模块电池及制造模块电池的方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及模块电池及制造模块电池的方法。
【背景技术】
[0002]在钠硫电池的模块电池中，多个单电池以串联并联的方式连接。例如，如专利文献I所示，两个以上单电池(cell2)串联连接而构成电池串(string)，两个以上电池串通过并联汇流排(并联连接汇流排8)来并联连接，由此构成电池块(单电池组16、17、18及19)，并且两个以上电池块串联连接。两个以上单电池与保险丝(保险丝部1b)串联连接。
[0003]非专利文献I示出了单电池(cell)的串联数量的优选范围。根据非专利文献1，在单电池的串联数量少的情况下，流向短路电池的充电电流(过度充电的续流电流)增大，因此，单电池的串联数量优选为5-10。
[0004]现有技术文献:
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本国特开平6-231748号公报
[0007]非专利文献
[0008]非专利文献1:矶崎孝，其他4名，“钠硫电池的开发”，NGK研讨(NGK Review)，日本碍子株式会社，平成10年9月，第57号
【发明内容】
[0009]发明要解决的课题
[0010]如非专利文献I所述，在单电池的串联数量少的情况下，流向短路电池的充电电流增大。因此，在单电池的串联数量少的情况下，短路电池容易燃烧，从而使模块电池的安全性降低。
[0011]另一方面，在单电池的串联数量多的情况下，在充电末期，单电池的充电状态的偏差增大。因此，单电池的容量不能得到充分的利用，模块电池的能量密度降低。另外，在单电池的串联数量多的情况下，两个以上单电池发生故障时无法使用的电池串容易增加。因此，模块电池的维修次数会增加。
[0012]S卩，在现有的钠硫电池的模块电池中，不能同时实现确保安全性，提高能量密度和减少维修次数。该问题也是在除钠硫电池以外的模块电池共同存在的问题。
[0013]本发明是为了解决该问题而提出的。本发明的目的在于，在模块电池中能够同时实现确保安全性，提高能量密度和减少维修次数。
[0014]解决课题的方法
[0015]本发明的第一及第二方面涉及一种模块电池。
[0016]在本发明的第一方面中，两个以上电池串并联连接。两个以上电池串各自具备两个以上单电池及保险丝。两个以上单电池串联连接。保险丝串联连接于两个以上单电池。
[0017]保险丝在熔断电流以上的电流流过时发生熔断。
[0018]两个以上单电池各自在每单位时间内产生的热量为上限值以下时不会燃烧。
[0019]将两个以上电池串包括故障电池串、且属于故障电池串的两个以上单电池包括短路电池的情况，视为故障。
[0020]两个以上单电池的串联数量以在发生故障时，在短路电池中转换为热量的功率可达到上限值的方式设定为阈值以下的数量。
[0021]在发生故障的情况下，在短路电池中转换为热量的功率达到上限值时，流过故障电池串的充电电流与熔断电流一致。
[0022]在本发明的第二方面中，在本发明的第一方面的基础上进一步进行限定。在本发明的第二方面中，所述保险丝是第一保险丝，并进一步设置第二保险丝。第一保险丝位于比两个以上单电池靠近正极侧的位置。第二保险丝位于比两个以上单电池靠近负极侧的位置。第二保险丝与两个以上单电池串联连接，并在熔断电流以上的电流流过时发生熔断。
[0023]本发明的第三方面涉及一种制造模块电池的方法。
[0024]在本发明的第三方面中，设定两个以上单电池的串联数量，并且设定保险丝的熔断电流，根据这些设定组装模块电池。对于两个以上单电池的串联数量的设定及保险丝的熔断电流的设定，沿用本发明的第一方面中对其的说明。
[0025]发明的效果
[0026]根据本发明，处于充电末期的单电池的充电状态的偏差减小。单电池的容量得到有效的利用。模块电池的能量密度提高。
[0027]在短路电池中，每单位时间内产生的热量不会超过上限值。短路电池不会燃烧。模块电池的安全性得到提高。
[0028]另外，抑制在两个以上单电池发生故障时无法使用的电池串的增加。模块电池的维修的次数减少。
[0029]根据本发明的第二方面，短路电流被确切地阻断。模块电池的安全性得到提高。
[0030]结合附图考虑上述及上述以外的本发明的目的、特征、方面、及优点时，可通过下文中对于本发明的详细说明进一步理解。
【附图说明】
[0031]图1是示出模块电池的立体图。
[0032]图2是示出模块电池的铅直剖视图。
[0033]图3是示出模块电池的水平剖视图。
[0034]图4是示出模块电池的水平剖视图。
[0035]图5是示出模块电池的水平剖视图。
[0036]图6是示出模块电池的水平剖视图。
[0037]图7是示出模块电池的使用例的示意图。
[0038]图8是示出模块电池的电路图。
[0039]图9是示出电池串的电路图。
[0040]图10是示出续流功率的计算模型的电路图。
[0041]图11是示出短路电阻及续流功率之间的关系的图表。
[0042]图12是示出单电池的串联数量及续流功率之间的关系的图表。
[0043]图13是示出形成有接地电路的模块电池的电路图。
【具体实施方式】
[0044](概要)
[0045]该优选实施方案涉及一种钠硫电池的模块电池。
[0046]图1的示意图是模块电池的立体图。图2的示意图是模块电池的铅直剖视图。图3至图6的示意图是模块电池的水平剖视图。图3至图6示出去除下文中的砂砾及加热器的状态。图3至图6分别示出模块电池的右前方、左前方、右后方及左后方。
[0047]如图1至图6所示，模块电池1000具备:箱体1020 ;n个电池串组1022_1、1022_2、...、1022_n ;正极汇流排(bus) 1025 ;m 个并联汇流排 1027_1、1027_2、...、1027_m ；负极汇流排1029 ;正极汇流条(busbar) 1030 ;负极汇流条1031 ;砂烁1032及加热器1033。模块电池1000所具备的电池串组的数量η为2以上。模块电池1000所具备的电池串组的数量η也可为I。模块电池1000所具备的并联汇流排的数量m，根据模块电池1000所具备的电池串组的数量η进行增减。
[0048]箱体1020具备真空绝热容器1040及空气绝热盖1041。
[0049]η个电池串组1022_1、1022_2、...、1022_11各自具备P个电池串1060。η个电池串组1022_1、1022_2、…、1022_η各自具备的电池串1060的数量ρ为2以上。
[0050]ηΧρ个电池串1060各自具备:第一单电池1080、第二单电池1081、第三单电池1082、第四单电池1083、第一保险丝1084、第二保险丝1085、第一单电池连接件1086、第二单电池连接件1087及第三单电池连接件1088。并且，对ηΧρ个电池串1060各自所具备的单电池的数量进行增减也可。一般而言，ηΧρ个电池串1060各自具备两个以上单电池。
[0051]也可将这些构成物以外的构成物加入模块电池1000中。有时也会从模块电池1000中省略掉这些构成物的一部分。
[0052]在箱体1020形成有容纳空间1100。η个电池串组1022_1、1022_2、...、1022_η ;正极汇流排1025的主要部分；m个并联汇流排1027_1、1027_2、…、1027_m ;负极汇流排1029的主要部分；砂砾1032及加热器1033容纳于容纳空间1100。箱体1020也可被替换为难以被称作“箱体”的结构体。该结构体也形成有与容纳空间1100相同的容纳空间。
[0053]在模块电池1000进行充电时，充电电流从正极汇流条1030经由模块电池1000的内部流向负极汇流条1031，由此第一单电池1080、第二单电池1081、第三单电池1082及第四单电池1083进行充电。
[0054]在模块电池1000进行放电时，放电电流从负极汇流条1031经由模块电池1000的内部流向正极汇流条1030，由此第一单电池1080、第二单电池1081、第三单电池1082及第四单电池1083进行放电。
[0055]在过大的充电电流流过短路电池所属的电池串1060时，第一保险丝1084及第二保险丝1085双方或其中一个发生熔断，从而使充电电流不会流向短路电池所属的电池串1060。由此，阻止短路电池燃烧。
[0056]第一单电池1080、第二单电池1081、第三单电池1082及第四单电池1083各自为钠硫电池。在模块电池1000进行充电及放电的情况下，容纳空间1100的温度通过加热器1033被调整为钠硫电池工作的温度。例如，容纳空间1100的温度调整为约300°C。钠硫电池也可被替换为其他种类的二次电池。
[0057](模块电池的使用例)
[0058]图7的示意图示出模块电池的使用例。
[0059]如图7所示，典型地，将模块电池1000用于电力储存装置1120。在模块电池1000用于电力储存装置1120的情况下，两个以上模块电池1000串联连接，由两个以上模块电池1000构成的串联连接体1123经由交直流变换装置(PCS) 1121与电力系统1122连接。模块电池1000也可用于其他用途。