专利名称：熔盐电池装置和用于控制熔盐电池温度的方法
技术领域：
本发明涉及一种熔盐电池装置，用于使得一个或多个熔盐电池工作同时控制所述一个或多个熔盐电池的温度，本发明还涉及用于控制熔盐电池的温度的方法。
背景技术：
近年来，光能、风能及其他的自然能源的使用已得以推广。当通过使用自然能源产生电力时，由于自然条件如天气的改变，电力产生量容易变化，且另外电力产生量不容易根据电力需求调整。因此，为了供应通过使用自然能源产生的电力，有必要通过使用蓄电池通过充电和放电使供应的功率平稳。为此，为进一步促进自然能源的使用，高能量密度和高效率的蓄电池是必需的。钠硫电池和其他电池可用作蓄电池。此外，必须注意熔盐电池，在熔盐电池中将熔盐用作电解液。 熔盐电池各自为其中使用熔盐作为电解质的电池。在室温下，电池是不工作的，因为其中的熔盐不具有电导性。在熔盐被加热至不低于所述熔盐实际上熔融的温度的状态下，所述电池是工作的。术语“室温”是指在电池不被加热也不被冷却的状态下的温度，并且室温为例如从约I至30°c的任意温度。专利文献I和2各自公开了能够在约300°C下工作的钠硫电池。使得每个熔盐电池均包括一个或多个发电元件，且熔盐电池彼此串联或并联连接以形成熔盐电池装置。专利文献I和2各自描述了熔盐电池，其中熔盐电池单体被保持在隔热容器中，且用于加热的电热加热器被布置在每个熔盐电池单体的内部，从而使得可以将熔盐电池单体的内部加热至电池单体工作的温度。引用列表专利文献专利文献I :日本未审查专利公开8-78051专利文献2 :日本未审查专利公开2005-14997
发明内容
(技术问题)在其中布置电热加热器的任何熔盐电池内部中，靠近电热加热器的熔盐电池区域变为高温，且远离电热加热器的熔盐电池区域变为低温，使得熔盐电池内部的温度变得不均勻。一般说来，随着熔盐电池的温度升高，其导电性变得更好。因此，例如温度更高时，熔盐电池的功率特性更好。当在熔盐电池的内部温度不均匀的状态下使用熔盐电池时，内部温度值中的较低值对于熔盐电池的特性产生大的效果，导致如下问题，熔盐电池的效率下降。此外，电池模块的高温区域容易变为过度充电或过度放电的状态。因此，仍存在如下问题，高温区域迅速恶化，使得整个熔盐电池的寿命变短。关于在绝热容器中布置电热加热器用于加热的任何熔盐电池，能够不容易降低内部的温度。传统的熔盐电池具有如下问题例如在内部反常地产生热，需要急迫地冷却熔盐电池的内部的情况下，不能迅速降低内部的温度，从而产生危险。
考虑到这种情况，提出了本发明，本发明的目的是提供一种熔盐电池装置，使得可以通过从熔盐电池装置的外部加热一个或多个熔盐电池，从而均匀地控制熔盐电池装置的一个或多个熔盐电池的温度，且容易将所述一个或多熔盐电池冷却；以及用于控制熔盐电池温度的方法。(技术方案)根据本发明的熔盐电池装置包括一个或多个熔盐电池，在每个所述熔盐电池中，在高于室温的温度下熔融的熔盐被用作电解质，所述装置包括容器，所述一个或多个熔盐电池布置在所述容器中，以使得所述一个或多个熔盐电池的一部分外周或整个外周周围存在空间；被填充在所述容器中的空间中的加热介质；使得所述加热介质流动的机构；和控制所述加热介质温度的机构。根据本发明的熔盐电池装置进一步包括检测所述一个或多个熔盐电池温度的机构；当所述检测所述一个或多个熔盐电池温度的机构检测到的温度超过预定的温度值时，或当所述温度升高至不低于预定范围的值时，从所述容器排出加热介质的机构；和将温度低于所排出的加热介质的温度的加热介质喷入到所述容器中的机构。 根据本发明的熔盐电池装置，包括位于所述容器外部的隔热容器，所述隔热容器中能够储存所述加热介质，并且所述熔盐电池装置进一步包括使所述加热介质在所述容器和所述隔热容器之间循环并使所述循环停止的机构。根据本发明的熔盐电池装置是这样的装置其中，所述容器形成为具有如下形状所述形状用于在所述一个或多个熔盐电池的外周周围使得加热介质中产生湍流。根据本发明的熔盐电池装置是这样的装置其中，在所述容器中形成有突起部，所述突起部用于在所述一个或多个熔盐电池的外周周围使得加热介质中产生湍流。根据本发明的熔盐电池装置，其中，所述加热介质是水、水溶液、硅油或全氟聚醚。根据本发明的用于控制熔盐电池温度的方法是如下方法，其中，实际上在高于室温的温度下熔融的熔盐被用作电解质，其中，将所述熔盐电池布置在容器中，将加热介质填充到所述容器内的、所述熔盐电池周围的空间中；和控制加热介质的温度，并且使得所述加热介质流动，以在所述熔盐电池和所述加热介质之间进行热交换，从而控制所述熔盐电池内部的温度。根据本发明的用于控制熔盐电池温度的方法是如下方法，其中在所述容器外部设置隔热容器，所述隔热容器中能够储存加热介，并且使得所述加热介质在所述隔热容器和所述容器之间循环；使得所述加热介质从所述容器流动至所述隔热容器中，且使得流入的加热介质储存在所述隔热容器中；和在所述容器中的加热介质的温度低于所述隔热容器内的加热介质温度的状态下，使得所储存的加热介质从所述隔热容器流动至所述容器，从而升高所述容器内的加热介质的温度。 根据本发明，在熔盐电池装置中，将熔盐电池装置的一个或多个熔盐电池布置在容器中，以使得在所述一个或多个电池周围存在空间，将加热介质填充在所述空间中。使所述加热介质流动，同时控制加热介质的温度。以这种方式，在熔盐电池装置中，在流动的加热介质和所述一个或多个熔盐电池之间获得热交换，以控制所述一个或多个熔盐电池的温度。根据本发明，当在熔盐电池装置中的一个或多个熔盐电池的温度不正常地升高时，从所述容器排出加热介质，和将具有较低温度的加热介质喷入到所述容器中，使得所述一个或多个熔盐电池迅速冷却。根据本发明，在熔盐电池装置中，以容器内部形成突起部的方式，或以任何其他的方式，使所述容器的内部形状为如下形状所述形状用于在加热介质中产生湍流。因此，通过产生湍流，有效地获得热交换。根据本发明，在熔盐电池装置中，使用水、水溶液、硅油或全氟聚醚作为加热介质。硅油和全氟聚醚与任何金属制得的部件具有良好的亲和性，且相对于温度具有高稳定性。根据本发明，在熔盐电池装置中，在容器外部放置隔热容器。当一个或多个熔盐电池工作时，使得加热介质从所述容器流动至所述隔热容器中，从而使得加热介质储存在所述隔热容器中，从而保持所述隔热容器中的加热介质的温度。在从所述容器内部温度较低、从而熔盐电池装置的一个或多个熔盐电池不工作的状态开始起动所述熔盐电池装置时，使得保持在隔热容器中的加热介质从所述隔热容器流动至所述容器，从而 在短时间内升高所述容器内部的温度。(发明的有益效果)在本发明中，在一个或多个熔盐电池与所述一个或多个电池周围的加热介质之间获得热交换；因此，能够均匀地控制所述一个或多个熔盐电池的温度，使得不会导致如下结果一个或多个电池，或所述一个或多个熔盐电池内部的一个或多个部分过热。因此，一个或多个熔盐电池的安全性较高，且另外，延长了一个或多个熔盐电池的寿命和熔盐电池装置的寿命。此外，本发明给出了如下优点可通过降低加热介质的温度容易地冷却所述一个或多个熔盐电池，以及其他的重要的优点。
图I是图示根据实施例I的熔盐电池装置结构的示意图。图2是容器的示意透视图。图3A是所述容器的示意截面图。图3B是所述容器的示意截面4是图示被保持在电池空间中的熔盐电池的结构实例的示意截面图。图5是图示包含多个发电元件的熔盐电池的结构实例的示意透视图。图6A是图示电池容器结构的示意图。图6B是图示电池容器结构的示意图。图7A是图示电池盖体结构的示意图。图7B是图示电池盖体结构的示意图。图8是容器内壁的示意截面图。图9是图示根据实施例2的熔盐电池装置结构的示意图。
具体实施例方式在下文中，将参考附图具体描述本发明的实施例。(实施例I)图I是图示根据实施例I的熔盐电池装置结构的示意图。所述熔盐电池装置具有容器2，容器2的尺寸允许其内部布置多个熔盐电池I。容器2为其中具有腔的四方结构体，且被形成为具有如下结构其中可以布置多个熔盐电池1，以使得每个熔盐电池I附近均存在空间。加热介质3填充在位于容器2内部的熔盐电池I周围的空间中。加热介质3是流体，用于通过加热介质3和熔盐电池I之间的热交换来控制熔盐电池I的温度。加热介质3例如是水、水溶液、硅油或全氟聚醚。在图I中，示出其中熔盐电池I水平排列的实例；然而，所述熔盐电池装置可以是如下形式熔盐电池I竖直布置。管42和管43被联接至容器2，加热介质3经过管42流入容器2中，加热介质3经过管43从容器2流出。管42和43被联接至箱体41，加热介质3保留在箱体41中。泵44设置在管42的中部。泵44使得箱体41中的加热介质3通过管42注入到容器2中。此后，容器2中的加热介质3经过管43，并从容器2中排出，以返回至箱体41。以这种方式，加热介质3被循环，从而使得加热介质3流动通过容器2内部的空间。根据需要，可以将可关闭阀装配在每一个管42和43中。泵44可被设置在一些其他位置。所述熔盐电池装置在箱体41内部具有用于对加热介质3进行加热的电热加热器 51。电热加热器51被连接至温度控制部52，温度控制部52由电源和操作单元构成，所述电源用于将电力供应至电热加热器51，所述操作单元用于进行操作，以调整从所述电源供应的电力。根据温度控制部52，使用未图示的温度传感器以测量加热介质3的温度，然后根据测量的温度调整供应至电热加热器51的电力，从而控制通过电热加热器51加热的加热介质3的温度。通过电热加热器51加热的加热介质3流动通过容器I，然后在加热介质3和熔盐电池I之间获得热交换，从而加热熔盐电池I。管62和管63被进一步连接至容器2，加热介质3通过管62从容器2排出，加热介质3通过管63被喷入到容器2中。管62和63被联接至箱体61，其中加热介质3保留在箱体61中。在管62的中部，设置泵64，在熔盐电池装置工作的通常状态下，泵64不工作。管65的中部设置有阀65，阀65在通常状态下是关闭的。阀65是电磁阀，能够通过遥控装置将阀65关闭和打开。当泵64在阀65打开的状态下工作时，泵64使得容器2内部的加热介质3从容器2排出。此后，箱体61中的加热介质3通过管63被喷入到容器2中。箱体61设有冷却部53，例如热辐射板、水套或冷却装置，冷却部53用于将箱体61内的加热介质3冷却。管62可以设有在通常状态下关闭的阀。泵64可被设置在一些其他位置。温度控制部52能够通过使用下文中描述的温度传感器来测量熔盐电池I的温度，并根据测量的温度分别控制泵44、泵64和阀65的操作。当熔盐电池I的温度超过预先确定的预定温度时，例如超过熔盐电池I安全操作温度范围的上限时，温度控制部52进行控制，停止泵44，打开阀65并操作泵64。通过停止泵44，阻止加热介质3流入容器2中。通过打开阀65和操作泵64，将加热介质3从容器2中排出，且通过冷却部53被冷却至较低温度的加热介质3被喷入到容器2中。以这种方式，容器3中的加热介质3的温度迅速冷却，且用于与加热介质3进行热交换的熔盐电池I被冷却。温度控制部52可以进行如下处理，也在熔盐电池I的温度升高至不低于预定范围的温度时，例如当熔盐电池温度每单位时间的升高超过预先确定的预定上限值时，冷却熔盐电池I。所述熔盐电池装置可以是如下形式待从容器2通过管62排出的加热介质3被排出，而不返回至容器2中，并且被冷却的其它加热介质通过管63被喷入到容器2中。所述熔盐电池装置可以是如下形式通过测量除熔盐电池I之外的部件的一部分的温度，例如，熔盐电池I附近的加热介质3的温度，或容器2的一部分的温度，从而间接地检测熔盐电池I的温度。图2是容器2的示意立体图。作为整体，容器2形成为长方体形。容器2的前方设有盖部22，盖部22的数量等于在容器2中可以布置的熔盐电池I的数量。盖部22可被附接至容器2或从容器2拆除。在图2中示出了其中一个盖部22被拆除的实例。每个盖部22的前方设有正极端子221和负极端子222，用于从任一熔盐电池I获取电力。在每个盖部22都被拆除的容器2的内部，设计有用于电池的空间23，任一熔盐电池I都可以保持在空间23中。在图2中，通过虚线示出了一个电池空间23。每个电池空间23都为长方体形。熔盐电池I被保持在电池空间23中，然后将盖部22装配到电池空间23，从而使熔盐电池I布置在容器2内部。图3A和图3B各自为容器2的示意截面图。图3A示出当从前侧看时容器2的截面图，图3B示出当从侧位看时容器2的截面图。容器2被制成中空的长方体形，且由外壁24形成容器2的外部形状。在容器2内部，存在多个内壁21，内壁21与外壁24不同，且每个内壁21都为具有打开的前表面的中空长方体形。在呈所述中空长方体形的每个内壁21 的前方，放置一个盖部22。如图3A中所不,每个电池空间23被任一内壁21所围绕,从而形成电池空间23。当从前侧看容器2时，外壁24与内壁21分离，且多个内壁21也彼此分离。在外壁24与和其分离的内壁21之间的空间，以及在多个彼此分离的内壁21之间的各个空间，构成用于加热介质的空间25，空间25是加热介质3在其中流动的空间。如图3B中所示，关于每个内壁21，内壁21的前方区域和后方区域连接至外壁24。此外，在容器2中，有多个开口，用于将容器2分别连接至管42、43、62和63，这种情况在图2、3A和3B中均未图示。连接至外壁24的每一个内壁21支撑被保持在各个电池空间23中的任一熔盐电池I。理想的是，由导热性高的材料、例如铝来制成内壁21，以便使得熔盐电池I和加热介质3之间易于进行热交换。内壁21的位于电池空间23处的表面和每个盖部22的内表面各自通过用绝缘树脂覆盖表面或一些其他的方法来制成电绝缘结构，以便防止熔盐电池I彼此之间短路。希望通过如下方法或一些其他的方法将外壁24制成隔热结构，以能够保持加热介质3的温度，所述方法为用隔热材料构成壁24的内部。图4是被保持在各个电池空间23中的每个熔盐电池I的结构实例的示意截面图。熔盐电池I由正极11和负极12以及隔板13构成，正极11和负极12各自为长方形平板形，隔板13由玻璃布、树脂或一些其他材料制成，且隔板13插入正极11和负极12之间。电池I被保持任一电池空间23中，以向下面向正极11。在负极12和上内壁21之间，布置由波形金属制得的弹簧141。弹簧141偏置在非柔性保持板142上，非柔性保持板142由铝合金制成且为平板形式，从而非柔性保持板142向下挤压负极12。正极11通过弹簧14的反应从下内壁21向上挤压。弹簧141不限于任何金属或另外的材料制成的弹簧，还可以例如是由橡胶或一些其他材料制成的弹性体。当通过充电和放电使正极11或负极12膨胀或收缩时，正极11或负极12的体积的改变由弹簧141的膨胀或收缩吸收。通过在正极的集电器111上油漆含NaCrO2和粘结剂的正极材料112形成正极11，其中正极的集电器111由铝制成且为长方形板的形式，NaCrO2为正极活性材料。正极活性材料不局限于NaCr02。通过在负极的集电器121的上侧镀覆含锡的负极活性材料122形成负极12，其中负极集电器121由铝制成且为长方形板形，锡为负极活性材料。负极活性材料不局限于锡。例如，可以用硅或铟代替锡。当在负极集电器121的上侧镀覆负极活性材料122时，用锌镀覆工件用于锌酸盐处理以形成下卧层，然后用锡镀覆所述下卧层。可以通过将粘结剂混合在例如锡粉末中，然后将所述粉末油漆在负极集电器121的上侧上，从而形成负极12。正极材料121和负极活性材料122的原材料的组合不局限于上述的组合，且可以是任何组合，只要该组合能够实现熔盐电池I。正极集电器111和负极集电器121不局限于铝，且可以是例如不锈钢。隔板3浸溃有电解质。在本实施例中，可以使用如下熔盐作为电解质，所述熔盐由FSI (双(氟磺酰)亚胺)或TFSI (双(三氟甲基磺酰)亚胺)类型的阴离子以及钠和/或钾的阳离子构成。熔盐电池I可以是一些其他熔盐用作电解质的形式。正极集电器111的端部通过铅线连接至正极端子221，正极端子221突出至盖部22的外部。负极集电器121的端部通过铅线连接至负极端子222，负 极端子222突出至盖部22的外部。所述铅线各自插入中空的绝缘部中，所述绝缘部装配在盖部22中的未示出的开孔的装配孔中，从而与盖部22电绝缘。此外，在各个电池空间23中，设置温度传感器15来测量熔盐电池I的温度。温度传感器15由例如热电偶构成。温度传感器15被连接至温度控制部52。在图4中示出了其中每个熔盐电池I均由单个发电元件构成的实例，所述发电元件包括正极11、负极12和隔板13。然而，熔盐电池I可以被构造成具有多个发电元件。图5是图示包含多个发电元件的熔盐电池I的结构实例的示意透视图。熔盐电池I具有如下结构，其中电池盖体72被装配在电池容器71中，其中多个发电元件能够被保持在容器71中。图6A和图6B各自为图示电池容器71结构的示意图。图6A示出电池容器71的示意俯视图，而图6B示出从电池容器71前侧看时电池容器71的示意截面图。电池容器71由铝制得，电池容器71是这样的容器其中，侧板区域712被定位为围绕底板区域715，在俯视图中，底板区域715为长方形。将电池盖体72装配通过由绝缘材料制得的O形环73，进入各自的侧板区域712的顶表面，从而产生由电池容器71和电池盖体72的组合构成的熔盐电池I。在侧板区域712的顶表面中，其中环槽711被制成为环形形式，O形环73被设置在环槽711中。在电池容器71的底板区域715中，以如下方式从前侧处的侧板区域712至后侧处的侧板区域712垂直地形成肋713、713和713 :使得底板区域715以规则的间隔在横向方向上被划分。在底板区域715中，以如下方式从在一侧处的侧板区域712至在另一侧处的侧板区域712垂直地形成肋714，所述方式使得底板区域715以规则的间隔在前后方向上被划分。在肋713、713、713和714的顶表面上布置绝缘部74，绝缘部74的宽度等于每个肋713、713、713和714的宽度。通过将绝缘部74的厚度与肋713、713、713和714的高度相加获得的高度基本等于侧板区域712的高度。图7A和图7B各自为图示电池盖体72结构的示意图。图7A示出电池盖体72的示意俯视图，且图7B示出从前侧看去的电池容器71的示意截面图。在俯视图中，电池盖体72由铝制成为长方形板。在电池盖体72的底表面中，环槽721被制成为环形，在环槽721中设置O形环73。当电池盖体72装配至电池容器71、以使得电池容器71的侧板区域712的顶表面与电池盖体72的底表面紧密接触、从而在其间插入O形环73时，电池容器71的内部被划分为尺寸彼此相同的八个块。电池容器71与电池盖体72通过O形环73和绝缘部74彼此电绝缘。如图4中所示，每个块均保持发电元件，每个发电元件均由正极11、负极12和隔板13构成，并且发电元件也保持弹簧141和保持板142，发电元件应当通过弹簧141和保持板142以正极11朝向下的方式被从上方挤压。弹簧141和保持板142由导电材料制成。保持在各个块中的发电元件的正极11通过电池容器71彼此连接，其中的负极12通过电池盖体72彼此连接。在电池容器71和电池盖体72的周围区域中制造多个螺栓孔。在电池容器71内部的每个块中放入发电元件，弹簧141和保持板142。此外，将电池盖体72从电池容器71的顶表面装配到电池容器71中，然后通过由绝缘材料制成的螺栓将电池盖体72装配至电池容器71，从而制造熔盐电池I。制造的熔盐电池I被保持在容器2内部的每个电池空间23中，电池容器71和电池盖体72被连接至正极端子221和负极端子222。以这种方式，形成了熔盐电池装置，该熔盐电池装置具有熔盐电池1，每个熔盐电池I包括多个发电元件。如上所述的熔盐电池I的结构是一个实例，且熔盐电池I的结构可以不同于图4至图7B中图 示的结构。图8是容器2的任一内壁21的示意截面图。图8中示出了从壁21的前侧看壁21时，围绕一个电池空间23的内壁21的示意截面图。在由加热介质空间25定位的内壁21表面中，形成多个突起部211。通过形成突起部211，由加热介质空间25定位的内壁21表面具有重复形成凹进和凸出的形状。通过在内壁21中形成突起部211，容器2的内部的形状为用于在加热介质3中产生湍流。突起部211阻碍加热介质3在内壁21附近流动，从而产生瑞流。当在加热介质3中产生瑞流时,加热介质3被部分搅起,使得与内壁21接触的一部分加热介质3被强制与一些其他部分的加热介质3替换。以这种方式，与内壁21接触的所述一部分加热介质3被迅速替换，从而通过在熔盐电池I和加热介质3之间的内壁21，所进行的热交换变得高效率。为此，通过减小其中形成突起部211的内壁21与外壁24之间的距离，以及多个内壁21中的两个内壁之间的距离，可以使容器2的体积变小，而不用降低热交换的效率。关于其中使容器2变小而不用降低热交换效率的熔盐电池装置，由于未降低热交换的效率，所以每个熔盐电池I的功率不变。因此，在不降低熔盐电池I的功率的情况下，可以将加热介质3的量减小，且可以制造小尺寸的熔盐电池装置。因此，可以改进熔盐电池装置的能量密度。用于在加热介质3中产生湍流的形式不局限于制成突起部211的形式，且可以是任何其他形式。为了在加热介质3中产生湍流，可以采用例如以下形式，在将由加热介质空间25定位的每个内壁21表面制成波浪的形式，或在表面中制成槽的形式。另外，为了在加热介质3中产生湍流，也可以允许采用例如以下形式，在容器2的内部设置构件，所述构件被设置为彼此联接内壁21的部分，或所述构件被设置为联接内壁21和外壁24。如以上所详细描述的，在本发明的熔盐电池装置中，熔盐电池I以如下方式被布置在容器2内部，所述方式使得加热介质空间25存在于熔盐电池I附近，且将加热介质3填充到加热介质空间25中。此外，当通过温度控制部52控制加热介质3的温度时，使加热介质3流动。在流动的加热介质3和熔盐电池I之间，获得热交换，从而在熔盐电池装置中控制熔盐电池I的温度。温度控制部52以如下方式控制加热介质3的温度，所述方式使得在每个熔盐电池I中用作电解质的熔盐事实上熔融为电解液，且进ー步在熔盐电池I中的正极活性材料和负极活性材料保持活性。在本实施例中，温度控制部52将加热介质3的温度控制在70°C或更高，在该温度下由FSI或TFSI类型阴离子与钠和/或钾中的ー种或多种阳离子构成的熔盐是熔融的。此外，希望控制温度至200°C或更低，其中200°C是熔盐的分解温度。在其中在熔盐电池装置中使用在较高温度下操作的熔盐电池I的实施例中，熔盐电池装置的温度控制部52将加热介质3的温度控制在较高的 温度。可以使用气体作为加热介质3。可以使用液态的水或水溶液。在使用水溶液作为加热介质3的情况中，水溶液的溶质优选是导致水的沸点升高的物质，例如こニ醇。需要所述溶质是不腐蚀容器2的内壁21材料的物质。加热介质3优选是硅油或全氟聚醚，因为油或化合物与任何金属制得的部件具有良好的亲和性，且相对于温度具有高的稳定性。在本发明中，每个熔盐电池被加热介质3流所围绕，且与周围的加热介质3进行热交換，从而均匀地控制内部温度。此外，熔盐电池I与相同的加热介质3进行热交换；因此，在多个熔盐电池I中，熔盐电池I的各个内部温度被控制在均匀的值。由于每个熔盐电池I的内部温度都被均匀地控制，所以熔盐电池I的内部部分不会反常地过热，从而熔盐电池I的安全性高。另外，不会发生熔盐电池I的内部部分温度变高而变差的情况，从而改进熔盐电池I的寿命。此外，熔盐电池I的内部温度可以被均匀地控制在适当的温度，允许熔盐电池I的效率最佳；因此，改进了熔盐电池I的效率。此外，任一熔盐电池I可以在适当的均匀温度下操作；因此，不会发生特定的ー个熔盐电池I的恶化，从而改进整个熔盐电池装置的寿命，且进ー步改进整个熔盐电池装置的效率。在本发明的熔盐电池装置中，可以通过使加热的加热介质3流动，在短时间内使熔盐电池I的各自的温度均匀地升高。因此，缩短了到熔盐电池装置可以操作为止的起动期。此外，按需要可以在短的起动期内操作所述装置；因此，当操作不必要时，可以将熔盐电池装置的温度降低，以使其停止。因此，改进了熔盐电池装置的利用效率。此外，在本发明的熔盐电池装置中，降低了加热介质3的温度，从而可以容易地冷却熔盐电池I。如上所述，例如，在熔盐电池装置中，熔盐电池I的温度可以升高至不低于预定范围的温度；在这种情况下，加热的加热介质3从容器2中排出，且被冷却至较低温度的加热介质3被入射到容器2中，从而可以迅速地冷却熔盐电池I。因此，在所述熔盐电池装置中，熔盐电池I的温度不持续升高，从而所述装置安全性高。在所述实施例中，所述熔盐电池装置具有多个熔盐电池I ;然而，所述装置的形式不局限于这种形式。熔盐电池装置在容器2中可以具有単一的熔盐电池I。在所述实施例中描述的容器2的结构是一个实例；因此，熔盐电池装置可以具有为不同形状的容器2。例如，所述实施例中的容器2具有允许在四个表面中进行热交換的形状，所述四个表面即为每个熔盐电池I的周围表面中的上表面、下表面、右表面和左表面；然而，容器2的形状可以是允许在熔盐电池I的所有周围表面中进行热交換的形状，或允许在熔盐电池I的周围表面的三个或更少的表面中进行热交換的形状。(实施例2)图9是图示根据实施例2的熔盐电池装置结构的示意图。在根据实施例2的熔盐电池装置中，在管42的中间设置三通阀84，且旁通管82联接至三通阀84。在管43的中间，设置三通阀86，且旁通管83联接至三通阀86。在旁通管82的中间，放置泵85。三通阀86在如下两种状态之间转换，旁通管83与管43断开的状态，以及旁通管83与管43彼此连接的状态。三通阀84在如下两种状态之间转换，旁通管82与管42断开的状态，以及旁通管82与管42彼此连接的状态。旁通管82和83联接至真空隔热容器(隔热容器)81。真空隔热容器81是经由真空隔热层与外部断开热连接的容器。温度控制部52可以控制三通阀84和86，以及泵85的操作。所述熔盐电池装置的其他结构与实施例I中的结构相同。相同參考标记分别被用于对应其中相应的部分，省略了对相应部分的描述。在图9中，省略了容器2的内容物的结构。在旁通管83与管43断开且旁通管82与管42断开的状态下，熔盐电池装置在与实施例I的方式相同的方式下操作。在通过三通阀86的效应使旁通管83连接至管43，且通过三通阀84的效应使旁通管82连接至管42的状态下，在泵85的作用下，使加热介质3从管43流动通过三通阀86至旁通管83。经过旁通管83的加热介质3从旁通管83流至真空隔热容器81。加热介质3被储存在真空隔热容器81中。储存在真空隔热容器81中的加热介质3与外部是隔热的，从而被保持温度。通过泵85的作用，使加热介质3从真空隔热容器81流动通过旁通管82，并从旁通管82流动通过三通阀84进入管42中。 在通常的操作状态下，在旁通管83与管43断开和旁通管82与管42断开的状态下，加热介质3在容器2中流动。在特定的时间下，温度控制部52命令通过三通阀86的效应使旁通管83连接至管43，通过三通阀84的效应使旁通管82连接至管42，且使泵85エ作。此时，真空隔热容器81中的加热介质3流动进入容器2中，且容器2中的加热介质3进一歩流动进入真空隔热容器81中。在图9中，箭头示出加热介质经过旁通管82和83流动的方向。在真空隔热容器81中的加热介质3被替换，使得具有熔盐电池I工作温度的加热介质3被储存在真空隔热容器81中。在真空隔热容器81中的加热介质3被替换的时候，温度控制部52命令通过三通阀86的效应使旁通管83与管43断开，通过三通阀84的效应使旁通管82与管42断开，且停止泵85。此后，熔盐电池装置进行通常的操作。例如就在熔盐电池装置停止之前的时候，进行如上所述的处理，以将加热介质3储存在真空隔热容器81中。允许周期性地，例如每天一次地进行所述处理，以将加热介质3储存在真空隔热容器81中。在熔盐电池装置不工作的状态下，电热加热器51不工作，使得加热介质3不被加热。此外，泵44和85也不工作，使得加热介质3不流动。容器2中的加热介质3的温度保持在低于在熔盐电池I中用作电解质的熔盐熔点温度的低温，例如保持在室温下。在熔盐电池I中的熔盐固化，以不具有电导性。因此，熔盐电池I处于不能操作的状态下。且在这种状态下，保持温暖的加热介质被储存在真空隔热容器81中，从而在真空隔热容器81中的加热介质被保持在对于熔融熔盐电池I的熔盐足够高的温度下。在下文中，描述了将熔盐电池装置从非工作状态到工作状态起动的处理。在非エ作状态下，熔盐电池装置借助于如下所述方法接收起动命令，所述方法是通过用户操作未示出的操作部的方法或ー些其他方法，然后所述装置进行如下起动处理温度控制部52命令通过三通阀86的效应使旁通管83最初连接至管43，通过三通阀84的效应使旁通管82连接至管42，且使泵85工作。在真空隔热容器81中保持温暖的加热介质3从真空隔热容器81经过旁通管83、三通阀84和管42，进入容器2中。通过使在真空隔热容器81中保持温暖的加热介质3流入容器2中，升高了容器2中的加热介质3的温度。在从保持暖的加热介质3流入开始预定一段时间之后，温度控制部52命令获得如下结果通过三通阀86的效应使旁通管83与管43断开；通过三通阀84的效应使旁通管82与管42断开；停止泵85 ；使泵44工作；且通过电热加热器51将加热介质3进ー步加热。在容器2中的加热介质3的温度足够升高且熔盐电池I中的熔盐熔融的阶段下，熔盐电池I变为可工作的状态，从而完成了熔盐电池装置的起动。在这之后，熔盐电池装置进行蓄电装置的通常操作。在容器2中的加热介质3的温度升高至预定温度的阶段下，温度控制部52可能命令处理，以使旁通管83与管43断开，使旁通管82与管42断开。如以上详细描述的，根据所述实施例，在熔盐电池装置中，真空隔热容器81位于容器2外部。在熔盐电池装置中，当熔盐电池I工作吋，使加热介质3从容器2流入真空隔热容器81中。以这种方式，将加热介质3储存在真空隔热容器81中，从而使加热介质3的温度被保持在真空隔热容器81中。当熔盐电池装置起动时，使加热介质3从真空隔热容器81流入容器2中，该加热介质3的温度被保持在真空隔热容器81中。接着，由电热加热器51加热加热介质3。通过加热介质3升高容器2的内部温度，其中加热介质3的温度被保 持,且另外通过电加热器51加热加热介质3。因此，相对于仅通过使用电热加热器51升高加热介质3的温度的方法，使用所述实施例的方法可以在较短的时间内将容器2的内部温度升高至熔盐实际熔融的温度。因此，根据所述实施例，可以缩短熔盐电池装置的起动期。作为所述实施例，描述了其中旁通管83联接至管43且旁通管82联接至管42，以使加热介质3在容器2和真空隔热容器81之间循环的实施例；然而，本发明可以用在具有用于循环加热介质3的不同结构的实施例中。熔盐电池装置可以用于例如以下的实施例中，在所述实施例中，容器2和真空隔热容器81通过独立的管彼此连接，所述管即不联接至管43，也不联接至管42。附图标记列表I :熔盐电池11 :正极12 :负极13:隔板15 :温度传感器2 :容器21:内壁211 :突起部24 :外壁3 :加热介质41、61 :箱体42、43、62、63 :管44、64、85 :泵51:电热加热器52 :温度控制部53 :冷却部81 :真空隔热容器
82、33:旁通管84、86 :三通阀
权利要求
1.一种熔盐电池装置，所述熔盐电池装置包括一个或多个熔盐电池，在每个所述熔盐电池中，在高于室温的温度下熔融的熔盐被用作电解质，所述熔盐电池装置包括 容器，所述一个或多个熔盐电池被布置在所述容器中，以使得所述一个或多个熔盐电池的一部分外周或整个外周周围存在空间； 加热介质，所述加热介质被填充在所述容器中的所述空间中； 使得所述加热介质流动的机构；和 控制所述加热介质的温度的机构。
2.根据权利要求I所述的熔盐电池装置，还包括 检测所述一个或多个熔盐电池的温度的机构； 当所述检测所述一个或多个熔盐电池的温度的机构所检测到的温度超过预定的温度值时、或当所述温度升高至不低于预定范围的温度值时，从所述容器排出加热介质的机构；和 将温度低于所排出的加热介质的温度的加热介质喷入到所述容器中的机构。
3.根据权利要求I或2所述的熔盐电池装置，其中，所述熔盐电池装置包括位于所述容器的外部的隔热容器，所述隔热容器中能够储存所述加热介质；并且 所述熔盐电池装置还包括使得所述加热介质在所述容器和所述隔热容器之间循环、并停止所述循环的机构。
4.根据权利要求I至3中的任一项所述的熔盐电池装置，其中，所述容器形成为具有如下形状所述形状用于在所述一个或多个熔盐电池的外周周围使得所述加热介质中产生湍流。
5.根据权利要求4所述的熔盐电池装置，其中，所述容器中形成有突起部，所述突起部用于在所述一个或多个熔盐电池的外周周围使得所述加热介质中产生湍流。
6.根据权利要求1-5中的任一项所述的熔盐电池装置，其中，所述加热介质是水、水溶液、硅油或全氟聚醚。
7.一种用于控制熔盐电池的温度的方法，在所述熔盐电池中，在高于室温的温度下熔融的熔盐被用作电解质，所述方法包括 将所述熔盐电池布置在容器中，将加热介质填充到所述容器内的、所述熔盐电池周围的空间中；和 使得温度受控的所述加热介质流动，并且在所述熔盐电池和所述加热介质之间进行热交换，从而控制所述熔盐电池的内部的温度。
8.根据权利要求7所述的用于控制所述熔盐电池的温度的方法，其中，所述容器的外部设置有隔热容器，所述隔热容器中能够储存所述加热介质，并且使得所述加热介质在所述隔热容器和所述容器之间循环； 使得所述加热介质从所述容器流入到所述隔热容器中，且使得流入到所述隔热容器中的所述加热介质储存在所述隔热容器中；和 在所述容器中的加热介质的温度低于所述隔热容器内的加热介质的温度的状态下，使得储存在所述隔热容器中的所述加热介质从所述隔热容器流动至所述容器，从而升高所述容器内的加热介质的温度。
全文摘要
披露了一种熔盐电池装置和用于熔盐电池的温度控制方法，所述方法使得所述熔盐电池温度被控制在均匀的温度下，也使得能够容易冷却。所述熔盐电池装置在容器(2)内布置多个熔盐电池(1)，使得在所述熔盐电池(1)周围设置空间，用加热介质(3)填充在熔盐电池(1)周围的空间，且使得所述加热介质(3)流动，同时通过使用电加热器(51)使用温度控制单元(52)控制所述加热介质(3)的温度。所述熔盐电池装置通过流动的加热介质(3)和熔盐电池(1)之间的热交换控制熔盐电池(1)的温度。通过与围绕所述熔盐电池(1)的加热介质(3)进行热交换，将所述熔盐电池(1)的内部温度控制在均匀的温度下。通过降低所述加热介质(3)的温度，所述熔盐电池装置也可以容易地冷却所述熔盐电池(1)。
文档编号H01M10/39GK102859782SQ201180020198
公开日2013年1月2日 申请日期2011年4月11日 优先权日2010年4月22日
发明者平岩千寻, 真岛正利, 新田耕司, 酒井将一郎, 福永笃史, 稻泽信二 申请人:住友电气工业株式会社