JP3177969U

JP3177969U - ナトリウム硫黄電池パッケージ

Info

Publication number: JP3177969U
Application number: JP2012003585U
Authority: JP
Inventors: 哲二高木; 一郎岡崎
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2012-06-14
Filing date: 2012-06-14
Publication date: 2012-08-23
Anticipated expiration: 2022-06-14

Abstract

【課題】モジュール内部で火災が発生してもパッケージ内の隣接するモジュールまで延焼するおそれがないナトリウム硫黄電池パッケージを提供する。
【解決手段】多数の単電池を収納したモジュール電池１を、ラック６内に上下多段に格納したナトリウム硫黄電池パッケージであり、下側のモジュール電池１の上蓋３の上部に、耐熱性の延焼防止板８を配置した。延焼防止板８はカーボン質であることが好ましい。また、延焼防止板８を上側のモジュール電池１を支持するラック６の棚板５の下面に配置し、下側のモジュール電池１の上蓋３との間に隙間を設けることが好ましい。
【選択図】図２

Description

本考案は、モジュール電池をラック内に上下多段に格納したナトリウム硫黄電池パッケージに関するものである。

ナトリウム硫黄電池を用いた蓄電システムは、断熱容器の内部に数百本に及ぶ多数の単電池を収納したモジュール電池を、蓄電容量に応じて必要台数組み合わせて構成されている。モジュール電池はラック内に上下多段に格納され、ナトリウム硫黄電池パッケージとして設置されている。

ナトリウム硫黄電池モジュールは、非特許文献１に示されるように、単電池の集合体を断熱容器の内部に収納したものである。単電池は一方に負極活物質である溶融金属ナトリウム、他方には正極活物質である溶融硫黄を配し、両者をナトリウムイオンに対して選択的な透過性を有するβ−アルミナ固体電解質で隔離した構造であり、モジュール単位で３００〜３５０℃に熱管理されている。このように高温条件下で作動する高温電池であるため、従来から様々な安全対策が講じられてきた。

しかし、その単電池が破壊されて高温の溶融物が断熱容器の内部に流出し、ブロック間にある砂層を越えて隣接するブロックに達し、そのブロック内の単電池との間で短絡し、短絡電流による発熱で多数の単電池が破壊され、モジュール全体に延焼する可能性が残っている。しかも火災事故の際には、火災が密封構造であるモジュールの内部に留まらず、パッケージ内の上下左右に隣接するモジュールにまで延焼し、火災規模が拡大する可能性が残っている。

なお、特許文献１に示すように、モジュールを構成する断熱容器の内部上面に耐熱止のある保護板を収納し、火災発生時に火炎が外部に出ないようにする提案もなされている。しかしモジュールの内部に保護板を収納しようとするとその分だけモジュールを大型化しなければならないという問題があった。

ＮＧＫレビュー第６０号（平成１６年３月号）、１０〜２４頁、「ＮＡＳ単電池及びモジュール電池の開発」

特許第３２５３８８８号公報

従って本考案の目的は上記した問題点を解決し、何らかの原因によりモジュール内部で火災が発生しても、パッケージ内の隣接するモジュールまで延焼するおそれがないナトリウム硫黄電池パッケージを提供することである。

上記の課題を解決するためになされた本考案は、多数の単電池を収納したモジュール電池を、ラック内に上下多段に格納したナトリウム硫黄電池パッケージであって、下側のモジュール電池の上蓋の上部に、耐熱性の延焼防止板を配置したことを特徴とするものである。

なお請求項２のように、延焼防止板をカーボンボードとカーボンクロスとからなるものとしたり、請求項３のように、カーボンシートとコンクリートとからなるものとすることができる。また請求項４のように、延焼防止板が上側のモジュール電池を支持するラックの棚板の下面に配置され、下側のモジュール電池の上蓋との間に隙間が形成されている構造とすることが好ましい。

本考案のナトリウム硫黄電池パッケージは、下側のモジュール電池の上蓋の上部に耐熱性の延焼防止板を配置した構造であるから、何れかのモジュールにおいて火災が発生した場合にもモジュール間での延焼を防止することができる。このため万一の場合にも火災はモジュール内部で収まり、大規模な火災となるおそれはない。またモジュールを大型化する必要もない。

なお請求項２のように延焼防止板をカーボンボードとカーボンクロスからなるものとしたり、請求項３のようにカーボンシートとコンクリートからなるものとしておけば、耐熱性に優れるため火災発生時の高温にも十分に耐えることができる。

請求項４のように、延焼防止板が上側のモジュール電池を支持するラックの棚板の下面に配置され、下側のモジュール電池の上蓋との間に隙間が形成された構造としておけば、モジュール電池の上蓋からの放熱が確保される。上記したようにモジュール電池はモジュール単位で３００〜３５０℃に熱管理されながら運転されているので、このような構造としておけば熱管理に支障を生じることはなく、しかも火災発生時には延焼防止効果を確保することができる。

モジュール電池を示す斜視図である。ナトリウム硫黄電池パッケージの縦断面図である。ナトリウム硫黄電池パッケージの斜視図である。

以下に本考案の好ましい実施形態を示す。
図１に示す１はモジュール電池であり、容器本体２と上蓋３とからなる断熱容器の内部に、図２に示すように多数の単電池４が収納されている。単電池は前述したように、一方に負極活物質である溶融金属ナトリウム、他方には正極活物質である溶融硫黄を配し、両者をナトリウムイオンに対して選択的な透過性を有するβ−アルミナ固体電解質で隔離した構造であり、固体電解質であるベータアルミナ管の壁面をナトリウムイオンが移動することによって、充放電が行われる。

１個のモジュール電池１は数百本の単電池４を収納した約３.５トンの重量物であり、かつ蓄電容量を確保するには多数のモジュール電池１を集積する必要がある。このため図２、図３に示すように、多数の棚板５を備えたラック６にモジュール電池１を上下多段に格納したナトリウム硫黄電池パッケージとして設置されるのが普通である。なお、モジュール電池１の容器本体２の下面には角型鋼管からなる脚部７が設けられており、フォークリフトのフォークを差し込んで持ち上げ、ラック６の棚板５上に載せることができる構造となっている。

図２に示されるように、設置容積を小さくするためにラック６の棚板５の上下方向のピッチはモジュール電池１の高さよりもやや大きく設定されているだけであり、上下のモジュール電池１、１は接近した位置にある。このため下側のモジュール電池１で火災が発生したときには、その直上のモジュール電池１が異常過熱されて発火し、延焼する可能性がある。

そこで本考案では、下側のモジュール電池１の上蓋３の上部に、耐熱性の延焼防止板８を配置し、下側のモジュール電池１で火災が発生した場合にもその直上のモジュール電池１の延焼を防止した。延焼防止板８は火災発生時の高温に耐えることができる耐熱性が要求され、かつ大型のモジュール電池１の面積全体を覆うことができるサイズである必要がある。このような特性を満たすことができる材料としては、２０００℃以上の耐熱性を持つカーボン質材料が適している。

そこでこの実施形態では、延焼防止板８をカーボンボードとカーボンクロスとからなるものとした。具体的には、厚さが５ｍｍのカーボンボード２枚と厚さが１ｍｍのカーボンクロスとの積層体を用いた。カーボンクロスは、もしカーボンボードにクラックが入った場合にも延焼防止板８の形状を維持する機能を有する。このほか、カーボンシートとコンクリートとの積層体を採用することもできる。具体的には、厚さが５０ｍｍのＡＬＣと厚さ１ｍｍのカーボンシートを積層したものである。このように延焼防止板８の材質については設置条件などに応じて様々な選択が可能であり、必ずしもこれらに限定されるものではない。

延焼防止板８はモジュール電池１の上蓋３の上に直接載せることも可能である。しかしその場合にはモジュール電池１の上蓋３からの放熱が阻害されるので、通常運転中のモジュール単位での熱管理に支障を生じる可能性がある。

そこで図２、図３に示すように、この実施形態では延焼防止板８をラック６の棚板５の下面に取付けた。このような構造とすれば、下側のモジュール電池１の上蓋３と延焼防止板８との間に隙間を確保することができ、通常運転時におけるモジュール電池１の熱管理に支障を生じることはなく、火災発生時には確実に上方のモジュール電池１への延焼を防止することができる。しかもこの位置に延焼防止板８を取付ける工事は簡単に行うことができる。

なお図２に示すように、モジュール電池１の側面にも側面延焼防止板９を配置することが好ましい。側面延焼防止板９の材質は延焼防止板８と同様とすることができる。これによって左右に隣接するモジュール電池１への延焼を防止することができる。

以上に説明したように、本考案のナトリウム硫黄電池パッケージは、何らかの原因でモジュール内部で火災が発生しても、上方等に隣接配置されたモジュール電池１が延焼することを確実に防止することができる。

１モジュール電池
２容器本体
３上蓋
４単電池
５棚板
６ラック
７脚部
８延焼防止板
９側面延焼防止板

Claims

多数の単電池を収納したモジュール電池を、ラック内に上下多段に格納したナトリウム硫黄電池パッケージであって、
下側のモジュール電池の上蓋の上部に、耐熱性の延焼防止板を配置したことを特徴とするナトリウム硫黄電池パッケージ。
延焼防止板が、カーボンボードとカーボンクロスとからなるものであることを特徴とする請求項１記載のナトリウム硫黄電池パッケージ。
延焼防止板が、カーボンシートとコンクリートとからなるものであることを特徴とする請求項１記載のナトリウム硫黄電池パッケージ。
延焼防止板が、上側のモジュール電池を支持するラックの棚板の下面に配置され、下側のモジュール電池の上蓋との間に隙間が形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のナトリウム硫黄電池パッケージ。