JP2014089922A - Molten salt battery apparatus - Google Patents

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Akimitsu Tei
暁光 鄭
Hiroyuki Fujikawa
裕之 藤川
Mizuo Iwasaki
瑞夫 岩崎
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a molten salt battery apparatus having a temperature adjustment structure, capable of easily preserving an optimal temperature for a battery pack combining molten salt batteries.SOLUTION: A molten salt battery apparatus includes: a battery pack 100 combining molten salt battery cells 20; a heat radiation part 12 disposed underneath the battery pack 100, having a passage 12p through which a fluid (e.g., air) moves along a radiation fin 12f; a heating apparatus 13 disposed underneath the heat radiation part 12; and a circulation apparatus (e.g., fan) for forcing a fluid to pass through the passage 12p of the heat radiation part 12. That is, the heat radiation part 12 is disposed between a battery container 11 and the heating apparatus 13 of the battery pack 100.

Description

本発明は、溶融塩を電解質とする溶融塩電池に関し、特に、その温度調節のための構造に関する。   The present invention relates to a molten salt battery using a molten salt as an electrolyte, and more particularly to a structure for adjusting the temperature thereof.

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、溶融塩電池の稼働温度領域は５７℃〜１９０℃であり、これは、上記他の電池と比べて温度範囲が広い。そのため、防火等の装備が不要であり、個々の溶融塩電池のセルを高密度に集めて組電池を構成しても全体としては比較的コンパクトである、という利点がある。このような組電池は、中規模電力網や家庭等での電力貯蔵用途の他、車載用途にも期待されている。   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 Patent Document 1 and Non-Patent Document 1). Moreover, the operating temperature range of a molten salt battery is 57 degreeC-190 degreeC, and this has a wide temperature range compared with said other battery. Therefore, there is no need for equipment such as fire prevention, and there is an advantage that even if the cells of the individual molten salt batteries are gathered at a high density to form an assembled battery, the overall battery is relatively compact. Such an assembled battery is expected to be used in a vehicle as well as a medium-scale power network, a power storage application at home, and the like.

特開２００９−６７６４４号公報JP 2009-67644 A

「ＳＥＩ ＷＯＲＬＤ」２０１１年３月号（ＶＯＬ．４０２）、住友電気工業株式会社"SEI WORLD" March 2011 issue (VOL. 402), Sumitomo Electric Industries, Ltd.

上記溶融塩電池の稼働温度領域は前述のように５７℃〜１９０℃であるが、その後の実験によれば、電気的特性の安定と、電池のサイクル寿命と、電極部分の温度耐久性との観点から、より好適な温度は例えば９０度付近と考えられる。このような温度を得るためには、ヒータが使用される。しかし、ヒータで加熱後、ヒータを停止あるいは保温の状態としていても、充放電による溶融塩電池の自己発熱が大電流によって増大すると、温度が９０度付近を大きく超える高温になる場合も考えられる。
かかる課題に鑑み、本発明は、溶融塩電池を集合させて成る組電池を、容易に、適温に維持する温度調節構造を備えた溶融塩電池装置を提供することを目的とする。 The operating temperature range of the molten salt battery is 57 ° C. to 190 ° C. as described above. However, according to subsequent experiments, the stability of electrical characteristics, the cycle life of the battery, and the temperature durability of the electrode portion From the viewpoint, a more preferable temperature is considered to be, for example, around 90 degrees. In order to obtain such a temperature, a heater is used. However, even if the heater is stopped or kept warm after being heated by the heater, if the self-heating of the molten salt battery due to charging / discharging is increased by a large current, the temperature may be much higher than about 90 degrees.
In view of such a problem, an object of the present invention is to provide a molten salt battery device having a temperature adjustment structure that easily maintains an assembled battery formed by assembling molten salt batteries at an appropriate temperature.

（１）本発明の溶融塩電池装置は、溶融塩電池を集合させて成る組電池と、前記組電池の下に設けられ、放熱フィンに沿って流体が移動する通路を有する放熱部と、前記放熱部の下に設けられた加熱装置と、前記通路に、強制的に流体を通す流通装置とを備えたものである。
このような溶融塩電池装置によれば、例えば加熱装置を停止させた状態で、流通装置を駆動し、放熱部の通路に強制的に流体を通すと、放熱フィンの熱が奪われ、組電池の温度を効果的に下げることができる。また、流通装置を停止し、加熱装置を稼働させれば、熱伝導体としての放熱部を介して組電池を加熱又は保温することができる。 (1) A molten salt battery device of the present invention is an assembled battery formed by assembling molten salt batteries, a heat dissipating part provided under the assembled battery, and having a passage through which fluid moves along a heat dissipating fin, A heating device provided under the heat radiating unit and a flow device forcibly passing a fluid through the passage are provided.
According to such a molten salt battery device, for example, when the flow device is driven in a state where the heating device is stopped and the fluid is forced to pass through the passage of the heat radiating portion, the heat of the heat radiating fins is taken away, and the assembled battery The temperature of can be effectively reduced. Moreover, if a distribution apparatus is stopped and a heating apparatus is operated, an assembled battery can be heated or kept warm via a heat radiating part as a heat conductor.

（２）また、上記溶融塩電池装置において、流体は空気であり、流通装置はファンであってもよい。
このような構造は簡素であり、従って、低コストで溶融塩電池装置を製造することができる。 (2) In the molten salt battery device, the fluid may be air and the flow device may be a fan.
Such a structure is simple, and therefore a molten salt battery device can be manufactured at low cost.

（３）また、上記（１）又は（２）の溶融塩電池装置において、組電池の電池容器は、複数の溶融塩電池本体をそれぞれ収容する複数の容器空間が集合して形成された一体的容器であってもよい。
この場合、組電池の電池容器が一体化されることにより組電池の温度が概ね均等化される。従って、全体の温度管理が容易になる。 (3) In the molten salt battery device according to the above (1) or (2), the battery container of the assembled battery is integrally formed by a plurality of container spaces each housing a plurality of molten salt battery main bodies. It may be a container.
In this case, the temperature of the assembled battery is substantially equalized by integrating the battery containers of the assembled battery. Therefore, overall temperature management becomes easy.

（４）また、上記（３）の溶融塩電池装置において、組電池の電池容器と放熱部とが互いに一体に形成されていることが好ましい。
この場合、電池容器と放熱部との間での熱伝導が促進されるので、両者間での熱的一体性が担保される。従って、放熱部を介しての、組電池の温度調節が容易である。 (4) Moreover, in the molten salt battery device of the above (3), it is preferable that the battery container and the heat radiating part of the assembled battery are formed integrally with each other.
In this case, since heat conduction between the battery container and the heat radiating portion is promoted, thermal integrity between the two is ensured. Therefore, it is easy to adjust the temperature of the assembled battery via the heat dissipation part.

（５）また、上記（１）〜（４）のいずれかの溶融塩電池装置において、放熱フィンは、放熱部の天井部から底部へ繋がっていることが好ましい。
この場合、組電池の電池容器と加熱装置との間に介在する放熱部の存在が、熱伝導を阻害しないので、良好な熱伝導が確保される。従って、放熱部を介しての、組電池の温度調節が容易である。 (5) Moreover, in the molten salt battery apparatus in any one of said (1)-(4), it is preferable that the radiation fin is connected from the ceiling part of the thermal radiation part to the bottom part.
In this case, the presence of the heat dissipating part interposed between the battery container of the assembled battery and the heating device does not hinder the heat conduction, so that good heat conduction is ensured. Therefore, it is easy to adjust the temperature of the assembled battery via the heat dissipation part.

本発明の溶融塩電池装置によれば、溶融塩電池を集合させて成る組電池を、容易に、適温に維持することができる。   According to the molten salt battery device of the present invention, an assembled battery formed by assembling molten salt batteries can be easily maintained at an appropriate temperature.

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。1 is a schematic diagram showing in principle the basic structure of a power generation element in a molten salt battery. 溶融塩電池本体（電池としての本体部分）の積層構造を簡略に示す横断面図である。It is a cross-sectional view which shows simply the laminated structure of a molten salt battery main body (main-body part as a battery). 溶融塩電池本体が単独で電池容器に収容されたと仮定した場合の、１つのセルの外観の概略を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the outline of the external appearance of one cell when it assumes that the molten salt battery main body was accommodated in the battery container independently. 組電池全体で一体化された電池容器を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the battery container integrated with the whole assembled battery. 図４におけるＸ方向の手前側から電池容器及び放熱部を見た部分図である。It is the fragmentary figure which looked at the battery container and the thermal radiation part from the near side of the X direction in FIG. 組電池の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of an assembled battery. 図６の状態からさらに、組電池に対して、加熱装置及びダクト部を設ける状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which provides a heating apparatus and a duct part with respect to an assembled battery further from the state of FIG. 図７に示した組電池を、さらに、断熱材で囲んだ状態の斜視図である。FIG. 8 is a perspective view of a state in which the assembled battery shown in FIG. 7 is further surrounded by a heat insulating material. 図８におけるＹ−Ｚ平面に平行な断面の一部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a part of cross section parallel to the YZ plane in FIG. 組電池の冷却も含めた温度調節に関する構造の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the structure regarding temperature control also including cooling of an assembled battery. 個々に電池容器を有するセルを集合させた組電池の斜視図である。It is a perspective view of the assembled battery which assembled the cell which has a battery container individually.

《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。 <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 positive electrode 1, a negative electrode 2, and a separator 3 interposed therebetween. The positive electrode 1 is composed of a positive electrode current collector 1a and a positive electrode material 1b. The negative electrode 2 includes a negative electrode current collector 2a and a negative electrode material 2b.

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 positive electrode material 1b is a mixture of, for example, NaCrO 2 as a positive electrode active material, acetylene black, PVDF (polyvinylidene fluoride), and N-methyl-2-pyrrolidone at a mass ratio of 85: 10: 5: 100. It is a thing. And what was kneaded in this way is filled in the positive electrode collector 1a of an aluminum nonwoven fabric, and after drying, it presses at 100 Mpa, and it forms so that the thickness of the positive electrode 1 may be set to about 1 mm.
On the other hand, in the negative electrode 2, an Sn—Na alloy containing, for example, tin as a negative electrode active material is formed on the aluminum negative electrode current collector 2a by plating.

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 separator 3 interposed between the positive electrode 1 and the negative electrode 2 is obtained by impregnating a glass non-woven fabric (thickness 200 μm) or a polyolefin sheet (thickness 50 μm) with a molten salt as an electrolyte. This molten salt is, for example, a mixture of 56 mol% NaFSA and 44 mol% KFSA (potassium bisfluorosulfonylamide), and has a melting point of 57 ° C. At a temperature equal to or higher than the melting point, the molten salt melts and becomes an electrolytic solution in which high-concentration ions are dissolved, and touches the positive electrode 1 and the negative electrode 2. Moreover, this molten salt is nonflammable. The operating temperature range of this molten salt battery is 57 ° C to 190 ° C, and a particularly preferable temperature range is around 90 ° C.

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.

《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 negative electrodes 2 and a plurality (five are shown) of rectangular flat plates each accommodated in a bag-like separator 3 are shown. The positive electrodes 1 face each other and are stacked in the vertical direction in FIG. 2, that is, in the stacking direction, forming a stacked structure.

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 separator 3 is interposed between the positive electrode 1 and the negative electrode 2 adjacent to each other. In other words, the positive electrode 1 and the negative electrode 2 are alternately stacked via the separator 3. For example, 20 positive electrodes 1 and 21 negative electrodes 2 and 20 separators 3 as “bags”, but 40 intervening between positive electrodes 1 and 2 are actually stacked. is there. The separator 3 is not limited to a bag shape, and may be 40 separated.

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 separator 3 and the negative electrode 2 are drawn so as to be separated from each other, but they are in close contact with each other when the molten salt battery is completed. Naturally, the positive electrode 1 is also in close contact with the separator 3. In addition, the vertical and horizontal dimensions of the positive electrode 1 are smaller than the vertical and horizontal dimensions of the negative electrode 2 in order to prevent the generation of dendrites, and the outer edge of the positive electrode 1 passes through the separator 3. Thus, it faces the peripheral edge of the negative electrode 2.

《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が単独で電池容器１１ｘに収容されたと仮定した場合の、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、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。 <One form of cell>
The molten salt battery main body 10 configured as described above constitutes one physical cell by being housed in a rectangular parallelepiped battery container made of, for example, an aluminum alloy.
FIG. 3 is a perspective view showing an outline of the appearance of one cell (molten salt battery) 20 when it is assumed that the molten salt battery main body 10 is housed alone in the battery container 11x. In addition, from each of the positive electrode 1 and the negative electrode 2 in FIG. 2, the terminals 1t and 2t are drawn out of the battery container 11x. The terminals 1t and 2t are provided on a lid 11a that seals the battery case 11x. In addition to the terminals 1t and 2t, the lid 11a is provided with a safety valve for releasing pressure when the internal atmospheric pressure rises excessively, but the illustration is omitted here.

《溶融塩電池装置》
《組電池の構成の一形態》
次に、本発明の溶融塩電池装置の一実施形態について、組電池の構成の一形態と共に説明する。
まず、ここで、図３に示したような電池容器１１ｘを、組電池全体で一体化することを考える。 《Molted salt battery device》
<< One form of configuration of battery pack >>
Next, one embodiment of the molten salt battery device of the present invention will be described together with one form of the configuration of the assembled battery.
First, consider that the battery case 11x as shown in FIG.

図４は、組電池全体で一体化（あるいは共有化でもある。）された電池容器１１を示す斜視図である。図において、電池容器１１は、縦横に複数（図示の例では６４）の容器空間１１ｃを有する。この電池容器１１は、例えばアルミニウム合金の鋳造又はダイキャストによって原型を成形した後、機械加工により仕上げて一定の精度を持たせたものである。各々の容器空間１１ｃの壁面が、図３における電池容器１１ｘに相当している。容器空間１１ｃの内壁面（底面も含む。）には絶縁被覆処理が施されている。かかる電池容器１１は、複数の溶融塩電池本体１０（図３）をそれぞれ収容する複数の容器空間１１ｃが集合して形成された一体的容器である。
このように、電池容器１１が組電池全体で一体化されることにより組電池の温度が概ね均等化される。従って、全体の温度管理が容易になる。 FIG. 4 is a perspective view showing the battery container 11 integrated (or shared) in the entire assembled battery. In the figure, the battery container 11 has a plurality of (64 in the illustrated example) container spaces 11c vertically and horizontally. The battery container 11 is obtained by forming a prototype by, for example, aluminum alloy casting or die casting and then finishing it by machining so as to have a certain accuracy. The wall surface of each container space 11c corresponds to the battery container 11x in FIG. The inner wall surface (including the bottom surface) of the container space 11c is subjected to an insulation coating process. The battery container 11 is an integral container formed by assembling a plurality of container spaces 11c each housing a plurality of molten salt battery main bodies 10 (FIG. 3).
In this way, the battery case 11 is integrated with the entire assembled battery, so that the temperature of the assembled battery is substantially equalized. Therefore, overall temperature management becomes easy.

図４において、互いに直交する図示の３方向をＸ，Ｙ，Ｚとする。すなわち、電池容器１１の長手方向がＸ方向、幅方向がＹ方向、高さ方向がＺ方向である。
電池容器１１の下には、電池容器１１と一体に、放熱部１２が形成されている。但し、機能的には、放熱部１２は、電池容器１１の一部ではない。
放熱部１２は、複数の放熱フィン１２ｆが、Ｘ方向へ連続して形成されている。隣り合う放熱フィン１２ｆ間には、放熱フィン１２ｆに沿って空気が流れる通路１２ｐが形成されている。すなわち、通路１２ｐは、Ｘ方向に通り抜けるように形成されている。 In FIG. 4, three directions orthogonal to each other are assumed to be X, Y, and Z. That is, the longitudinal direction of the battery case 11 is the X direction, the width direction is the Y direction, and the height direction is the Z direction.
A heat radiating portion 12 is formed integrally with the battery container 11 below the battery container 11. However, functionally, the heat dissipation part 12 is not a part of the battery container 11.
In the heat dissipating part 12, a plurality of heat dissipating fins 12f are continuously formed in the X direction. Between adjacent radiating fins 12f, a passage 12p through which air flows along the radiating fins 12f is formed. That is, the passage 12p is formed so as to pass through in the X direction.

図５は、図４におけるＸ方向の手前側から電池容器１１及び放熱部１２を見た部分図である。図５において、放熱部１２は電池容器１１と一体形成されており、アルミニウム合金製である。従って、放熱部１２は、熱伝導性に優れている。
放熱フィン１２ｆは、Ｘ方向に連続していることによって、十分な表面積を有している。従って、通路１２ｐを通る空気と熱交換して優れた空冷効果を発揮する。また、放熱フィン１２ｆは、放熱部１２の天井部１２ｔから底部１２ｂまでＺ方向に繋がっている。このことは、底部１２ｂから天井部１２ｔへ（その逆も同様）の良好な熱伝導性が担保されることを意味している。
なお、放熱部１２は、電池容器１１と一体形成することが好ましいが、別個に作成して電池容器１１の底面に密着させるように取り付けてもよい。 FIG. 5 is a partial view of the battery container 11 and the heat radiating portion 12 as viewed from the front side in the X direction in FIG. In FIG. 5, the heat radiating part 12 is formed integrally with the battery container 11 and is made of an aluminum alloy. Therefore, the heat radiation part 12 is excellent in thermal conductivity.
The heat radiating fins 12f have a sufficient surface area by being continuous in the X direction. Therefore, heat exchange with the air passing through the passage 12p exhibits an excellent air cooling effect. Moreover, the radiation fin 12f is connected to the Z direction from the ceiling part 12t of the thermal radiation part 12 to the bottom part 12b. This means that good thermal conductivity from the bottom 12b to the ceiling 12t (and vice versa) is secured.
The heat radiating portion 12 is preferably formed integrally with the battery case 11, but may be separately formed and attached so as to be in close contact with the bottom surface of the battery case 11.

図６は、組電池１００の一例を示す斜視図である。なお、放熱部１２は、物理的には電池容器１１と一体であるため事実上は組電池１１の一部とも言えるが、機能的には組電池１００の一部ではない。
図４の状態の電池容器１１に、図３に示す溶融塩電池本体１０を入れて、電解液を注入し、蓋１１ａをして溶接で閉じる。これにより、図６に示すように、一体化された電池容器１１に６４個のセル２０が集合して、組電池１００を構成する。なお実際には、各セルの端子は、相互に、例えばバスバー（図示せず。）によって適宜接続される。これにより、必要な電圧・電流に応じて直並列にセル２０が接続された組電池１００が構成される。 FIG. 6 is a perspective view showing an example of the assembled battery 100. The heat dissipating unit 12 is physically integrated with the battery case 11 and thus can be said to be a part of the assembled battery 11 in practice, but is not functionally a part of the assembled battery 100.
The molten salt battery main body 10 shown in FIG. 3 is put into the battery container 11 in the state of FIG. 4, the electrolytic solution is injected, the lid 11 a is closed, and the battery is closed by welding. As a result, as shown in FIG. 6, the 64 cells 20 are assembled in the integrated battery container 11 to form the assembled battery 100. In practice, the terminals of each cell are appropriately connected to each other by, for example, a bus bar (not shown). Thereby, the assembled battery 100 in which the cells 20 are connected in series and parallel according to the required voltage and current is configured.

図７は、図６の状態からさらに、組電池１００に対して、加熱装置１３及びダクト部１２ｄを設ける状態を示す斜視図である。加熱装置１３は、例えば、薄いパネル状のヒータであり、耐熱樹脂でコーティングされている。加熱装置１３は、放熱部１２の下面に密着して取り付けられる。また、一対のダクト部１２ｄは、放熱部１２のＸ方向両端面に取り付けられる。これらのダクト部１２ｄはそれぞれ、放熱部１２に対する空気の取込口及び排出口となる。ダクト部１２ｄは例えば、Ｙ方向へ３空間に区画され、かつ、Ｘ方向に通り抜ける通路１２ｄｐを有している。通路１２ｄｐは、放熱部１２の通路１２ｐと連通する。
なお、ダクト部１２ｄは、予め放熱部１２と一体に形成することもできる。 FIG. 7 is a perspective view showing a state where the heating device 13 and the duct portion 12d are further provided to the assembled battery 100 from the state of FIG. The heating device 13 is a thin panel heater, for example, and is coated with a heat resistant resin. The heating device 13 is attached in close contact with the lower surface of the heat radiating unit 12. The pair of duct portions 12d are attached to both end surfaces of the heat radiating portion 12 in the X direction. Each of these duct portions 12d serves as an air inlet and outlet for the heat radiating portion 12. The duct portion 12d has, for example, a passage 12dp that is partitioned into three spaces in the Y direction and passes through in the X direction. The passage 12dp communicates with the passage 12p of the heat radiating unit 12.
The duct portion 12d can be formed integrally with the heat radiating portion 12 in advance.

図８は、図７に示した組電池１００を、さらに、断熱材１４で囲んだ状態の斜視図である。断熱材１４は、例えば、側面４枚と、底面１枚と、蓋１枚（破断して示す。）とによって構成され、材質としては、例えばセラミックが好適である。セル２０を収容した電池容器１１は、断熱材１４によって閉鎖され、これにより、組電池１００の保温効果が得られる。空気の取込口及び排出口となる一対のダクト部１２ｄは、断熱材１４の外部へ出ている。従って、断熱材１４に遮られることなく、空気の取り込み及び排出が可能である。   FIG. 8 is a perspective view of the assembled battery 100 shown in FIG. The heat insulating material 14 is composed of, for example, four side surfaces, one bottom surface, and one lid (shown broken), and the material is preferably ceramic, for example. The battery container 11 that accommodates the cell 20 is closed by the heat insulating material 14, whereby the heat retaining effect of the assembled battery 100 is obtained. A pair of duct portions 12 d that serve as an air intake port and an air discharge port are exposed to the outside of the heat insulating material 14. Accordingly, air can be taken in and discharged without being blocked by the heat insulating material 14.

図９は、図８におけるＹ−Ｚ平面に平行な断面の一部を示す断面図である。加熱装置１３が通電により発熱すると、その熱は、まず、放熱部１２の底部１２ｂに伝導する。そして、底部１２ｂから、図中の矢印によって示すように、多数の放熱フィン１２ｆを介して天井部１２ｔ（言い換えれば電池容器１１の底）に伝導する。これにより、電池容器１１が加熱され、各セル２０の電解質が加熱される。電解質は、融点に達すると溶融して電解液となり、これにより、溶融塩電池が使用可能（充放電可能）となる。   FIG. 9 is a cross-sectional view showing a part of a cross section parallel to the YZ plane in FIG. When the heating device 13 generates heat by energization, the heat is first conducted to the bottom 12 b of the heat radiating unit 12. And as shown by the arrow in a figure, it transmits from the bottom part 12b to the ceiling part 12t (in other words, the bottom of the battery container 11) via many radiation fins 12f. Thereby, the battery container 11 is heated and the electrolyte of each cell 20 is heated. When the electrolyte reaches the melting point, it melts into an electrolytic solution, which allows the molten salt battery to be used (chargeable / dischargeable).

図１０は、組電池１００の冷却も含めた温度調節に関する構造の概略を示す図であり、図８を平面的（Ｘ−Ｙ平面）に見た図に対応する。図において、一方（左側）のダクト部１２ｄは開放され、吸気口となる。他方（右側）のダクト部１２ｄには延長ダクト１５が接続され、その先にはファン１６が接続されている。加熱装置１３及びファン１６は、制御装置１８によって制御される。また、組電池１００の温度（電解質又は電解液の温度）を測る温度センサ１７が設けられており、温度センサ１７によって検知された温度情報は、制御装置１８に送られる。   FIG. 10 is a diagram showing an outline of a structure related to temperature control including cooling of the assembled battery 100, and corresponds to a diagram in which FIG. In the figure, one (left side) duct portion 12d is opened to serve as an intake port. An extension duct 15 is connected to the other (right side) duct portion 12d, and a fan 16 is connected to the end. The heating device 13 and the fan 16 are controlled by the control device 18. In addition, a temperature sensor 17 that measures the temperature of the battery pack 100 (the temperature of the electrolyte or the electrolyte) is provided, and temperature information detected by the temperature sensor 17 is sent to the control device 18.

上記温度情報に基づいて、組電池１００の温度が低く、電解質が固化していると推定される場合は、制御装置１８は加熱装置１３を動作させ、組電池１００を加熱する。この場合、前述のように、放熱フィン１２ｆが放熱部１２の天井部１２ｔから底部１２ｂへ繋がっている構造によって、放熱部１２の存在が熱伝導を阻害しないので、良好な熱伝導が確保される（図９参照。）。また、電池容器１１と放熱部１２とが互いに一体に形成されていることによって、電池容器１１と放熱部１２との間での熱伝導が促進されるので、両者間での熱的一体性が担保される。従って、放熱部１２を介しての、組電池１００の温度調節が容易である。
加熱により、組電池１００の温度が適温に達すると、加熱装置１３の間欠運転をする等の制御により、組電池１００を保温する。また、保温の必要が無い場合は、制御装置１８は、加熱装置１３を完全に動作停止させる。 When it is estimated that the temperature of the assembled battery 100 is low and the electrolyte is solidified based on the temperature information, the control device 18 operates the heating device 13 to heat the assembled battery 100. In this case, as described above, the heat radiation fins 12f are connected from the ceiling 12t to the bottom 12b of the heat radiation part 12, and the presence of the heat radiation part 12 does not hinder heat conduction, so that good heat conduction is ensured. (See FIG. 9). In addition, since the battery container 11 and the heat radiating part 12 are integrally formed with each other, the heat conduction between the battery container 11 and the heat radiating part 12 is promoted, so that the thermal integrity between the two is enhanced. Secured. Therefore, it is easy to adjust the temperature of the assembled battery 100 via the heat dissipating unit 12.
When the temperature of the assembled battery 100 reaches an appropriate temperature by heating, the assembled battery 100 is kept warm by control such as intermittent operation of the heating device 13. When there is no need for heat insulation, the control device 18 completely stops the operation of the heating device 13.

また、大電流が流れた場合の自己発熱等により、組電池１００が、適温の範囲を超えて高温になった場合、制御装置１８は、ファン１６を駆動する。ファン１６は、駆動により、組電池１００側から吸気して、外へ排気する運転を行う。これにより、放熱部１２（図７）の通路１２ｐに強制通風され、放熱フィン１２ｆに沿って空気が流れる。放熱フィン１２ｆが空冷されると電池容器１１の温度が下がり、組電池１００の温度が下がる。こうして、組電池１００の温度を効果的に下げることができる。   In addition, when the assembled battery 100 reaches a high temperature beyond the appropriate temperature range due to self-heating when a large current flows, the control device 18 drives the fan 16. The fan 16 performs an operation of taking in air from the assembled battery 100 side and exhausting it outside by driving. Thereby, forced ventilation is performed through the passage 12p of the heat radiating portion 12 (FIG. 7), and air flows along the heat radiating fins 12f. When the radiating fins 12f are air-cooled, the temperature of the battery container 11 is lowered, and the temperature of the assembled battery 100 is lowered. Thus, the temperature of the assembled battery 100 can be effectively lowered.

すなわち、上記のような溶融塩電池装置によれば、加熱装置１３を停止させた状態で、ファン１６を駆動し、放熱部１２の通路１２ｐに強制通風すると、放熱フィン１２ｆの熱が奪われ、組電池１００の温度を効果的に下げることができる。また、ファン１６を停止し、加熱装置１３を稼働させれば、熱伝導体としての放熱部１２を介して組電池１００を加熱又は保温することができる。従って、組電池１００を、容易に、適温に維持することができる。   That is, according to the molten salt battery device as described above, when the fan 16 is driven in the state where the heating device 13 is stopped and forced air is passed through the passage 12p of the heat radiating portion 12, the heat of the heat radiating fins 12f is deprived, The temperature of the assembled battery 100 can be effectively reduced. Moreover, if the fan 16 is stopped and the heating device 13 is operated, the assembled battery 100 can be heated or kept warm via the heat dissipating part 12 as a heat conductor. Therefore, the assembled battery 100 can be easily maintained at an appropriate temperature.

なお、上記実施形態では、ファン１６を用いて空気を強制的に通路１２ｐに通すことによる空冷の温度調節構造について説明した。このような構造は簡素であり、従って、低コストで溶融塩電池装置を製造することができる。
但し、熱媒体は空気以外の流体でも使用可能である。例えば、水や冷媒などの液体でもよい。従って、放熱部は、放熱フィンに沿って流体が移動する通路を有するものであればよい。また、ファンも一例に過ぎず、要は、通路１２ｐに強制的に流体を通すことができる流通装置を備えていればよい。 In the above-described embodiment, the air-cooling temperature adjustment structure in which air is forcibly passed through the passage 12p using the fan 16 has been described. Such a structure is simple, and therefore a molten salt battery device can be manufactured at low cost.
However, the heat medium can be a fluid other than air. For example, a liquid such as water or a refrigerant may be used. Therefore, the heat radiating part only needs to have a passage through which the fluid moves along the heat radiating fins. Further, the fan is merely an example, and in short, it is only necessary to include a circulation device that can force the fluid to pass through the passage 12p.

《組電池の構成の他の形態》
なお、上記の組電池１００は、組電池全体で電池容器１１を一体化した構成であるが、図１１に示すように、個々に電池容器１１ｘ（図３）を有するセル２０を集合させた組電池１００であっても、その下に、電池容器１１ｘとは別の放熱部１２を設け、さらにその下に加熱装置１３を設ける構成によって、概ね同様の作用効果を得ることができる。但し、作用効果に程度差はある。
ここで、図４に示すように一体化された電池容器１１を「一体型」、図１１に示すように個々の缶（電池容器）を集合させた構成を「缶集合型」とすると、一体型は、缶集合型に比べて以下の利点を有する。 << Other forms of battery pack structure >>
The assembled battery 100 has a configuration in which the battery container 11 is integrated with the entire assembled battery. However, as shown in FIG. 11, the assembled battery 100 includes cells 20 each having the battery container 11x (FIG. 3). Even in the case of the battery 100, substantially the same operation and effect can be obtained by providing the heat dissipating part 12 different from the battery container 11x under the battery 100 and further providing the heating device 13 thereunder. However, there are differences in the effects.
Here, assuming that the integrated battery container 11 as shown in FIG. 4 is an “integrated type” and the configuration in which individual cans (battery containers) are assembled as shown in FIG. The body has the following advantages over the can assembly type.

一体型は、セル間に隙間が無く、また、集合の精度のばらつきが無いので、温度の均一性に優れている。一体型は、セル間の仕切り壁を厚くすることで、下からの加熱が上方に伝導し易くなる。また、仕切り壁を厚くすることで内圧（ガス圧）に対する強度を容易に確保することができる。さらに、一体型は、据付場所に固定し易く、また、セル同士がばらばらにならないので、耐震性に優れている。   The integrated type has excellent temperature uniformity because there is no gap between cells and there is no variation in the accuracy of assembly. In the integral type, the partition wall between the cells is thickened, so that the heating from below is easily conducted upward. Moreover, the intensity | strength with respect to an internal pressure (gas pressure) is easily securable by making a partition wall thick. Furthermore, the integrated type is excellent in earthquake resistance because it is easy to fix to the installation place and the cells do not become separated.

《その他》
なお、上記実施形態における組電池の配置や断熱構造は一例に過ぎず、用途に応じて種々の形態があり得る。
また、上記実施形態における放熱フィン１２ｆは図６におけるＸ方向に連続しているとしたが、必ずしも連続していなくてもよい。例えば、Ｘ方向において途中で途切れている箇所があってもよいし、所定間隔をおいて立設された柱状の放熱フィンが、上から見て破線を描くように、Ｘ方向へ並んでいる構成であってもよい。 <Others>
In addition, arrangement | positioning and heat insulation structure of the assembled battery in the said embodiment are only examples, and there can be various forms according to a use.
In addition, although the radiation fins 12f in the above embodiment are continuous in the X direction in FIG. 6, they are not necessarily continuous. For example, there may be a part that is interrupted in the X direction, and column-shaped heat radiation fins standing at a predetermined interval are arranged in the X direction so as to draw a broken line when viewed from above. It may be.

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.

１１ 電池容器
１２ 放熱部
１２ｂ 底部
１２ｆ 放熱フィン
１２ｐ 通路
１２ｔ 天井部
１３ 加熱装置
１６ ファン（流通装置）
２０ セル（溶融塩電池）
１００ 組電池 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Battery container 12 Radiating part 12b Bottom part 12f Radiating fin 12p Passage 12t Ceiling part 13 Heating device 16 Fan (distribution device)
20 cells (molten salt battery)
100 batteries

Claims (5)

溶融塩電池を集合させて成る組電池と、
前記組電池の下に設けられ、放熱フィンに沿って流体が移動する通路を有する放熱部と、
前記放熱部の下に設けられた加熱装置と、
前記通路に、強制的に流体を通す流通装置と
を備えている溶融塩電池装置。 An assembled battery formed by assembling molten salt batteries;
A heat dissipating part provided under the assembled battery and having a passage through which fluid moves along the heat dissipating fin;
A heating device provided under the heat dissipating part;
A molten salt battery device comprising: a flow device forcibly passing a fluid through the passage. 前記流体は空気であり、前記流通装置はファンである請求項１記載の溶融塩電池装置。   The molten salt battery device according to claim 1, wherein the fluid is air, and the flow device is a fan. 前記組電池の電池容器は、複数の溶融塩電池本体をそれぞれ収容する複数の容器空間が集合して形成された一体的容器である請求項１又は２に記載の溶融塩電池装置。   3. The molten salt battery device according to claim 1, wherein the battery container of the assembled battery is an integrated container formed by a plurality of container spaces each housing a plurality of molten salt battery main bodies. 前記組電池の電池容器と前記放熱部とが互いに一体に形成されている請求項３に記載の溶融塩電池装置。   The molten salt battery device according to claim 3, wherein the battery container of the assembled battery and the heat dissipating part are integrally formed. 前記放熱フィンは、前記放熱部の天井部から底部へ繋がっている請求項１〜４のいずれか１項に記載の溶融塩電池装置。   The molten salt battery device according to any one of claims 1 to 4, wherein the radiating fin is connected from a ceiling portion to a bottom portion of the radiating portion.
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