JPH1140190A - 高温ナトリウム二次電池システム - Google Patents

高温ナトリウム二次電池システム

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JPH1140190A
JPH1140190A JP19360197A JP19360197A JPH1140190A JP H1140190 A JPH1140190 A JP H1140190A JP 19360197 A JP19360197 A JP 19360197A JP 19360197 A JP19360197 A JP 19360197A JP H1140190 A JPH1140190 A JP H1140190A
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JP
Japan
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temperature
heat
secondary battery
container
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Application number
JP19360197A
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English (en)
Inventor
Tadahiko Mitsuyoshi
忠彦 三吉
Manabu Madokoro
間所  学
Koji Kusakabe
康次 日下部
Ikuo Oishi
郁夫 大石
Yoshio Eguchi
吉雄 江口
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Hitachi Ltd
Tokyo Electric Power Company Holdings Inc
Original Assignee
Tokyo Electric Power Co Inc
Hitachi 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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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の課題は、冬場の温度低下に対しても誤
動作の恐れのない高温ナトリウム二次電池システムを提
供するにある。 【解決手段】ナトリウム硫黄電池などの高温ナトリウム
二次電池を収納した断熱容器と交直変換器とを同一の収
納容器内へ収納し、断熱容器から放出される熱で交直変
換器の温度を調整する。また、望ましくは、前記断熱容
器と交直変換器との間に弁を設け、または/および前記
交直変換器に温度調節用の冷却ファンを取り付ける。 【効果】本発明の高温ナトリウム二次電池システムにお
いては、断熱容器から放出される熱で交直変換器が加温
され、冬場でも交直変換器に用いる半導体素子の誤動作
が防がれて、電池システムの信頼性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、家庭用,集合住宅
用や一般産業用の電力貯蔵装置として使用するに好適な
高温ナトリウム二次電池システムに関する。
【0002】
【従来の技術】負極にナトリウム,正極に硫黄,セレ
ン,テルル,金属ハロゲン化物などを用いた高温ナトリ
ウム二次電池は、その効率やエネルギー密度が大きいこ
とから注目され、電力貯蔵装置や電気自動車などへの利
用が期待されている。これらの二次電池は、その動作温
度を約300℃程度に保つために断熱容器内へ収納さ
れ、交直変換器と組み合わせたシステムとして運転され
る。
【0003】このような電池システムとしては、例えば
特開平6−251804 号公報などが提案されており、従来は
高温ナトリウム二次電池と交直変換器とがそれぞれ別の
容器内へ収納され、別々に温度制御されていた。すなわ
ち、高温ナトリウム二次電池は断熱容器内へ収納されて
モジュールを形成し、断熱容器に設けたヒータおよび必
要に応じて設けた冷却ファンで温度制御され、また、交
直変換器はその収納容器に設けた冷却ファンで温度制御
されるのが一般的であった。このように、従来の高温ナ
トリウム二次電池システムでは交直変換器の温度上昇を
防ぐ方策は講じられていても、冬場の温度低下により、
交直変換器に使用する半導体素子が誤動作する問題を防
ぐ方策は考えられていなかった。変電所などに設置する
電力システムとしてこの電池システムを用いる場合、交
直変換器は他の機器と一緒に空調室へ設置されるのが普
通であるため、この場合には冬場の温度低下は大きな問
題にならない。しかしながら、家庭用,集合住宅用や一
般産業用などの小型システムの場合、交直変換器の空調
室内への設置,交直変換器収納容器への空調設備の設置
は共にコスト面,システムの簡素化の面で問題があり、
これが高温ナトリウム二次電池の適用範囲を制限する恐
れがあった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
従来技術の欠点を除き、冬場の温度低下に対しても誤動
作の恐れのない高温ナトリウム二次電池システムを提供
するにある。本発明の他の一つの課題は、家庭用や一般
産業用としての使用に適した、簡素な構造の高温ナトリ
ウム二次電池システムを提供するにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明の高温ナトリウム二次電池システムは、ナト
リウム硫黄電池などの高温ナトリウム二次電池を収納し
た断熱容器と交直変換器とを同一の収納容器内へ収納
し、断熱容器から放出される熱で交直変換器の温度を調
整することを特徴としている。前記収納容器内には空気
遮蔽弁などの弁を設けて、その開閉により断熱容器から
の熱伝達を制御して、交直変換器の温度を調整すること
が望ましい。また、交直変換器に温度調節用の冷却ファ
ンを取り付けることが望ましい。さらに、この冷却ファ
ンによって、交直変換器と共に断熱容器内の高温ナトリ
ウム二次電池を冷却することもできる。
【0006】本発明の高温ナトリウム二次電池システム
においては、交直変換器が断熱容器と共に同一容器内に
収納されているために、断熱容器から放出される熱で交
直変換器が加温され、冬場でも交直変換器に用いる半導
体素子の誤動作が防がれて、電池システムの信頼性が向
上する。特に、屋外設置の高温ナトリウム二次電池シス
テムにおいては、冬場の半導体素子の誤動作が防止され
る本発明の効果は顕著である。また、交直変換器を別の
容器へ収納して断熱容器内の高温ナトリウム二次電池と
の間を結線する場合に比べて、システムの小型化,簡素
化が図られる。なお、電池の内部抵抗のために、高温ナ
トリウム二次電池の電力効率は100%にはならず、約
90%程度の効率で運転されるのが普通である。したが
って、連続運転のためには断熱容器から少し放熱して熱
バランスを保つ必要があり、従来はこの熱は無駄に空気
中に放出されていた。本発明では断熱容器と交直変換器
とを1つの容器内に収納して、放出される熱の有効利用
を図るものである。また、断熱容器を交直変換器と共に
収納容器へ収納することにより、高温ナトリウム二次電
池が容器に2重に収納されることになり、システムの安
全性が一段と向上するという新たな効果も達成できる。
【0007】さらに、空気遮断弁などの弁や冷却ファン
を設置することにより、交直変換器の温度調整を精密に
行うことができる。例えば、冬場の交直変換器の起動時
には断熱容器と交直変換器との間に設けた弁を開いて、
断熱容器からの放熱によって温められた空気で交直変換
器を加温し、交直変換器が動作して温まってくれば弁を
閉じ、夏場などには必要に応じて冷却ファンを回して、
交直変換器を冷却することにより、比較的簡素な構成で
交直変換器の温度を適正範囲に保つことが可能である。
【0008】また、交直変換器を冷却した空気を断熱容
器内へ導いて、高温ナトリウム二次電池の冷却に用いて
もよい。一般に高温ナトリウム二次電池は放電時に温度
上昇し、高出力運転すると、場合によっては電池温度が
許容温度を超えることがある。この許容温度は、高温ナ
トリウム二次電池では一般に約350℃から400℃程
度と、交直変換器の許容温度約100℃から150℃程
度に比べて高いため、交直変換器を冷却した空気で高温
ナトリウム二次電池の冷却が充分可能である。この方法
によれば、断熱容器と交直変換器とに別々に冷却ファン
を設けるのに比べて、システムの簡素化が図られる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例に従って説
明する。
【0010】図1は本発明の高温ナトリウム二次電池シ
ステムの構造の一例である。図において、1は高温ナト
リウム二次電池であり、負極活物質にナトリウム,正極
活物質に硫黄,多硫化ナトリウム,セレン,テルル,金
属ハロゲン化物などを用い、負極/正極間をベータアル
ミナ焼結体などの固体電解質袋管で分離して、金属容器
内へ封止された構造を持っている。2は高温ナトリウム
二次電池を約300℃程度の動作温度に保つための断熱
容器であり、図示されていないヒータを内部に設けて、
高温ナトリウム二次電池を加熱・保温している。なお、
21は絶縁板、22は高温ナトリウム二次電池の保温な
どのための乾燥砂、23は電気接続のためのブスバであ
る。また、3は交直変換器で、この例では半導体素子3
1,変圧器32,コイル33及びコンデンサ34から構
成されており、断熱容器2と共に収納容器4内に収納さ
れている。ここで、41は収納容器に設けた空気抜きの
孔である。高温ナトリウム二次電池は動作時に少し発熱
し、断熱容器は発生した熱を丁度放散するように断熱設
計されるのが普通であるため、このように断熱容器と交
直変換器を同じ収納容器内へ収納することにより、交直
変換器に用いられている半導体素子を温めて、冬場の誤
動作を防ぐことができる。さらに図1においては、断熱
容器2と交直変換器3との間に弁5を設けた遮熱板51
を設置している。このような構成によれば、交直変換器
の加熱が必要な場合には弁を開き、不必要な場合には閉
じることにより、交直変換器を構成する半導体素子の温
度を容易に適正範囲に調整することができる。
【0011】なお、図1においては、収納容器4に遮熱
板51と弁5が設けられているが、断熱容器と収納容器
を適切に熱設計することにより、遮熱板をなくした構造
や弁をなくして遮熱板を残した構造とすることも可能で
ある。
【0012】また、断熱容器の上側又は下側へ交直変換
器を設置することも可能である。
【0013】図2も本発明の高温ナトリウム二次電池シ
ステムの構造例を示しており、図1と同じ符号で示した
ものは同じ内容を示している。なお、6は収納容器4に
設けた冷却ファンである。このような構成では、断熱容
器からの熱によって交直変換器を加熱すると共に、必要
に応じて冷却ファンによって冷却して、交直変換器の温
度を制御している。また、24は断熱容器に設けた空気
流出入口で、これを開くことにより、冷却ファンの風に
よって、交直変換器と共に高温ナトリウム二次電池の冷
却が可能となっている。
【0014】なお、これらの図では断熱容器と交直変換
器とが左右、または前後に配置されているが、この代わ
りに両者を上下に配置することも可能である。断熱容器
を下に、交直変換器を上にした場合、断熱容器から放出
される熱で交直変換器を加温するのが容易であり、一
方、断熱容器を上に交直変換器を下にした場合、交直変
換器を冷却した空気で高温ナトリウム二次電池を冷却す
るのが容易であるという利点がある。
【0015】具体例として、1本当たりの容量約480
Whのナトリウム硫黄電池(約φ60×L400)を用
い、図1に示すと同様に30本の電池を真空断熱容器へ
収納して約330℃に保温し、電池間にシリカまたはア
ルミナを主体とする乾燥砂を充填すると共に、電池端子
間をアルミニウム製のブスバで接続した。また、交直変
換器としてはIGBT素子を用い、変圧器によって電圧
調整すると共に、コイルとコンデンサによってノイズを
低減して、200V系統と接続した。さらに、これらの
断熱容器と交直変換器を上面と側面の一部に空気抜きの
孔を設けた金属容器内へ収納し、無機繊維から成る断熱
材で構成された遮熱板と空気遮断弁とで断熱容器と交直
変換器とを分離した。このような構造の高温ナトリウム
二次電池システムを屋外へ設置し、冬場には空気遮断弁
を開き、それ以外の季節には空気遮断弁を閉じて運転す
ることにより、交直変換器の誤動作が全く起こらず、安
定して高温ナトリウム二次電池システムが運転できるこ
とが判った。
【0016】
【発明の効果】本発明の高温ナトリウム二次電池システ
ムにおいては、冬場でも交直変換器に用いる半導体素子
の誤動作が防がれて、電池システムの信頼性が向上し、
家庭用や一般産業用としての使用に適した簡素な構成の
高温ナトリウム二次電池システムが実現される。さらに
本発明の望ましい実施態様においては、交直変換器の温
度調整を精密に行うことができたり、簡単なシステム構
成で交直変換器と共に高温ナトリウム二次電池の温度調
整が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の高温ナトリウム二次電池システムの構
造例を示す構造図である。
【図2】本発明の高温ナトリウム二次電池システムの構
造例を示す構造図である。
【符号の説明】 1…高温ナトリウム二次電池、2…断熱容器、3…交直
変換器、4…収納容器、5…弁、6…冷却ファン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 日下部 康次 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 大石 郁夫 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 江口 吉雄 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 (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ナトリウム硫黄電池などの高温ナトリウム
    二次電池を収納した断熱容器と交直変換器とを同一の収
    納容器内へ収納し、前記断熱容器から放出される熱で前
    記交直変換器の温度を調整することを特徴とする高温ナ
    トリウム二次電池システム。
  2. 【請求項2】請求項1において、前記断熱容器と前記交
    直変換器との間に弁を設けて、前記弁の開閉によって前
    記交直変換器の温度を調整することを特徴とする高温ナ
    トリウム二次電池システム。
  3. 【請求項3】請求項1または2において、前記交直変換
    器に温度調節用の冷却ファンが取り付けられていること
    を特徴とする高温ナトリウム二次電池システム。
  4. 【請求項4】請求項3において、前記冷却ファンによっ
    て前記交直変換器と共に前記高温ナトリウム二次電池が
    冷却されることを特徴とする高温ナトリウム二次電池シ
    ステム。
JP19360197A 1997-07-18 1997-07-18 高温ナトリウム二次電池システム Pending JPH1140190A (ja)

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