模塊電池及制造模塊電池的方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及模塊電池及制造模塊電池的方法。
【背景技術】
[0002]在鈉硫電池的模塊電池中，多個單電池以串聯并聯的方式連接。例如，如專利文獻I所示，兩個以上單電池(cell2)串聯連接而構成電池串(string)，兩個以上電池串通過并聯匯流排(并聯連接匯流排8)來并聯連接，由此構成電池塊(單電池組16、17、18及19)，并且兩個以上電池塊串聯連接。兩個以上單電池與保險絲(保險絲部1b)串聯連接。
[0003]非專利文獻I示出了單電池(cell)的串聯數量的優選范圍。根據非專利文獻1，在單電池的串聯數量少的情況下，流向短路電池的充電電流(過度充電的續流電流)增大，因此，單電池的串聯數量優選為5-10。
[0004]現有技術文獻:
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本國特開平6-231748號公報
[0007]非專利文獻
[0008]非專利文獻1:磯崎孝，其他4名，“鈉硫電池的開發”，NGK研討(NGK Review)，日本礙子株式會社，平成10年9月，第57號
【發明內容】
[0009]發明要解決的課題
[0010]如非專利文獻I所述，在單電池的串聯數量少的情況下，流向短路電池的充電電流增大。因此，在單電池的串聯數量少的情況下，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，在單電池的串聯數量多的情況下，在充電末期，單電池的充電狀態的偏差增大。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，在單電池的串聯數量多的情況下，兩個以上單電池發生故障時無法使用的電池串容易增加。因此，模塊電池的維修次數會增加。
[0012]S卩，在現有的鈉硫電池的模塊電池中，不能同時實現確保安全性，提高能量密度和減少維修次數。該問題也是在除鈉硫電池以外的模塊電池共同存在的問題。
[0013]本發明是為了解決該問題而提出的。本發明的目的在于，在模塊電池中能夠同時實現確保安全性，提高能量密度和減少維修次數。
[0014]解決課題的方法
[0015]本發明的第一及第二方面涉及一種模塊電池。
[0016]在本發明的第一方面中，兩個以上電池串并聯連接。兩個以上電池串各自具備兩個以上單電池及保險絲。兩個以上單電池串聯連接。保險絲串聯連接于兩個以上單電池。
[0017]保險絲在熔斷電流以上的電流流過時發生熔斷。
[0018]兩個以上單電池各自在每單位時間內產生的熱量為上限值以下時不會燃燒。
[0019]將兩個以上電池串包括故障電池串、且屬于故障電池串的兩個以上單電池包括短路電池的情況，視為故障。
[0020]兩個以上單電池的串聯數量以在發生故障時，在短路電池中轉換為熱量的功率可達到上限值的方式設定為閾值以下的數量。
[0021]在發生故障的情況下，在短路電池中轉換為熱量的功率達到上限值時，流過故障電池串的充電電流與熔斷電流一致。
[0022]在本發明的第二方面中，在本發明的第一方面的基礎上進一步進行限定。在本發明的第二方面中，所述保險絲是第一保險絲，并進一步設置第二保險絲。第一保險絲位于比兩個以上單電池靠近正極側的位置。第二保險絲位于比兩個以上單電池靠近負極側的位置。第二保險絲與兩個以上單電池串聯連接，并在熔斷電流以上的電流流過時發生熔斷。
[0023]本發明的第三方面涉及一種制造模塊電池的方法。
[0024]在本發明的第三方面中，設定兩個以上單電池的串聯數量，并且設定保險絲的熔斷電流，根據這些設定組裝模塊電池。對于兩個以上單電池的串聯數量的設定及保險絲的熔斷電流的設定，沿用本發明的第一方面中對其的說明。
[0025]發明的效果
[0026]根據本發明，處于充電末期的單電池的充電狀態的偏差減小。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，每單位時間內產生的熱量不會超過上限值。短路電池不會燃燒。模塊電池的安全性得到提高。
[0028]另外，抑制在兩個以上單電池發生故障時無法使用的電池串的增加。模塊電池的維修的次數減少。
[0029]根據本發明的第二方面，短路電流被確切地阻斷。模塊電池的安全性得到提高。
[0030]結合附圖考慮上述及上述以外的本發明的目的、特征、方面、及優點時，可通過下文中對于本發明的詳細說明進一步理解。
【附圖說明】
[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是示出續流功率的計算模型的電路圖。
[0041]圖11是示出短路電阻及續流功率之間的關系的圖表。
[0042]圖12是示出單電池的串聯數量及續流功率之間的關系的圖表。
[0043]圖13是示出形成有接地電路的模塊電池的電路圖。
【具體實施方式】
[0044](概要)
[0045]該優選實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。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個電池串組1022_1、1022_2、...、1022_n ;正極匯流排(bus) 1025 ;m 個并聯匯流排 1027_1、1027_2、...、1027_m ；負極匯流排1029 ;正極匯流條(busbar) 1030 ;負極匯流條1031 ;砂爍1032及加熱器1033。模塊電池1000所具備的電池串組的數量η為2以上。模塊電池1000所具備的電池串組的數量η也可為I。模塊電池1000所具備的并聯匯流排的數量m，根據模塊電池1000所具備的電池串組的數量η進行增減。
[0048]箱體1020具備真空絕熱容器1040及空氣絕熱蓋1041。
[0049]η個電池串組1022_1、1022_2、...、1022_11各自具備P個電池串1060。η個電池串組1022_1、1022_2、…、1022_η各自具備的電池串1060的數量ρ為2以上。
[0050]ηΧρ個電池串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、第一保險絲1084、第二保險絲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ηΧρ個電池串1060各自所具備的單電池的數量進行增減也可。一般而言，ηΧρ個電池串1060各自具備兩個以上單電池。
[0051]也可將這些構成物以外的構成物加入模塊電池1000中。有時也會從模塊電池1000中省略掉這些構成物的一部分。
[0052]在箱體1020形成有容納空間1100。η個電池串組1022_1、1022_2、...、1022_η ;正極匯流排1025的主要部分；m個并聯匯流排1027_1、1027_2、…、1027_m ;負極匯流排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作“箱體”的結構體。該結構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進行充電時，充電電流從正極匯流條1030經由模塊電池1000的內部流向負極匯流條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進行充電。
[0054]在模塊電池1000進行放電時，放電電流從負極匯流條1031經由模塊電池1000的內部流向正極匯流條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進行放電。
[0055]在過大的充電電流流過短路電池所屬的電池串1060時，第一保險絲1084及第二保險絲1085雙方或其中一個發生熔斷，從而使充電電流不會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進行充電及放電的情況下，容納空間1100的溫度通過加熱器1033被調整為鈉硫電池工作的溫度。例如，容納空間1100的溫度調整為約300°C。鈉硫電池也可被替換為其他種類的二次電池。
[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用于電力儲存裝置1120。在模塊電池1000用于電力儲存裝置1120的情況下，兩個以上模塊電池1000串聯連接，由兩個以上模塊電池1000構成的串聯連接體1123經由交直流變換裝置(PCS) 1121與電力系統1122連接。模塊電池1000也可用于其他用途。