(57)【要約】【課題】二次電池として溶融塩電池を採用した電源装置である溶融塩電池システムにおいて、システム全体としてのエネルギー効率を高める。【解決手段】電解質が溶融状態であって電池として稼働状態の稼働溶融塩電池（電池ユニットＵ１の組電池１００）と、充電された状態はあるが非稼働状態で待機する予備溶融塩電池（電池ユニットＵ２の組電池１００）とによって、溶融塩電池システム２００を構成する。稼働溶融塩電池が放電によって所定の状態に達したとき（例えば、残量が閾値以下になったとき）、当該稼働溶融塩電池の出力を用いて予備溶融塩電池用の加熱装置を動作させ、予備溶融塩電池を稼働状態とする。【選択図】図６
2014056811.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融塩を電解質とする複数の溶融塩電池によって構成される溶融塩電池システムであって、
前記電解質が溶融状態の稼働溶融塩電池と、
前記稼働溶融塩電池を加熱する加熱装置と、
充電されており、前記電解質が固化状態の予備溶融塩電池と、
前記予備溶融塩電池を加熱することが可能な加熱装置と、
前記稼働溶融塩電池が放電によって所定の状態に達したとき、当該稼働溶融塩電池の出力を用いて前記予備溶融塩電池用の前記加熱装置を動作させ、前記予備溶融塩電池の電解質を溶融状態とする制御装置と
を備えている溶融塩電池システム。
【請求項２】
前記所定の状態とは、前記稼働溶融塩電池の充電容量の残量が、閾値以下となることである請求項１記載の溶融塩電池システム。
【請求項３】
前記稼働溶融塩電池の開放電圧を検知する電圧センサを具備し、前記制御装置は、検知された開放電圧に基づいて前記残量を推定する請求項２記載の溶融塩電池システム。
【請求項４】
前記稼働溶融塩電池から出力される電流を検知する電流センサを具備し、前記制御装置は、検知された電流に基づいて積算電力量を演算し、当該積算電力量に基づいて前記残量を推定する請求項２又は３に記載の溶融塩電池システム。
【請求項５】
前記予備溶融塩電池は、着脱可能に実装されているものと、非実装で保管されているものとを含む請求項１〜４のいずれか１項に記載の溶融塩電池システム。
【請求項６】
前記稼働溶融塩電池及びその加熱装置を含む電池ユニット、並びに、前記予備溶融塩電池及びその加熱装置を含む電池ユニットが、それぞれ少なくとも１個、着脱可能に設けられている請求項１〜５のいずれか１項に記載の溶融塩電池システム。
【請求項７】
溶融塩を電解質とする複数の溶融塩電池を備える溶融塩電池システムによって実行される溶融塩電池の充放電方法であって、
少なくとも２組用意された前記溶融塩電池を、各組共に、加熱装置により前記電解質を溶融させた状態で充電を行う第１工程と、
全ての前記溶融塩電池のうち一部の溶融塩電池については前記加熱装置により加熱保温して前記電解質の溶融状態を維持する第２工程と、
残余の溶融塩電池については保温せずに前記電解質を固化状態に遷移させる第３工程と、
前記負荷へ電力を供給する必要が生じると、前記一部の溶融塩電池から電力を供給する第４工程と、
前記一部の溶融塩電池が放電により所定の状態に達したとき、当該溶融塩電池の出力を用いて、前記残余のうち少なくとも１つの溶融塩電池の電解質を前記加熱装置により溶融状態に遷移させ、その後、前記負荷に対して、溶融状態に遷移した溶融塩電池から電力を供給する第５工程と
を有する溶融塩電池の充放電方法。
【請求項８】
前記外部電力源とは商用電源であり、
前記第１工程は、夜間電力を用いて実行され、前記第４工程及び前記第５工程は、昼間に実行される請求項７記載の溶融塩電池の充放電方法。
【請求項９】
溶融塩を電解質とする複数の溶融塩電池によって構成される溶融塩電池システムであって、
稼働状態にある稼働溶融塩電池と、
前記稼働溶融塩電池を加熱保温する加熱装置と、
充電された状態で加熱保温されず非稼働状態のまま待機する予備溶融塩電池と、
前記予備溶融塩電池を加熱することが可能な加熱装置と、
前記稼働溶融塩電池が放電によって所定の状態に達したとき、当該稼働溶融塩電池の出力を用いて前記予備溶融塩電池用の前記加熱装置を動作させ、前記予備溶融塩電池を稼働状態とする制御装置と
を備えている溶融塩電池システム。
【請求項１０】
溶融塩を電解質とする複数の溶融塩電池を備える溶融塩電池システムによって実行される溶融塩電池の充放電方法であって、
少なくとも２組用意された前記溶融塩電池を、各組共に、加熱装置により加熱保温した状態で充電を行う第１工程と、
全ての前記溶融塩電池のうち一部の溶融塩電池については前記加熱装置により加熱保温して稼働状態を維持する第２工程と、
残余の溶融塩電池については加熱保温せず非稼働状態で待機させる第３工程と、
前記負荷へ電力を供給する必要が生じると、前記一部の溶融塩電池から電力を供給する第４工程と、
前記一部の溶融塩電池が放電により所定の状態に達したとき、当該溶融塩電池の出力を用いて、前記残余のうち少なくとも１つの溶融塩電池を前記加熱装置により加熱して稼働状態に遷移させ、その後、前記負荷に対して、稼働状態に遷移した溶融塩電池から電力を供給する第５工程と
を有する溶融塩電池の充放電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融塩を電解質とする溶融塩電池によって構成され、外部電力源から独立して自立的に負荷に電力を供給することが可能な溶融塩電池システム及び、その充放電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、家庭用等の小規模需要家に設置するための、二次電池を用いた電源装置の市場ニーズが高まっている。かかる電源装置は、例えば、停電時の非常用電源として使用することができる。
上記電源装置に使用する二次電池は、例えばリチウムイオン電池のように、エネルギー密度に優れたものが好ましい。但し、リチウムイオン電池は、電解液が可燃性であるという要注意点を有する。これに対して、近年、高いエネルギー密度に加えて、不燃性という強力な利点を持つ二次電池として、溶融塩を電解質とする溶融塩電池が開発され、注目されている（特許文献１及び非特許文献１参照。）。
【０００３】
上記溶融塩電池の稼働温度領域は５７℃〜１９０℃であり、リチウムイオン電池の稼働温度領域（−２０℃〜８０℃）と比べると、特に高温領域での使用が可能である点で優れている。従って、不燃性で、高温領域でも使用できる溶融塩電池を用いた電源装置は、排熱スペースや防火等の装備が不要であり、素電池を高密度に集めて組電池を構成しても、全体としては比較的コンパクトな電源装置とすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−６７６４４号公報
【特許文献２】特開２００４−１１１１２３号公報
【特許文献３】特開２０１１−２２８２１１号公報
【特許文献４】特開２０１２−１３４１２６号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「ＳＥＩ  ＷＯＲＬＤ」２０１１年３月号（ＶＯＬ．４０２）、住友電気工業株式会社
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記溶融塩電池は、電解質が溶融状態でなければ充電することも放電させることもできない。電解質を溶融させるには、常温では得られない５７℃以上の温度が必要であり、また、より安定して動作させるためには、９０℃以上が望ましい。そこで、このような温度を得るための電気ヒータに対して、常時電力を供給すると、その分の電力量が、電源装置としてのエネルギー効率を下げる負の要素となる。
【０００７】
かかる課題に鑑み、本発明は、二次電池として溶融塩電池を採用した電源装置である溶融塩電池システムにおいて、システム全体としてのエネルギー効率を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、溶融塩を電解質とする複数の溶融塩電池によって構成される溶融塩電池システムであって、前記電解質が溶融状態の稼働溶融塩電池と、前記稼働溶融塩電池を加熱する加熱装置と、充電されており、前記電解質が固化状態の予備溶融塩電池と、前記予備溶融塩電池を加熱することが可能な加熱装置と、前記稼働溶融塩電池が放電によって所定の状態に達したとき、当該稼働溶融塩電池の出力を用いて前記予備溶融塩電池用の前記加熱装置を動作させ、前記予備溶融塩電池の電解質を溶融状態とする制御装置とを備えたものである。
【０００９】
一方、本発明は、溶融塩を電解質とする複数の溶融塩電池を備える溶融塩電池システムによって実行される溶融塩電池の充放電方法であって、少なくとも２組用意された前記溶融塩電池を、各組共に、加熱装置により前記電解質を溶融させた状態で充電を行う第１工程と、全ての前記溶融塩電池のうち一部の溶融塩電池については前記加熱装置により加熱保温して前記電解質の溶融状態を維持する第２工程と、残余の溶融塩電池については保温せずに前記電解質を固化状態に遷移させる第３工程と、前記負荷へ電力を供給する必要が生じると、前記一部の溶融塩電池から電力を供給する第４工程と、前記一部の溶融塩電池が放電により所定の状態に達したとき、当該溶融塩電池の出力を用いて、前記残余のうち少なくとも１つの溶融塩電池の電解質を前記加熱装置により溶融状態に遷移させ、その後、前記負荷に対して、溶融状態に遷移した溶融塩電池から電力を供給する第５工程と、を有するものである。
【００１０】
また、少し異なる観点からの本発明は、溶融塩を電解質とする複数の溶融塩電池によって構成される溶融塩電池システムであって、稼働状態にある稼働溶融塩電池と、前記稼働溶融塩電池を加熱保温する加熱装置と、充電された状態で加熱保温されず非稼働状態のまま待機する予備溶融塩電池と、前記予備溶融塩電池を加熱することが可能な加熱装置と、前記稼働溶融塩電池が放電によって所定の状態に達したとき、当該稼働溶融塩電池の出力を用いて前記予備溶融塩電池用の前記加熱装置を動作させ、前記予備溶融塩電池を稼働状態とする制御装置とを備えたものである。
【００１１】
また、本発明は、溶融塩を電解質とする複数の溶融塩電池を備える溶融塩電池システムによって実行される溶融塩電池の充放電方法であって、少なくとも２組用意された前記溶融塩電池を、各組共に、加熱装置により加熱保温した状態で充電を行う第１工程と、全ての前記溶融塩電池のうち一部の溶融塩電池については前記加熱装置により加熱保温して稼働状態を維持する第２工程と、残余の溶融塩電池については加熱保温せず非稼働状態で待機させる第３工程と、前記負荷へ電力を供給する必要が生じると、前記一部の溶融塩電池から電力を供給する第４工程と、前記一部の溶融塩電池が放電により所定の状態に達したとき、当該溶融塩電池の出力を用いて、前記残余のうち少なくとも１つの溶融塩電池を前記加熱装置により加熱して稼働状態に遷移させ、その後、前記負荷に対して、稼働状態に遷移した溶融塩電池から電力を供給する第５工程と、を有するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の溶融塩電池システム及びその充放電方法によれば、予備溶融塩電池を稼働状態にするには加熱が必要であっても、待機中の予備溶融塩電池には加熱装置による加熱保温が不要であるため、その分の電力を節約し、システム全体としてのエネルギー効率を高めることができる。
また、電解質の固化状態で電力を保存する予備溶融塩電池の場合には、加熱装置による加熱保温及び補充電が不要であるため、その分の電力を節約し、システム全体としてのエネルギー効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】溶融塩電池における発電要素の基本構造を原理的に示す略図である。
【図２】溶融塩電池本体（電池としての本体部分）の積層構造を簡略に示す斜視図である。
【図３】図２と同様の構造についての横断面図である。
【図４】電池容器に収容された状態の溶融塩電池の外観の概略を示す斜視図である。
【図５】素電池としての溶融塩電池を、外箱内に複数個並べて組電池を構成した状態の一例を示す斜視図（一部断面を含む。）である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る溶融塩電池システムの回路構成を示すブロック図である。
【図７】溶融塩電池システムの充電に関するシーケンス図である。
【図８】図７における電池ユニットの充電処理を、フローチャートで表した図である。
【図９】溶融塩電池システムの放電に関するシーケンス図である。
【図１０】図９における電池ユニットの引き継ぎ処理を、フローチャートで表した図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る溶融塩電池システムの回路構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［実施形態の要旨］
本発明の実施形態の要旨としては、少なくとも以下のものが含まれる。
【００１５】
（１）すなわち、これは、溶融塩を電解質とする複数の溶融塩電池によって構成される溶融塩電池システムであって、前記電解質が溶融状態の稼働溶融塩電池と、前記稼働溶融塩電池を加熱する加熱装置と、充電されており、前記電解質が固化状態の予備溶融塩電池と、前記予備溶融塩電池を加熱することが可能な加熱装置と、前記稼働溶融塩電池が放電によって所定の状態に達したとき、当該稼働溶融塩電池の出力を用いて前記予備溶融塩電池用の前記加熱装置を動作させ、前記予備溶融塩電池の電解質を溶融状態とする制御装置とを備えたものである。
【００１６】
上記のように構成された溶融塩電池システムでは、外部電力源の電圧が失われた場合又は外部電力源を使用しない場合に、稼働溶融塩電池から負荷に電力を供給することができる。また、稼働溶融塩電池が放電によって所定の状態に達したとき、当該稼働溶融塩電池の出力によって、予備溶融塩電池用の加熱装置を動作させ、予備溶融塩電池を溶融状態とする。これにより、電解質が固化状態であった予備溶融塩電池を起動し、負荷に電力を供給することができる。溶融塩電池は固化状態では自己放電しないので、充電した（好ましくは満充電の）状態を長期にわたって常温で維持することができる。このように、電解質の固化状態で電力を保存する溶融塩電池には、加熱装置による加熱保温及び補充電が不要である。
【００１７】
（２）また、上記（１）の溶融塩電池システムにおいて、所定の状態とは、例えば、稼働溶融塩電池の充電容量の残量が、閾値以下となることである。
この場合、例えば、稼働溶融塩電池の残量が残り少なくなったときに、その残量を用いて予備溶融塩電池を起動することにより、最初の稼働溶融塩電池から予備溶融塩電池へ、電力供給の主体となる電池を交代することができる。これにより、長時間にわたって、負荷に電力を供給することができる。
【００１８】
（３）また、上記（２）の溶融塩電池システムにおいて、稼働溶融塩電池の開放電圧を検知する電圧センサを具備し、制御装置は、検知された開放電圧に基づいて残量を推定するようにしてもよい。
この場合、開放電圧（ＯＣＶ）から放電開始前の初期の残量を推定することができる。
【００１９】
（４）また、上記（２）又は（３）の溶融塩電池システムにおいて、稼働溶融塩電池から出力される電流を検知する電流センサを具備し、制御装置は、検知された電流に基づいて積算電力量を演算し、当該積算電力量に基づいて残量を推定するようにしてもよい。
この場合、実際に出力された電力量に基づいて精度良く残量を推定することができる。
【００２０】
（５）また、上記（１）〜（４）のいずれかの溶融塩電池システムにおいて、予備溶融塩電池は、着脱可能に実装されているものと、非実装で保管されているものとを含むことができる。
溶融塩電池が固化状態から溶融状態となった予備溶融塩電池は、その立場が変わって、稼働溶融塩電池となる。また、逆に、それまで稼働していた稼働溶融塩電池は、いわば使用済みとなるので、保管されている予備溶融塩電池があれば、それと取り替えることによって、初期の状態と同様になる。すなわち、稼働溶融塩電池の残量が少なくなると、実装された予備溶融塩電池を新たな稼働溶融塩電池とし、使用済みの電池は保管されている予備溶融塩電池と取り替えることを繰り返せば、保管数に応じた長時間にわたって、負荷に電力を供給し続けることができる。
【００２１】
（６）また、上記（１）〜（５）のいずれかの溶融塩電池システムにおいて、稼働溶融塩電池及びその加熱装置を含む電池ユニット、並びに、予備溶融塩電池及びその加熱装置を含む電池ユニットが、それぞれ少なくとも１個、着脱可能に設けられている構成であってもよい。
この場合、加熱装置も含めたユニットでの取替が可能となるので、取替が容易である。
【００２２】
（７）一方、方法としては、溶融塩を電解質とする複数の溶融塩電池を備える溶融塩電池システムによって実行される溶融塩電池の充放電方法であって、少なくとも２組用意された前記溶融塩電池を、各組共に、加熱装置により前記電解質を溶融させた状態で充電を行う第１工程と、全ての前記溶融塩電池のうち一部の溶融塩電池については前記加熱装置により加熱保温して前記電解質の溶融状態を維持する第２工程と、残余の溶融塩電池については保温せずに前記電解質を固化状態に遷移させる第３工程と、前記負荷へ電力を供給する必要が生じると、前記一部の溶融塩電池から電力を供給する第４工程と、前記一部の溶融塩電池が放電により所定の状態に達したとき、当該溶融塩電池の出力を用いて、前記残余のうち少なくとも１つの溶融塩電池の電解質を前記加熱装置により溶融状態に遷移させ、その後、前記負荷に対して、溶融状態に遷移した溶融塩電池から電力を供給する第５工程と、を有するものである。
【００２３】
上記のような充放電方法では、外部電力源の電圧が失われた場合又は外部電力源を使用しない場合に、稼働している一部の溶融塩電池から負荷に電力を供給することができる。また、当該溶融塩電池が放電によって所定の状態に達したとき、当該溶融塩電池の出力によって、残余の予備の溶融塩電池のうち少なくとも１つの加熱装置を動作させ、当該加熱装置によって加熱される予備の溶融塩電池を溶融状態とする。これにより、電解質が固化状態であった予備の溶融塩電池を起動し、負荷に電力を供給することができる。溶融塩電池は固化状態では自己放電しないので、充電した（好ましくは満充電の）状態を長期にわたって常温で維持することができる。このように、電解質の固化状態で電力を保存する溶融塩電池には、加熱装置による加熱保温及び補充電が不要である。
【００２４】
（８）また、上記（７）の充放電方法において、外部電力源とは商用電源であり、第１工程は、夜間電力を用いて実行され、第４工程及び第５工程は、昼間に実行されるようにしてもよい。
この場合、夜間電力を使用して貯め込んだ電力を昼間に放出する電力の使用形態が実現され、商用電源に対する昼間の電力需要を低減することができる。このような電力の使用形態が広く普及すれば、一般に昼間にピークが現れる電力需要のピーク値低減あるいは電力需要の平準化に寄与する。
【００２５】
（９）一方、少し異なる観点からは、溶融塩を電解質とする複数の溶融塩電池によって構成される溶融塩電池システムであって、稼働状態にある稼働溶融塩電池と、前記稼働溶融塩電池を加熱保温する加熱装置と、充電された状態で加熱保温されず非稼働状態のまま待機する予備溶融塩電池と、前記予備溶融塩電池を加熱することが可能な加熱装置と、前記稼働溶融塩電池が放電によって所定の状態に達したとき、当該稼働溶融塩電池の出力を用いて前記予備溶融塩電池用の前記加熱装置を動作させ、前記予備溶融塩電池を稼働状態とする制御装置とを備えたものである。
【００２６】
上記（９）のように構成された溶融塩電池システムでは、外部電力源の電圧が失われた場合又は外部電力源を使用しない場合に、稼働溶融塩電池から負荷に電力を供給することができる。また、稼働溶融塩電池が放電によって所定の状態に達したとき、当該稼働溶融塩電池の出力によって、予備溶融塩電池用の加熱装置を動作させ、予備溶融塩電池を稼働状態とする。これにより、予備溶融塩電池を起動し、負荷に電力を供給することができる。
【００２７】
（１０）また、溶融塩を電解質とする複数の溶融塩電池を備える溶融塩電池システムによって実行される溶融塩電池の充放電方法としては、少なくとも２組用意された前記溶融塩電池を、各組共に、加熱装置により加熱保温した状態で充電を行う第１工程と、全ての前記溶融塩電池のうち一部の溶融塩電池については前記加熱装置により加熱保温して稼働状態を維持する第２工程と、残余の溶融塩電池については加熱保温せず非稼働状態で待機させる第３工程と、前記負荷へ電力を供給する必要が生じると、前記一部の溶融塩電池から電力を供給する第４工程と、前記一部の溶融塩電池が放電により所定の状態に達したとき、当該溶融塩電池の出力を用いて、前記残余のうち少なくとも１つの溶融塩電池を前記加熱装置により加熱して稼働状態に遷移させ、その後、前記負荷に対して、稼働状態に遷移した溶融塩電池から電力を供給する第５工程と、を有するものである。
【００２８】
上記（１０）のような充放電方法では、外部電力源の電圧が失われた場合又は外部電力源を使用しない場合に、稼働している一部の溶融塩電池から負荷に電力を供給することができる。また、当該溶融塩電池が放電によって所定の状態に達したとき、当該溶融塩電池の出力によって、残余の予備の溶融塩電池のうち少なくとも１つの加熱装置を動作させ、当該加熱装置によって加熱される予備の溶融塩電池を稼働状態とする。
【００２９】
［実施形態の詳細］
《溶融塩電池の基本構造》
図１は、溶融塩電池における発電要素の基本構造を原理的に示す略図である。図において、発電要素は、正極１、負極２及びそれらの間に介在するセパレータ３を備えている。正極１は、正極集電体１ａと、正極材１ｂとによって構成されている。負極２は、負極集電体２ａと、負極材２ｂとによって構成されている。
【００３０】
正極集電体１ａの素材は、例えば、アルミニウム不織布（線径１００μｍ、気孔率８０％）である。正極材１ｂは、正極活物質としての例えばＮａＣｒＯ２と、アセチレンブラックと、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）と、Ｎ−メチル−２−ピロリドンとを、質量比８５：１０：５：１００の割合で混練したものである。そして、このように混練したものを、アルミニウム不織布の正極集電体１ａに充填し、乾燥後に、１００ＭＰａにてプレスし、正極１の厚みが約１ｍｍとなるように形成される。
一方、負極２においては、アルミニウム製の負極集電体２ａ上に、負極活物質としての例えば錫を含むＳｎ−Ｎａ合金が、メッキにより形成される。
【００３１】
正極１及び負極２の間に介在するセパレータ３は、ガラスの不織布（厚さ２００μｍ）又はポリオレフィンシート（厚さ５０μｍ）に電解質としての溶融塩を含浸させたものである。この溶融塩は、例えば、ＮａＦＳＡ５６ｍｏｌ％と、ＫＦＳＡ（カリウム  ビスフルオロスルフォニルアミド）４４ｍｏｌ％との混合物であり、融点は５７℃である。融点以上の温度では、溶融塩は溶融し、高濃度のイオンが溶解した電解液となって、正極１及び負極２に触れている。また、この溶融塩は不燃性である。この溶融塩電池の稼働温度領域は５７℃〜１９０℃である。
【００３２】
なお、上述した各部の材質・成分や数値は好適な一例であるが、これらに限定されるものではない。
例えば、溶融塩としては、上記の他、ＮａＦＳＡと、ＬｉＦＳＡ、ＫＦＳＡ、ＲｂＦＳＡ又はＣｓＦＳＡとの混合物も好適である。また、有機カチオン等よりなる他の塩を混合する場合もあり、一般には、溶融塩は、（ａ）ＮａＦＳＡを含む混合物、（ｂ）ＮａＴＦＳＡを含む混合物、（ｃ）ＮａＦＴＡを含む混合物、が適する。また、（ａ）〜（ｃ）のうち２以上を混合することも可能である。これらの場合、各混合物の溶融塩は、比較的低融点となるので、少ない加熱で高濃度のイオンが溶解した状態を実現し、溶融塩電池を作動させることができる。
【００３３】
《溶融塩電池の具体的構造》
次に、より具体的な溶融塩電池の発電要素の構成について説明する。図２は、溶融塩電池本体（電池としての本体部分）１０の積層構造を簡略に示す斜視図、図３は同様の構造についての横断面図である。
図２及び図３において、複数（図示しているのは６個）の矩形平板状の負極２と、袋状のセパレータ３に各々収容された複数（図示しているのは５個）の矩形平板状の正極１とが、互いに対向して図３における上下方向すなわち積層方向に重ね合わせられ、積層構造を成している。
【００３４】
セパレータ３は、隣り合う正極１と負極２との間に介在しており、言い換えれば、セパレータ３を介して、正極１及び負極２が交互に積層されていることになる。実際に積層する数は、例えば、正極１が２０個、負極２が２１個、セパレータ３は「袋」としては２０袋であるが、正極１・負極２間に介在する個数としては４０個である。なお、セパレータ３は、袋状に限定されず、分離した４０個であってもよい。
【００３５】
なお、図３では、セパレータ３と負極２とが互いに離れているように描いているが、溶融塩電池の完成時には互いに密着する。正極１も、当然に、セパレータ３に密着している。また、正極１の縦方向及び横方向それぞれの寸法は、デンドライトの発生を防止するために、負極２の縦方向及び横方向の寸法より小さくしてあり、正極１の外縁が、セパレータ３を介して負極２の周縁部に対向するようになっている。
【００３６】
《実用上の素電池としての一形態》
上記のように構成された溶融塩電池本体１０は、例えばアルミニウム合金製で直方体状の電池容器に収容され、素電池すなわち、電池としての物理的な一個体を成す。
図４は、このような電池容器１１に収容された状態の溶融塩電池Ｂの外観の概略を示す斜視図である。なお、図２，図３における正極１及び負極２のそれぞれからは、端子（正極１の端子１ｔのみ図示している。）が電池容器１１の外部へ引き出される。図４において、電池容器１１の上部には、内部の気圧が過度に上昇したときに放圧するための安全弁１２が設けられている。なお、電池容器１１の内面には絶縁処理が施されている。電池容器１１は、例えば正面・背面に密着させる後述のヒータによって暖められ、その結果、電解質の塩は、溶融塩の電解液となる。
【００３７】
《実用上の組電池としての一形態》
図５は、上記のように構成された素電池としての溶融塩電池Ｂを、外箱１３内に複数個並べて組電池１００を構成した状態の一例を示す斜視図（一部断面を含む。）である。但し、溶融塩電池Ｂの端子等、細部の図示は省略している。なお、必要に応じて、この並びの方向と直交する方向（奥行き方向）にも複数列に溶融塩電池を並べて、多数の溶融塩電池によって組電池１００を構成することができる。
【００３８】
各溶融塩電池Ｂは、必要とする出力（電圧、電流）に応じて、互いに直列又は直並列に接続される。これにより、組電池１００は、所望の電圧・電流の定格で使用することができる。各電池容器１１間には、加熱装置としての面状のヒータ１４が装着されている。このヒータ１４で加熱することにより、溶融塩電池Ｂは、溶融塩の融点以上になるように加熱される。実際には、安定的な溶融状態とするため、全体が９０℃〜９５℃になるように加熱される。これにより、溶融塩が融解して、充電及び放電が可能な状態となる。
なお、このヒータ１４の設け方は、一例に過ぎず、一定数（複数）の溶融塩電池Ｂごとに１枚のヒータ１４を挟む構成や、底面又は側面にヒータを当てる構成等、種々変形が可能である。
【００３９】
上記外箱１３は例えば、全体としては概ね直方体であり、本体部１３ａと、蓋部１３ｂとによって構成されている。多数の溶融塩電池を並べて構成された組電池１００を収容した後、蓋部１３ｂは、例えばボルトにより、本体部１３ａに固定される。外箱１３は、断熱性に優れた材質や構造のものが好ましく、材質としては例えばセラミックが好適である。また、組電池１００は、ヒータ１４と共に、外箱１３に収容される。なお、組電池１００からの出力線、ヒータ１４への給電線、及び、図示しない温度センサの出力線は、例えば、外箱１３に壁貫通のブッシュ等（図示せず。）を設けて引き通される。外箱１３は密封状態ではなく、一定の内外通気が可能である。
【００４０】
このようにして、外箱１３に収容された組電池１００とすることにより、ヒータ１４から発せられる熱が外箱１３の外へ逃げにくくなり、外箱１３による組電池１００の保温効果が得られる。従って、熱効率が改善され、より少ない電力で、溶融塩を融点以上の温度、特に、好適な９０℃〜９５℃に維持することができる。
なお、組電池１００は、必ずしも外箱１３に収容されなければならない訳ではなく、外箱無しの状態で、単に集合させた状態で使用することも可能である。
【００４１】
《溶融塩電池システムとしての第１実施形態》
図６は、本発明の第１実施形態に係る溶融塩電池システムの回路構成を示すブロック図である。これは、当該システムの基本型となる簡素な形を示している。図において、溶融塩電池システム２００は、２つの電池ユニットＵ１，Ｕ２を備えている。各電池ユニットＵ１，Ｕ２は、「物」としては同一であるが、役割が異なり、一方は、内部の溶融塩電池の電解質が溶融状態であり、電池として稼働している。これを、「稼働溶融塩電池」と称する。他方は、その内部の溶融塩電池について満充電後に電解質が固化状態とされたものであり、電池としての動作をしない休眠の状態である。これを、「予備溶融塩電池」と称する。なお、予備溶融塩電池は満充電であることが好ましいが、必ずしも満充電でなくてもよく、一定以上の充電がされていればよい。ここでは例えば、電池ユニットＵ１の溶融塩電池が「稼働溶融塩電池」であり、電池ユニットＵ２の溶融塩電池が「予備溶融塩電池」である、とする。
【００４２】
電池ユニットＵ１は、組電池１００と、温度センサ１１０と、電圧センサ１２０と、ヒータ１４０と、スイッチＳＷ２及びＳＷ３とを備え、これらは、図示のように接続されている。組電池１００は、例えば図５に示したものである。なお、組電池１００とするのは、出力として必要な電圧・電流を確保するための一例であり、基本的には単体／集合体を問わず、溶融塩電池であればよい。
【００４３】
温度センサ１１０は、例えば、組電池１００を構成するいずれかの溶融塩電池Ｂの電池容器１１に密着して取り付けられ、電池容器１１の温度を検知する。検知した温度を表す信号は、制御装置１３０に送られる。複数の溶融塩電池Ｂはひとかたまりの組電池１００を成しているため、いずれか１つの電池容器１１の温度を、組電池１００の平均的温度として扱うことができる。
【００４４】
なお、温度センサ１１０の設け方は、上記以外にも種々あり得る。例えば、組電池１００全体の複数箇所で温度検知するように複数の温度センサを設け、検知した温度の平均値あるいは最小値を制御装置１３０にて演算してもよい。また、温度センサ１１０は、電池容器１１の内部に収容することも可能である。
【００４５】
電圧センサ１２０は、組電池１００の両端電圧を検知し、電圧を表す信号を制御装置１３０に送る。ヒータ１４０は、例えば図５におけるヒータ１４の総称である。スイッチＳＷ２，ＳＷ３は、例えば半導体スイッチング素子であり、制御装置１３０の駆動信号を受けてオン・オフ動作する。
【００４６】
一方、電池ユニットＵ２は、組電池１００と、温度センサ１１０と、電圧センサ１２０と、ヒータ１４０と、スイッチＳＷ４及びＳＷ５とを備え、これらは、図示のように接続されている。スイッチの符号（記号）は便宜上、電池ユニットＵ１と異なっているが、実体は同じである。
上記電池ユニットＵ１，Ｕ２は、当該システムの回路や筐体（図示せず。）に対して、ユニット単位で容易に着脱可能になっている。
【００４７】
溶融塩電池システム２００は、上記電池ユニットＵ１，Ｕ２及び制御装置１３０のほか、変換装置１５０、スイッチＳＷ１、電流センサ１６０及び、交流負荷のためにＤＣ／ＡＣ変換を行うインバータ１７０を備えており、これらは図示のように接続されている。変換装置１５０は、外部電力源ＰＳから供給される電圧を、溶融塩電池システム２００内で必要な直流電圧に変換する。スイッチＳＷ１は、例えば半導体スイッチング素子であり、通常はオンであるが、自立運転（外部電力源ＰＳから独立して自立的に負荷に電力を供給すること）を行う場合はオフになる。電流センサ１６０は、例えばシャント抵抗やホール素子を用いたものであり、溶融塩電池システム２００の出力電流（直流）を検知し、検知した電流を表す信号を制御装置１３０に送る。
【００４８】
溶融塩電池システム２００には、通常は、外部電力源ＰＳから電力が供給される。この電力により、各電池ユニットＵ１，Ｕ２の組電池１００を充電することができる。外部電力源ＰＳは、本実施形態では商用電源である。負荷Ｌ１は、交流負荷であり、通常は外部電力源ＰＳに直接接続されているが、外部電力源ＰＳの停電時は、溶融塩電池システム２００に繋ぎ替えることで、電力供給を受けることができる。また、溶融塩電池システム２００は、必要に応じて、直流負荷Ｌ２を接続することができる。
【００４９】
なお、制御装置１３０は、出力電圧が印加される電路Ｐに接続されることで、電圧入力を受けている。入力された電圧に基づいて、制御装置１３０は、例えばＤＣ５Ｖ，１２Ｖ等の制御電源電圧を作り出し、溶融塩電池システム２００内で制御電源電圧が必要なデバイスに提供する。
【００５０】
《溶融塩電池システムへの充電》
図７は、溶融塩電池システム２００の充電に関して図６に示す各部間でのやりとりを示すシーケンス図である。図６におけるスイッチＳＷ１〜ＳＷ５の初期状態としては、スイッチＳＷ１のみオンで、その他は全てオフである、とする。
【００５１】
図６を参照した図７において、上から順に、まず外部電力源ＰＳが正常であるときは、外部電力源ＰＳから負荷Ｌ１へ直接、電力が供給されている。
図７におけるフレームＦ内のシーケンスは、中間の点線より上段と下段とが互いに並列処理（ｐａｒ）であり、同時進行で実行される。
【００５２】
まず、上段側において、制御装置１３０が図６のスイッチＳＷ３をオンにすると、外部電力源ＰＳから電池ユニットＵ１のヒータ１４０に電力が供給され、電池ユニットＵ１の組電池１００が加熱される。組電池１００が稼働温度（９０℃以上９５℃未満）に達すると、制御装置１３０は、スイッチＳＷ２をオンにする。これにより、外部電力源ＰＳから電池ユニットＵ１の組電池１００に充電の電力が供給される。
【００５３】
充電中、制御装置１３０は、定期的にスイッチＳＷ２を、ごく僅かの時間だけオフにして組電池１００の開放電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）を電圧センサ１２０により検知する。制御装置１３０は、検知した開放電圧に基づいて、残量（充電状態；ＳＯＣ（State of charge））を推定する。開放電圧が満充電に相当する値に達すると、制御装置１３０は、電池ユニットＵ１の組電池１００が充電完了して満充電の状態になったことを認識する。
【００５４】
一方、下段側において、制御装置１３０が図６のスイッチＳＷ５をオンにすると、外部電力源ＰＳから電池ユニットＵ２のヒータ１４０に電力が供給され、電池ユニットＵ２の組電池１００が加熱される。組電池１００が稼働温度（９０℃以上９５℃未満）に達すると、制御装置１３０は、スイッチＳＷ４をオンにする。これにより、外部電力源ＰＳから電池ユニットＵ２の組電池１００に充電の電力が供給される。
【００５５】
充電中、制御装置１３０は、定期的にスイッチＳＷ４を、ごく僅かの時間だけオフにして組電池１００の開放電圧（ＯＣＶ）を電圧センサ１２０により検知する。制御装置１３０は、検知した開放電圧に基づいて、充電容量の残量（充電状態；ＳＯＣ）を推定する。開放電圧が満充電に相当する値に達すると、制御装置１３０は、電池ユニットＵ２の組電池１００が充電完了して満充電の状態になったことを認識する。
【００５６】
その後、制御装置１３０は、スイッチＳＷ４及びＳＷ５をオフにする。スイッチＳＷ４がオフになることにより、電池ユニットＵ２の組電池１００は、充放電しない状態となる。また、スイッチＳＷ５がオフになることにより、ヒータ１４０による加熱保温が止まる。従って、電池ユニットＵ２の組電池１００は徐々に温度が下がり、やがては常温になる。温度が５７℃未満になった時点で溶融塩の電解液は固化し始め、常温では完全に固化状態である。溶融塩電池は固化状態では自己放電しないので、満充電の状態を長期にわたって常温で維持することができる。すなわち、当該組電池１００は、「予備溶融塩電池」となる。電解質の固化状態で電力を保存する溶融塩電池にはヒータ１４０による加熱保温が不要であるため、その分の消費電力を節約することができる。
一方、電池ユニットＵ１の組電池１００は、その後も加熱保温され、電解質の溶融状態を維持する「稼働溶融塩電池」となる。
【００５７】
図８は、図７における電池ユニットＵ２の充電処理を、フローチャートで表した図である。
充電処理を開始した制御装置１３０は、スイッチＳＷ５をオンにして、ヒータ１４０により電池ユニットＵ２の組電池１００を加熱する（ステップＳ１）。次に、制御装置１３０は、組電池１００の温度Ｔが稼働温度（９０℃以上９５℃未満）に達するのを待つ（ステップＳ２）。組電池１００の温度Ｔが稼働温度に達すると、制御装置１３０は、スイッチＳＷ４をオンにして充電開始し、前述の要領で電池の残量を監視する（ステップＳ３）。以後、満充電になるのを待ち（ステップＳ４）、満充電後は、スイッチＳＷ４及びＳＷ５をオフにすることで、電池ユニットＵ２の組電池１００を構成する各溶融塩電池の電解質を固化状態に遷移させる（ステップＳ５）。
【００５８】
《溶融塩電池システムからの放電》
次に、溶融塩電池システム２００からの放電について、図９のシーケンスを参照して説明する。図６におけるスイッチＳＷ１〜ＳＷ５の初期状態としては、スイッチＳＷ２，ＳＷ３がオンで、スイッチＳＷ１，ＳＷ４，ＳＷ５はオフである。スイッチＳＷ１のオフにより、溶融塩電池システム２００は、外部電力源ＰＳから遮断される。
【００５９】
図９において、例えば商用電源の停電により、溶融塩電池システム２００から自立的に負荷に電力を供給することが必要となった場合、まずは、電池ユニットＵ１の組電池１００から負荷Ｌ１（及び／又はＬ２）に電力を供給する。制御装置１３０は、電池ユニットＵ１の組電池１００について、その残量を監視する。残量は、満充電時の開放電圧により推定される初期の残量から、実際に出力した積算電力量及びヒータ１４０での電力消費量を引いて行く演算により、求められる。この積算は、電流センサ１６０によって検知される出力電流に基づいて、制御装置１３０が行う。このような積算によって、実際に出力された電力量に基づいて精度良く残量を推定することができる。また、ヒータ１４０での電力消費量は、ヒータ１４０の消費電力を、スイッチＳＷ２，ＳＷ３が共にオンになっている時間で積算することにより、概算値を求めることができる。
【００６０】
残量が閾値以下になると、制御装置１３０は、スイッチＳＷ５をオンにして、ヒータ１４０により電池ユニットＵ２の組電池１００を加熱する。この加熱用の電力は、電池ユニットＵ１の組電池１００から電池ユニットＵ２のヒータ１４０に供給される。制御装置１３０は、電池ユニットＵ２の組電池１００の温度を監視し、稼働温度（９０℃以上９５℃未満）に達すると、スイッチＳＷ４をオンにする。これにより、電池ユニットＵ２の組電池１００から、負荷Ｌ１（及び／又はＬ２）に電力が供給され始める。
【００６１】
その後、制御装置１３０は、スイッチＳＷ２及びＳＷ３をオフにして、電池ユニットＵ１の使用を停止する。こうして、負荷に対する電力供給の主体は、電池ユニットＵ１の組電池１００から、電池ユニットＵ２の組電池１００へ引き継がれる。
なお、制御装置１３０は、その後も、電池ユニットＵ２の組電池１００について、残量監視と温度監視とを続ける。
【００６２】
図１０は、図９における電池ユニットの引き継ぎ処理を、フローチャートで表した図である。
制御装置１３０は、定期的に稼働溶融塩電池すなわち、電池ユニットＵ１の組電池１００の残量を監視し（ステップＳ１１）、残量が閾値以下になるのを監視する（ステップＳ１２）。残量が閾値以下になると、スイッチＳＷ５をオンにして、予備溶融塩電池すなわち、電池ユニットＵ２の組電池１００に対して、ヒータ１４０による加熱を行う（ステップＳ１３）。その後、制御装置１３０は、予備溶融塩電池の温度Ｔが稼働温度（９０℃以上９５℃未満）になるのを待ち（ステップＳ１４）、稼働温度になると、スイッチＳＷ４をオンにしてからスイッチＳＷ２及びＳＷ３をオフにして、電源供給の主体を、電池ユニットＵ１から電池ユニットＵ２に引き継ぐ（ステップＳ１５）。
【００６３】
《第１実施形態の溶融塩電池システムにおける動作のまとめ》
上記のような充電から放電までの過程を溶融塩電池の充放電方法として総括すると、当該方法は少なくとも以下の工程を含んで成り立っている。
（第１工程）
２組用意された溶融塩電池（組電池１００）を、各組共に、加熱装置１４０により電解質を溶融させた状態で充電を完了させ、好ましくは満充電の状態とする。この場合、加熱装置１４０に電力を供給し、また、充電の電力を供給するのは、外部電力源ＰＳである。なお、２組というのは最低限必要な基本型であり、２組以上であってもよい。
（第２工程）
一方の溶融塩電池（電池ユニットＵ１の組電池１００）については加熱装置１４０により加熱保温して電解質の溶融状態を維持する。すなわち、当該溶融塩電池は稼働溶融塩電池となる。
【００６４】
（第３工程）
他方の溶融塩電池（電池ユニットＵ２の組電池１００）については保温せずに電解質を固化状態に遷移させる。すなわち、当該溶融塩電池は、予備溶融塩電池となる。
（第４工程）
その後自立的に負荷（Ｌ１，Ｌ２）へ電力を供給する必要が生じると、まずは、一方の溶融塩電池（電池ユニットＵ１の組電池１００）から電力を供給する。
（第５工程）
一方の溶融塩電池（電池ユニットＵ１の組電池１００）が放電により残量が閾値以下になったとき、当該溶融塩電池の出力を用いて、加熱装置１４０（電池ユニットＵ２）により他方の溶融塩電池（電池ユニットＵ２の組電池１００）の電解質を溶融状態とする。すなわち、この時点で、当該溶融塩電池は予備溶融塩電池から稼働溶融塩電池に立場が変わる。その後、負荷に対しては、稼働溶融塩電池となった他方の溶融塩電池から電力を供給することができる。
【００６５】
なお、稼働／予備の対象となる溶融塩電池（組電池）がさらに多くの組、存在する場合は、一部（少なくとも１つ（１組））の溶融塩電池を溶融状態で稼働させ、残余（複数）の溶融塩電池を固化状態で待機させる。稼働溶融塩電池の残量が閾値以下になれば、残余の溶融塩電池のうち少なくとも１つを加熱して溶融状態に遷移させ、稼働溶融塩電池の役目を引き継がせる。
【００６６】
上記のように構成された溶融塩電池システム２００及びその充放電方法によれば、外部電力源ＰＳの電圧が停電により失われた場合に、稼働溶融塩電池から負荷に電力を供給することができる。また、稼働溶融塩電池が放電によって残量が閾値以下の状態に達したとき、当該稼働溶融塩電池の出力によって、予備溶融塩電池用の加熱装置を動作させ、予備溶融塩電池を溶融状態とする。これにより、電解質が固化状態であった予備溶融塩電池を起動し、負荷に電力を供給することができる。溶融塩電池は固化状態では自己放電しないので、充電完了（満充電）の状態を長期にわたって常温で維持することができる。このように、電解質の固化状態で電力を保存する溶融塩電池には、加熱装置による加熱保温及び補充電が不要であるため、その分の電力を節約し、システム全体としてのエネルギー効率を高めることができる。
【００６７】
また、残量の閾値として、放電限界より少し上の適切な値を設定することにより、稼働溶融塩電池のいわば最後の力で予備溶融塩電池を起動することができる。すなわち、最初の稼働溶融塩電池をできる限り長く使用した後に、予備溶融塩電池へ、電力供給の主体となる電池を交代することができる。これにより、長時間にわたって、負荷に電力を供給することができる。
【００６８】
また、図６に示した２つの電池ユニットＵ１，Ｕ２は、前述のように、当該システムに対して着脱可能に実装されている。さらに、非実装で、単独の予備品としての電池ユニットを保管しておくことができる。この電池ユニットも、好ましくは満充電の状態で電解質が固化していることにより、電力を蓄えている。そして、実装されている２つの電池ユニット間で、引き継ぎを行った後に、残量が閾値以下になった使用済みの電池ユニットを、この予備品の電池ユニットと交換すると、２つの電池ユニットの状態は、自立運転開始直後の溶融塩電池システムと実質的に同じ状態になる。
【００６９】
すなわち、稼働溶融塩電池の残量が少なくなると、実装された予備溶融塩電池を新たな稼働溶融塩電池とし、使用済みの電池は保管されている予備溶融塩電池と取り替えることを繰り返せば、保管数に応じた長時間にわたって、負荷に電力を供給し続けることができる。保管数が十分にあれば、災害時等、不慮の事故による長い停電にも、溶融塩電池システムから負荷に対して電力供給を維持することができる。
また、ユニット単位での取替により、通常溶融塩電池と一体化されているヒータも含めて、容易に取替を行うことができる。
【００７０】
なお、上記実施形態は、商用電源である外部電力源ＰＳの停電時に、自立的に負荷に電力を供給することが可能な溶融塩電池システムとして説明したが、停電以外でも、外部電力源ＰＳを使用しない場合に、当該システムを有効活用することができる。
例えば、電力供給会社との電気料金契約を昼夜別料金で行っている場合は、昼間より低料金な夜間電力を用いて溶融塩電池システム２００に蓄電しておき、昼間は可能な限り商用電源を使用せず、溶融塩電池システム２００から負荷に電力を供給するようにすればよい。すなわち、前述の工程のうち、第１工程は、夜間電力を用いて実行し、第４工程及び第５工程は、昼間に実行する形となる。
【００７１】
これにより、夜間電力を使用して貯め込んだ電力を昼間に放出する電力の使用形態が実現され、商用電源に対する昼間の電力需要を低減することができる。このような電力の使用形態が広く普及すれば、一般に昼間にピークが現れる電力需要のピーク値低減あるいは電力需要の平準化に寄与する。
また、需要家側では、電気料金の低減を実現することができる。なお、充放電の効率が１００％ではないことによる損失はあるが、昼夜の電気料金の格差により、当該損失を見込んでも、全体として電気料金の低減を実現可能である。
【００７２】
なお、上記実施形態では、稼働溶融塩電池の役目を予備溶融塩電池に引き継ぐタイミングとして、稼働溶融塩電池の残量が閾値以下になったことを具体例として挙げたが、負荷が一定の消費電力であれば、稼働時間が所定時間に達したことを、引き継ぎのタイミングとすることも可能である。
【００７３】
また、上記実施形態では、外部電力源ＰＳは商用電源であるとして説明したが、その他、太陽光発電装置、風力発電装置等のパワーコンディショナから提供される電力源であってもよい。例えば太陽光発電であれば、昼間の発電電力から使用電力を差し引いた余剰電力により溶融塩電池システム２００に電力を蓄え、日没後に溶融塩電池システム２００から電力を放出すれば、需要家単位での電気の自給自足も実現可能となる。
【００７４】
《溶融塩電池システムとしての第２実施形態》
また、図６は、基本型としての溶融塩電池システムを示したが、必要とする電圧・電流に応じて電池ユニットの数を増大することができる。
図１１は、本発明の第２実施形態に係る溶融塩電池システムの回路構成を示すブロック図である。図６との主な違いは、稼働／予備のいずれか一方を担うｎ個の電池ユニットＵ１１，Ｕ１２，・・・，Ｕ１ｎと、他方を担うｎ個の電池ユニットＵ２１，Ｕ２２，・・・，Ｕ２ｎとが、それぞれ、ｎ個並列接続の関係で用意されている点である。また、プラス側の各電路Ｐ１，Ｐ２，・・・，Ｐｎに対してそれぞれ、ｎ個のスイッチＳＷ１１，ＳＷ１２，・・・，ＳＷ１ｎが設けられている。
【００７５】
負荷に要する電流が大きい場合は、このような並列の接続によって、必要な電流容量を確保することができる。また、図１１では、稼働／予備のいずれか一方が電池ユニットＵ１１，Ｕ１２，・・・，Ｕ１ｎで、他方が電池ユニットＵ２１，Ｕ２２，・・・，Ｕ２ｎであるとしたが、これに限らず、他の「組分け」も可能である。例えば、全部で（２×ｎ）個ある電池ユニットのうち、任意の半数を「稼働組」とし、残余の半数を「予備組」とすることも可能である。
【００７６】
《溶融塩電池システムとしての第３実施形態》
なお、上記各実施形態では、常温で電解液が固化している溶融塩電池について説明したが、例えばＮａＦＳＡとＰｙ１３ＦＳＡ（Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルピロリジニウムＦＳＡ）との混合物は、５７℃よりも融点が低温で、例えば２０度程度の常温でも溶融状態である電解液・電解質として、適用可能である。そこで、このような常温でも充放電が可能な、溶融塩電池を用いた溶融塩電池システム（構成は図６と同様）について説明する。
すなわちこの場合、予備溶融塩電池は常温でも電解質が固化することはないが、実用レベルの充放電電流を確保する「稼働状態」とするためには、例えば５０℃〜９０℃程度までの加熱が必要である。逆に、常温でも溶融状態ではあるものの、自己放電は少ない状態となる。そこで、予備溶融塩電池は加熱保温せずに非稼働状態のまま待機させる。そして、稼働溶融塩電池が放電によって所定の状態に達したとき、当該稼働溶融塩電池の出力を用いて予備溶融塩電池用の加熱装置を動作させ、予備溶融塩電池を稼働状態とする。
【００７７】
《第３実施形態の溶融塩電池システムにおける動作のまとめ》
上記のような充電から放電までの過程を溶融塩電池の充放電方法として記載すると、当該方法は少なくとも以下の工程を含んで成り立っている。
（第１工程）
２組用意された溶融塩電池（組電池１００）を、各組共に、加熱装置により加熱保温した状態で充電を完了させ、好ましくは満充電の状態とする。
（第２工程）
一方の溶融塩電池（電池ユニットＵ１の組電池１００）については加熱保温し、稼働状態とする。すなわち、当該溶融塩電池は稼働溶融塩電池となる。
【００７８】
（第３工程）
他方の溶融塩電池（電池ユニットＵ２の組電池１００）については加熱保温せずに常温として、非稼働状態で待機させる。すなわち、当該溶融塩電池は、予備溶融塩電池となる。
（第４工程）
その後自立的に負荷（Ｌ１，Ｌ２）へ電力を供給する必要が生じると、まずは、一方の溶融塩電池（電池ユニットＵ１の組電池１００）から電力を供給する。
（第５工程）
一方の溶融塩電池（電池ユニットＵ１の組電池１００）が放電により残量が閾値以下になったとき、当該溶融塩電池の出力を用いて、加熱装置１４０（電池ユニットＵ２）により他方の溶融塩電池（電池ユニットＵ２の組電池１００）を加熱して稼働状態に遷移させる。すなわち、この時点で、当該溶融塩電池は予備溶融塩電池から稼働溶融塩電池に立場が変わる。その後、負荷に対しては、稼働溶融塩電池となった他方の溶融塩電池から電力を供給することができる。
【００７９】
なお、稼働／予備の対象となる溶融塩電池（組電池）がさらに多くの組、存在する場合は、一部（少なくとも１つ（１組））の溶融塩電池を稼働させ、残余（複数）の溶融塩電池を非稼働状態で待機させる。稼働溶融塩電池の残量が閾値以下になれば、残余の溶融塩電池のうち少なくとも１つを加熱して稼働状態に遷移させ、稼働溶融塩電池の役目を引き継がせる。
【００８０】
上記のように構成された第３実施形態に係る溶融塩電池システム２００及びその充放電方法によれば、外部電力源ＰＳの電圧が停電により失われた場合に、稼働溶融塩電池から負荷に電力を供給することができる。また、稼働溶融塩電池が放電によって残量が閾値以下の状態に達したとき、当該稼働溶融塩電池の出力によって、予備溶融塩電池用の加熱装置を動作させ、予備溶融塩電池を稼働状態とする。予備溶融塩電池は常温では自己放電が少ないので、充電完了（満充電）の状態に近い状態を、比較的長期にわたって常温で維持することができる。また、予備溶融塩電池を稼働状態にするには加熱が必要であっても、待機中の予備溶融塩電池には加熱装置による加熱保温及が不要であるため、その分の電力を節約し、システム全体としてのエネルギー効率を高めることができる。
また、その他は、第１実施形態に係る溶融塩電池システム２００と同様である。
【００８１】
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８２】
１：正極
１ａ：正極集電体
１ｂ：正極材
１ｔ：端子
２：負極
２ａ：負極集電体
２ｂ：負極材
３：セパレータ
１０：溶融塩電池本体
１１：電池容器
１２：安全弁
１３：外箱
１４：ヒータ
１３ａ：本体部
１３ｂ：蓋部
１００：組電池（溶融塩電池）
１１０：温度センサ
１２０：電圧センサ
１３０：制御装置
１４０：ヒータ（加熱装置）
１５０：変換装置
１６０：電流センサ
１７０：インバータ
２００：溶融塩電池システム
Ｂ：溶融塩電池
Ｌ１，Ｌ２：負荷
Ｐ１  電路
ＰＳ：外部電力源
ＳＷ１〜ＳＷ１ｎ：スイッチ
Ｕ１，Ｕ２，Ｕ１１，Ｕ１２，Ｕ１ｎ、Ｕ２１，Ｕ２２、Ｕ２ｎ：電池ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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