は、複数の溶融塩電池３１は複数のヒータ３２へ電力を供給し、複数のヒータ３２は複数の溶融塩電池３１を加熱し、複数の溶融塩電池３１は更に入出力回路４２を介して充放電を行う。同様に、キャパシタ５は入出力回路４２を介して充放電を行う。キャパシタ５は溶融塩電池３１に比べて高速での充放電が可能であるので、制御部４３は、短いサイクルの充放電をキャパシタ５に実行させ、より長いサイクルの充放電を溶融塩電池３１に実行させる処理を行う。また制御部４３は、一時的な大電流の充放電が必要な場合にキャパシタ５に充放電を実行させる処理を行う。例えば、自動車２の加速時等の負荷２２で大電流が必要な場合に、制御部４３は、キャパシタ５に放電させ、入出力回路４２にキャパシタ５からの電力を負荷２２へ供給させる処理を行う。また例えば、自動車２の減速によって回生電流が発生した場合等、負荷２２から入出力回路４２へ大電流が入力された場合に、制御部４３は、入出力回路４２に入力された電流をキャパシタ５へ供給させ、キャパシタ５に充電させる処理を行う。このように、キャパシタ５を備えることにより、溶融塩電池装置１は高速での充放電が可能となる。

自動車２が駐車した場合等、溶融塩電池装置１が停止した場合は、複数の溶融塩電池３１の充放電が停止し、複数のヒータ３２は加熱を停止し、溶融塩電池３１は動作不能となる。キャパシタ５は、充電された状態となっている。

自動車２が始動する場合等、停止状態から溶融塩電池装置１が起動する場合、信号入力部４４は起動の指示を入力され、制御部４３は、キャパシタ５に複数のヒータ３２への電力供給を開始させる。このように、キャパシタ５は本発明における電力供給手段として機能する。複数のヒータ３２は、キャパシタ５からの電力供給により発熱し、複数の溶融塩電池３１を加熱する。制御部４３は、温度センサ４５が測定する温度に基づいて、溶融塩電池３１内の温度が溶融塩の融点以上になるまで加熱させる。溶融塩電池３１内の温度が溶融塩の融点以上となった段階で、溶融塩は溶融して電解液となり、溶融塩電池３１は動作可能になる。制御部４３は、溶融塩電池３１内の温度が溶融塩の融点以上となった後で、入出力回路４２に複数の溶融塩電池３１の充電又は放電を開始させる。また制御部４３は、複数の溶融塩電池３１が放電を開始した後は、複数のヒータ３２への電力の供給元をキャパシタ５から複数の溶融塩電池３１へ切り替える処理を行う。

以上詳述したように、本実施の形態においては、溶融塩電池装置１は、キャパシタ５を備え、キャパシタ５は、複数の溶融塩電池３１に並行して充放電を行うことができる。自動車２の加速時又は減速時等、高速の充放電が必要な場合に、溶融塩電池装置１はキャパシタ５を利用して高速の充放電を実行することが可能である。また溶融塩電池装置１の起動時には、キャパシタ５から複数のヒータ３２へ電力を供給することにより、ヒータ３２で複数の溶融塩電池３１を加熱し、溶融塩電池３１内の温度を溶融塩の融点以上にまで上昇させる。このように、実施の形態５においても、溶融塩電池装置１は、自己で溶融塩電池３１を加熱することが可能であり、車載用の蓄電池等の非設置型であっても、溶融塩電池３１を加熱して動作させることができる。従って、実施の形態５においても、非設置型の溶融塩電池装置１を実現することが可能となる。

また、キャパシタ５は溶融塩電池装置１の停止中であっても常時動作可能であるので、溶融塩電池装置１は、溶融塩電池３１が停止状態であっても、キャパシタ５からヒータ３２へ電力を供給して溶融塩電池３１を動作させることができる。従って、溶融塩電池装置１は、停止状態から容易に起動することが可能である。またキャパシタ５は高速で放電することが可能であるので、溶融塩電池装置１の起動時に、キャパシタ５からヒータ３２へ大電力を供給して溶融塩電池３１を短時間で加熱することが可能となる。従って、溶融塩電池装置１は、より短時間で停止状態から起動することが可能である。

１ 溶融塩電池装置
２２ 負荷
３ 溶融塩電池ユニット
３１ 溶融塩電池
３２ ヒータ
３３ 断熱材
４１ 補助電池
４２ 入出力回路
４３ 制御部
４５ 温度センサ
４６ 補助用溶融塩電池
４７ ヒータ（補助用ヒータ）
４８ 外部電源
５ キャパシタ

Claims (8)

1. 電解質として用いた溶融塩が室温よりも高い温度で溶融した状態で動作する溶融塩電池を備える溶融塩電池装置において、
   前記溶融塩電池を加熱するためのヒータと、
   該ヒータへ電力を供給するための電力供給手段と
   を備えることを特徴とする溶融塩電池装置。
2. 前記電力供給手段は、室温で前記ヒータへ電力を供給することが可能な電池であること
   を特徴とする請求項１に記載の溶融塩電池装置。
3. 前記電力供給手段は、補助用溶融塩電池であり、
   該補助用溶融塩電池を加熱するための補助用ヒータを更に備え、
   前記補助用溶融塩電池から前記補助用ヒータへ電力を供給するように構成してあること
   を特徴とする請求項１に記載の溶融塩電池装置。
4. 前記電力供給手段は、前記溶融塩電池自身であること
   を特徴とする請求項１に記載の溶融塩電池装置。
5. 前記電力供給手段は、キャパシタであること
   を特徴とする請求項１に記載の溶融塩電池装置。
6. 電解質として用いた溶融塩が室温よりも高い温度で溶融した状態で動作する溶融塩電池と、該溶融塩電池を加熱するためのヒータと、室温で前記ヒータへ電力を供給することが可能な電池とを備える溶融塩電池装置を制御する方法であって、
   前記ヒータが前記溶融塩電池の加熱を停止して前記溶融塩電池が充放電を停止している状態で、前記溶融塩電池の充放電を開始する際に、前記電池に前記ヒータへ電力を供給させ、前記溶融塩電池内の溶融塩が溶融するように前記ヒータに前記溶融塩電池を加熱させること
   を特徴とする溶融塩電池装置の制御方法。
7. 電解質として用いた溶融塩が室温よりも高い温度で溶融した状態で動作する溶融塩電池と、該溶融塩電池を加熱するためのヒータと、該ヒータへ電力を供給する補助用溶融塩電池と、該補助用溶融塩電池を加熱するための補助用ヒータとを備える溶融塩電池装置を制御する方法であって、
   前記溶融塩電池の充放電を停止している状態で、前記補助用溶融塩電池に前記補助用ヒータへ電力を供給させ、前記補助用溶融塩電池内の溶融塩が溶融した状態を維持するように前記補助用ヒータに前記補助用溶融塩電池を加熱させること
   を特徴とする溶融塩電池装置の制御方法。
8. 電解質として用いた溶融塩が室温よりも高い温度で溶融した状態で動作する溶融塩電池と、該溶融塩電池を加熱するためのヒータとを備える溶融塩電池装置を制御する方法であって、
   前記溶融塩電池に前記ヒータへ電力を供給させ、前記溶融塩電池内の溶融塩が溶融した状態を維持するように前記ヒータに前記溶融塩電池を加熱させること
   を特徴とする溶融塩電池装置の制御方法。

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