KR20140073460A - 비상용 용융염 조전지 및 그 사용 방법과 비상용 전원 장치 - Google Patents

비상용 용융염 조전지 및 그 사용 방법과 비상용 전원 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20140073460A
KR20140073460A KR1020137017371A KR20137017371A KR20140073460A KR 20140073460 A KR20140073460 A KR 20140073460A KR 1020137017371 A KR1020137017371 A KR 1020137017371A KR 20137017371 A KR20137017371 A KR 20137017371A KR 20140073460 A KR20140073460 A KR 20140073460A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
molten salt
battery
emergency
heating device
starting
Prior art date
Application number
KR1020137017371A
Other languages
English (en)
Inventor
고지 닛타
신지 이나자와
쇼이치로 사카이
아츠시 후쿠나가
Original Assignee
스미토모덴키고교가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 스미토모덴키고교가부시키가이샤 filed Critical 스미토모덴키고교가부시키가이샤
Publication of KR20140073460A publication Critical patent/KR20140073460A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/615—Heating or keeping warm
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/36—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
    • H01M10/39—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34 working at high temperature
    • H01M10/399—Cells with molten salts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/657—Means for temperature control structurally associated with the cells by electric or electromagnetic means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/66—Heat-exchange relationships between the cells and other systems, e.g. central heating systems or fuel cells
    • H01M10/667—Heat-exchange relationships between the cells and other systems, e.g. central heating systems or fuel cells the system being an electronic component, e.g. a CPU, an inverter or a capacitor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/10—Batteries in stationary systems, e.g. emergency power source in plant
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)

Abstract

전해질로서 용융염을 포함하는 용융염 전지가 복수개 모여 구성되고, 충전 후, 전해질이 고화된 상태로 보존되는 비상용 용융염 조전지로서, 복수의 본 가동용 용융염 전지와, 본 가동용 용융염 전지를 가열하는 가열 장치(제1 가열 장치)와, 가열 장치를 동작시키는 것이 가능한 적어도 하나의 시동용 용융염 전지와, 시동용 가열 장치(제2 가열 장치)를 구비하고 있다. 시동용 가열 장치는, 시동용 용융염 전지의 전지 용기에 부수적으로 설치되어, 비동작시는 이 시동용 용융염 전지의 전해질을 융점 미만의 온도로 유지하는 상온체이지만, 동작시는 전지 용기의 가열체가 되는 것이다.

Description

비상용 용융염 조전지 및 그 사용 방법과 비상용 전원 장치{EMERGENCY MOLTEN SALT ASSEMBLED BATTERY, METHOD FOR USING THE SAME, AND EMERGENCY POWER SUPPLY APPARATUS}
본 발명은, 용융염 전지, 즉 용융염을 전해질로 하는 전지에 관한 것이다.
재해 발생에 의해 정전이 장시간에 미치는 경우에, 예컨대 각 가정에서 대용량의 비상용 전원 장치가 있으면, 정보 수집이나, 야간의 조명 확보 등이 가능해져, 매우 유익하다. 종래, 이러한 비상용 전원 장치 중, 배터리를 이용하는 타입으로는, 주로 납축전지 또는 리튬 이온 전지가 사용되고 있다(예컨대 특허문헌 1 참조.).
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2007-159379호 공보
그러나, 납축전지는 사용하지 않아도 자기 방전하기 때문에, 항상 또는 적어도 정기적으로 충전을 행해야 한다. 이것은, 리튬 이온 전지에서도 마찬가지이다. 바꿔 말하면, 평소부터, 만일의 경우를 위해 충전을 소홀히 하지 않을 주의가 필요하다. 또한 당연하지만, 충전을 위해 전기 에너지를 소비한다. 즉, 완전히 메인터넌스 프리로 방치해 두고, 여차하면 사용할 수 있다고 하는 편리하고 낭비가 없는 비상용 전원 장치는, 아직 제안되어 있지 않다.
이러한 과제를 감안하여, 본 발명은, 메인터넌스 프리로 보존할 수 있고, 정전 등의 비상시에 사용할 수 있는 전지 및 비상용 전원 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
(1) 본 발명은, 전해질로서 용융염을 포함하는 용융염 전지가 복수개 모여 구성되고, 충전 후, 전해질이 고화된 상태로 보존되는 비상용 용융염 조전지로서, 복수의 본 가동용 용융염 전지와, 상기 복수의 본 가동용 용융염 전지를 가열하는 제1 가열 장치와, 상기 제1 가열 장치를 동작시키는 것이 가능한 적어도 하나의 시동용 용융염 전지와, 상기 시동용 용융염 전지의 전지 용기에 부수적으로 설치되어, 비동작시는 이 시동용 용융염 전지의 전해질을 융점 미만의 온도로 유지하는 상온체이지만, 동작시는 상기 전지 용기의 가열체가 되는 시동용의 제2 가열 장치를 구비한 것이다.
상기한 바와 같이 구성된 비상용 용융염 조전지에서는, 비상용 이외의 통상은 제1, 제2 가열 장치를 동작시키지 않음으로써, 전해질이 융점 미만의 온도로 유지되기 때문에, 전지의 방전은 진행되지 않는다. 그리고, 전지로서의 시동이 필요한 때에는, 제2 가열 장치가 가열체가 되어, 시동용 용융염 전지의 전해질을 융점 이상의 온도로 하는 것에 의해, 이 시동용 용융염 전지는 사용 가능한 상태가 된다. 시동용 용융염 전지가 사용 가능한 상태가 되면, 그 전기 에너지에 의해, 제1 가열 장치를 동작시켜 본 가동용 용융염 전지를 가열하여, 조전지 전체를 사용 가능한 상태로 할 수 있다. 따라서, 통상은 각 전지를 방전시키지 않고 보존하고, 비상시에는 원하는 전압·전류를 출력 가능한 비상용 용융염 조전지를 제공할 수 있다.
(2) 또한, 상기 (1)의 비상용 용융염 조전지에서, 제2 가열 장치는, 전지 용기에 대한 외용기로서, 열 매체를 도입할 수 있는 것이어도 좋다.
(3) 또한, 상기 (2)의 비상용 용융염 조전지의 사용 방법으로서는, 열 매체가 없는 상태에서는 제2 가열 장치를 상온체로 유지하고, 열 매체를 도입하는 것에 의해 제2 가열 장치를 가열체로 변화시킬 수 있다.
즉, 열 매체로서 예컨대, 온수를 주입하는, 물을 주입한 후 가열하는, 또는 열풍을 통과시키는 등에 의해, 용이하게, 시동용 용융염 전지를 사용 가능하게 할 수 있다. 이러한 열 매체의 도입은, 정전시라도 가능하기 때문에, 비상시의 용융염 전지 시동에 적합하다.
(4) 또한, 상기 (1)의 비상용 용융염 조전지에서, 제2 가열 장치는, 전지 용기를 덮는 케이스 안에, 화학 반응에 의해 발열할 수 있는 물질이, 화학 반응의 개시를 저지하는 시일을 설치하여 봉입되어 있어도 좋다.
(5) 또한, 상기 (4)의 비상용 용융염 조전지의 사용 방법으로서는, 시일을 설치한 상태에서는 제2 가열 장치를 상온체로 유지하고, 시일을 제거하는 것에 의해 제2 가열 장치를 가열체로 변화시킬 수 있다.
이 경우의 제2 가열 장치에서는, 시일을 제거하는 것에 의해 화학 반응이 개시되어, 발열하기 때문에, 용이하게, 시동용 용융염 전지를 사용 가능하게 할 수 있다. 이와 같이 사용되는 제2 가열 장치는 외부의 에너지에 의존하지 않고 발열할 수 있기 때문에, 비상시의 용융염 전지 시동에 적합하다.
(6) 또한, 상기 (1)의 비상용 용융염 조전지에서, 제2 가열 장치는, 전지 용기의 외면에 설치되고, 범용의 전지에 의해 가열 가능하여도 좋다.
이 경우의 제2 가열 장치는, 널리 보급되어 있어 이용하기 쉬운 건전지 등의 범용 전지를 접속함으로써 발열하기 때문에, 용이하게, 시동용 용융염 전지를 사용 가능하게 할 수 있다. 이러한 제2 가열 장치는, 정전시라도 발열 가능하기 때문에, 비상시의 용융염 전지 시동에 적합하다.
(7) 또한, 상기 (1)의 비상용 용융염 조전지에서, 제2 가열 장치는, 전지 용기의 외면에 직접 또는 간접적으로, 태양광을 집광하여 가열하는 장치를 포함하는 것이어도 좋다.
이 경우의 제2 가열 장치는, 태양광을 쬐는 것만으로 전지 용기를 가열하여, 용이하게, 시동용 용융염 전지를 사용 가능하게 할 수 있다. 이러한 제2 가열 장치는 자연의 에너지를 이용하는 것이기 때문에, 비상시의 용융염 전지 시동에 적합하다.
(8) 또한, 상기 (1), (2), (4), (6), (7) 중 어느 하나의 비상용 용융염 조전지와, 이 비상용 용융염 조전지가 출력하는 전압을, 상용 교류 전압으로 변환하는 인버터 장치를 구비한 비상용 전원 장치를 제공할 수 있다.
이러한 비상용 전원 장치는, 재해 등에 의한 정전시에, 상용 교류 전압과 동일한 교류 전압으로 전력 공급을 행할 수 있다.
본 발명에 의하면, 메인터넌스 프리로 보존할 수 있고, 정전 등의 비상시에 사용할 수 있는 비상용 용융염 조전지 및, 이것을 이용한 비상용 전원 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 용융염 전지에서의 발전 요소의 기본 구조를 원리적으로 도시하는 개략도이다.
도 2는 용융염 전지 본체(전지로서의 본체 부분)의 적층 구조를 간략히 도시하는 사시도이다.
도 3은 도 2와 같은 구조에 대한 횡단면도이다.
도 4는 전지 용기에 수용된 상태의 용융염 전지의 외관의 개략을 도시하는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 비상용 용융염 조전지의 개략 구조를 도시하는 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시하는 비상용 용융염 조전지의 시동용 배선도이다.
도 7은 시동용 용융염 전지의 외용기(시동용 가열 장치의 제1 예)의 단면도이다.
도 8은 시동용 가열 장치의 제2 예로서의 외용기를 도시하는 단면도이다.
도 9는 시동용 가열 장치의 제3 예를 도시하는 단면도이다.
도 10은 시동용 가열 장치의 제4 예를 도시하는 단면도이다.
도 11은 시동용 가열 장치의 제5 예를 도시하는 개략도이다.
도 12는 주로 가정용의 비상용 전원 장치를 도시하는 블록도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 따른 비상용 용융염 조전지(사용 방법도 포함) 및 이것을 이용한 비상용 전원 장치에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다.
에너지 밀도가 우수한 이차 전지로서, 예컨대 리튬 이온 전지, 나트륨 황 전지, 니켈 수소 전지가 알려져 있지만, 최근, 높은 에너지 밀도에 더하여, 불연성이라는 강력한 이점을 갖는 이차 전지로서, 용융염을 전해질로 하는 용융염 전지가 개발되어 있다.
용융염 전지의 가동 온도 영역은 57℃∼190℃이며, 이것은, 상기 다른 전지와 비교하여 온도 범위가 넓다. 이 때문에 배열 스페이스나 방화 등의 장비가 불필요하고, 개개의 소전지(素電池)를 고밀도로 모아 조전지를 구성하여도 전체로서는 비교적 콤팩트하다고 하는 이점이 있다. 이러한 용융염 조전지는, 가정에서의 전력 저장 용도에 적합하다. 또한, 용융염 전지는, 상온에서는, 전해질의 융점인 57℃에 달하지 않기 때문에 고화되어 있다. 고화된 상태에서는 전지로서 기능하지 않고, 자기 방전도 하지 않는다.
《용융염 전지의 기본 구조》
도 1은, 용융염 전지에서의 발전 요소의 기본 구조를 원리적으로 도시하는 개략도이다. 도면에서, 발전 요소는, 정극(1), 부극(2) 및 이들 사이에 개재하는 세퍼레이터(3)를 구비하고 있다. 정극(1)은, 정극 집전체(1a)와, 정극재(1b)에 의해 구성되어 있다. 부극(2)은, 부극 집전체(2a)와, 부극재(2b)에 의해 구성되어 있다.
정극 집전체(1a)의 소재는, 예컨대 알루미늄 부직포(선 직경 100 ㎛, 기공률 80%)이다. 정극재(1b)는, 정극 활물질로서의 예컨대 NaCrO2와, 아세틸렌 블랙과, PVDF(폴리불화비닐리덴)와, N-메틸-2-피롤리돈을, 질량비 85:10:5:50의 비율로 혼련한 것이다. 그리고, 이와 같이 혼련한 것을, 알루미늄 부직포의 정극 집전체(1a)에 충전하고, 건조 후에, 1000 kgf/㎠로 프레스하여, 정극(1)의 두께가 약 1 ㎜가 되도록 형성된다.
한편, 부극(2)에서는, 알루미늄제의 부극 집전체(2a) 위에, 부극 활물질로서의 예컨대 주석을 포함하는 Sn-Na 합금이, 도금에 의해 형성된다.
정극(1) 및 부극(2) 사이에 개재하는 세퍼레이터(3)는, 유리의 부직포(두께 200 ㎛)에 전해질로서의 용융염을 함침시킨 것이다. 이 용융염은, 예컨대 NaFSA(나트륨 비스플루오로술포닐아미드) 0.45 ㏖%와, KFSA(칼륨 비스플루오로술포닐아미드) 0.55 ㏖%와의 혼합물이고, 융점은 57℃이다. 융점 이상의 온도에서는, 용융염은 용융하여, 고농도의 이온이 용해한 전해액이 되어, 정극(1) 및 부극(2)에 닿고 있다. 또한, 이 용융염은 불연성이다. 이 용융염 전지의 가동 온도 영역은 57℃∼190℃이고, 통상은 85℃∼95℃로 온도를 유지하여 사용된다.
또한, 전술한 각 부의 재질·성분이나 수치는 적합한 일례이지만, 이들에 한정되는 것이 아니다.
예컨대 용융염으로서는, 상기 외, LiFSA-KFSA-CsFSA의 혼합물도 적합하다. 또한 다른 염을 혼합하는 경우도 있고(유기 양이온 등), 일반적으로는, 용융염은 (a) NaFSA, 또는 LiFSA를 포함하는 혼합물, (b) NaTFSA, 또는 LiTFSA를 포함하는 혼합물이 적합하다. 이들의 경우, 각 혼합물의 용융염은, 비교적 저융점이 되기 때문에, 적은 가열로 용융염 전지를 작동시킬 수 있다.
다음에, 보다 구체적인 용융염 전지의 발전 요소의 구성에 대해서 설명한다. 도 2는, 용융염 전지 본체(전지로서의 본체 부분)(10)의 적층 구조를 간략히 도시하는 사시도, 도 3은 같은 구조에 대한 횡단면도이다.
도 2 및 도 3에서, 복수(도시되어 있는 것은 6개)의 직사각형 평판형의 부극(2)과, 주머니형의 세퍼레이터(3)에 각각 수용된 복수(도시되어 있는 것은 5개)의 직사각형 평판형의 정극(1)이, 서로 대향하여 도 3에서의 상하 방향 즉 적층 방향으로 중첩되어, 적층 구조를 이루고 있다.
세퍼레이터(3)는, 인접하는 정극(1)과 부극(2) 사이에 개재되어 있고, 바꿔 말하면, 세퍼레이터(3)를 통해, 정극(1) 및 부극(2)이 교대로 적층되어 있게 된다. 실제로 적층하는 수는, 예컨대 정극(1)이 20개, 부극(2)이 21개, 세퍼레이터(3)는 「주머니」로서는 20 주머니이지만, 정극(1)·부극(2) 사이에 개재하는 개수로서는 40개이다. 또한 세퍼레이터(3)는, 주머니형에 한정되지 않고, 분리된 40개여도 좋다.
또한, 도 3에서는, 세퍼레이터(3)와 부극(2)이 서로 떨어저 있듯이 도시되어 있지만, 용융염 전지의 완성시에는 서로 밀착한다. 정극(1)도, 당연히, 세퍼레이터(3)에 밀착되어 있다. 또한, 정극(1)의 세로 방향 및 가로 방향 각각의 치수는, 덴드라이트의 발생을 방지하기 위해, 부극(2)의 세로 방향 및 가로 방향의 치수보다 작게 되어 있고, 정극(1)의 외측 가장자리가, 세퍼레이터(3)를 통해 부극(2)의 둘레 가장자리부에 대향하도록 되어 있다.
상기한 바와 같이 구성된 용융염 전지 본체(10)는, 예컨대 알루미늄 합금제로 직방체형의 전지 용기에 수용되고, 소전지 즉, 전지로서의 물리적인 1개체를 이룬다.
도 4는, 이러한 전지 용기(11)에 수용된 상태의 용융염 전지(B)의 외관의 개략을 도시하는 사시도이다. 또한 도 2, 도 3에서의 정극(1) 및 부극(2)의 각각으로부터는, 단자(1p 및 1n)가 전지 용기(11)의 외부에, 전지 용기(11)와의 절연을 유지하여 인출된다. 또한, 전지 용기(11)의 상부에는, 내부의 기압이 과도하게 상승했을 때에 방압하기 위한 안전 밸브(12)가 설치되어 있다. 또한, 전지 용기(11)의 내면에는 절연 처리가 실시되어 있고, 전지 용기(11)는, 내부의 전해질과 전기적으로 절연되어 있다.
도 4에 도시한 용융염 전지(B)의 1개체 형상은, 일례에 지나지 않고, 형상·치수는 임의로 구성할 수 있다.
상기와 같은 용융염 전지(B)는, 용도에 필요한 전압이나 전류 용량을 얻기 위해, 복수개가 모여 서로 직렬 또는 직병렬로 접속되어, 조전지를 구성한 상태로 사용할 수 있다.
《비상용 용융염 조전지》
《시동용 가열 장치의 제1 예》
도 5는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 비상용 용융염 조전지의 개략 구조를 도시하는 사시도이다. 도면에서, 용융염 전지는, 복수의 본 가동용 용융염 전지(B1)와, 적어도 하나의 시동용 용융염 전지(B2)에 의해 구성되어 있다. 인접하는 본 가동용 용융염 전지(B1) 사이에는, 가열 장치(14)(제1 가열 장치)가 개재되어 있다. 시동용 용융염 전지(B2)는, 외용기(13)에 수용되어 있다. 또한 도 5에 도시하는 장치 전체는, 케이스(도시 생략)에 수용되어 있어도 좋다.
도 6은, 도 5에 도시하는 비상용 용융염 조전지의 시동용 배선도(도 5에는 도시 생략)이다. 또한, 본 가동용 용융염 전지(B1)의 출력 배선은 도시를 생략하고 있다. 시동용 용융염 전지(B2)의 예컨대 단자(1p)는, 스위치(15)를 통해, 서로 병렬로 접속된 복수의 가열 장치(14)에 한 쪽 단자에 접속되어 있다. 또한, 시동용 용융염 전지(B2)의 단자(1n)는, 서로 병렬로 접속된 복수의 가열 장치(14)의 다른 쪽 단자에 접속되어 있다.
도 7은, 시동용 용융염 전지(B2)의 외용기(13)의 단면도이다. 도면에서, 외용기(13)의 내면에서의 바닥면, 정면·배면 및 양측면에는 지지부(13s)가 설치되어 있다. 지지부(13s)는, 시동용 용융염 전지(B2)를 지지하고, 외용기(13)와 시동용 용융염 전지(B2) 사이에서의 물의 유통을 방해하지 않는다. 물(온수)이 들어가 있지 않은 상태에서는, 외용기(13)는 특별히 의미를 갖지 않고, 전지 용기(11)는 상온(실온)이다. 따라서, 시동용 용융염 전지(B2)는, 전지로서는 휴면 상태에 있고, 자기 방전도 하지 않는다.
여기서, 정전에 의해 비상용 용융염 조전지를 가동시킬 필요가 생긴 경우에는, 외용기(13)와, 시동용 용융염 전지(B2) 사이의 공간에, 열탕을 주입하여, 시동용 용융염 전지(B2)의 전지 용기(11)를 가열하기 위해 고온의 온수에 담근 상태로 한다. 이것에 의해, 시동용 용융염 전지(B2)의 전해질은 용융하여, 전지로서 사용 가능한 상태가 된다. 이 상태에서, 도 6의 스위치(15)를 폐쇄하고 있는 것에 의해, 시동용 용융염 전지(B2)로부터 각 가열 장치(14)에 전력이 공급된다.
각 가열 장치(14)가 발열하면, 본 가동용 용융염 전지(B1)의 전해질은 용융하여, 전지로서 사용 가능한 상태가 된다. 또한 본 가동용 용융염 전지(B1)로부터 부하(도시 생략)에 전력을 공급하기 시작하면, 통상 방전에 의한 발열에 의해 융점이상의 온도를 유지할 수 있게 되기 때문에, 본 가동용 용융염 전지(B1)가 가동하기 시작하면, 스위치(15)를 개방하여도 좋다. 또한 스위치(15)는 반드시 필요하지 않고, 스위치가 없는 직결이어도 좋다.
이상과 같이, 시동용 용융염 전지(B2)의 전지 용기(11)에 부수적으로 설치되는 외용기(13)는, 시동용 가열 장치(제2 가열 장치)(100)로 되어 있고, 온수가 없는 통상의 상태(즉 가열의 비동작시)에서는 시동용 용융염 전지(B2)의 전해질을 융점 미만의 온도로 유지하는 상온체로서, 온수를 주입하는 것에 의해 전지 용기(11)의 가열체가 된다(즉 가열의 동작시). 상기의 비상용 용융염 조전지에서는, 비상시 이외의 통상(온수 없음)은 전해질이 융점 미만의 온도로 유지되기 때문에, 전지의 방전은 진행되지 않는다. 따라서, 미리 각 용융염 전지(B1, B2)를 만충전의 상태로 한 후 전해질을 고화시키면, 그 후, 사용하지 않는 한 추가적으로 충전할 필요는 없다.
그리고, 전지로서의 시동이 필요한 때에는, 온수를 넣는다고 하는 조작에 의해, 시동용 용융염 전지(B2)의 전해질을 융점 이상의 온도로 하는 것에 의해, 이 시동용 용융염 전지(B2)는 사용 가능한 상태가 된다. 시동용 용융염 전지(B2)가 사용 가능한 상태가 되면, 그 전기 에너지에 의해, 가열 장치(14)를 사용하여 본 가동용 용융염 전지(B1)를 가열하여, 조전지 전체를 사용 가능한 상태로 할 수 있다. 따라서, 통상은 각 전지를 방전시키지 않고 보존하고, 비상시에는 원하는 전압·전류를 출력 가능한 비상용 용융염 조전지를 제공할 수 있다. 즉, 이러한 비상용 용융염 조전지는 메인터넌스 프리로 보존할 수 있고, 정전 등의 비상시에는 사용할 수 있다.
또한, 열 매체로서 온수를 주입하는 것에 의해, 용이하게, 시동용 용융염 전지(B2)를 사용 가능하게 할 수 있다. 이러한 열 매체의 도입은, 정전시라도 가능하기 때문에, 비상시의 용융염 전지 시동에 적합하다. 또한 온수를 넣는 것 이외에, 물을 넣은 금속제의 외용기(13)를, 연료를 태움으로써 가열하여, 물을 온수로 하여도 좋다.
《시동용 가열 장치의 제2 예》
도 8은, 시동용 가열 장치(100)의 제2 예로서의 외용기(15)를 도시하는 단면도이다. 외용기(15)의 내면에는, 제1 예(도 7)와 마찬가지로 지지부(15s)가 설치된다. 한편, 제1 예와는 다르게, 개구부(15a)가 형성되고, 열풍을 보내는 호스(16)가 접속된다. 즉, 온수 대신에 열풍을 보냄으로써, 마찬가지로, 시동용 용융염 전지(B2)를 사용 가능하게 할 수 있다. 열풍을 공급하지 않으면 전지 용기(11)는 상온(실온)이며, 시동용 용융염 전지(B2)는, 전지로서 기능하지 않고, 자기 방전도 하지 않는다.
《시동용 가열 장치의 제3 예》
도 9는, 시동용 가열 장치(100)의 제3 예를 도시하는 단면도이다. 도면에서, 시동용 용융염 전지(B2)는, 상면을 제외하고, 케이스(17)에 의해 덮여 있다. 케이스(17) 안에는, 예컨대 철분, 염, 활성탄, 물, 버미큘라이트를 섞은 분상체(18)가, 산소를 제거한 상태로 봉입되어 있다. 케이스(17)는, 다수의 작은 구멍이 형성되어 있고, 이들의 구멍을 막도록 시일(19)이 접착되어 있다. 통상은, 이 상태로 보존되어, 봉입된 분상체(18)는 공기에 닿지 않는다. 시일(19)을 박리하는 조작을 하면, 구멍을 통해 분상체(18)가 공기에 닿아, 철의 산화에 의한 발열이 일어난다(일회용 손난로의 원리). 이것에 의해, 시동용 용융염 전지(B2)를 융점 이상으로 가열하여 사용 가능하게 할 수 있다.
또한, 그 외에도, 산화마그네슘이나 산화칼슘과 같이 물과 반응하여 발열하는 물질을, 시일에 의해 물과 분리한 상태로 봉입해 두고, 시일을 제거 또는 파단함으로써 물과 반응시켜, 발열시킬 수도 있다.
이 경우의 시동용 가열 장치(100)에서는, 시일(19)을 제거하는 것에 의해 화학 반응이 시작되어, 발열하기 때문에, 용이하게, 시동용 용융염 전지(B2)를 사용 가능하게 할 수 있다. 이러한 시동용 가열 장치(100)는 외부의 에너지에 의존하지 않고 발열할 수 있기 때문에, 비상시의 용융염 전지 시동에 적합하다.
또한, 이 경우의 시동용 가열 장치(100)는, 재이용할 수 없기 때문에, 한번 사용하면 시동용 가열 장치(100) 전체 또는 일부를 바꿔야 한다.
《시동용 가열 장치의 제4 예》
도 10은, 시동용 가열 장치(100)의 제4 예를 도시하는 단면도이다. 도면에서, 시동용 용융염 전지(B2)의 외면에는, 시트형의 히터(20)가 감겨 있다. 히터(20)에의 급전선은 예컨대 정해진 개수의 건전지(22)를 장착할 수 있는 전지 홀더(21)에 접속되어 있다. 통상은, 건전지(22)는 장착되어 있지 않지만, 장착에 의해 히터(20)에 통전하면, 시동용 용융염 전지(B2)를 융점 이상으로 가열하여 사용 가능하게 할 수 있다. 또한, 건전지 대신에, 휴대전화나 디지털 카메라에 사용되는 리튬 이온 전지 그 외의 범용 전지를 사용하여도 좋다.
이 경우의 시동용 가열 장치(100)는, 널리 보급되어 있어 이용하기 쉬운 범용 전지를 접속함으로써 발열하기 때문에, 용이하게, 시동용 용융염 전지를 사용 가능하게 할 수 있다. 이러한 시동용 가열 장치는, 정전시라도 발열 가능하기 때문에, 비상시의 용융염 전지 시동에 적합하다.
《시동용 가열 장치의 제5 예》
도 11은, 시동용 가열 장치(100)의 제5 예를 도시하는 개략도이다. 이 시동용 가열 장치(100)는, 집광 렌즈(23L)를 구비한 집광 장치(23)에 의해 태양광을 집광하고, 열선 흡수성이 우수한 흡열판(24)을 통해, 시동용 용융염 전지(B2)를 가열하고자 하는 구성이다.
이 경우의 시동용 가열 장치(100)는, 태양광을 쬐는 것만으로 전지 용기(11)를 가열하여, 용이하게, 시동용 용융염 전지(B2)를 사용 가능하게 할 수 있다. 이러한 시동용 가열 장치(100)는 자연의 에너지를 이용하는 것이기 때문에, 비상시의 용융염 전지 시동에 적합하다.
《비상용 전원 장치》
도 12는, 주로 가정용의, 비상용 전원 장치(400)를 도시하는 블록도이다. 도면에서, 전술 중 어느 하나의 시동용 가열 장치(100)를 구비한 시동용 용융염 전지(B2)를 포함하는 비상용 용융염 조전지(200)로부터 출력되는 직류 전압은, 인버터 장치(300)에 의해, 교류 100V로 변환된다. 또한 인버터 장치(300)를 구동하기 위한 제어 전원 전압도, 비상용 용융염 조전지(200)로부터 제공할 수 있다. 이러한 비상용 전원 장치(400)는, 재해 등에 의한 정전시에, 상용 교류 전압과 동일한 교류 전압으로 전력 공급을 행할 수 있다.
또한, 이번에 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시로서 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 특허청구범위에 의해 표시되고, 특허청구범위와 균등한 의미 및 범위내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
11: 전지 용기, 13: 외용기, 14: 가열 장치(제1 가열 장치), 15: 외용기, 17: 케이스, 18: 분상체(물질), 19: 시일, 22: 건전지(범용 전지), 23: 집광 장치, 100: 시동용 가열 장치(제2 가열 장치), 200: 비상용 용융염 조전지, 300: 인버터 장치, 400: 비상용 전원 장치, B: 용융염 전지, B1: 본 가동용 용융염 전지, B2: 시동용 용융염 전지

Claims (8)

  1. 전해질로서 용융염을 포함하는 용융염 전지가 복수개 모여 구성되고, 충전 후, 전해질이 고화된 상태로 보존되는 비상용 용융염 조전지로서,
    복수의 본 가동용 용융염 전지와,
    상기 복수의 본 가동용 용융염 전지를 가열하는 제1 가열 장치와,
    상기 제1 가열 장치를 동작시키는 것이 가능한 적어도 하나의 시동용 용융염 전지와,
    상기 시동용 용융염 전지의 전지 용기에 부수적으로 설치되어, 비동작시는 이 시동용 용융염 전지의 전해질을 융점 미만의 온도로 유지하는 상온체이지만, 동작시는 상기 전지 용기의 가열체가 되는 시동용의 제2 가열 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 비상용 용융염 조전지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 가열 장치는, 상기 전지 용기에 대한 외용기로서, 열 매체를 도입할 수 있는 것인 비상용 용융염 조전지.
  3. 제2항에 기재된 비상용 용융염 조전지의 사용 방법으로서, 상기 열 매체가 없는 상태에서는 상기 제2 가열 장치를 상온체로 유지하고, 상기 열 매체를 도입하는 것에 의해 상기 제2 가열 장치를 가열체로 변화시키는 비상용 용융염 조전지의 사용 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2 가열 장치는, 상기 전지 용기를 덮는 케이스 안에, 화학 반응에 의해 발열할 수 있는 물질이, 화학 반응의 개시를 저지하는 시일을 설치하여 봉입되어 있는 것인 비상용 용융염 조전지.
  5. 제4항에 기재된 비상용 용융염 조전지의 사용 방법으로서, 상기 시일을 설치한 상태에서는 상기 제2 가열 장치를 상온체로 유지하고, 상기 시일을 제거하는 것에 의해 상기 제2 가열 장치를 가열체로 변화시키는 비상용 용융염 조전지의 사용 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제2 가열 장치는, 상기 전지 용기의 외면에 설치되고, 범용의 전지에 의해 가열 가능한 것인 비상용 용융염 조전지.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제2 가열 장치는, 상기 전지 용기의 외면에 직접 또는 간접적으로, 태양광을 집광하여 가열하는 장치를 포함하는 것인 비상용 용융염 조전지.
  8. 제1항, 제2항, 제4항, 제6항 및 제7항 중 어느 한 항에 기재된 비상용 용융염 조전지와, 이 비상용 용융염 조전지가 출력하는 전압을, 상용 교류 전압으로 변환하는 인버터 장치를 구비한 비상용 전원 장치.
KR1020137017371A 2011-10-05 2012-09-14 비상용 용융염 조전지 및 그 사용 방법과 비상용 전원 장치 KR20140073460A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011221066A JP2013080663A (ja) 2011-10-05 2011-10-05 非常用溶融塩組電池及びその使用方法並びに非常用電源装置
JPJP-P-2011-221066 2011-10-05
PCT/JP2012/073599 WO2013051385A1 (ja) 2011-10-05 2012-09-14 非常用溶融塩組電池及びその使用方法並びに非常用電源装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140073460A true KR20140073460A (ko) 2014-06-16

Family

ID=48043549

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137017371A KR20140073460A (ko) 2011-10-05 2012-09-14 비상용 용융염 조전지 및 그 사용 방법과 비상용 전원 장치

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2013080663A (ko)
KR (1) KR20140073460A (ko)
WO (1) WO2013051385A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6387609B2 (ja) * 2013-12-09 2018-09-12 日産自動車株式会社 電池システム
JP6735424B1 (ja) * 2019-03-04 2020-08-05 東光鉄工株式会社 認識マーカーおよび飛行体

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08138732A (ja) * 1994-11-10 1996-05-31 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ナトリウムを用いた二次電池
JP2010051074A (ja) * 2008-08-20 2010-03-04 Ngk Insulators Ltd ナトリウム−硫黄電池のヒータ電力供給方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013051385A1 (ja) 2013-04-11
JP2013080663A (ja) 2013-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8968902B2 (en) Low temperature molten sodium secondary cell with sodium ion conductive electrolyte membrane
JP4928824B2 (ja) リチウムイオン蓄電素子の製造方法
Besenhard Handbook of battery materials
JP3116643B2 (ja) 電気化学素子、及び組電池並びに電気化学素子の製造方法
US5712054A (en) Rechargeable hydrogen battery
JP5664114B2 (ja) 溶融塩電池
JPH09161757A (ja) 積層型非水電解液二次電池
TW201304242A (zh) 熔融鹽電池及其製造方法
TW201242139A (en) Molten salt battery
CA2902908C (en) Low temperature battery with molten sodium-fsa electrolyte
RU2313158C2 (ru) Твердотельный химический источник тока и способ повышения разрядной мощности
JP2014183013A (ja) 電池パック
WO2013161549A1 (ja) 溶融塩電池システム
TW201304249A (zh) 熔融鹽電池
CN106602099A (zh) 一种采用热激活方式的新型储备电池
JP5617746B2 (ja) 閉鎖型溶融塩組電池
US3661644A (en) Battery construction having a honeycomb matrix with cells filled with different electrode materials
JP2014089915A (ja) 電源システム及び電動車両
JP2011054329A (ja) 金属空気電池システム、及び、当該システムを用いたモーター駆動体
JP5786666B2 (ja) 電源システム
KR20140073460A (ko) 비상용 용융염 조전지 및 그 사용 방법과 비상용 전원 장치
JP5696648B2 (ja) 溶融塩電池の製造方法
CN110544797A (zh) 一种含水固体电解质及其电储能设备
JP2014011061A (ja) 溶融塩電池システム
JP2014056811A (ja) 溶融塩電池システム及びその充放電方法

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid