JP2015138648A - battery module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電池を集合させて成る組電池に、加熱の機能も含めた電池モジュールに関する。 The present invention relates to a battery module including an assembled battery formed by assembling batteries and a heating function.
エネルギー密度に優れた二次電池として、例えば、リチウムイオン電池、ナトリウム硫黄電池、ニッケル水素電池が知られているが、近年、高いエネルギー密度に加えて、不燃性という強力な利点を持つ二次電池として、溶融塩を電解質とする溶融塩電池が注目されている(特許文献1及び非特許文献1参照。)。また、溶融塩電池は、不燃性に加えて、稼働温度領域が広いことから、多数の電池を密集して組電池を構成することに適し、そのため、コンパクトな組電池を構成することができる。
As secondary batteries with excellent energy density, for example, lithium ion batteries, sodium sulfur batteries, and nickel metal hydride batteries are known, but in recent years, secondary batteries have a strong advantage of nonflammability in addition to high energy density. As such, molten salt batteries using a molten salt as an electrolyte have attracted attention (see
従って、溶融塩電池を集合させて成る組電池は、中規模電力網や家庭等での電力貯蔵用途の他、ハイブリッド車(HEV、PHEV)や電気自動車(EV)用として期待されている。溶融塩電池の稼働温度領域は例えば57℃〜190℃であるが、電気的特性の安定、電池のサイクル寿命、電極部分の温度耐久性等の観点から、より好適な温度は、現時点では例えば90度付近と考えられている。このような温度を得るためには、ヒータが使用される。 Therefore, an assembled battery formed by assembling molten salt batteries is expected to be used for hybrid vehicles (HEV, PHEV) and electric vehicles (EV), in addition to power storage applications in medium-scale power networks and homes. The operating temperature range of the molten salt battery is, for example, 57 ° C. to 190 ° C. From the viewpoint of stability of electrical characteristics, battery cycle life, temperature durability of the electrode portion, and the like, a more preferable temperature is, for example, 90 It is considered to be around degrees. In order to obtain such a temperature, a heater is used.
多数の電池を密集させた状態の組電池をヒータにより加熱保温するには、例えば組電池の一ユニットを電池モジュールとすれば、この電池モジュールの底面全体にシート状のヒータを当てることが考えられる(例えば特許文献2、図13参照)。この場合、電池モジュールを構成する各電池は、ヒータにより、底面から一斉に加熱される。
In order to heat and keep the assembled battery in a state where a large number of batteries are densely packed with a heater, for example, if one unit of the assembled battery is a battery module, a sheet-like heater may be applied to the entire bottom surface of the battery module. (For example, refer to
しかしながら、電池モジュールの底面にヒータを当てて、常温の溶融塩電池を90℃付近まで昇温させるためには、相応の時間がかかる。従って、連続稼働しない電気自動車等の車両に溶融塩電池の電池モジュールが搭載される場合、一旦、溶融塩電池の温度が例えば常温まで低下してしまうと、再び適温な状態になるまでに時間がかかる。急いで使用したい場合には、時間がかかることは好ましくない。 However, it takes a considerable amount of time to apply a heater to the bottom of the battery module to raise the temperature of the molten salt battery at room temperature to around 90 ° C. Therefore, when a battery module of a molten salt battery is mounted on a vehicle such as an electric vehicle that does not operate continuously, once the temperature of the molten salt battery drops to, for example, room temperature, it takes time to reach an appropriate temperature again. Take it. If you want to use it quickly, it is not preferable to take time.
かかる課題に鑑み、本発明は、溶融塩電池の快速昇温が可能な電池モジュールを提供することを目的とする。 In view of this problem, an object of the present invention is to provide a battery module capable of rapidly raising the temperature of a molten salt battery.
本発明の電池モジュールは、溶融塩を電解質とする溶融塩電池によって構成された直方体状のセルと、前記セルの外面のうち、最も広い側面に接して設けられ、前記セルを加熱保温する面状のヒータと、前記セルとの間に前記ヒータを挟んで設けられ、前記ヒータの外縁部を押さえる枠状のスペーサと、両端を前記スペーサとして、途中は前記セル、前記ヒータ、前記スペーサの順での繰り返しとなるように必要数だけ重ね合わせた状態で保持するケースと、を備えている。 The battery module of the present invention is a rectangular parallelepiped cell constituted by a molten salt battery using a molten salt as an electrolyte, and a planar shape that is provided in contact with the widest side surface among the outer surfaces of the cell and heats the cell. The heater is sandwiched between the heater and a frame-like spacer that holds the outer edge of the heater, and both ends are the spacers. The cell, the heater, and the spacer are arranged in the order. And a case in which a necessary number of the sheets are superposed so as to be repeated.
本発明によれば、溶融塩電池の快速昇温が可能な電池モジュールを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the battery module which can perform rapid temperature rising of a molten salt battery can be provided.
[実施形態の要旨]
本発明の実施形態の要旨としては、少なくとも以下のものが含まれる。
[Summary of Embodiment]
The gist of the embodiment of the present invention includes at least the following.
(1)この電池モジュールは、溶融塩を電解質とする溶融塩電池によって構成された直方体状のセルと、前記セルの外面のうち、最も広い側面に接して設けられ、前記セルを加熱保温する面状のヒータと、前記セルとの間に前記ヒータを挟んで設けられ、前記ヒータの外縁部を押さえる枠状のスペーサと、両端を前記スペーサとして、途中は前記セル、前記ヒータ、前記スペーサの順での繰り返しとなるように必要数だけ重ね合わせた状態で保持するケースと、を備えている。
このような電池モジュールは、セル間にヒータを挟んで重ね合わされることで、急速な加熱が必要な場合に好適である。従って、溶融塩電池を迅速に適温の稼働状態とすることができる。また、セル間に枠状のスペーサを挟んで重ね合わされることで、隣り合うセルの膨出による干渉を回避することができる。
(1) This battery module is provided in contact with a rectangular parallelepiped cell constituted by a molten salt battery using a molten salt as an electrolyte, and the widest side surface of the outer surfaces of the cell, and is a surface for heating and maintaining the cell. A frame-like spacer provided between the cell and the cell, the frame-shaped spacer holding the outer edge of the heater, and both ends as the spacer, and the cell, the heater, and the spacer in the middle. And a case that holds the necessary number of layers so as to be repeated.
Such a battery module is suitable for a case where rapid heating is necessary by stacking the heaters between the cells. Accordingly, the molten salt battery can be quickly brought into an operating state at an appropriate temperature. Moreover, the interference by the expansion | swelling of an adjacent cell can be avoided by putting on and putting a frame-shaped spacer between cells.
(2)また、(1)の電池モジュールにおいて、前記ヒータの発熱密度については、外縁領域の方が、内側領域より大きいことが好ましい。
この場合、同じ面積あたりの外縁領域の発熱量は、内側領域の発熱量より大きい。セルの外端近傍は、セル全体の中で温度が低くなりやすいが、外縁領域の方が内側領域よりも発熱量が大きくなることで、セル全体として均一な温度分布を得ることができる。
(2) In the battery module of (1), it is preferable that the outer edge region is larger than the inner region with respect to the heat generation density of the heater.
In this case, the heat generation amount of the outer edge region per the same area is larger than the heat generation amount of the inner region. In the vicinity of the outer edge of the cell, the temperature tends to be lower in the entire cell, but the outer edge region has a larger amount of heat generation than the inner region, so that a uniform temperature distribution can be obtained for the entire cell.
(3)また、(1)又は(2)の電池モジュールにおいて、前記ヒータの一面の発熱密度については、重ね合わせの方向の両端にあるヒータの方が、それらの間にあるヒータより大きいことが好ましい。
この場合、同じ面積あたりで、両端のヒータの発熱量は、それらの間にあるヒータの発熱量より大きい。両端のセルは、電池モジュールの中で温度が低くなりやすいが、両端のヒータの発熱量が、それらの間にあるヒータの発熱量より大きくなることで、電池モジュール全体として均一な温度分布を得ることができる。
(3) In the battery module of (1) or (2), regarding the heat generation density of one surface of the heater, the heaters at both ends in the overlapping direction may be larger than the heaters between them. preferable.
In this case, the heating value of the heaters at both ends is larger than the heating value of the heater between them at the same area. The temperature of the cells at both ends tends to be low in the battery module, but the heat generation amount of the heaters at both ends is larger than the heat generation amount of the heater between them, so that a uniform temperature distribution is obtained as a whole battery module. be able to.
(4)また、(1)〜(3)のいずれかの電池モジュールにおいて、前記ヒータは、基材に沿って発熱体が蛇行しながら一面に分布して拡がっている構成であってもよい。
この場合、蛇行した発熱体は、ヒータの面に沿って、若干の伸縮が可能である。従って、基材と共に、ヒータは若干の伸縮変形が可能となり、温度変化にも柔軟に適応することができる。
(4) Moreover, in the battery module according to any one of (1) to (3), the heater may have a configuration in which the heating elements meander along the base material and are spread and spread over one surface.
In this case, the meandering heating element can be slightly expanded and contracted along the surface of the heater. Therefore, together with the base material, the heater can be slightly expanded and contracted, and can flexibly adapt to temperature changes.
(5)また、(1)〜(3)のいずれかの電池モジュールにおいて、前記ヒータは、基材に沿って発熱体が渦巻き状に拡がっている構成であってもよい。
この場合、渦巻き状に拡がっている発熱体は、ヒータの面に沿って、若干の伸縮が可能である。従って、基材と共に、ヒータは若干の伸縮変形が可能となり、温度変化にも柔軟に適応することができる。また特に、面に垂直な方向への変形にも十分に耐え得る。従って、セルの膨出にも柔軟に適応することができる。
(5) Moreover, the battery module in any one of (1)-(3) WHEREIN: The structure by which the heat generating body spreads in the spiral form along the base material may be sufficient.
In this case, the heating element spreading in a spiral shape can be slightly expanded and contracted along the surface of the heater. Therefore, together with the base material, the heater can be slightly expanded and contracted, and can flexibly adapt to temperature changes. In particular, it can sufficiently withstand deformation in a direction perpendicular to the surface. Therefore, it is possible to flexibly adapt to cell bulge.
(6)また、(1)〜(3)のいずれかの電池モジュールにおいて、前記ヒータは、基材に沿って発熱体が渦巻き状に、かつ、前記基材の輪郭形状に沿って拡がっている構成であってもよい。
この場合、渦巻き状に拡がっている発熱体は、ヒータの面に沿って、若干の伸縮が可能である。従って、基材と共に、ヒータは若干の伸縮変形が可能となり、温度変化にも柔軟に適応することができる。また特に、面に垂直な方向への変形にも十分に耐え得る。従って、セルの膨出にも柔軟に適応することができる。さらに、基材全体に拡がっている発熱体は、隅々まで、均一な加熱に寄与する。
(6) Moreover, in the battery module according to any one of (1) to (3), in the heater, the heating element spirals along the base material and extends along the contour shape of the base material. It may be a configuration.
In this case, the heating element spreading in a spiral shape can be slightly expanded and contracted along the surface of the heater. Therefore, together with the base material, the heater can be slightly expanded and contracted, and can flexibly adapt to temperature changes. In particular, it can sufficiently withstand deformation in a direction perpendicular to the surface. Therefore, it is possible to flexibly adapt to cell bulge. Furthermore, the heating element spreading over the entire substrate contributes to uniform heating to every corner.
(7)また、(1)〜(6)のいずれかの電池モジュールにおいて、複数の前記ヒータを電気的に互いに接続する回路基板が、付随して設けられていてもよい。
この場合、ヒータの接続を電池モジュール側で実現することができる。回路基板には、制御回路や温度監視回路を搭載することも可能である。
(7) Moreover, in the battery module according to any one of (1) to (6), a circuit board that electrically connects the plurality of heaters to each other may be provided.
In this case, the heater connection can be realized on the battery module side. A control circuit and a temperature monitoring circuit can be mounted on the circuit board.
[実施形態の詳細]
《溶融塩電池の基本構造》
図1は、溶融塩電池における発電要素の基本構造を原理的に示す略図である。図において、発電要素は、正極1、負極2及びそれらの間に介在するセパレータ3を備えている。正極1は、正極集電体1aと、正極材1bとによって構成されている。負極2は、負極集電体2aと、負極材2bとによって構成されている。
[Details of the embodiment]
<Basic structure of molten salt battery>
FIG. 1 is a schematic diagram showing in principle the basic structure of a power generation element in a molten salt battery. In the figure, the power generation element includes a
正極集電体1aの素材は、例えば、アルミニウム不織布(線径100μm、気孔率80%)である。正極材1bは、正極活物質としての例えばNaCrO2と、アセチレンブラックと、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)と、N−メチル−2−ピロリドンとを、質量比85:10:5:100の割合で混練したものである。そして、このように混練したものを、アルミニウム不織布の正極集電体1aに充填し、乾燥後に、100MPaにてプレスし、正極1の厚みが約1mmとなるように形成される。
一方、負極2においては、アルミニウム製の負極集電体2a上に、負極活物質としての例えば錫を含むSn−Na合金が、メッキにより形成される。
The material of the positive electrode current collector 1a is, for example, an aluminum nonwoven fabric (wire diameter: 100 μm, porosity: 80%). The
On the other hand, in the
正極1及び負極2の間に介在するセパレータ3は、ガラスの不織布(厚さ200μm)又はポリオレフィンシート(厚さ50μm)に電解質としての溶融塩を含浸させたものである。この溶融塩は、例えば、NaFSA56mol%と、KFSA(カリウム ビスフルオロスルフォニルアミド)44mol%との混合物であり、融点は57℃である。融点以上の温度では、溶融塩は溶融し、高濃度のイオンが溶解した電解液となって、正極1及び負極2に触れている。また、この溶融塩は不燃性である。この溶融塩電池の稼働温度領域は57℃〜190℃であり、特に好ましい温度領域は、90℃付近である。
The
なお、上述した各部の材質・成分や数値は好適な一例であるが、これらに限定されるものではない。
例えば、溶融塩としては、上記の他、NaFSAと、LiFSA、KFSA、RbFSA又はCsFSAとの混合物も好適である。また、有機カチオン等よりなる他の塩を混合する場合もあり、一般には、溶融塩は、(a)NaFSAを含む混合物、(b)NaTFSAを含む混合物、(c)NaFTAを含む混合物、が適する。また、(a)〜(c)のうち2以上を混合することも可能である。これらの場合、各混合物の溶融塩は、比較的低融点となるので、少ない加熱で高濃度のイオンが溶解した状態を実現し、溶融塩電池を作動させることができる。
In addition, although the material, component, and numerical value of each part mentioned above are suitable examples, it is not limited to these.
For example, in addition to the above, a mixture of NaFSA and LiFSA, KFSA, RbFSA or CsFSA is also suitable as the molten salt. In addition, other salts composed of organic cations and the like may be mixed. In general, (a) a mixture containing NaFSA, (b) a mixture containing NaTFSA, and (c) a mixture containing NaFTA are suitable as the molten salt. . It is also possible to mix two or more of (a) to (c). In these cases, since the molten salt of each mixture has a relatively low melting point, a state in which high-concentration ions are dissolved with a small amount of heating can be realized, and the molten salt battery can be operated.
また、上記の例では、20℃程度の常温で電解液が固化している溶融塩電池について説明したが、これ以外にも、例えばNaFSAとPy13FSA(N−メチル−N−プロピルピロリジニウムFSA)との混合物は、57℃よりも融点が低温で、例えば20度程度の常温でも溶融状態である電解液/電解質として、適用可能である。但し、この場合でも、特に好ましい温度領域まで昇温させることは必要である。 In the above example, the molten salt battery in which the electrolyte is solidified at a room temperature of about 20 ° C. has been described, but other than this, for example, NaFSA and Py13FSA (N-methyl-N-propylpyrrolidinium FSA) Can be applied as an electrolytic solution / electrolyte having a melting point lower than 57 ° C., for example, a molten state even at a room temperature of about 20 ° C. However, even in this case, it is necessary to raise the temperature to a particularly preferable temperature range.
《溶融塩電池の具体的構造》
次に、より具体的な溶融塩電池の発電要素の構成について説明する。図2は、溶融塩電池本体(電池としての本体部分)10の積層構造を簡略に示す横断面図である。
図2において、複数(図示しているのは6個)の矩形平板状の負極2と、袋状のセパレータ3に各々収容された複数(図示しているのは5個)の矩形平板状の正極1とが、互いに対向して図2の上下方向すなわち積層方向に重ね合わせられ、積層構造を成している。
<Specific structure of molten salt battery>
Next, a more specific configuration of the power generation element of the molten salt battery will be described. FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a laminated structure of the molten salt battery main body (main body portion as a battery) 10.
In FIG. 2, a plurality (six are shown) of rectangular flat plate-like
セパレータ3は、隣り合う正極1と負極2との間に介在しており、言い換えれば、セパレータ3を介して、正極1及び負極2が交互に積層されていることになる。実際に積層する数は、例えば、正極1が20個、負極2が21個、セパレータ3は「袋」としては20袋であるが、正極1・負極2間に介在する個数としては40個である。なお、セパレータ3は、袋状に限定されず、分離した40個であってもよい。
The
なお、図2では、セパレータ3と負極2とが互いに離れているように描いているが、溶融塩電池の完成時には互いに密着する。正極1も、当然に、セパレータ3に密着している。また、正極1の縦方向及び横方向それぞれの寸法は、デンドライトの発生を防止するために、負極2の縦方向及び横方向の寸法より小さくしてあり、正極1の外縁が、セパレータ3を介して負極2の周縁部に対向するようになっている。
In FIG. 2, the
《セルの一形態》
上記のように構成された溶融塩電池本体10は、例えばアルミニウム合金製で直方体状の電池容器に収容することにより、物理的な1セルを成す。
図3は、溶融塩電池本体10が電池容器11xに収容された場合の、1つのセル(溶融塩電池)20の外観の概略を示す斜視図である。なお、図2における正極1及び負極2のそれぞれからは、電池容器11xとの電気的絶縁を保ちつつ、端子1t及び2tが電池容器11xの外部へ引き出される。端子1t及び2tは、電池容器11xを密封する蓋11aに設けられる。なお、蓋11aには、端子1t,2tの他、内部の気圧が過度に上昇したときに放圧するための安全弁が設けられるが、ここでは図示は省略する。このようなセル20を複数個並べることにより、組電池を構成することができる。
<One form of cell>
The molten salt battery
FIG. 3 is a perspective view showing an outline of the appearance of one cell (molten salt battery) 20 when the molten salt battery
《電池モジュール》
次に、電池モジュールの実施形態について図4〜図6を参照して説明する。
図4は、電池モジュール100の斜視図である。図5は、図4とは反対側から見た電池モジュール100の斜視図である。さらに図6は、電池モジュール100の分解斜視図である。各図において、互いに直交する3方向をX,Y,Zとする。なお、図示している電池モジュール100の向き(姿勢)は、説明用に見やすい状態で示しており、実際に使用される向きとは限らない。
《Battery module》
Next, an embodiment of the battery module will be described with reference to FIGS.
FIG. 4 is a perspective view of the
図6において、電池モジュール100は、底板51と押さえ板52とを互いに締結して構成されるケース50の間に、3種類の要素が積層構造を成すように重ね合わせられる。3種類の要素とは、すなわち、
(1)前述の直方体状のセル20、
(2)セル20の外面のうち、最も広い側面に接して設けられ、セル20を加熱保温する面状のヒータ30、及び、
(3)セル20との間にヒータ30を挟んで設けられ、ヒータ30の外縁部を押さえる枠状のスペーサ40、である。
ケース50の材質は例えばステンレスであり、スペーサ40の材質は例えばアルミニウム合金である。ヒータ30は、耐熱絶縁層(例えばポリイミド)内に、発熱体を有するものである。
In FIG. 6, the
(1) the aforementioned
(2) A
(3) A frame-
The material of the
図6の例では、セル20は4個あり、いずれもその上にヒータ30が、さらにその上にスペーサ40が、Z方向に重ね合わせられる。Z方向の両端にはスペーサ40が配置される。上端のスペーサ40は、ヒータ30が押さえ板52に直接接触しないように設けられている。下端のスペーサ40は、セル20が底板に直接接触しないように設けられている。セル20、ヒータ30及びスペーサ40の各要素は、Z方向に隙間無く重ね合わせられ、底板51と押さえ板52とを互いに締結してケース50とする。すなわち、ケース50は、重ね合わせる方向(Z方向)の両端をスペーサ40として、途中はセル20、ヒータ30、スペーサ40の順での繰り返しとなるように必要数だけ重ね合わせた状態で、これらを保持する(図4,図5)。
In the example of FIG. 6, there are four
図4において、例えば、セル20の端子1t(正極)、端子2t(負極)は、隣り合うセル20ごとに逆(すなわちセル20の向きが逆)になっており、隣り合う端子同士を導体で接続すれば、容易に、4つのセル20を直列に接続できるようになっている。4つのセル20を直列に接続すれば、電池モジュール100の出力電圧を約12Vとすることができる。
なお、押さえ板52には切り欠き52aが形成されており、ここに温度センサ(図示せず。)を取り付ければ、セル20の温度を検知することができる。
In FIG. 4, for example, the
In addition, the
このような電池モジュール100は、隣り合うセル20間にヒータ30を挟んで重ね合わされることで、急速な加熱が必要な場合に好適である。従って、溶融塩電池を迅速に適温(例えば90℃程度)の稼働状態とすることができる。このような、いわば「快速昇温」の電池モジュール100は、溶融塩電池を用いたものであっても、電気自動車等の車両への搭載に好適である。なお、車両の電装品や補機用の電源として使用する場合は、電池モジュール1個でも使用することができる。また、溶融塩電池は内部抵抗が鉛蓄電池に比べて小さいことから、かかる電池モジュール100は、車両が減速するときの回生電力吸収用としても好適である。なお、走行用の主電源として使用する場合は、多数の電池モジュール100を、必要な電圧・電流に応じて、直並列に接続すればよい。
Such a
一方、セル20間に枠状のスペーサ40を挟んで重ね合わされることで、隣り合うセル20の膨出による干渉を回避することができる。なお仮に、このようなスペーサ40が無かったとすると、隣り合うセル20の膨出によりケース50がZ方向に変形するという問題が生じる。また、セル20の膨出が元に戻ると、ケース50が変形してしまったことによって、セル20とヒータ30との間に隙間ができて、加熱保温しにくくなる場合がある。当該電池モジュール100は、このような問題を生じない。
On the other hand, by overlapping with the frame-shaped
また、図5において、電池モジュール100には、4個のヒータ30を電気的に互いに接続する回路基板60が、付随して設けられている。ヒータ30の端部からは薄板状の導体31が引き出されており、回路基板60上で、必要な接続がなされる。
この場合、複数のヒータ30相互の接続を、外部の回路に依存せず、電池モジュール100側で実現することができるので回路接続が簡素である。また、回路基板60には、図示しない制御回路や温度監視回路を搭載することも可能である。
In FIG. 5, the
In this case, since the connection between the plurality of
図7は、上記の電池モジュール100を断熱材70で覆った状態を示す斜視図である。このような断熱材70で覆うことにより、熱の放散を抑制し、加熱保温のための熱効率をさらに高めることができる。断熱材70としては、例えば、フェノール樹脂や、ガラスウールが好適である。
次に、ヒータ30の構成例について説明する。
FIG. 7 is a perspective view showing a state in which the
Next, a configuration example of the
《ヒータ:第1例》
図8は、ヒータ30の第1例を示す斜視図である。このヒータ30は、例えば、耐熱絶縁性(例えばポリイミドが好適)の薄い基材32を2枚用意して、その層間に、発熱体33が挟まれている構造となっている。
図示のように、このヒータ30は、基材32に沿って発熱体33がS字状に蛇行しながらY方向に延び、基材32のY方向終端近傍でX方向に少しずれて、またY方向に戻るように折り返しながら一面に分布して拡がっている。発熱体の端部33a,33bは、それぞれ、導体31a,31bに接続されている。
<< Heater: First example >>
FIG. 8 is a perspective view showing a first example of the
As shown in the figure, the
このように蛇行した発熱体33は、ばねに似た弾性を持ち、ヒータ30の面に沿って、X方向にもY方向にも、若干の伸縮が可能である。従って、基材32と共に、ヒータ30は若干の伸縮変形が可能となり、温度変化にも柔軟に適応することができる。
The
図9は、発熱密度(単位面積当たりの発熱量[W/m2])に関する特徴を示す図である。これは、図6におけるヒータ30にのみ着目した図である。発熱密度の大小をハッチングの間隔で表しており、ハッチングの間隔が狭いほど発熱密度が大きい。
ヒータ30の一面を、外縁領域30eと、内側領域30iとに分けて考えると、発熱密度について、外縁領域30eの方が、内側領域30iより大きい。
この場合、同じ面積あたりの外縁領域30eの発熱量は、内側領域30iの発熱量より大きい。セル20(図6)の外端近傍は、セル全体の中で温度が低くなりやすいが、外縁領域30eの方が内側領域30iよりも発熱量が大きくなることで、セル全体として均一な温度分布を得ることができる。
FIG. 9 is a diagram showing characteristics relating to heat generation density (heat generation amount [W / m 2 ] per unit area). This is a view focusing only on the
When one surface of the
In this case, the heat generation amount of the
また、電池モジュール全体で見ると、ヒータ30の一面の発熱密度については、重ね合わせの方向(Z方向)の両端にあるヒータ30の方が、それらの間にあるヒータ30より大きい。
この場合、同じ面積あたりで、両端のヒータ30の発熱量は、それらの間にあるヒータ30の発熱量より大きい。両端のセル20(図6)は、電池モジュール100の中で温度が低くなりやすいが、両端のヒータ30の発熱量が、それらの間にあるヒータ30の発熱量より大きくなることで、電池モジュール100全体として均一な温度分布を得ることができる。
Further, when viewed from the whole battery module, regarding the heat generation density of one surface of the
In this case, the amount of heat generated by the
図8のような発熱体33で、発熱密度を高くするには、例えば発熱体の幅を狭くするか、発熱体の存在する密度を多くすればよい。すなわち、1枚のヒータ30に関しては、相対的に、次のようにすればよい。
外縁領域:発熱体の幅が狭い、又は、発熱体の密集度が高い。
内側領域:発熱体の幅が広い、又は、発熱体の密集度が低い。
なお、この場合、外側領域と内側領域は、境界線で分かれるのではなく、徐々にこのように変化させてもよい。
In order to increase the heat generation density with the
Outer edge area: the width of the heating element is narrow or the density of the heating element is high.
Inner region: the width of the heating element is wide or the density of the heating element is low.
In this case, the outer region and the inner region are not separated by a boundary line, but may be gradually changed in this way.
また、電池モジュール100全体としては、例えば4つのヒータ30が互いに直列に接続されている場合には、次にようにすればよい。
重ね合わせ方向の両端のヒータ:ヒータ全体として、平均的に、発熱体の幅が狭い、又は、発熱体の密集度が高い。
両端の間にある途中のヒータ:ヒータ全体として、平均的に、発熱体の幅が広い、又は、発熱体の密集度が低い。
なお、この場合も、重ね合わせの数が多い場合は、両端とそれ以外に単純に分けるのではなく、徐々にこのような傾向で変化させてもよい。
The
Heaters at both ends in the overlapping direction: As a whole, the width of the heating elements is narrow on average or the density of the heating elements is high as a whole.
Heater in the middle between both ends: As a whole, the heater as a whole has a wide width of the heating element or a low density of the heating elements.
In this case as well, when the number of superpositions is large, it may be gradually changed in such a tendency, instead of simply dividing the both ends and the other.
《ヒータ:第2例》
図10は、ヒータ30の第2例を示す斜視図である。このヒータ30は、基材32に沿って発熱体33が渦巻き状に拡がっている。
この場合、渦巻き状に拡がっている発熱体33は、ヒータ30の面に沿って、若干の伸縮が可能である。従って、基材32と共に、ヒータ30は若干の伸縮変形が可能となり、温度変化にも柔軟に適応することができる。また特に、面に垂直な方向(Z方向)への変形にも十分に耐え得る。従って、セル20の膨出にも柔軟に適応することができる。
その他の構成及び、発熱密度の関する特徴は、第1例と同様である。
<< Heater: Second example >>
FIG. 10 is a perspective view showing a second example of the
In this case, the
The other configurations and characteristics related to the heat generation density are the same as in the first example.
《ヒータ:第3例》
図11は、ヒータ30の第3例を示す斜視図である。このヒータ30は、基材32に沿って発熱体33が渦巻き状に、かつ、基材32の輪郭形状に沿って拡がっている。
この場合、渦巻き状に拡がっている発熱体33は、ヒータ30の面に沿って、若干の伸縮が可能である。従って、基材32と共に、ヒータ30は若干の伸縮変形が可能となり、温度変化にも柔軟に適応することができる。また特に、面に垂直な方向(Z方向)への変形にも十分に耐え得る。従って、セル20の膨出にも柔軟に適応することができる。さらに、基材32全体に拡がっている発熱体33は、隅々まで加熱に寄与する。
その他の構成及び、発熱密度の関する特徴は、第1例と同様である。
<< Heater: Third example >>
FIG. 11 is a perspective view showing a third example of the
In this case, the
The other configurations and characteristics related to the heat generation density are the same as in the first example.
《その他》
なお、図6に示した構造の要素数は一例に過ぎず、要素数は必要に応じて設けることができる。また、ケース50の形状も、種々の変形が可能である。
<Others>
The number of elements in the structure shown in FIG. 6 is only an example, and the number of elements can be provided as necessary. Also, the shape of the
なお、上記のような電池モジュール100の構造によれば、スペーサ40によって隙間を確保していることにより、セル20の膨出が、ヒータ30の変形(伸び)となって反映される。すなわち、セル20が膨出すると、ヒータ30が押されて拡がる(伸びる)。その結果、ヒータ30の抵抗値が僅かに変化する。そこで、ある温度でのセル20の抵抗値を、例えば電池モジュール100に接続されるECU(Electronic Control Unit)で測定すれば、セル20の膨出の程度を推定することも可能である。
In addition, according to the structure of the
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 正極
1a 正極集電体
1b 正極材
1t 端子
2 負極
2a 負極集電体
2b 負極材
2t 端子
3 セパレータ
10 溶融塩電池本体
11x 電池容器
11a 蓋
20 セル
30 ヒータ
30e 外縁領域
30i 内側領域
31(31a,31b) 導体
32 基材
33 発熱体
33a,33b 端部
40 スペーサ
50 ケース
51 底板
52 押さえ板
52a 切り欠き
60 回路基板
70 断熱材
100 電池モジュール
1 positive electrode 1a positive electrode
Claims (7)
前記セルの外面のうち、最も広い側面に接して設けられ、前記セルを加熱保温する面状のヒータと、
前記セルとの間に前記ヒータを挟んで設けられ、前記ヒータの外縁部を押さえる枠状のスペーサと、
両端を前記スペーサとして、途中は前記セル、前記ヒータ、前記スペーサの順での繰り返しとなるように必要数だけ重ね合わせた状態で保持するケースと、
を備えている電池モジュール。 A rectangular parallelepiped cell constituted by a molten salt battery using a molten salt as an electrolyte;
Of the outer surface of the cell, provided in contact with the widest side surface, a planar heater for heating and keeping the cell,
A frame-shaped spacer that is provided with the heater sandwiched between the cells and holds the outer edge of the heater;
The case where the both ends are the spacers, and the case is held in a state where the necessary number of the cells, the heaters, and the spacers are overlapped in the order, and are overlapped as necessary.
Battery module equipped with.
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