JP3445147B2 - 集合電池 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は、ナトリウム−硫
黄電池の単電池を複数集合させてなる集合電池に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】 通常、集合電池は、断熱容器内に複数
の単電池を立設集合し、互いに接続して電池モジュール
とする構造を採っている。このような集合電池におい
て、単電池がナトリウム−硫黄電池のように、約３００
℃の高温で運転され、かつ、反応性に富む活物質を内蔵
するものについては、単電池の破損、異常加熱、あるい
は活物質の漏洩のような事態にも対応できるように、断
熱容器内に載置した単電池と断熱容器との間隙部に、例
えば、炭化珪素、アルミナ、ケイ砂の粒状物やセルベン
（磁器碍子の粉砕物）等の耐熱性、耐腐食性及び電気絶
縁性を有する粒状固定材を充填することが行われてい
た。

【０００３】 ところで、前記粒状固定材が流動可能な
状態で充填されている場合には、当該集合電池を移送す
る際の振動等によって、電池モジュールを構成する単電
池の相互間に位置ずれが生じる場合があり、この位置ず
れにより電池モジュール上部に配設された電気的接続部
材が断線を起こす等の問題があった。

【０００４】 そこで、このような単電池相互間の位置
ずれを確実に防止するために、前記粒状固定材にバイン
ダを混合して粒状固定材を硬化させる技術が案出され
た。例えば、特公平８−２１４２７号公報には、図３に
示すように、単電池１を載置した断熱容器３内に、断熱
容器３の底面から単電池１の上面近傍まで熱硬化性バイ
ンダを混合した粒状固定材４を充填した集合電池が開示
されている。この集合電池によれば、粒状固定材４を充
填した後に、バインダを熱硬化させることにより、単電
池１、ひいては電池モジュール２全体が粒状固定材４に
より固着され、単電池１相互間の位置ずれが防止され
る。なお、通常は、こうして硬化させた粒状固定材４と
単電池１の上面に、更に硬化させない粒状固定材５を敷
き、耐熱容器３の開口部に蓋体（図示せず）を装着して
密閉する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、前記
特公平８−２１４２７号公報記載の集合電池のように、
断熱容器３の底面から単電池１の上面近傍までの間隙部
すべてに高価なバインダを混合した粒状固定材４を用い
ると、集合電池全体の製造コストが上昇するという問題
があった。

【０００６】 本発明は、このような従来技術の問題点
に鑑みてなされたものであり、単電池の立設集合状態を
固定保持し、単電池相互間に位置ずれが生じるおそれを
確実に防止しつつ、バインダを混合した粒状固定材の使
用量を低減して、製造コストを大幅に低下させることが
できる集合電池を提供することを主な目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】 本発明によれば、複数
のナトリウム−硫黄電池の単電池を立設集合し、互いに
接続してなる電池モジュールと、当該電池モジュールを
収容する断熱容器と、当該断熱容器と前記単電池との間
隙部に充填された粒状固定材とを含んで構成される集合
電池であって、単電池の上端部から、当該単電池の長さ
の１／５〜１／１０下方までの部分に位置する粒状固定
材のみがほう酸を含む無機バインダを混合して硬化させ
たものであることを特徴とする集合電池（第一発明）、
が提供される。

【０００８】 また、本発明によれば、複数のナトリウ
ム−硫黄電池の単電池を立設集合し、互いに接続してな
る電池モジュールと、当該電池モジュールを収容する断
熱容器と、当該断熱容器と前記単電池との間隙部に充填
された粒状固定材とを含んで構成される集合電池であっ
て、単電池の上面に、当該単電池の長さの１／５〜１／
１０の高さで充填した粒状固定材のみがほう酸を含む無
機バインダを混合して硬化させたものであることを特徴
とする集合電池（第二発明）、が提供される。

【０００９】

【発明の実施の形態】 第一発明に係る集合電池におい
ては、図１に示すように、断熱容器３とナトリウム−硫
黄電池の単電池１との間隙部に充填された粒状固定材の
うち、単電池１の上端部から、単電池１の長さＨの１／
５〜１／１０下方までの部分に位置する粒状固定材４の
みほう酸を含む無機バインダを混合して硬化させたもの
としている。

【００１０】 本発明者らの研究により、このように電
池モジュール２を構成する単電池１と断熱容器３との間
隙部の内、単電池１上端部付近の特定高さの位置にのみ
バインダで硬化させた粒状固定材４を用いれば、他の間
隙部に充填された粒状固定材５が硬化されておらず、流
動可能な状態であっても、単電池１の立設集合状態を固
定保持し、単電池１相互間の位置ずれを防止するのに必
要な強度が得られることがわかった。

【００１１】 そして、バインダで硬化させた粒状固定
材４の使用を前記特定部分のみに限定することで、高価
なバインダを混合させた粒状固定材の使用量を従来の１
／５〜１／１０程度に低減でき、その結果、電池の製造
コストを大幅に低下させることが可能となった。また、
バインダの使用量を低減した結果、耐熱容器３内の水分
発生率が減少し、電気絶縁性が向上するという効果も発
現した。

【００１２】 なお、バインダで硬化させた粒状固定材
４を使用する部分を単電池１の上端部からその下方の特
定の位置までとしたのは、その使用部分をこれよりも断
熱容器３の底部方向へずらした場合には、バインダ固化
時に発生する水分の抜けが悪くなり、電気絶縁性の低下
を招くからである。また、このバインダで硬化させた粒
状固定材４の高さｈを単電池１の長さＨの１／５〜１／
１０としたのは、ｈがＨの１／１０未満では、電池モジ
ュール２を固定するための十分な強度を得ることが困難
となり、一方、ｈがＨの１／５を超えると、本発明の主
目的であるコストダウンの効果と水分の低減効果が減じ
るからである。

【００１３】 第一発明の集合電池を作製するにあたっ
ては、電池モジュール２を断熱容器３に収容した後、ま
ず、断熱容器３の底部から、単電池１の上端より単電池
１の長さＨの１／５〜１／１０下方の位置までの間隙部
にバインダを含まない粒状固定材５を充填する。そし
て、その上の間隙部に単電池１の上端部までバインダを
混合した粒状固定材４を充填し、加熱等により硬化さ
せ、単電池を立設集合状態に固定保持する。なお、通常
は、こうして硬化させた粒状固定材４と単電池１の上面
に、更に硬化させない粒状固定材５を敷き、耐熱容器３
の開口部に蓋体（図示せず）を装着して密閉する。

【００１４】 次に、第二発明について説明する。第二
発明に係る集合電池においては、図２に示すように、断
熱容器３とナトリウム−硫黄電池の単電池１との間隙部
に充填された粒状固定材のうち、単電池１の上面に、単
電池１の長さＨの１／５〜１／１０の高さ（厚さ）ｈで
充填した粒状固定材４のみほう酸を含む無機バインダを
混合して硬化させたものとしている。

【００１５】 本発明者らの研究により、このように電
池モジュール２を構成する単電池１と断熱容器３との間
隙部の内、単電池１上面にのみバインダで硬化させた粒
状固定材４を用いれば、他の間隙部に充填された粒状固
定材５が硬化されておらず、流動可能な状態であって
も、単電池１の立設集合状態を固定保持し、単電池１相
互間の位置ずれを防止するのに必要な強度が得られるこ
とがわかった。

【００１６】 そして、バインダで硬化させた粒状固定
材４の使用を前記単電池１の上面部分のみに限定するこ
とで、高価なバインダを混合させた粒状固定材の使用量
を従来の１／２程度に低減でき、その結果、電池の製造
コストを大幅に低下させることが可能となった。また、
バインダの使用量を低減した結果、耐熱容器３内の水分
発生率が減少し、電気絶縁性が向上するという効果も発
現した。

【００１７】 このバインダで硬化させた粒状固定材４
の高さ（厚さ）ｈを単電池１の長さＨの１／５〜１／１
０としたのは、前記第一発明の場合と同様、ｈがＨの１
／１０未満では、電池モジュール２を固定するための十
分な強度を得ることが困難となり、一方、ｈがＨの１／
５を超えると、本発明の主目的であるコストダウンの効
果と水分の低減効果が減じるからである。

【００１８】 第二発明の集合電池を作製するにあたっ
ては、電池モジュール２を断熱容器３に収容した後、ま
ず、断熱容器３の底部から、単電池１の上端までの間隙
部にバインダを含まない粒状固定材５を充填する。そし
て、単電池１上面の間隙部に、単電池１の長さＨの１／
５〜１／１０の高さ（厚さ）ｈとなるようにバインダを
混合した粒状固定材４を充填し、加熱等により硬化さ
せ、単電池を立設集合状態に固定保持する。

【００１９】 本発明に用いられる粒状固定材として
は、従来と同様に、炭化珪素、アルミナ、ケイ砂の粒状
物やセルベン（磁器碍子の粉砕物）等の耐熱性、耐腐食
性及び電気絶縁性を有するものが好適に使用できる。ま
た、粒状固定材硬化用のほう酸を含む無機バインダとし
ては、例えば、ほう酸−金属酸化物−無水ほう酸系の無
機バインダが、耐熱性、耐水性及び耐腐食性に優れるた
め好ましい。

【００２０】

【実施例】 以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではない。

【００２１】（実施例）長さが５２９ｍｍで重量が約５
ｋｇである単電池（ナトリウム−硫黄電池）を合計３６
０本立設集合し相互に接続した２５ｋＷクラスの電池モ
ジュールを用いて、図１に示すような本発明に係る集合
電池を作製した。バインダで硬化させた粒状固定材４の
充填位置は、単電池１の上端部からその下方１００ｍｍ
までの位置とし、その他の間隙部には、バインダを含ま
ない粒状固定材５を充填した。粒状固定材には平均粒径
４００μｍの珪砂を使用し、硬化用のバインダには無機
バインダ（ほう酸−金属酸化物−無水ほう酸系）を使用
した（粒状固定材へのバインダの混合率２％）。

【００２２】（比較例）前記実施例と同じ電池モジュー
ルを用いて、図３に示すような従来構造の集合電池を作
製した。粒状固定材及び硬化用のバインダには前記実施
例と同じものを使用し（粒状固定材へのバインダの混合
率２％）、バインダで硬化させた粒状固定材４を断熱容
器３底部から単電池１の上端部まで充填した。

【００２３】（評価）前記実施例及び比較例にて作製さ
れた集合電池について、使用した粒状固定材とバインダ
のコスト、電気絶縁性及び固定強度を調べ、その結果を
下表に示した。なお、使用した粒状固定材とバインダの
コストは、比較例品のそれを１００％としたときの相対
的な比率を示した。また、電気絶縁性については、電池
温度１２０〜１７０℃にて、１０００Ｖメガで測定した
ときの抵抗値を求めた。更に、固定強度については、そ
れぞれの集合電池に最大１Ｇの横振動を加えた際の位置
ずれや損傷の有無を調べた。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【発明の効果】 以上説明したように、本発明の集合電
池は、単電池の立設集合状態を固定保持し、単電池相互
間に位置ずれが生じるおそれを確実に防止できるだけで
なく、バインダで硬化させた粒状固定材の使用部分を限
定したことにより、その使用量が従来の１／２〜１／１
０程度に減少し、集合電池の大幅なコストダウンを実現
できる。また、発生水分率が減少するため電気絶縁性が
向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の集合電池の一実施形態を示す側面断
面図である。

【図２】 本発明の集合電池の他の実施形態を示す側面
断面図である。

【図３】 従来の集合電池の一例を示す側面断面図であ
る。

【符号の説明】

１…単電池、２…電池モジュール、３…断熱容器、４…
バインダで硬化させた粒状固定材、５…硬化させない
（バインダを含まない）粒状固定材。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のナトリウム−硫黄電池の単電池を
   立設集合し、互いに接続してなる電池モジュールと、 当該電池モジュールを収容する断熱容器と、 当該断熱容器と前記単電池との間隙部に充填された粒状
   固定材とを含んで構成される集合電池であって、 単電池の上端部から、当該単電池の長さの１／５〜１／
   １０下方までの部分に位置する粒状固定材のみがほう酸
   を含む無機バインダを混合して硬化させたものであるこ
   とを特徴とする集合電池。
2. 【請求項２】 複数のナトリウム−硫黄電池の単電池を
   立設集合し、互いに接続してなる電池モジュールと、 当該電池モジュールを収容する断熱容器と、 当該断熱容器と前記単電池との間隙部に充填された粒状
   固定材とを含んで構成される集合電池であって、 単電池の上面に、当該単電池の長さの１／５〜１／１０
   の高さで充填した粒状固定材のみがほう酸を含む無機バ
   インダを混合して硬化させたものであることを特徴とす
   る集合電池。