二次电池的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具备冷却装置的二次电池。
【背景技术】
[0002]一般而言，由系统内的多个发电机、蓄电池等来实施电力系统的频率调整、电力系统的用电功率和供给功率的调整。另外，较多情况下，也由多个发电机或蓄电池等实施来自自然能源发电装置的发电功率与计划输出功率之差的调整、或来自自然能源发电装置的发电功率的变动缓和。蓄电池相比于一般的发电机能高速变更输出功率，这在电力系统的频率调整、来自自然能源发电装置的发电功率与计划输出功率之差的调整、电力系统的用电功率和供给功率的调整方面是有效的。
[0003]并且，作为与电力系统连接的高温操作型蓄电池，例如能举出钠-硫电池(以下，记作NaS电池)。该NaS电池是由固体电解质管隔离收纳作为活性物质的金属钠以及硫的结构的高温二次电池。因此，NaS电池若被加热至约300°C，则通过熔融的两活性物质的电化学反应而产生规定的能源。并且，通常，NaS电池以将多个单电池立设集合并相互连接而成的模块电池的形式使用。即，模块电池具有如下结构，将串联连接多个单电池的电路(电路串)并联连接来构成组块，进而在将该组块至少串联连接两个以上的基础上容纳在绝热容器中。
[0004]在NaS电池的使用中，将多个绝热容器在垂直方向上进行装载(层叠)，构成一个模块列，再将多个该模块列并列设置，构成一个箱体(package)。并且，设置控制箱体的各模块电池的控制装置(参照例如特开2004-55373号公报)。
[0005]在特开2004-55373号公报中，作为箱体内的温度调节方法，在箱体下部或侧面还具备与外部相通的进气开口部，在箱体上部具有与外部相通的排气开口部，并使得可改变排气开口部的开口率。
【发明内容】
发明所要解决的课题
[0006]然而，夏季或冬季等电力系统的负荷较高时，由于放电输出较高，或者时间较长，因此存在NaS电池的发热量超过真空绝热容器的热损失，产生向绝热容器内部蓄热的情况。若发热量与热损失之间的平衡被打破产生蓄热，则NaS电池的绝热容器的内部温度会过度上升。即使具有电池容量，若温度超过360°C，也会成为不良情况的原因，不优选。因此，可以考虑，例如将收纳有组合电池的箱体设置为真空绝热结构，将封闭箱体的开口的盖体设置为大气绝热结构，从而避免绝热容器内的蓄热。
[0007]另一方面，春季或秋季等电力系统的负荷较低时，或例如风力发电等发电变动平均化时，由于放电时间较短，因此存在NaS电池的发热量低于绝热容器的热损失的情况。在此情况下，为了良好地保持NaS电池工作，存在用于电池模块温度维持的加热器的消耗功率变得过大的情况。如果加热器的消耗功率过大，则用来表示放电功率量相对于NaS电池的消耗功率量(充电功率量+加热器功率量)的比的充放电效率会降低，不优选。因此，可以考虑将绝热容器的箱体以及盖体一并设置为真空绝热结构，利用绝热容器内的蓄热，抑制充放电效率降低。
[0008]这样地，为了二次电池的最佳运转，根据负荷的高低，可列举改变绝热容器的绝热结构，但是对全部绝热容器都实施这样的方法是困难的，也是不现实的。
[0009]本发明是鉴于以上课题而提出的，其目的在于提供一种二次电池，其根据负荷的高低，无需改变绝热容器的物理绝热结构，即可进行最佳运转。
用于解决课题的技术方案
[0010][I]本发明的二次电池，其特征在于，具有:绝热结构的箱体，其上表面具有开口，内部收纳有由多个单电池构成的组合电池;绝热结构的盖体，其封闭所述箱体的所述开口；及风道，其至少设置在所述箱体与所述盖体之间，流体在其内部流通。即，本发明的特征在于，具有从外部引入流体，所述流体在其内部流通，并向外部排出所述流体的风道。此处，夕卜部表示二次电池的外部。
[0011]首先，春季或秋季等电力系统的负荷较低时，或例如风力发电等发电变动平均化时，由于放电时间较短，因此在以往，存在NaS电池的发热量低于绝热容器的热损失的情况。在此情况下，存在充放电效率降低的可能。但是，在该二次电池中，由于将箱体以及盖体一并设置为绝热结构，因此能够利用箱体内的蓄热，即使使用了加热器功率，仅需较少功率即可，从而能够抑制充放电效率降低。
[0012]另一方面，夏季或冬季等电力系统的负荷较高时，由于放电输出较高，或者时间较长，因此存在NaS电池的发热量超过二次电池的热损失的可能。特别是在二次电池中，由于将箱体以及盖体一并设置为绝热性较高的绝热结构，因此存在箱体内的蓄热导致箱体的内部温度过度上升的可能。但是，在该二次电池中，至少具有设置在箱体与盖体之间，且流体在其内部流通的风道。因此，从二次电池的外部，冷却的流体在二次电池内的风道流通，吸收热量，进而高温的流体向二次电池的外部排出，箱体内的热量被排出至箱体外。即，箱体内得到散热。由此，即使箱体以及盖体都是如真空绝热容器那样的具有较高绝热性的容器，箱体内也能被有效地冷却。其结果，即使放电输出较高，或者时间较长，也能够使箱体内的温度维持在规定的温度范围，可以使箱体内的组合电池在最佳工作环境下运转。
[0013][2]在本发明中，所述风道是金属制，所述二次电池可具有板构件，其设置在所述组合电池与所述风道之间，至少具有电绝缘性。在此情况下，即使风道是金属制，也能够防止风道与组合电池接触，从而能够避免单电池之间的短路。
[0014][3]在本发明中，所述风道设置在所述盖体的下面，在所述风道与所述组合电池之间也可以设置有砂。由于砂的导热系数较小，风道内的流体的温度由于高度方向的热传导，在到达组合电池前得到缓和，从而能够使组合电池内的单电池的高度方向的温度更加均匀。
[0015][4]在本发明中，在所述箱体与所述组合电池的间隙以及所述箱体与所述盖体之间填充有砂，所述风道可以至少具有朝向所述组合电池延伸的多个鳍片。此外，作为所述鳍片，可以列举平板形鳍片、波形鳍片、片状鳍片等。
[0016]在此情况下，即使在箱体与盖体之间填充有砂，也能够提高从组合电池向风道的热传导，从而能够有效地使箱体内的温度降低。另外，通过安装鳍片，风道的结构刚性变高，能够防止高温的箱体与管路内的低温流体导致的热变形。由此，风道之中，至少能够使将箱体内产生的热量与流体一同输送的部分(热量输送部)的管路的整体维持在优选的高度范围。
[0017][5]在本发明中，所述风道可以具有:金属制的流体导入部，其被导入流体;金属制的热量输送部，其设置在所述流体导入部的下游侧，并且设置在所述盖体与所述箱体之间，至少将所述箱体内产生的热量与所述流体一同输送;及金属制的散热部，其设置在所述热量输送部的下游侧，将所述热量与所述流体一同向外侧排出。
[0018]由此，通过流体导入部导入至热量输送部的流体，在箱体与盖体之间流通。通常而言，由于组合电池产生的热量朝向上方(盖体)传播，因此向上方传播的热量与在风道流动的流体一同向下游侧输送，经由散热部向箱体外排出。
[0019][6]在此情况下，所述盖体可以具备顶壁以及檐，以封闭所述箱体的上表面开口的方式设置，所述流体导入部可以沿着所述箱体的第一侧壁，并且朝向所述盖体的所述檐与所述箱体的所述第一侧壁之间设置，所述热量输送部可以设置在所述盖体的所述顶壁与所述箱体之间，所述散热部可以从与所述箱体的所述第一侧壁相对的第二侧壁和所述盖体的所述檐之间开始，沿着所述箱体的所述第二侧壁设置。
[0020]在同时具有真空绝热结构的箱体与盖体之间，能够容易地设置风道，而且能够在由组合电池产生的热量传播的部分设置热量输送部。
[0021][7]而且，所述箱体的至少所述第一侧壁以及所述第二侧壁可以分别是金属制，所述流体导入部可以与所述箱体的所述第一侧壁分离设置，所述散热部可以与所述箱体的所述第二侧壁接触设置。
[0022]假设流体导入部与第一侧壁接触，则箱体内的热量通过第一侧壁到达流体导入部，供给至风道的阶段的流体温度上升，存在无法发挥作为制冷剂的作用的可能。但是，通过将流体导入部与箱体的第一侧壁分离设置，能够避免发生这样的不良情况，能够使作为制冷剂发挥作用的流体导入至热量输送部。通过使散热部与箱体的第二侧壁接触设置，能够使通过热量输送部输送的热量，除了从散热部与流体一同排出以外，还能达到金属制箱体的第二侧壁，向外部释放，因此能够有效地排出热量。
[0023][8]在此情况下，在所述流体导入部与所述箱体的所述第一侧壁之间，可以夹置缓冲材料。能够容易地使流体导入部与箱体的第一侧壁分离设置。
[0024][9]所述缓冲材料优选具有隔热功能。在此情况下，可以用绝热材料构成缓冲材料。能够防止箱体内的热量通过第一侧壁到达流体导入部。
[0025][10]所述流体导入部具有:流体供给部，其被供给来自于设置在外部的风扇的流体;流体引导部，其将供给至所述流体供给部的所述流体引导至所述热量输送部，在所述流体引导部的所述流体的引导方向可以为:沿着以相对于所述流体供给部的所述流体的供给方向为法线的面，并且朝向所述盖体的顶壁的方向。由此，能够使从风扇输出的流体顺利地流通至热量输送部。
[0026][11]在此情况下，所述流体供给部具有气室，所述气室的出口的管路可以变狭窄。由此，能够使气室内流体的压力上升至一定并使其流通，从而能够以一定的流速流动，且不会使管路内的流动发生偏斜。
[0027][12]在本发明中，在所述散热部的流体的温度，相对于所述流体导入部的流体的温度，优选在+60°C以下。更加优选在+40°C以下。通过减小流体导入部与散热部的温度倾斜，能够减小箱体内部的单电池之间的冷却引起的温度差，从而能够使单电池均匀地老化。另外，由于向外部排出的流体温度与室温基本无差别，因此能够防止维护操作时的烧伤。
[0028][13]在此情况下，所述风道的宽度方向可以是所述单电池的并联方向，所述风道的长度方向可以是所述单电池的串联方向。
[0029][14]在本发明中，所述流体导入部、所述热量输送部以及所述散热部的各所述管路的高度优选为10_30mm。如果不足10mm，则压力损失变大。因此，在为了强制冷却而将风扇等用作流体驱动装置的方式中，需要使风扇的驱动能力变大。这会导致风扇的尺寸或驱动功率变高，作为电池的能量密度或系统效率降低，同时还导致成本的高额化，因此不优选。若超过30_，则存在热量输送部内发生对流、箱体内的热量容易排出、绝热性能受到损失的可能。
[0030][15]另外，在本发明中，可以使所述盖体与所述风道一体化。由此，与将盖体和风道作为单独的零件的情况相比，可以使盖体与风道重叠部分的两片金属部成为一片，将会减小热传导性良好的金属部分的面积(散热面积)。另外，由于部件数量减少，二次电池的组装变得容易，能够实现组装工时的削减、组装时间的缩短。
[0031][16]另外，在本发明中，所述盖体可以具备顶壁以及檐，以封闭所述箱体的上表面开口的方式设置，所述流体导入部可以沿着所述箱体的第一侧壁，并且朝向所述盖体的所述檐与所述箱体的所述第一侧壁之间设置，所述热量输送部可以设置在所述盖体的所述顶壁与所述箱体之间，并且从所述箱体的中央部分向周边部分呈螺旋状进行配管，所述散热部从所述箱体的所述第一侧壁与所述盖体的所述檐之间沿着所述箱体的所述第一侧壁设置。
[0032][17]或