模塊電池及制造模塊電池的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及模塊電池及制造模塊電池的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在鈉硫電池的模塊電池中，多個(gè)單電池以串聯(lián)并聯(lián)的方式連接。例如，如專(zhuān)利文獻(xiàn)I所示，兩個(gè)以上單電池(cell2)串聯(lián)連接而構(gòu)成電池串(string)，兩個(gè)以上電池串通過(guò)并聯(lián)匯流排(并聯(lián)連接匯流排8)來(lái)并聯(lián)連接，由此構(gòu)成電池塊(單電池組16、17、18及19)，并且兩個(gè)以上電池塊串聯(lián)連接。兩個(gè)以上單電池與保險(xiǎn)絲(保險(xiǎn)絲部1b)串聯(lián)連接。
[0003]非專(zhuān)利文獻(xiàn)I示出了單電池(cell)的串聯(lián)數(shù)量的優(yōu)選范圍。根據(jù)非專(zhuān)利文獻(xiàn)1，在單電池的串聯(lián)數(shù)量少的情況下，流向短路電池的充電電流(過(guò)度充電的續(xù)流電流)增大，因此，單電池的串聯(lián)數(shù)量?jī)?yōu)選為5-10。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn):
[0005]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0006]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本國(guó)特開(kāi)平6-231748號(hào)公報(bào)
[0007]非專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0008]非專(zhuān)利文獻(xiàn)1:磯崎孝，其他4名，“鈉硫電池的開(kāi)發(fā)”，NGK研討(NGK Review)，日本礙子株式會(huì)社，平成10年9月，第57號(hào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明要解決的課題
[0010]如非專(zhuān)利文獻(xiàn)I所述，在單電池的串聯(lián)數(shù)量少的情況下，流向短路電池的充電電流增大。因此，在單電池的串聯(lián)數(shù)量少的情況下，短路電池容易燃燒，從而使模塊電池的安全性降低。
[0011]另一方面，在單電池的串聯(lián)數(shù)量多的情況下，在充電末期，單電池的充電狀態(tài)的偏差增大。因此，單電池的容量不能得到充分的利用，模塊電池的能量密度降低。另外，在單電池的串聯(lián)數(shù)量多的情況下，兩個(gè)以上單電池發(fā)生故障時(shí)無(wú)法使用的電池串容易增加。因此，模塊電池的維修次數(shù)會(huì)增加。
[0012]S卩，在現(xiàn)有的鈉硫電池的模塊電池中，不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)確保安全性，提高能量密度和減少維修次數(shù)。該問(wèn)題也是在除鈉硫電池以外的模塊電池共同存在的問(wèn)題。
[0013]本發(fā)明是為了解決該問(wèn)題而提出的。本發(fā)明的目的在于，在模塊電池中能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)確保安全性，提高能量密度和減少維修次數(shù)。
[0014]解決課題的方法
[0015]本發(fā)明的第一及第二方面涉及一種模塊電池。
[0016]在本發(fā)明的第一方面中，兩個(gè)以上電池串并聯(lián)連接。兩個(gè)以上電池串各自具備兩個(gè)以上單電池及保險(xiǎn)絲。兩個(gè)以上單電池串聯(lián)連接。保險(xiǎn)絲串聯(lián)連接于兩個(gè)以上單電池。
[0017]保險(xiǎn)絲在熔斷電流以上的電流流過(guò)時(shí)發(fā)生熔斷。
[0018]兩個(gè)以上單電池各自在每單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為上限值以下時(shí)不會(huì)燃燒。
[0019]將兩個(gè)以上電池串包括故障電池串、且屬于故障電池串的兩個(gè)以上單電池包括短路電池的情況，視為故障。
[0020]兩個(gè)以上單電池的串聯(lián)數(shù)量以在發(fā)生故障時(shí)，在短路電池中轉(zhuǎn)換為熱量的功率可達(dá)到上限值的方式設(shè)定為閾值以下的數(shù)量。
[0021]在發(fā)生故障的情況下，在短路電池中轉(zhuǎn)換為熱量的功率達(dá)到上限值時(shí)，流過(guò)故障電池串的充電電流與熔斷電流一致。
[0022]在本發(fā)明的第二方面中，在本發(fā)明的第一方面的基礎(chǔ)上進(jìn)一步進(jìn)行限定。在本發(fā)明的第二方面中，所述保險(xiǎn)絲是第一保險(xiǎn)絲，并進(jìn)一步設(shè)置第二保險(xiǎn)絲。第一保險(xiǎn)絲位于比兩個(gè)以上單電池靠近正極側(cè)的位置。第二保險(xiǎn)絲位于比兩個(gè)以上單電池靠近負(fù)極側(cè)的位置。第二保險(xiǎn)絲與兩個(gè)以上單電池串聯(lián)連接，并在熔斷電流以上的電流流過(guò)時(shí)發(fā)生熔斷。
[0023]本發(fā)明的第三方面涉及一種制造模塊電池的方法。
[0024]在本發(fā)明的第三方面中，設(shè)定兩個(gè)以上單電池的串聯(lián)數(shù)量，并且設(shè)定保險(xiǎn)絲的熔斷電流，根據(jù)這些設(shè)定組裝模塊電池。對(duì)于兩個(gè)以上單電池的串聯(lián)數(shù)量的設(shè)定及保險(xiǎn)絲的熔斷電流的設(shè)定，沿用本發(fā)明的第一方面中對(duì)其的說(shuō)明。
[0025]發(fā)明的效果
[0026]根據(jù)本發(fā)明，處于充電末期的單電池的充電狀態(tài)的偏差減小。單電池的容量得到有效的利用。模塊電池的能量密度提高。
[0027]在短路電池中，每單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量不會(huì)超過(guò)上限值。短路電池不會(huì)燃燒。模塊電池的安全性得到提高。
[0028]另外，抑制在兩個(gè)以上單電池發(fā)生故障時(shí)無(wú)法使用的電池串的增加。模塊電池的維修的次數(shù)減少。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，短路電流被確切地阻斷。模塊電池的安全性得到提高。
[0030]結(jié)合附圖考慮上述及上述以外的本發(fā)明的目的、特征、方面、及優(yōu)點(diǎn)時(shí)，可通過(guò)下文中對(duì)于本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明進(jìn)一步理解。
【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1是示出模塊電池的立體圖。
[0032]圖2是示出模塊電池的鉛直剖視圖。
[0033]圖3是示出模塊電池的水平剖視圖。
[0034]圖4是示出模塊電池的水平剖視圖。
[0035]圖5是示出模塊電池的水平剖視圖。
[0036]圖6是示出模塊電池的水平剖視圖。
[0037]圖7是示出模塊電池的使用例的示意圖。
[0038]圖8是示出模塊電池的電路圖。
[0039]圖9是示出電池串的電路圖。
[0040]圖10是示出續(xù)流功率的計(jì)算模型的電路圖。
[0041]圖11是示出短路電阻及續(xù)流功率之間的關(guān)系的圖表。
[0042]圖12是示出單電池的串聯(lián)數(shù)量及續(xù)流功率之間的關(guān)系的圖表。
[0043]圖13是示出形成有接地電路的模塊電池的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044](概要)
[0045]該優(yōu)選實(shí)施方案涉及一種鈉硫電池的模塊電池。
[0046]圖1的示意圖是模塊電池的立體圖。圖2的示意圖是模塊電池的鉛直剖視圖。圖3至圖6的示意圖是模塊電池的水平剖視圖。圖3至圖6示出去除下文中的砂礫及加熱器的狀態(tài)。圖3至圖6分別示出模塊電池的右前方、左前方、右后方及左后方。
[0047]如圖1至圖6所示，模塊電池1000具備:箱體1020 ;n個(gè)電池串組1022_1、1022_2、...、1022_n ;正極匯流排(bus) 1025 ;m 個(gè)并聯(lián)匯流排 1027_1、1027_2、...、1027_m ；負(fù)極匯流排1029 ;正極匯流條(busbar) 1030 ;負(fù)極匯流條1031 ;砂爍1032及加熱器1033。模塊電池1000所具備的電池串組的數(shù)量η為2以上。模塊電池1000所具備的電池串組的數(shù)量η也可為I。模塊電池1000所具備的并聯(lián)匯流排的數(shù)量m，根據(jù)模塊電池1000所具備的電池串組的數(shù)量η進(jìn)行增減。
[0048]箱體1020具備真空絕熱容器1040及空氣絕熱蓋1041。
[0049]η個(gè)電池串組1022_1、1022_2、...、1022_11各自具備P個(gè)電池串1060。η個(gè)電池串組1022_1、1022_2、…、1022_η各自具備的電池串1060的數(shù)量ρ為2以上。
[0050]ηΧρ個(gè)電池串1060各自具備:第一單電池1080、第二單電池1081、第三單電池1082、第四單電池1083、第一保險(xiǎn)絲1084、第二保險(xiǎn)絲1085、第一單電池連接件1086、第二單電池連接件1087及第三單電池連接件1088。并且，對(duì)ηΧρ個(gè)電池串1060各自所具備的單電池的數(shù)量進(jìn)行增減也可。一般而言，ηΧρ個(gè)電池串1060各自具備兩個(gè)以上單電池。
[0051]也可將這些構(gòu)成物以外的構(gòu)成物加入模塊電池1000中。有時(shí)也會(huì)從模塊電池1000中省略掉這些構(gòu)成物的一部分。
[0052]在箱體1020形成有容納空間1100。η個(gè)電池串組1022_1、1022_2、...、1022_η ;正極匯流排1025的主要部分；m個(gè)并聯(lián)匯流排1027_1、1027_2、…、1027_m ;負(fù)極匯流排1029的主要部分；砂礫1032及加熱器1033容納于容納空間1100。箱體1020也可被替換為難以被稱(chēng)作“箱體”的結(jié)構(gòu)體。該結(jié)構(gòu)體也形成有與容納空間1100相同的容納空間。
[0053]在模塊電池1000進(jìn)行充電時(shí)，充電電流從正極匯流條1030經(jīng)由模塊電池1000的內(nèi)部流向負(fù)極匯流條1031，由此第一單電池1080、第二單電池1081、第三單電池1082及第四單電池1083進(jìn)行充電。
[0054]在模塊電池1000進(jìn)行放電時(shí)，放電電流從負(fù)極匯流條1031經(jīng)由模塊電池1000的內(nèi)部流向正極匯流條1030，由此第一單電池1080、第二單電池1081、第三單電池1082及第四單電池1083進(jìn)行放電。
[0055]在過(guò)大的充電電流流過(guò)短路電池所屬的電池串1060時(shí)，第一保險(xiǎn)絲1084及第二保險(xiǎn)絲1085雙方或其中一個(gè)發(fā)生熔斷，從而使充電電流不會(huì)流向短路電池所屬的電池串1060。由此，阻止短路電池燃燒。
[0056]第一單電池1080、第二單電池1081、第三單電池1082及第四單電池1083各自為鈉硫電池。在模塊電池1000進(jìn)行充電及放電的情況下，容納空間1100的溫度通過(guò)加熱器1033被調(diào)整為鈉硫電池工作的溫度。例如，容納空間1100的溫度調(diào)整為約300°C。鈉硫電池也可被替換為其他種類(lèi)的二次電池。
[0057](模塊電池的使用例)
[0058]圖7的示意圖示出模塊電池的使用例。
[0059]如圖7所示，典型地，將模塊電池1000用于電力儲(chǔ)存裝置1120。在模塊電池1000用于電力儲(chǔ)存裝置1120的情況下，兩個(gè)以上模塊電池1000串聯(lián)連接，由兩個(gè)以上模塊電池1000構(gòu)成的串聯(lián)連接體1123經(jīng)由交直流變換裝置(PCS) 1121與電力系統(tǒng)1122連接。模塊電池1000也可用于其他用途。