(57)【要約】      （修正有）【課題】電力貯蔵装置，非常用電源，無停電電源や電気自動車に用いるに好適なナトリウム二次電池モジュールを提供する。【解決手段】ナトリウム二次電池１００を保温容器内１，２へ収納したナトリウム二次電池モジュールであって、前記保温容器に断熱材３が設置されており、前記ナトリウム二次電池の発熱が増加した際に、前記断熱材の一部又は全部を除去したり、断熱性の小さい材料に交換することによって、前記断熱材の断熱性を低減して、前記保温容器の放熱量を増加することを特徴とする。【選択図】図２
2005149775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナトリウム二次電池を保温容器内へ収納したナトリウム二次電池モジュールであって、前記保温容器に断熱材が設置されており、前記ナトリウム二次電池の発熱増加に対応して、該断熱材は、その一部又は全部が除去されるか、若しくは断熱性の小さい材料に交換されることを特徴とするナトリウム二次電池モジュール。
【請求項２】
請求項１において、前記保温容器を構成する外壁の外側、又は、外側と内側に前記断熱材が設置されており、該外側に設置された前記断熱材の一部又は全部が除去されるか、若しくは断熱性の小さい材料に交換されることを特徴とするナトリウム二次電池モジュール。
【請求項３】
請求項１において、複数個の前記保温容器同士が上下又は／及び左右に隣接して配置されており、前記保温容器同士の外壁間に設けた断熱材の一部又は全部が除去されるか、若しくは断熱性の小さい材料に交換されることを特徴とするナトリウム二次電池モジュール。
【請求項４】
ナトリウム二次電池を保温容器内へ収納したナトリウム二次電池モジュールであって、前記保温容器に断熱材が設置されていると共に、前記保温容器の外側に空気移動制御材が配置されており、前記ナトリウム二次電池の発熱増加に対応して、前記空気移動制御材を構成する材料の一部又は全部が除去されるか、若しくは面積の小さい材料に交換されることを特徴とするナトリウム二次電池モジュール。
【請求項５】
請求項４において、複数個の前記保温容器同士が上下又は／及び左右に隣接して配置されており、前記保温容器同士の外壁間に設けた空気移動制御材を構成する材料の一部又は全部が除去されるか、若しくは面積の小さい材料に交換されることを特徴とするナトリウム二次電池モジュール。
【請求項６】
ナトリウム二次電池を保温容器内へ収納したナトリウム二次電池モジュールであって、前記保温容器を構成する外壁の外側、又は前記外壁の内側と外側に断熱材が設置されているか、あるいは前記保温容器を構成する外壁の内側に断熱材、前記外壁の外側に空気移動制御材が設置されていることを特徴とするナトリウム二次電池モジュール。
【請求項７】
請求項６において、複数個の前記保温容器同士が上下又は／及び左右に隣接して配置されており、前記保温容器同士の外壁間に断熱材、又は空気移動制御材が設置されていることを特徴とするナトリウム二次電池モジュール。
【請求項８】
請求項６において、前記保温容器の外壁の上部又は／及び下部の外側に断熱材、又は、空気移動制御材が設置されていることを特徴とするナトリウム二次電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力貯蔵装置，非常用電源，無停電電源や電気自動車に用いるに好適なナトリウム二次電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
負極室内に液体ナトリウム、正極室内に硫黄，多硫化ナトリウム，セレン，テルル，金属塩化物などの正極活物質を充填し、負極室／正極室間をβ型やβ″型のベータアルミナセラミックス製の固体電解質袋管で分離した構造のナトリウム二次電池は、長寿命でエネルギー密度が大きいことから注目され、夜間電力を貯えて昼間利用する負荷平準化に適した電力貯蔵装置，非常用電源や無停電電源、及び、ハイブリッド自動車を含めた電気自動車等への利用が期待されている。なお、この電池の利用拡大のためには、電池寿命を向上して、電池システムの低コスト化を図ることが重要である。
【０００３】
この電池の運転温度はナトリウムの融点を超えた１００℃以上と高いため、例えば特開平１０−２９４１２８号公報などに見られるように、普通真空断熱容器などの保温容器内へ電池を収納したモジュールとして使用される。しかしながら、この電池では長期間の運転による電池抵抗増加や電流増加によって電池運転時の発熱が増加し、電池温度が向上するという問題があった。即ち、電池の運転には許容温度範囲（例えばナトリウム硫黄電池では約２９０〜３７０℃が許容温度範囲）があり、電池の運転時に許容温度範囲の最高値を超えると、電池の劣化や破損の問題が発生して電池寿命が低下し、一方、許容温度範囲の最低値より下がると、電池抵抗が増加して、電池の運転が困難になるという問題が発生する。
【０００４】
この問題に対処するために、例えば特開平９−２５１８６６号公報に記載されたように、電池を収納する保温容器として真空断熱容器を用い、保温容器同士を収納した容器内の温度を換気装置で調整したり、特開平１１−５４１４６号公報のように、電池を収納する保温容器として真空断熱容器を用い、電池の発熱増加に対応して真空断熱容器の真空度を低下して、保温容器の放熱量を増加したりすることにより、電池運転温度を許容温度範囲内に制限する方法が提案されている。しかしながら、これらの方法は電池温度の制御には有効であるが、真空断熱容器を用いるために保温容器のコストが高く、また、容器内温度を調整する換気装置や、真空度を低下するための設備が必要で、これらの結果として、電池システムの低コスト化が十分には実現できないという欠点があった。
【０００５】
また、長期運転での電池抵抗増加による電池効率低下の予測を基に、放熱量の大きな保温容器を最初から用いることも可能であるが、この方法では、電池効率が低下しない際には電池温度が低下するという問題が発生する。このため、保温容器に設けたヒータを運転して、電池温度を許容温度範囲内に制限する必要があり、ヒータの使用によって電池システムのエネルギー密度が低下して、電池システムの利用効果が低減し、その結果として、電池システムの低コスト化利用が実現できないという欠点がある。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２５１８６６号公報
【特許文献２】特開平１１−５４１４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記従来技術の欠点を除き、真空断熱容器に比べて低コストな保温容器を用いると共に、保温容器の放熱量を適正化して、電池温度を適切に制御することにより、電池システムの寿命向上と低コスト化が可能なナトリウム二次電池モジュールを提供す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、ナトリウム二次電池を保温容器内へ収納したナトリウム二次電池モジュールであって、前記保温容器に断熱材が設置されており、前記ナトリウム二次電池の発熱増加に対応して、該断熱材は、その一部又は全部が除去されるか、若しくは断熱性の小さい材料に交換されることを特徴としている。ここで、前記保温容器を構成する外壁の外側、又は、外側と内側に前記断熱材が設置されており、該外側に設置された前記断熱材の一部又は全部が除去されるか、若しくは断熱性の小さい材料に交換されること、又は、複数個の前記保温容器同士が上下又は／及び左右に隣接して配置されており、前記保温容器同士の外壁間に設けた断熱材の一部又は全部が除去されるか、若しくは断熱性の小さい材料に交換されることが特に望ましい。さらに、前記保温容器の上部又は／及び下部に設置された前記断熱材の一部又は全部が除去されるか、若しくは断熱性の小さい材料に交換されることが望ましい。
【０００９】
また、本発明は、ナトリウム二次電池を保温容器内へ収納したナトリウム二次電池モジュールであって、前記保温容器に断熱材が設置されていると共に、前記保温容器の外側に空気移動制御材が配置されており、前記ナトリウム二次電池の発熱増加に対応して、前記空気移動制御材を構成する材料の一部又は全部が除去されるか、若しくは面積の小さい材料に交換されることを特徴としている。ここで、複数個の前記保温容器同士が上下又は／及び左右に隣接して配置されており、前記保温容器同士の外壁間に設けた空気移動制御材を構成する材料の一部又は全部が除去されるか、若しくは面積の小さい材料に交換されることが特に望ましく、前記保温容器の上部又は／及び下部の外側に配置された前記空気移動制御材を構成する材料の一部又は全部が除去されるか、若しくは面積の小さい材料に交換されることが望ましい。
【００１０】
上記の本発明により、真空断熱容器に比べて低コストな保温容器を用いると共に、ナトリウム二次電池の発熱増加に対応して保温容器の放熱量が増加するので、これによって、電池温度が適切に制御されて電池寿命が向上し、電池システムの低コスト化が可能なナトリウム二次電池モジュールが実現される。
【００１１】
一方、本発明のモジュールは、ナトリウム二次電池を保温容器内へ収納したナトリウム二次電池モジュールであって、前記保温容器を構成する外壁の外側、又は前記外壁の内側と外側に断熱材が設置されているか、あるいは、前記保温容器を構成する外壁の内側に断熱材が、前記外壁の外側に空気移動制御材が設置されていることを特徴としている。ここで、複数個の前記保温容器同士が上下又は／及び左右に隣接して配置されており、前記保温容器同士の外壁間に断熱材、又は、空気移動制御材が設置されていることが特に望ましく、前記保温容器の外壁の上部又は／及び下部の外側に断熱材、又は、空気移動制御材が設置されていることが望ましい。さらに、前記ナトリウム二次電池の軸方向を水平又は斜めに寝かせて前記保温容器内へ収納すること、又は／及び、前記ナトリウム二次電池を収納容器内に入れて前記保温容器内へ収納することが望ましい。
【００１２】
上記本発明のモジュールにより、ナトリウム二次電池の寿命向上と共に、低コスト化が可能なモジュールが実現される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、真空断熱容器よりも低コストな保温容器を用いることができると共に、電池発熱の増加に対応して運転時の電池温度を許容温度範囲内に保つことができ、この結果、電池の長期寿命が達成され、低コスト化が可能なナトリウム二次電池モジュールが実現される。また、このモジュール構造に用いるナトリウム二次電池を保温容器内に水平又は斜め方向に寝かせた横置き構造にすることにより、電池の大容量化と効率向上との両立が可能になると共に、モジュールの設置空間の高さや面積の自由度が向上され、モジュールの低コスト化，高効率化、及び、実用化に適したナトリウム二次電池モジュールが実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を図面を用いて説明する。
【００１５】
図１は本発明に用いるナトリウム二次電池モジュールの第一のモジュール構造例を示しており、ａ）は正面断面図、ｂ）はａ）に図示されたＡ−Ａ′位置の断面図である。これらの図において、１は保温容器の外壁であり、耐火性を考慮して鋼板やＳＵＳ板で構成されている。なお、雨降り等に対する含水防止を目的に、外壁１の上面１１と側面１２とは気密に接合されており、下面１３で支えられている。２は保温容器の内壁であり、外壁１の下面１３で支えられると共に、この図では、内壁２の上面２１は側面２２に被さって、蓋の役目を果たしている。３は外壁１と内壁２との間に充填された断熱材であり、この厚さを適切に選ぶことにより、内部に設置されたナトリウム二次電池１００の温度を適切な範囲に保っている。なお、断熱材は、例えばロックウールのような不燃材料で構成されることが、モジュールの耐火性向上のために望ましい。また、外壁１の下面１３の上にも断熱材３が充填されており、外壁１，内壁２及び断熱材３などによって保温容器を構成している。４，５はそれぞれ柱と棚であり、これによって保温容器内に収納されたナトリウム二次電池１００の重量を支えている。なお、柱４の下部は外壁１の下面１３に固定されている。また、６はマイカ板のような絶縁材、７は二酸化ケイ素などから成る乾燥砂であり、ナトリウム二次電池間や、ナトリウム二次電池と内壁２や柱４，棚５との間の電気絶縁や、電池の安全性の役目を果たしている。さらに、８は保温容器内に設けたヒータであり、室温から運転温度への温度立上げや電池運転停止時の温度保持などの役目や、電池運転時の保温容器内の温度制御の役目を果たしている。なお、電池システムの効率向上のためには、電池運転時にはヒータの使用が停止できると共に、充放電開始時の電池温度を許容温度範囲内に制御するために必要な、電池運転停止時のヒータ使用量が比較的少なくなるように、保温容器の放熱量を選定することが望ましい。
【００１６】
また、図１においては、ナトリウム二次電池１００は保温容器内に横方向と上下方向に並べて複数個配置されている。ここで、ナトリウム二次電池１００は、後述の図６に示されたように、液体ナトリウムを収納した負極室と、正極活物質を収納した正極室と、前記負極室，正極室間を分離した固体電解質から構成されている。なお、この図ではナトリウム二次電池１００の電池容器が円筒形状であり、内部に有底袋管状で、長さが直径よりも大きい固体電解質袋管を収納し、この固体電解質袋管の軸方向を水平又は斜めに寝かせた形で、電池の長手方向を水平又は斜めにして、保温容器内に横置き配置されている。この代わりに、電池の長手方向を鉛直方向に立てて、縦置き配置することも可能である。また、固体電解質袋管の代わりに、平板状の固体電解質を用いた平板状のナトリウム二次電池を積重ねて、保温容器内に配置することもできる。さらに、電池容器の外表面を直方体形状にして、電池のモジュール内での充填密度を向上することも可能である。また、９は電池間を電気的に接続したり、電池と外部回路とを電気的に接続するブスバである。
【００１７】
さらに、このモジュール構造においては、保温容器の外壁１の外側に断熱材３１が設けられており、この断熱材３１と外壁１の内側に設けた断熱材３とによって、ナトリウム二次電池１００の運転時の発熱に対して、電池温度が許容温度範囲を超えないように、保温容器の放熱量を制御している。また、断熱材３１の外側には支持板１０が設けられており、これによって断熱材３１が保温容器に固定されている。
【００１８】
この構造のナトリウム二次電池モジュールの運転方法においては、全運転時間の比較的短い期間では一般に電池効率が高く、その結果として電池運転時の発熱量が小さいため、断熱材３と共に断熱材３１を設けて、保温容器の放熱量を比較的小さくし、電池運転時に許容温度範囲を超えず、運転停止後の充放電開始時に許容温度範囲以下にならないためのヒータ使用量を小さくして、運転時の電池温度を許容温度範囲内に保っている。一方、電池を長期間運転して全運転時間が比較的長くなり、電池抵抗の増加によって電池効率が低下した場合や、電池の運転電流が増加した場合には、電池からの発熱量が増加するため、断熱材３１の一部又は全部を除去したり、断熱性の小さい断熱材に交換することによって、断熱材の断熱性を低減するように対応している。この結果、保温容器の放熱量が大きくなり、電池発熱時の温度上昇を所定範囲内に制御して、電池温度を許容温度範囲内に保つことが可能である。なお、電池の効率は一般に、（起電力−放電電流×電池抵抗）／（起電力＋充電電流×電池抵抗）で得られ、電池の発熱は電流の二乗×電池抵抗で与えられるのが一般的である。
【００１９】
また、ナトリウム硫黄電池においては、電流の二乗×電池抵抗と共にエントロピー変化の効果で、電池の発熱量は一般に放電時に大きいため、放電運転時の発熱によって許容温度範囲を超えることなく、且つ、電池の充放電開始時に許容温度範囲内に電池温度を制御するために必要な、運転停止時のヒータの使用量が出来るだけ小さく、望ましくはヒータの使用が不要となるように、断熱材の断熱性を選定して、保温容器の放熱量を制御することが好ましい。さらに、電池の充電時の発熱量は放電時よりも小さいため、場合によっては充電時でも一部ヒータを使用して、電池温度を許容温度範囲内に保つ場合もあるが、電池システムの向上のためには、充電時でのヒータ使用ができるだけ小さくなるように、断熱材の断熱性を制御することが望ましい。このような方法を用いることにより、真空断熱容器に比べて低コストな断熱材による保温容器を用いて、ナトリウム二次電池の発熱増加に対応して保温容器の放熱量を増加することが可能であり、電池温度を適切に制御することによって電池の長期寿命が達成され、低コスト化が可能なナトリウム二次電池モジュールを実現することができる。
【００２０】
ここで、運転時の電池温度を測定したり、電池の抵抗増加や効率低下を測定して運転時の電池温度を推定したりして、放電時の電池温度が許容温度範囲を超えない時期に断熱材の断熱性を低減し、許容温度範囲内に電池温度を保つことが望ましい。また、場合によっては、電池温度や抵抗増加，効率低下を基に、運転時の電池温度の最低値が許容温度範囲内よりも少し低温になる条件に、断熱材の断熱性を低減することも可能である。この場合には、電池温度を許容温度範囲内に設定するために電池運転時にヒータを少し使用する必要があるが、その後の電池抵抗増加や電池効率低下によって、電池運転時のヒータ使用は不要となる。また、これによれば、電池の運転開始初期から断熱性の小さい断熱材を用いた場合に比べて、ヒータの発熱量は少なく出来るために、電池システムのヒータ使用によるエネルギー密度の低下は比較的小さく、電池システムのコスト増加が防止できる。また、先に述べたように、断熱材の断熱性の制御のみによって、運転時の電池温度が許容温度範囲内よりも低温にならないように保つ方法に比べて、この方法によれば、断熱材の除去や交換の回数が少なく出来て、電池システムの管理が簡略化され、電池システムの低コスト化利用ができる利点も得られる。
【００２１】
このように、本発明では、電池の発熱増加に対応して断熱材の断熱性を低減し、その結果として、運転時の電池温度を許容温度範囲内に保つことが可能である。また、断熱性を小さくするために断熱材を一部又は全部除去した場合には、除去した断熱材を別の保温容器へ用いることが可能なために、材料の無駄は無く、モジュールの低コスト化が容易に実現される。なお、断熱材を一部除去する方法を用いる場合には、断熱材として体積膨張し易い材料を用いることが望ましく、こうすることにより、一部除去した際に残った断熱材が体積膨張して、外壁１，内壁２や支持板１０と接触し、保温容器の断熱性制御が高精度に行われるという利点が得られる。
【００２２】
一方、本発明の代わりに、保温容器の放熱量を最初から大きくして、電池からの発熱量が小さい運転初期にはヒータからの発熱量を大きくし、長時間運転して電池が抵抗増加や効率低下した場合に、ヒータからの発熱量を小さくすることも考えられるが、運転時の電池温度を許容温度範囲内に保つためにはヒータからの発熱量が相対的に大きくなるために、この結果としてモジュールの効率が低下して、電池システム利用の低コスト化が困難になるという欠点がある。
【００２３】
なお、図１のモジュール構造においては、保温容器の外壁１の外側に断熱材３１が設置され、電池の発熱増加に応じて断熱材３１を除去したり、断熱性の小さい材料に交換する方法が用いられているが、この代わりに、断熱材３１や支持板１０の設置をやめて、外壁１の内側に設けられた断熱材３の一部を除去したり、交換することも可能である。但し、図１のように外壁１の外側に設けた断熱材３１の一部又は全部を除去したり、断熱性の小さい材料にすることは、断熱材３を除去したり、交換する場合に比べて操作が簡単であり、且つ、電池の運転を停止せずに断熱材３１を除去又は交換することが可能である。一方、場合によっては、本容器の外壁１の内側には断熱材３を設けず、外側のみに設けた断熱材３１の一部を除去したり、交換することも可能であるが、保温容器の断熱性を向上するためには、外壁１の内側に断熱材３を設けることが望ましい。これらの結果、図１のモジュール構造においては、保温容器の放熱量制御方法が簡単で、電池の運転停止が不要なために、操作に手間が掛からず、電池システム使用の低コスト化が可能になるという利点がある。また、断熱性の小さい断熱材に交換する場合に比べて、操作の簡略化の点からは、断熱材３１の一部又は全部を除去する方法が望ましい。
【００２４】
さらに、図１のモジュール構造では外壁１の上面１１及び側面１２の外側に断熱材３１が設けられているが、下面１３の外側にも断熱材を設けることが可能である。ここで、保温容器においては、保温容器内の空気などのガス対流の影響で、一般に上下に温度が移動し易いために、保温容器の上部又は／及び下部に設けた断熱材の断熱性、特に上部に設けた断熱材の断熱性を必要に応じて低減することが望ましく、こうすることによって、電池の発熱が増加した際の電池温度の厳密な制御が特に容易となる。また、保温容器の側部に設けた断熱材においては、電池を径方向に複数個設置した保温容器の方向に設けた断熱材の断熱性を高めて、電池の発熱増加時にもこの部分の断熱材を除去しないことが望ましく、こうすることによって、径方向に複数個設置された電池間の温度が比較的均一化され、モジュールの効率低下が防止されるという利点が得られる。
【００２５】
一方、図１のｂ）のように横置きした電池の１個、又は、図２に示されているように２個の電池を軸方向に設置した保温容器の方向に設けた断熱材では、電池の発熱増加の際に断熱性を低減することが可能であり、こうすることによって、電池内の温度分布は電池間に比べて均一化されやすいために、モジュールの効率が低下する問題は起こりにくく、電池の発熱量増加に容易に対応できるという効果が得られる。なお、図１のモジュール構造においては、この問題に対応して、外壁１の上面１１の外側に断熱材３１が設けられると共に、横置きした電池を軸方向に設置した外壁１の側面１２の外側にも断熱材３１が設けられており、電池の発熱増加時にはこれらの断熱材３１の一部又は全部を除去したり、断熱性の小さい材料に交換して、電池温度を所定温度範囲内に制御している。
【００２６】
このように、横置きした電池を収納した保温容器を用いた場合には、保温容器の上部又は／及び下部に設置した断熱材と共に、電池の軸方向に設置した断熱材の断熱性を低減することが可能であり、こうすることによって、保温容器の放熱量の増加や電池間の温度分布が制御できて、電池温度の制御が容易で、高精度に行われるという利点が得られる。なお、このためには、横置きした電池を保温容器内に収納した軸方向の電池数は、図１のように１個、又は、図２のように２個であることが望ましく、こうすることによって、電池間の温度が比較的均一化されて、モジュールの効率低下をできるだけ防止しながら、断熱材の断熱性を低下して、電池温度を許容温度範囲内に制御することができる。一方、縦置きした電池を収納した保温容器を用いた場合には、側面方向に収納した電池数が２個よりも大きくなるのが一般的であるため、保温容器の側面に設けた断熱材の断熱性を低下して、放熱量を大きくすると、電池間に温度差がついて、その結果としてモジュールの効率低下が起こる。このため、この場合には、保温容器の上部又は／及び下部方向に設けた断熱材の断熱性のみを低下することが望ましい。
【００２７】
図２は本発明に用いるナトリウム二次電池モジュールの第二のモジュール構造例を示しており、図１と同じ符号で記載されたものは同じ内容を示している。図２においては、保温容器内に複数個設けたナトリウム二次電池１００は横置きされ、上下方向に積層されて保温容器の内壁２の下面２３で保持されると共に、軸方向に２個の電池が設置されており、これらの電池間は絶縁材６や乾燥砂７で電気的に分離されている。また、複数個の保温容器同士を上下に積重ねた構造となっており、保温容器を構成する外壁１の内側に断熱材３が、外壁１の外側に断熱材３１，３２，３３が設けられている。なお、図示されていないが、この代わりに複数個の保温容器を柱と棚で支持して、上下や左右に積重ねた構造を用いることも可能であり、この場合には、保温容器と棚との間に断熱材を設けて、これの一部又は全部を除去したり、断熱性の小さい材料に交換することができる。
【００２８】
図２の構造においては、図１と同様に上部に設けた保温容器外壁の上面１１の外側に断熱材３１が設けられていると共に、積重ねた保温容器間に断熱材３２が、下部に設けた保温容器外壁の下面１３の外側に断熱材３３が設けられており、電池発熱が増加した際には、これらの断熱材３１，３２，３３の一部又は全部を除去したり、断熱性の小さい材料に交換することによって、充放電時の電池温度を許容温度範囲内に制御している。こうすることにより、上下に温度が移動し易い保温容器の放熱量が適切に制御されて、電池発熱が増加しても電池温度を許容温度範囲内に保つことが容易に可能である。ここで、保温容器では上部温度が下部温度よりも大きくなるのが一般的なため、断熱材の除去量を３１＞
３２＞３３として、断熱材の放熱量を３１＞３２＞３３とすることが望ましく、場合によっては、断熱材３３は除去しないことも可能である。また、断熱材３２は上部に設けた保温容器外壁の下面１３と下部に設けた保温容器外壁の上面１１の放熱量制御に関係するが、この場合には、外部空間への放熱によって、上下に設けた保温容器同士の間での温度移動が起こるため、これらの問題を考慮して、断熱材３２の断熱性を制御する必要がある。
【００２９】
ここで、前述のように、除去したり、交換したりする断熱材としては保温容器の外壁１の外側に設けたものが望ましく、図２においては断熱材３１，３２又は／及び３３を除去したり、交換することが、温度制御操作の簡略化や電池の運転停止防止のために特に望ましい。なお、操作の簡略化のためには、断熱材を交換するよりも除去することが望ましく、これにより、電池システムの低コスト化が容易に可能となる。また、場合によっては、図１と同様に、横置きした電池を軸方向に設置した外壁１の側面１２の外側に断熱材を設けて、電池の発熱増加時にこの断熱材の一部又は全部を除去したり、断熱性の小さい材料に交換して、電池温度を許容温度範囲内に制御することも可能である。さらに、保温容器同士の間に設けた断熱材３２や、下部に設けた保温容器外壁の下面１３の外側に設けた断熱材３３においては、上部に設けた保温容器外壁の上面１１の外側に設けた断熱材３１と比較して、支持板１０を設けなくても保温容器に断熱材が固定できる利点がある。
【００３０】
また、少なくとも保温容器同士の間に設けた断熱材３２の断熱性を適切に低減することによって、上下に設けた保温容器の両者に対して温度制御ができるため、モジュール全体の温度制御のための操作が簡略化できるという利点も得られる。ここで、断熱材３２を一部除去する場合には、断熱材３２として体積膨張し易い材料を用いることが望ましく、こうすることによって、一部除去した際に残った断熱材が体積膨張して、上部に設けた保温容器外壁の下面１３や下部に設けた保温容器外壁の上面１１に接触し、上下の保温容器の断熱性制御が高精度に行われるという利点が得られる。なお、断熱材３１，３３を一部除去する際にも、上記理由と同様に、体積膨張し易い材料を用いることが望ましい。
【００３１】
図３は本発明に用いるナトリウム二次電池モジュールの第三のモジュール構造例を示しており、図１，図２と同じ符号で記載されたものは同じ内容を示している。図３においては、複数個の保温容器同士を横方向に隣接した構造となっており、保温容器を構成する外壁１の内側に断熱材３が設けられていると共に、外壁１の側面１２の外側にも断熱材が設けられている。ここで、側面１２の外側で、隣接する保温容器に接触しない２種類の断熱材３１′，３１″は支持板１０によって保温容器に固定されている。一方、隣接する保温容器外壁の側面１２同士の間にも２種類の断熱材３２′，３２″が設けられ、この断熱材の上部は支持板１０′で支持されている。ここで、３１′，３１″や３２′，３２″のように断熱材として隣接した２種類を用いることにより、電池の発熱増加時に断熱材の一部を除去するのが簡単に行われるという利点がある。また、隣接した保温容器の間に設けた断熱材３２′，３２″の少なくとも一部又は全部を除去したり、断熱性の小さい材料に交換することにより、隣接した両方の保温容器の放熱量が制御でき、モジュール全体の温度制御のための操作が簡略化できるという利点が得られる。なお、３１′，３１″や３２′，３２″などの断熱材を部分的に除去する際には、体積膨張し易い材料を用いることが望ましく、こうすることによって、残った断熱材が体積膨張して、左右の保温容器の外壁１の側面１２同士に接触したり、外壁１の側面１２と支持板１０，１０′に接触し、保温容器の断熱性制御が高精度に行われるという利点が得られる。
【００３２】
図４，図５は本発明に用いるナトリウム二次電池モジュールの第四のモジュール構造例を示しており、図１，図２，図３と同じ符号で記載されたものは同じ内容を示している。ここで、図４に示したａ）は正面断面図、図５に示したｂ）はａ）に図示されたＡ−Ａ′位置の断面図である。図４，図５においては、ナトリウム二次電池１００は乾燥砂７と共に収納容器２００内に収納され、複数個の収納容器２００同士が上下及び左右に隣接されて、保温容器の内壁２の下面２３で保持されている。また、保温容器の外壁１と内壁２の間に断熱材３が設けられ、複数個の保温容器同士を上下に積重ねた構造となっている。なお、図示されていないが、収納容器２００の外側に熱伝導性の高いＡｌ製の金属板を設けて、隣接した収納容器同士と接触したＡｌ製の金属板の熱伝導で、保温容器内に収納された収納容器同士の温度均一性を高めたり、収納容器２００の外側又は内側にケイ酸カルシウムボードやスレートなどから成る耐火材を設けて、ナトリウム二次電池１００が破損して、ナトリウムなどが電池外へ放出された場合に、隣接した収納容器内に収納されたナトリウム二次電池の破損を防止することも可能である。
【００３３】
この構造においては、図１，図２，図３のように外壁１の外側に断熱材を設ける代わりに、上部に設けた保温容器外壁の上面１１の外側に空気移動制御材３４が設けられていると共に、積重ねた保温容器間に空気移動制御材３５が、下部に設けた保温容器外壁の下面１３の外側に空気移動制御材３６が設けられている。電池発熱が増加した際には、これらの空気移動制御材３４，３５，３６を構成する材料の一部又は全部を除去したり、面積の小さい材料に交換することによって、外部空気の移動による放熱効果を増加して、充放電時の電池温度を許容温度範囲内に制御している。なお、場合によっては、保温容器の外側に扇風機のような空気移動装置を設けて、空気移動による放熱量の増加や制御をすることも可能である。
【００３４】
ここで、空気移動制御材３４，３５，３６を構成する材料としては、金属，セラミックス，ガラスや有機物などの板を用い、図５のｂ）に見られるように、保温容器外壁の上面１１と支持板１０との空隙４１，上部の保温容器外壁の下面１３と下部の保温容器外壁の上面１１との空隙４２、または、下部の保温容器外壁の下面１３と地面との空隙４３に設置されている。また、この構造では、これらの空隙４１，４２，４３は外部空間と繋がっており、外部空間との境界に空気移動制御材３４，３５，３６を設置して、外部空間と空隙との接触部分４４，４５，４６の面積を制御することによって、外部空間の空気移動による放熱量を適正化している。さらに、保温容器の上部又は／及び下部に空気移動制御材を設けることが望ましく、こうすることにより、上下に温度が移動し易い保温容器の放熱量が適切に制御されて、電池発熱が増加しても電池温度を許容温度範囲内に保つことが容易に可能である。ここで、保温容器では上部温度が下部温度よりも大きくなるのが一般的なため、外部空間と空隙との接触面積は保温容器の下部よりも上部のほうが大きいことが望ましい。このためには、空気移動制御材の除去量や面積低減量を３４＞３５＞３６として、外部空間と空隙との接触部分の面積を４４＞４５＞４６とすることが望ましく、場合によっては、空気移動制御材３６は除去しないことも可能である。
【００３５】
また、少なくとも空気移動制御材３５を構成する材料の一部又は全部を除去したり、面積の小さい材料に交換することにより、上部に設けた保温容器外壁の下面１３と下部に設けた保温容器外壁の上面１１の両方の温度制御が可能であり、モジュール全体の温度制御のための操作が簡略化できるという利点がある。なお、この場合には、外部空間への放熱によって、上下に設けた保温容器同士の間での温度移動が起こるため、これらの問題を考慮して、空気移動制御材３５により、外部空間と空隙４２との接触部分４５の面積を制御する必要がある。
【００３６】
なお、図示されていないが、図４の構造の代わりに複数個の保温容器を柱と棚で支持して、上下や左右に積重ねた構造を用いることも可能であり、この場合には、保温容器と棚との間に空気移動制御材を設けて、これの一部又は全部を除去したり、面積の小さい材料に交換することができる。
【００３７】
図１〜図５に示されたように、本発明のナトリウム二次電池モジュールにおいては、一般に用いられている真空断熱容器よりも低コストな断熱材による保温容器を用いると共に、長時間の電池運転継続での電池抵抗増加や電池効率低下、又は、運転電流増加による電池の発熱増加に対応して、保温容器に設けた断熱材の一部又は全部を除去したり、断熱性の小さい材料に交換すること、又は、空気移動制御材を構成する材料の一部又は全部を除去したり、面積の小さい材料に交換することにより、保温容器の放熱量を増加して、運転時の電池温度を許容温度範囲内に保つことができる。この結果、ヒータの発熱量を増やすことなく電池の長期寿命が達成され、電池システムの低コスト化が可能なナトリウム二次電池モジュールの運転方法およびモジュール構造が実現される。また、図６で後述するように、このモジュール構造に用いるナトリウム二次電池は保温容器内に横方向に寝かせた横置き構造にすることが望ましく、こうすることによって、電池の大容量化と効率向上との両立が可能になると共に、モジュールの設置空間の高さや面積の自由度向上や、モジュールの低コスト化と高効率化との両立など、実用化に適した高温ナトリウム二次電池モジュールが実現できる。
【００３８】
さらに、図１〜図５に示されたモジュール構造では、長時間の電池運転継続での電池抵抗増加や電池効率の低下による電池の発熱増加に対して、運転時の電池温度を許容温度範囲内に保つように保温容器の放熱量を増加することが容易に可能である。また、運転時に運転電流を増加する際にも電池からの発熱量が増加するため、保温容器に設けた断熱材を低減したり、断熱性の小さい材料に交換すること、又は、空気移動制御材を構成する材料を低減したり、面積の小さい材料に交換することにより、運転時の電池温度を許容温度範囲内に保つことが容易に可能である。さらに、保温容器の外壁の外側に設けた断熱材や空気移動制御材を除去したり、交換することにより、電池の運転を停止せずに保温容器の放熱量制御が可能で、電池システムの低コスト化利用が可能となるという利点があり、また、保温容器の断熱性を向上するためには、外壁の内側に断熱材を設けることが望ましい。一方、運転電流の低下による電池発熱の低下に対しても、運転時の電池温度を許容温度範囲内に保つために、保温容器に設けた断熱材を増加したり、断熱性の大きい材料に交換すること、又は、空気移動制御材を構成する材料を増加したり、面積の大きい材料に交換することが可能である。
【００３９】
図６は、図４に記載したナトリウム二次電池１００及び収納容器２００の断面構造例を示している。図において、１０１はナトリウムイオン導電性の固体電解質袋管で、普通、β型やβ″型のベータアルミナセラミックスが用いられる。なお、この図では固体電解質袋管１０１を水平に寝かせた横置き構造となっているが、場合によっては４５度以下の斜めに傾けた横置き構造にすることもできる。１０２，１０３は固体電解質袋管１０１と共にそれぞれ負極室１０４，正極室１０５を構成する負極容器，正極容器であり、Ａｌ合金やＦｅ合金，ＳＵＳまたはこれらの表面にＣｏ基合金，Ｃｒ／Ｆｅ合金，Ａｌ／Ｓｉ合金，ＳＵＳ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ｃ，Ｍｏなどを主体とする耐食層を設けたものや、ＡｌとＳＵＳなどとのクラッド材が普通用いられる。また、１０６は負極容器１０２と正極容器１０３とを絶縁し、且つ、これらと接合された絶縁部材である。この絶縁部材１０６には普通αアルミナなどの絶縁性セラミックスが用いられ、負極容器１０２や正極容器１０３との接合にはＡｌまたはＡｌ合金を用いた熱圧接法が一般的に用いられる。ここで、絶縁部材
１０６と固体電解質袋管１０１とは、図示されていないが、ガラス半田によって接合されるのが一般的であるが、場合によっては、絶縁部材１０６としてアルミニウム−マグネシウムスピネルなどを用いて、固体電解質袋管１０１と一体焼結することも可能である。
【００４０】
さらに、１０７は負極室内に充填された負極活物質であるナトリウム、１０８は内部にナトリウム１０７を収納したナトリウム容器である。ここで、ナトリウムは、ナトリウム容器１０８内に充填されたＡｒや窒素などの不活性ガス１０９の圧力で押され、ナトリウム容器１０８に設けられた貫通孔１１０を通って、固体電解質袋管１０１の表面へ供給される。ここで、この図ではナトリウム容器１０８と負極容器１０２とが一体化されているが、ナトリウム容器１０８と負極容器１０２とを分離して、ナトリウム容器１０８を負極室１０４内に収納することも可能である。なお、図６に示されたように不活性ガス１０９を設ける代わりに、図示されていないが、固体電解質袋管１０１とナトリウム容器１０８との間隙や、ナトリウム容器を用いない固体電解質袋管１０１の内部に金属繊維や炭素繊維を充填し、その表面張力で固体電解質袋管１０１の表面へナトリウム１０７を供給することもできる。
【００４１】
また、正極室１０５内の固体電解質袋管１０１の胴部に沿って集電体１１１を設け、集電体１１１と固体電解質袋管１０１との間に多孔質導電材１１２と多孔質材１１３とが設けられて、正極活物質１１４とナトリウム１０７との電池反応に寄与している。ここで、集電体１１１の端部は正極容器１０３と接続され、電池反応に関与する電子移動の役目を果たしている。なお、場合によっては、集電体１１１を設けずに、正極容器１０３と固体電解質袋管１０１との間に多孔質導電材１１２や多孔質材１１３を設置することも可能である。また、ナトリウム硫黄電池の場合、正極活物質１１４としては硫黄や多硫化ナトリウムが用いられ、多孔質導電材１１２としてはポリアクリロニトリル系やピッチ系のカーボン繊維やカーボン粒子の集合体が一般に用いられている。一方、ナトリウム硫黄電池以外のナトリウム二次電池においては、正極活物質１１４として硫黄，セレン，テルルの元素やこれらの塩化物、又は金属塩化物（金属はＡｌ，Ｎｉ，Ｆｅなど）などが用いられる。
【００４２】
さらに、ナトリウム硫黄電池の場合、図示されているように固体電解質袋管１０１と多孔質導電材１１２との間に多孔質材１１３が設けられ、この多孔質材１１３には、普通、アルミナなどのセラミックスやガラスの繊維や粒子の集合体が用いられる。この多孔質材１１３は、ナトリウム１０７と正極活物質１１４との反応生成物の移動を促進する役目を持ち、ナトリウム硫黄電池などの充放電特性を改善する効果を持っている。なお、正極活物質１１４として硫黄が用いられないナトリウム二次電池においては、多孔質材１１３を設けない構造も使用できる。また、図６では、多孔質導電材１１２や多孔質材１１３を絶縁部材１０６と接触するまで伸ばして、これで支えることによって横置きした固体電解質袋管１０１の機械的信頼性を高めているが、この代わりに、集電体１１１の設置場所のみに多孔質導電材１１２や多孔質材１１３を設けることも可能である。さらに、多孔質材
１１３を固体電解質袋管１０１の表面に接触すると共に、ニードルパンチによって多孔質材１１３の一部を多孔質導電材１１２内に埋め込んだり、集電体１１１に接触する部分まで伸ばしたりして、正極活物質１１４の移動を促進することも可能である。
【００４３】
ここで、正極活物質１１４は多孔質導電材１１２や多孔質材１１３に含浸されると共に、正極容器１０３と集電体１１１との間などの正極室１０５内に存在し、充放電時には、集電体１１１に設けた貫通部１１５や多孔質導電材１１２，多孔質材１１３を通って移動して、電池反応が進行する。なお、図６の構造では、正極の抵抗は集電体１１１や多孔質導電材１１２，多孔質材１１３で主に決まるために、固体電解質袋管１０１と集電体111との間隔を適切に狭くして、多孔質導電材１１２や多孔質材１１３の材料抵抗を小さくすることにより、電池効率向上が可能である。さらに、この材料抵抗は正極容器１０３の形状には影響されないため、集電体１１１と正極容器１０３との間隔を大きくすることによって、電池抵抗に関係なく電池容量を大型化でき、電池の大容量化と効率向上の両立が可能で、この電池を用いたモジュールの低コスト化が容易に実現できるという利点がある。
【００４４】
さらに、集電体１１１を設けることによって、正極容器１０３の構造が直接電池抵抗に影響する効果が小さくなるため、集電体１１１を固体電解質袋管１０１の側面と平行な筒状とし、正極容器１０３の側面形状を図６のように円筒形状にする代りに、直方体形状や楕円筒形状とすることもできる。但し、正極容器１０３を図６のように円筒形状にすることによって、正極容器の内部圧力と外気圧との差による正極容器への応力が低減され、正極容器の機械的強度が向上するという利点が得られるため、正極容器１０３としては円筒形状を用いることが望ましい。
【００４５】
また、ナトリウム二次電池１００の外側には、鉄合金やＡｌ合金，ＳＵＳ又はセラミックスやガラス等を用いた収納容器の容器本体２０１および蓋２０２から構成される収納容器２００が設けられ、ナトリウム二次電池１００は乾燥砂７や、図示されていないが絶縁材６を介して、収納容器２００内に収納されると共に、負極容器１０２や正極容器１０３に設けた凹部にセラミックス，ガラスや有機物の繊維集合体１１６が設けられて、凹部への乾燥砂７の侵入を防止している。さらに、ナトリウム二次電池１００に接続されたブスバ９が収納容器２００の外側まで延びて設けられており、これによって電池間や電池と外部回路との電気的接合が行われている。ここで、収納容器２００としては直方体形状のものが用いられているが、円筒形状のものを用いることもできる。なお、収納容器２００の構造として図６のように直方体形状にした場合には、振動や地震などに対して、保温容器内へ収納した収納容器２００の移動防止が容易で、電池設置の安定性が向上しやすいという利点が得られる。
【００４６】
さらに、収納容器２００として絶縁性のセラミックスやガラスを用いた場合には、ナトリウム二次電池１００を収納容器２００と直接接触させることもできる。ここで、収納容器２００とナトリウム二次電池１００とは電気的に分離されていることが望ましく、こうすることによって、上下や左右に設けた収納容器同士を接触してもナトリウム二次電池モジュールの電気特性が劣化する問題は無く、隣接した収納容器２００間を接触することによって、収納容器２００の移動防止や電池の設置安定性が特に向上するという利点が得られる。一方、収納容器を設けずに電池同士を上下や左右に設けた場合には、隣接した電池同士を電気的に分離するために、電池間に絶縁材６や乾燥砂７などの絶縁物を設置する必要がある。また、図６では収納容器２００内にナトリウム二次電池１００が収納されており、こうすることによって、ナトリウム二次電池１００が破損してナトリウム１０７や正極活物質１１４が外部へ漏れた場合にも、収納容器２００によってナトリウムや正極活物質の移動が制御されて、隣接した収納容器に収納されたナトリウム二次電池の破損が防止され、ナトリウム二次電池システムの安全性が向上するという利点が得られる。なお、このためには、図のように収納容器２００の少なくとも下部を密閉することが望ましく、こうすることによって安全性は向上する。さらに、図６に示されたように、ナトリウム二次電池１００を１個ずつ収納容器２００内に収納することが望ましく、こうすることによって、ナトリウム二次電池が破損しても隣接電池が破損する問題は起こらず、安全性は特に向上する。
【００４７】
また、本発明に用いるナトリウム二次電池１００においては、固体電解質袋管１０１が横置きされて、電池が水平又は斜めに設置されていることが望ましく、こうすることにより、一般に使用されているように軸方向の長さが直径よりも大きい固体電解質袋管１０１を用いた場合、固体電解質袋管を縦置きした場合に比べて電池の鉛直方向の高さが小さくなる。なお、図示されていないが、この問題は集電体１１１が設けられていない電池構造の場合にも同様である。ここで、正極室１０５の鉛直方向の高さが大きい場合には、重力や正極活物質内の密度差によって鉛直方向に組成分布や濃度分布が生じて、電池内に起電力分布を生じ、その結果として電池内に循環電流が流れて、電池効率が低下する。なお、上記電池効率低下の原因は、正極活物質の組成分布による電池の起電力分布に基づいており、例えばナトリウム硫黄電池においては、正極活物質１４を構成する多硫化ナトリウムが硫黄に融けず、且つ、比重が硫黄よりも大きいために正極室１０５内の下側に溜まること、及び、正極室１０５内に多硫化ナトリウムが存在する場所と硫黄が存在する場所とで、電池の起電力が異なり易いことに基づいている。
【００４８】
これに対して、図６のように電池を横置きして鉛直方向の高さを小さくすることにより、正極室１０５内の上下方向に重力による正極活物質１１４の濃度分布や組成分布が付きにくくなって、電池の効率が向上する。ここで、電池特性向上のためには、電池の長手方向、即ち固体電解質袋管の軸方向と水平方向との角度が±４５°以下であることが望ましく、電池の鉛直方向の高さを特に小さくする様に電池を水平設置、即ち、固体電解質袋管１０１を水平方向に横置きすることが特に望ましい。さらに、この効果は、ナトリウム二次電池１００を大型化するために固体電解質袋管１０１の軸方向の長さを大きくする場合に特に顕著で、この結果として電池の大型化と効率向上との両立が可能であり、モジュールの効率向上や低コスト化が可能となる。なお、固体電解質袋管１０１においては、軸方向の長さを直径よりも大きくすることにより、固体電解質袋管１０１の内容積と表面積との比を比較的小さくすることができる。この結果、直径が軸方向の長さと同程度又は直径の方が大きい固体電解質袋管を用いた場合に比べて、同じナトリウム量を同じ時間内で運転する際の固体電解質袋管１０１の表面積当りの電流密度を小さくすることができ、その結果として電流×内部抵抗で与えられる電圧変化が小さくなって、電池効率を大きくできるという利点がある。
【００４９】
このように、横置きしたナトリウム二次電池１００を収納容器２００内に収納し、収納容器２００を上下方向や横方向に複数個配置して保温容器内に設置したナトリウム二次電池モジュールにおいては、電池を横置きすることによって電池効率向上や電池容量拡大が可能で、その結果として、モジュールを構成する単電池数の低減による低コスト化が可能である。また、収納容器２００の利用により、横置き電池を用いたモジュールにおいて、負極容器１０２や正極容器１０３が破損したり、負極容器や正極容器の接合部がはがれたりした場合にも、隣接電池の破損が防止できて、モジュールの安全性が確保できるという利点がある。さらに、横置き電池を用いることにより、モジュールの高さや単位面積当りの重量を低減して、モジュールの設置可能性の向上による電池システムの利用範囲の拡大や、モジュールの設置空間の高さや面積の自由度向上が図られるという効果も得られる。
【００５０】
即ち、電池の長手方向を横向きに寝かせているために、単電池容量を大きくしても電池の高さは小さくでき、この結果、電池を収納するモジュールの高さも小さくできて、店舗や小型ビル内や電気自動車にナトリウム二次電池を設置する場合のように、設置空間に高さ制限がある場合にも、モジュールの設置が容易に行える。なお、これらの目的のためには、電池の長手方向を斜めよりも水平に寝かせて配置することが望ましく、この結果電池の鉛直方向の高さが小さくなって、電池やモジュールの効率向上やモジュールの高さ低減が容易となる。また、ナトリウム二次電池モジュールをビル内に設置する場合、電池の上下方向の積層数を減らすことにより、単位面積当たりのモジュールの重量が減少できて、ビルなどの屋内設置や屋上設置が容易に行えるという利点もある。一方、電池の上下方向の積層数を増せば、その分モジュールの設置面積が低減でき、狭い面積の場所にもモジュールが設置できるという利点がある。以上の様に、図６の構造においては、モジュールの設置空間の高さや面積の自由度向上や、モジュールの低コスト化と高効率化との両立など、実用化に適した高温ナトリウム二次電池モジュールが実現できる。
【００５１】
具体例として、図６に示すように、固体電解質袋管１０１としてβ″アルミナ焼結体を用い、αアルミナ焼結体からなるリング状の絶縁部材１０６とガラス接合した。一方、負極容器１０２，正極容器１０３とナトリウム容器１０８にはＡｌ合金ＡＡ３００３を用い、集電体１１１には同じＡｌ合金の側部内面にクロム７６％，酸素０.５％，珪素０.４％、残り鉄から成るクロム−鉄合金を溶射して用いた。次に、絶縁部材１０６の表面に負極容器１０２，正極容器１０３の端部を配置し、接合材として用いたＡｌ−Ｍｇ系の5005合金を加熱して、負極容器１０２，正極容器１０３の端部を加圧し、絶縁部材１０６と熱圧接した。また、ナトリウム容器１０８内にナトリウム１０７とＡｒから成る不活性ガス
１０９を充填して、ガス圧でナトリウムを押し、ナトリウム容器１０８の側面下部に設けた貫通孔１１０を通して、固体電解質袋管１０１の内面へナトリウム１０７を供給した。さらに、正極室１０５内には正極活物質１１４として硫黄を充填すると共に、固体電解質袋管１０１と集電体１１１との間に、炭素繊維マットから成る多孔質導電材１１２とガラス繊維集合体から成る多孔質材１１３を設置して、ナトリウム硫黄電池から成るナトリウム二次電池を作成した。得られた電池の容量は約１５００Ａｈ、効率は約９０％であった。
【００５２】
得られたナトリウム二次電池１００を図２に見られるように、外壁１，内壁２，断熱材３及びヒータ８から成る保温容器内に１個ずつ横置きに収納し、上下に設置した電池間をマイカ板から成る絶縁材６で電気的に分離すると共に、電池間の所定場所をブスバ９で接続して、電池モジュールを完成した。次に、複数個の保温容器同士を上下に設置し、上部の保温容器の外壁１の上面１１と支持板１０との間に断熱材３１、上部の保温容器の外壁１の下面１３と下部の保温容器の外壁１の上面１１との間に断熱材３２、及び、下部の保温容器の外壁１の下面１３と地面との間に断熱材３３を設けて、効率約９０％の電池を充放電している際に、ヒータ８を使用することなく、電池温度が許容温度範囲内である290℃から３６０℃の間に保たれるように、保温容器の放熱量を制限した。また、この電池を長期運転して電池効率が約８０％に低下して電池発熱が増加した際には、断熱材３１と
３２を全て除去して、保温容器の放熱量を増加することにより、電池発熱が増加しても、電池温度を許容温度範囲内に保つことが可能であった。
【００５３】
このモジュール構造によれば、非真空断熱容器である保温容器を用いるためにモジュールが低コスト化できると共に、断熱材の除去によって保温容器の放熱量が増加できるために、電池温度の制御が簡単に実現できるという利点が得られる。また、その結果として、充放電時の電池温度が許容温度範囲内に制御され、且つ、ヒータの使用量を増加する必要がないために、電池の寿命低下が防止できると共に、モジュールの高効率化が実現され、これらの結果として、電池システムの低コスト化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】ナトリウム二次電池モジュールに用いるモジュール構造例を示す構造図。
【図２】ナトリウム二次電池モジュールに用いるモジュール構造例を示す構造図。
【図３】ナトリウム二次電池モジュールに用いるモジュール構造例を示す構造図。
【図４】ナトリウム二次電池モジュールに用いるモジュール構造例を示す構造図。
【図５】ナトリウム二次電池モジュールに用いるモジュール構造例を示す構造図。
【図６】ナトリウム二次電池モジュールに用いられるナトリウム二次電池の構造例を示す構造図。
【符号の説明】
【００５５】
１…保温容器の外壁、２…保温容器の内壁、３，３１，３１′，３１″，３２，３２′，３２″，３３…断熱材、４…柱、５…棚、６…絶縁材、７…乾燥砂、８…ヒータ、９…ブスバ、１０，１０′…支持板、１１…外壁の上面、１２…外壁の側面、１３…外壁の下面、２１…内壁の上面、２２…内壁の側面、２３…内壁の下面、３４，３５，３６…空気移動制御材、４１，４２，４３…空隙、４４,４５,４６…外部空間との接触部分、１００…ナトリウム二次電池、１０１…固体電解質袋管、１０２…負極容器、１０３…正極容器、１０４…負極室、１０５…正極室、１０６…絶縁部材、１０７…ナトリウム、１０８…ナトリウム容器、１０９…不活性ガス、１１０…貫通孔、１１１…集電体、１１２…多孔質導電材、１１３…多孔質材、１１４…正極活物質、１１５…貫通部、１１６…繊維集合体、２００…収納容器、２０１…収納容器の容器本体、２０２…収納容器の蓋。
【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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