JPH06283215A - 高温二次電池の加熱装置及び加熱方法 - Google Patents
高温二次電池の加熱装置及び加熱方法Info
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- JPH06283215A JPH06283215A JP6892093A JP6892093A JPH06283215A JP H06283215 A JPH06283215 A JP H06283215A JP 6892093 A JP6892093 A JP 6892093A JP 6892093 A JP6892093 A JP 6892093A JP H06283215 A JPH06283215 A JP H06283215A
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- Japan
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- temperature
- heat insulating
- insulating container
- heater
- heat
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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】
【目的】 温度制御を容易にしつつ、構造を簡易にして
製造コストを低減するとともに、断熱容器内の温度分布
をより均一に保持する。 【構成】 平面長方形状をなし、箱型の断熱容器１内に
複数の単電池４を所定の配列で接続した電池ブロックを
収容する。断熱容器１の短辺の一側部と他側部に電極１
０を貫設して電池ブロックの両端に接続する。断熱容器
１の内底面には絶縁板に短辺の両端部において密になる
ように電熱線を巻回したヒータ１１を配置する。そし
て、このヒータ１１を稼働させ、断熱容器１の短辺の両
端部の温度を中間部の温度より高温に保持し、断熱容器
１内の温度調節を行う。
製造コストを低減するとともに、断熱容器内の温度分布
をより均一に保持する。 【構成】 平面長方形状をなし、箱型の断熱容器１内に
複数の単電池４を所定の配列で接続した電池ブロックを
収容する。断熱容器１の短辺の一側部と他側部に電極１
０を貫設して電池ブロックの両端に接続する。断熱容器
１の内底面には絶縁板に短辺の両端部において密になる
ように電熱線を巻回したヒータ１１を配置する。そし
て、このヒータ１１を稼働させ、断熱容器１の短辺の両
端部の温度を中間部の温度より高温に保持し、断熱容器
１内の温度調節を行う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、電力貯蔵用などの用
途に用いられる高温二次電池の加熱装置及び加熱方法に
関するものである。
途に用いられる高温二次電池の加熱装置及び加熱方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、高温二次電池としてのナトリウ
ム−硫黄電池の断熱容器は上方が開口した容器本体と、
その開口部に嵌着された蓋体とから構成されている。こ
の断熱容器内には多数の単電池が所定の配列をもって接
続された電池ブロックが収容されている。断熱容器の一
側部と他側部には電極が貫設され、この電極は電池ブロ
ックの両端に接続されている。
ム−硫黄電池の断熱容器は上方が開口した容器本体と、
その開口部に嵌着された蓋体とから構成されている。こ
の断熱容器内には多数の単電池が所定の配列をもって接
続された電池ブロックが収容されている。断熱容器の一
側部と他側部には電極が貫設され、この電極は電池ブロ
ックの両端に接続されている。
【０００３】このナトリウム−硫黄電池は３００〜３５
０℃という高温度で動作するため、その温度まで昇温す
る必要があり、また電池を充放電させるためその動作温
度に維持しておく必要もある。また、単電池特性を十分
に引き出すため断熱容器内の温度分布を均一にする必要
がある。このため、断熱容器内の底部及び４つの内側壁
には板状のヒータが設置されている。
０℃という高温度で動作するため、その温度まで昇温す
る必要があり、また電池を充放電させるためその動作温
度に維持しておく必要もある。また、単電池特性を十分
に引き出すため断熱容器内の温度分布を均一にする必要
がある。このため、断熱容器内の底部及び４つの内側壁
には板状のヒータが設置されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、この従来の
電池においては、ヒータが断熱容器内の底部と４つの内
側壁の合計５箇所に設けられているため、部品点数が多
く、製造コストも上昇するという問題があった。また、
これらのヒータをそれぞれ制御する必要があって、断熱
容器内の温度を所定温度に保つための制御が難しくなる
という問題もあった。そこで、ヒータを底面にだけ設け
て温度制御を行うことが考えられる。
電池においては、ヒータが断熱容器内の底部と４つの内
側壁の合計５箇所に設けられているため、部品点数が多
く、製造コストも上昇するという問題があった。また、
これらのヒータをそれぞれ制御する必要があって、断熱
容器内の温度を所定温度に保つための制御が難しくなる
という問題もあった。そこで、ヒータを底面にだけ設け
て温度制御を行うことが考えられる。
【０００５】しかしながら、この場合断熱容器の外周側
とその中間部では放熱量が異なることから、断熱容器内
の温度分布を均一に保持することが困難であるという問
題がある。
とその中間部では放熱量が異なることから、断熱容器内
の温度分布を均一に保持することが困難であるという問
題がある。
【０００６】この発明は、このような従来の技術に存在
する問題に鑑みてなされたものである。その目的とする
ところは、部品点数を減らして構造を簡易にし、製造コ
ストの低減を図るとともに、断熱容器内の温度制御を容
易にし、しかも温度分布をより均一に保持できる高温二
次電池の加熱装置及び加熱方法を提供することにある。
する問題に鑑みてなされたものである。その目的とする
ところは、部品点数を減らして構造を簡易にし、製造コ
ストの低減を図るとともに、断熱容器内の温度制御を容
易にし、しかも温度分布をより均一に保持できる高温二
次電池の加熱装置及び加熱方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の高温二次電池の加熱装置の発明
においては、高温で動作して充放電を行う複数の単電池
を断熱容器内に収容し、断熱容器の内底面にはヒータを
配置し、そのヒータの単位面積当たりの発熱量を断熱容
器の外周側ほど高くしたことを特徴とする。また、請求
項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明におい
て、ヒータを電熱線により構成し、その電熱線の密度を
断熱容器の外周側ほど高くしたことを特徴とする。
めに、請求項１に記載の高温二次電池の加熱装置の発明
においては、高温で動作して充放電を行う複数の単電池
を断熱容器内に収容し、断熱容器の内底面にはヒータを
配置し、そのヒータの単位面積当たりの発熱量を断熱容
器の外周側ほど高くしたことを特徴とする。また、請求
項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明におい
て、ヒータを電熱線により構成し、その電熱線の密度を
断熱容器の外周側ほど高くしたことを特徴とする。
【０００８】さらに、請求項３に記載の高温二次電池の
加熱方法の発明においては、請求項１のヒータを稼働さ
せ、長方形をなす断熱容器の端部の温度を中間部の温度
より高温に保持し、充放電時に端部温度が低下したとき
も中央部との温度を均一化するように断熱容器内の温度
を調整することを特徴とする。
加熱方法の発明においては、請求項１のヒータを稼働さ
せ、長方形をなす断熱容器の端部の温度を中間部の温度
より高温に保持し、充放電時に端部温度が低下したとき
も中央部との温度を均一化するように断熱容器内の温度
を調整することを特徴とする。
【０００９】
【作用】上記のように構成された加熱装置においては、
底面のみからの加熱により断熱容器内の温度調節がで
き、断熱容器の構造を簡易なものとすることができる。
また、ヒータに所定の電流を通電した場合、断熱容器の
外周部の温度上昇が中間部よりも大きくなる。従って、
温度低下が大きい外周部における温度制御が容易になる
とともに、断熱容器内の温度分布をより均一に保持する
ことができる。
底面のみからの加熱により断熱容器内の温度調節がで
き、断熱容器の構造を簡易なものとすることができる。
また、ヒータに所定の電流を通電した場合、断熱容器の
外周部の温度上昇が中間部よりも大きくなる。従って、
温度低下が大きい外周部における温度制御が容易になる
とともに、断熱容器内の温度分布をより均一に保持する
ことができる。
【００１０】
【実施例】以下、この発明を具体化した一実施例を、図
１〜５に基づいて詳細に説明する。
１〜５に基づいて詳細に説明する。
【００１１】図１，４に示すように、断熱容器１は平面
長方形をなし、上面を開口した有底箱型の容器本体２の
上面に蓋体３が嵌着されて構成されている。多数の単電
池４は断熱容器１内に収容され、単電池４が断熱容器１
の長辺方向へ一線上に並ぶように接続板５を介し直列に
接続されてストリング６を構成している。電池ブロック
７は、断熱容器１の幅方向に隣接する複数のストリング
６を並列ブス８により並列に接続して構成され、さらに
この電池ブロック７が並列ブス８により直列に接続され
ている。
長方形をなし、上面を開口した有底箱型の容器本体２の
上面に蓋体３が嵌着されて構成されている。多数の単電
池４は断熱容器１内に収容され、単電池４が断熱容器１
の長辺方向へ一線上に並ぶように接続板５を介し直列に
接続されてストリング６を構成している。電池ブロック
７は、断熱容器１の幅方向に隣接する複数のストリング
６を並列ブス８により並列に接続して構成され、さらに
この電池ブロック７が並列ブス８により直列に接続され
ている。
【００１２】正側の電極９は前記断熱容器１の短辺の一
側壁に貫設され、断熱容器１内の一端側に位置する電池
ブロック７に接続されている。負側の電極１０は断熱容
器１の短辺の他側壁に貫設され、断熱容器１内の他端側
に位置する電池ブロック７に接続されている。そして、
図示しないが、前記断熱容器１内には消火砂が充填され
ている。これにより、各単電池４が揺動しないように固
定されるとともに、電池全体の安全性が高められてい
る。
側壁に貫設され、断熱容器１内の一端側に位置する電池
ブロック７に接続されている。負側の電極１０は断熱容
器１の短辺の他側壁に貫設され、断熱容器１内の他端側
に位置する電池ブロック７に接続されている。そして、
図示しないが、前記断熱容器１内には消火砂が充填され
ている。これにより、各単電池４が揺動しないように固
定されるとともに、電池全体の安全性が高められてい
る。
【００１３】ヒータ１１は断熱容器１内の底部に配置さ
れている。ヒータ線等の取出電極１３は断熱容器１の長
手方向の一側壁に設けられている。図２に示すように、
ヒータ１１は雲母（マイカ）により形成され、断熱容器
１と相似形をなす絶縁板１４の外周面にニクロム線より
なる４本の電熱線１５が幅方向に巻回され、さらにその
外面がマイカで被覆されている。４本の電熱線１５は万
一１本が切れても残りの３本で加熱できるようにしてお
けば二次電池は異常なく運転できる。
れている。ヒータ線等の取出電極１３は断熱容器１の長
手方向の一側壁に設けられている。図２に示すように、
ヒータ１１は雲母（マイカ）により形成され、断熱容器
１と相似形をなす絶縁板１４の外周面にニクロム線より
なる４本の電熱線１５が幅方向に巻回され、さらにその
外面がマイカで被覆されている。４本の電熱線１５は万
一１本が切れても残りの３本で加熱できるようにしてお
けば二次電池は異常なく運転できる。
【００１４】この電熱線１５は絶縁板１４の短辺の両端
部において密に巻回されるとともに、その中間部におい
ては疎に巻回され、両端部ほど温度上昇が大きくなるよ
うに形成されている。従って、ヒータ１１は断熱容器１
の両端外周側の部分ほど発熱量が高い。図３に示すよう
に、各電熱線１５はそれぞれ端部が端子１６，１７に溶
接により接合されるとともに、これら端子１６，１７は
ヒータ線１２を介して前記取出電極１３に接続されてい
る。
部において密に巻回されるとともに、その中間部におい
ては疎に巻回され、両端部ほど温度上昇が大きくなるよ
うに形成されている。従って、ヒータ１１は断熱容器１
の両端外周側の部分ほど発熱量が高い。図３に示すよう
に、各電熱線１５はそれぞれ端部が端子１６，１７に溶
接により接合されるとともに、これら端子１６，１７は
ヒータ線１２を介して前記取出電極１３に接続されてい
る。
【００１５】さて、上記のように構成された加熱装置に
おいては、所定構造のヒータ１１が断熱容器１の内底面
にのみ配置されている。このため、断熱容器１の底面の
みから加熱して断熱容器１内の温度制御を行うことがで
き、構造を簡易なものとすることができる。また、ヒー
タ１１の電熱線１５は絶縁板１４の短辺において密にな
るように巻回されている。そのため、ヒータ１１に所定
の電流を通電した場合、その両端部の温度上昇が大きく
なり、断熱容器１内の温度分布をほぼ均一に保つことが
できる。
おいては、所定構造のヒータ１１が断熱容器１の内底面
にのみ配置されている。このため、断熱容器１の底面の
みから加熱して断熱容器１内の温度制御を行うことがで
き、構造を簡易なものとすることができる。また、ヒー
タ１１の電熱線１５は絶縁板１４の短辺において密にな
るように巻回されている。そのため、ヒータ１１に所定
の電流を通電した場合、その両端部の温度上昇が大きく
なり、断熱容器１内の温度分布をほぼ均一に保つことが
できる。
【００１６】すなわち、この実施例においては、断熱容
器１が平面長方形をなしていることから、短辺側両端部
側の方が放熱量が多い。従って、この両端部側において
ヒータ１１の発熱量を多くすれば、断熱容器１の内部温
度をほぼ均一にできる。図２においては、両端部側と中
央部の長さの比、すなわちＬ1 ：Ｌ3 ：Ｌ2 ＝１：８：
１に対し、ヒータ発熱量の比を０．４〜０．８Ｗ／c
m2 ：０．２〜０．３Ｗ／cm2 ：０．４〜０．８Ｗ／cm
2 として、内部温度を均一化している。この長さの比は
Ｌ1 ：Ｌ3 ：Ｌ2 ＝２：６：２まで変化させてもよい。
なお、図２の上下方向においては、同方向の長さが短い
ため、温度変化が少ない。以上のように、ヒータ１１の
密度を場所によって変化させるのみで、断熱容器１内の
温度をほぼ均一に保持できる。従って、従来とは異な
り、容器の側壁にヒータを設ける必要がなくなり、構成
が簡単になる。
器１が平面長方形をなしていることから、短辺側両端部
側の方が放熱量が多い。従って、この両端部側において
ヒータ１１の発熱量を多くすれば、断熱容器１の内部温
度をほぼ均一にできる。図２においては、両端部側と中
央部の長さの比、すなわちＬ1 ：Ｌ3 ：Ｌ2 ＝１：８：
１に対し、ヒータ発熱量の比を０．４〜０．８Ｗ／c
m2 ：０．２〜０．３Ｗ／cm2 ：０．４〜０．８Ｗ／cm
2 として、内部温度を均一化している。この長さの比は
Ｌ1 ：Ｌ3 ：Ｌ2 ＝２：６：２まで変化させてもよい。
なお、図２の上下方向においては、同方向の長さが短い
ため、温度変化が少ない。以上のように、ヒータ１１の
密度を場所によって変化させるのみで、断熱容器１内の
温度をほぼ均一に保持できる。従って、従来とは異な
り、容器の側壁にヒータを設ける必要がなくなり、構成
が簡単になる。
【００１７】次に、断熱容器内の加熱方法について説明
する。図５に示すように、断熱容器１内の温度を電池の
動作温度である３００℃以上まで上昇させるため、ヒー
タ１１に４ｋＷの電力を間欠的に供給する。このとき、
断熱容器１内の温度は、容器の長さ方向の両端部におけ
る温度Ｔ2 が長さ方向の中間部における温度Ｔ1 より若
干高くなる。動作温度に達している状態で、ヒータ１１
への電力を遮断して電池の放電を行う。この放電時には
ナトリウムと硫黄が反応して発熱するため、各単電池４
の温度が上がり、その結果断熱容器１内の温度は上昇す
る。そして、電池の放電開始から８時間後に放電を停止
する。この場合、断熱容器１の両端部ほど放熱量が大き
いため、中間部と両端部との間の温度差が修正されてい
く。
する。図５に示すように、断熱容器１内の温度を電池の
動作温度である３００℃以上まで上昇させるため、ヒー
タ１１に４ｋＷの電力を間欠的に供給する。このとき、
断熱容器１内の温度は、容器の長さ方向の両端部におけ
る温度Ｔ2 が長さ方向の中間部における温度Ｔ1 より若
干高くなる。動作温度に達している状態で、ヒータ１１
への電力を遮断して電池の放電を行う。この放電時には
ナトリウムと硫黄が反応して発熱するため、各単電池４
の温度が上がり、その結果断熱容器１内の温度は上昇す
る。そして、電池の放電開始から８時間後に放電を停止
する。この場合、断熱容器１の両端部ほど放熱量が大き
いため、中間部と両端部との間の温度差が修正されてい
く。
【００１８】続いて、所定時間の休止後、充電を行う。
この充電反応は吸熱反応であるため、断熱容器１内の温
度が低下する。このときも、断熱容器１の長さ方向の両
端部は放熱量が多いため、さらにその温度差の修正が行
われる。充電終了時に、再度ヒータ１１に４ｋＷの電力
を連続的に供給すると、再び前記の動作が開始される。
この充電反応は吸熱反応であるため、断熱容器１内の温
度が低下する。このときも、断熱容器１の長さ方向の両
端部は放熱量が多いため、さらにその温度差の修正が行
われる。充電終了時に、再度ヒータ１１に４ｋＷの電力
を連続的に供給すると、再び前記の動作が開始される。
【００１９】このように、ヒータ１１の電熱線１５の巻
数を温度低下しやすい断熱容器１の長さ方向の両端部に
おいて密に設定した。そのため、内部で電池自体が発熱
及び吸熱する断熱容器１内の温度調節を適正、かつ効果
的に行うことができる。その結果、各単電池４の機能を
適正に発揮させて、電池の動作を長期間にわたって確実
に継続させることができる。
数を温度低下しやすい断熱容器１の長さ方向の両端部に
おいて密に設定した。そのため、内部で電池自体が発熱
及び吸熱する断熱容器１内の温度調節を適正、かつ効果
的に行うことができる。その結果、各単電池４の機能を
適正に発揮させて、電池の動作を長期間にわたって確実
に継続させることができる。
【００２０】なお、この発明は前記実施例の構成に限定
されるものではなく、この発明の趣旨から逸脱しない範
囲で、例えば以下のように各部の構成を任意に変更して
具体化してもよい。 （ａ）この発明の加熱装置や加熱方法を高温二次電池と
してリチウム−硫黄電池などに適用すること。 （ｂ）ヒータ１１の電熱線１５を幅方向においても両端
を密にし、その中間を疎に巻回すること。 （ｃ）ヒータ１１の電熱線１５を１〜３本又は５本以上
を組にして構成したり、電熱線１５間の間隔を変えて構
成すること。 （ｄ）ヒータ１１の電熱線１５を断熱容器１の内表面に
のみ設けること。
されるものではなく、この発明の趣旨から逸脱しない範
囲で、例えば以下のように各部の構成を任意に変更して
具体化してもよい。 （ａ）この発明の加熱装置や加熱方法を高温二次電池と
してリチウム−硫黄電池などに適用すること。 （ｂ）ヒータ１１の電熱線１５を幅方向においても両端
を密にし、その中間を疎に巻回すること。 （ｃ）ヒータ１１の電熱線１５を１〜３本又は５本以上
を組にして構成したり、電熱線１５間の間隔を変えて構
成すること。 （ｄ）ヒータ１１の電熱線１５を断熱容器１の内表面に
のみ設けること。
【００２１】
【発明の効果】以上詳述したように請求項１及び２に記
載の高温二次電池の加熱装置の発明によれば、部品点数
を減らして構造を簡易にし、製造コストの低減を図るこ
とができるという優れた効果を奏する。また、請求項３
に記載の高温二次電池の加熱方法の発明によれば、断熱
容器内の温度制御を容易にし、しかも温度分布をより均
一に保持できるという優れた効果を奏する。
載の高温二次電池の加熱装置の発明によれば、部品点数
を減らして構造を簡易にし、製造コストの低減を図るこ
とができるという優れた効果を奏する。また、請求項３
に記載の高温二次電池の加熱方法の発明によれば、断熱
容器内の温度制御を容易にし、しかも温度分布をより均
一に保持できるという優れた効果を奏する。
【図１】この発明を具体化したナトリウム−硫黄電池の
加熱装置を示す断面図である。
加熱装置を示す断面図である。
【図２】ヒータを示す平面図である。
【図３】ヒータの電熱線端部の接続構造を示す平面図で
ある。
ある。
【図４】ナトリウム−硫黄電池の蓋体を取り外した状態
を示す平面図である。
を示す平面図である。
【図５】ヒータに供給する電力、充放電電流及び断熱容
器内の温度の時間的な変化を示すグラフである。
器内の温度の時間的な変化を示すグラフである。
【符号の説明】 １…断熱容器、４…単電池、７…電池ブロック、９…正
側の電極、１０…負側の電極、１１…ヒータ、１５…電
熱線。
側の電極、１０…負側の電極、１１…ヒータ、１５…電
熱線。
Claims (3)
- 【請求項１】 高温で動作して充放電を行う複数の単電
池を断熱容器内に収容し、断熱容器の内底面にはヒータ
を配置し、そのヒータの単位面積当たりの発熱量を断熱
容器の外周側ほど高くしたことを特徴とする高温二次電
池の加熱装置。 - 【請求項２】 ヒータを電熱線により構成し、その電熱
線の密度を断熱容器の外周側ほど高くしたことを特徴と
する請求項１に記載の高温二次電池の加熱装置。 - 【請求項３】 請求項１のヒータを稼働させ、長方形を
なす断熱容器の端部の温度を中間部の温度より高温に保
持し、充放電時に端部温度が低下したときも中央部との
温度を均一化するように断熱容器内の温度を調整するこ
とを特徴とする高温二次電池の加熱方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6892093A JP2702372B2 (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 高温二次電池の加熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6892093A JP2702372B2 (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 高温二次電池の加熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06283215A true JPH06283215A (ja) | 1994-10-07 |
| JP2702372B2 JP2702372B2 (ja) | 1998-01-21 |
Family
ID=13387575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6892093A Expired - Lifetime JP2702372B2 (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 高温二次電池の加熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2702372B2 (ja) |
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-
1993
- 1993-03-26 JP JP6892093A patent/JP2702372B2/ja not_active Expired - Lifetime
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