專利名稱：二次電池模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種在容器內(nèi)部容納二次電池的多個單元電池(cell)的二次電池模塊。
背景技術(shù)：
在鈉硫電池(以下稱為“NaS電池”。)容器內(nèi)部容納多個單元電池的NaS電池模塊中，在單元電池的溫度大約維持于300°C高溫的狀態(tài)下運行，因此在絕熱容器內(nèi)部容納單元電池的情況較多。另外，在NaS電池模塊中，為了提高安全性，在單元電池的空隙中填充不燃性的砂子，在單元電池與容器壁之間設(shè)置絕緣板的情況也較多。另ー方面，在NaS電池模塊中，最好使單元電池的溫度均勻。在專利文獻I提出了如下方案為了使單元電池的溫度均勻，平面排列單元電池，并使上部壁和/或下部壁的絕熱性低于側(cè)壁的絕熱性，且主要經(jīng)由上部壁和/或下部壁進行放熱。另外，專利文獻I還提及了當NaS電池進行發(fā)熱的放電時降低上部壁的絕熱性的事實(0018段落)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻I :特開平11-185801號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題但是，在專利文獻I的NaS電池模塊中，通過調(diào)整上部壁內(nèi)部的中空部的真空度來降低上部壁的絕熱性。因此，在上部壁的內(nèi)部時常存在空氣層，很難充分地降低上部層的絕熱性，從而不能高效且均勻地進行放熱。該問題也適用于在容器內(nèi)部容納除NaS電池以外的二次電池的單元電池的二次電池模塊。本發(fā)明是為解決該問題而提出的，其目的在于提供一種高效且均勻地進行放熱并均勻地維持單元電池溫度的二次電池模塊。解決課題的方法解決上述課題的方法如下所示。本發(fā)明的第一方案涉及ー種如下的二次電池模塊，該二次電池模塊具備容器；二次電池的多個單元電池，其以平面排列的方式設(shè)置于所述容器的內(nèi)部；填充物，其設(shè)置于所述容器的內(nèi)部并填充于所述單元電池的空隙中且具有不燃性和流動性；放熱量調(diào)整機構(gòu)，其中，所述容器具備單個或多個第一壁，其在所述單元電池的排列面擴展的方向上分隔所述容器內(nèi)部和外部；單個或多個第二壁，其在與所述單元電池的排列面擴展的方向呈垂直的方向上分隔所述容器的內(nèi)部和外部，其中，所述第二壁具備絕熱性低于所述第一壁的實心低絕熱性壁，所述放熱量調(diào)整機構(gòu)設(shè)置于所述低絕熱性壁的外側(cè)并覆蓋所述低絕熱性壁的外面。
本發(fā)明的第二方案涉及ー種二次電池模塊，其在第一方面的二次電池模塊的基礎(chǔ)上，所述放熱量調(diào)整機構(gòu)是活動百葉板(louver)。本發(fā)明的第三方面涉及ー種二次電池模塊，其在第一方面的二次電池模塊的基礎(chǔ)上，所述放熱量調(diào)整機構(gòu)是閘門(shutter)。本發(fā)明的第四方面涉及ー種二次電池模塊，其在第一方面的二次電池模塊的基礎(chǔ)上，所述放熱量調(diào)整機構(gòu)的整個或一部分是可以從所述低絕熱性壁的外面分離的絕熱材料。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，即使絕熱性壁的內(nèi)部為實心，也可以調(diào)整放熱量，從而高效且均勻地進行放熱，井能均勻地維持單元電池的溫度。


圖I是第一實施方式的NaS電池模塊的立體圖。圖2是第一實施方式的NaS電池模塊的剖面圖。圖3是第二實施方式的上部壁和其周邊的剖面圖。圖4是第三實施方式的上部壁和其周邊的剖面圖。圖5是第四實施方式的閘門和其周邊的立體圖。圖6是第四實施方式的閘門和其周邊的剖面圖。圖7是第五實施方式的絕熱材料和其周邊的剖面圖。圖8是第五實施方式的絕熱材料和其周邊的剖面圖。
具體實施例方式<第一實施方式>(概況)第一實施方式涉及NaS電池模塊1000。圖I和圖2是第一實施方式的NaS電池模塊1000的示意圖。圖I是立體圖，圖2是剖面圖。如圖I和圖2所示，NaS電池模塊1000具備容器1004、NaS電池的多個單元電池1008、砂子1012、云母板1016、云母板1020。單元電池1008、砂子1012、云母板1016以及云母板1020設(shè)置于容器1004內(nèi)部的內(nèi)部。也可以在容器1004的內(nèi)部設(shè)置加熱器、溫度傳感器等。在NaS電池模塊1000中，容器1004的上部壁1044的鰭片1060的頂端扎入砂子1012中，云母板1016埋入砂子1012中，且主要經(jīng)由上部壁1044進行放熱。經(jīng)由上部壁1044的放熱量是通過覆蓋上部壁1044外面的活動百葉板1064來調(diào)整的。單元電池1008平面排列于鋪在容器1004的下部壁1040里面的云母板1020上?！捌矫媾帕小笔侵竼卧姵?008沿著呈平面的排列面進行排列。
砂子1012填充于單元電池1008的空隙中。只要砂子1012是不燃性的，則可以是天然物或人造物中的任意ー種，也可以是天然物和人造物的混合物。通過填充砂子1012來提高NaS電池模塊1000的安全性。也可以在單元電池1008的空隙中，代替砂子1012填充具有不燃性和流動性的填充物。
云母板1016和云母板1020平行于單兀電池1008的排列面。云母板1016設(shè)置于單元電池1008和上部壁1044之間，云母板1020設(shè)置于單元電池1008和下部壁1040之間。由此,單元電池1008被云母板1016和云母板1020所遮蓋，從而提高NaS電池模塊1000的絕緣性。云母板1016和云母板1020是由絕緣體云母構(gòu)成的板狀構(gòu)件。可以用片狀的云母片來代替板狀的云母板1016和云母板1020。絕緣體也可以是云母以外的絕緣體。但是，若絕緣體是不燃性的且熱傳導性良好的云母，則有助于提高安全性和放熱效率。(高絕熱性壁和低絕熱性壁)如圖I和圖2所示，容器1004具備主體1024，其具備側(cè)壁1036和下部壁1040 ；頂蓋1028，其具備上部壁1044。側(cè)壁1036在單元電池1008的排列面擴展的方向上分隔容器1004的內(nèi)部和外部。上部壁1044和下部壁1040在與單元電池1008的排列面擴展的方向呈垂直的方向上分隔容器1004的內(nèi)部和外部。下部壁1040和側(cè)壁1036構(gòu)成高絕熱性壁，上部壁1044構(gòu)成絕熱性低于高絕熱性壁的低絕熱性壁。由此，會相對抑制在單元電池1008的排列面擴展的方向上的放熱，并會相對促進在與單元電池1008的排列面擴展的方向呈垂直的方向上的放熱，從而使單元電池1008溫度均勻。側(cè)壁1036典型的是與單元電 池1008的排列面呈垂直，但是也可以從與單元電池1008的排列面呈垂直的方向稍微傾斜。上部壁1044和下部壁1040典型的是與單元電池1008的排列面呈平行，但是也可以從與單元電池1008的并排面呈平行的方向稍微傾斜。在容器1004的內(nèi)部設(shè)置加熱器時，優(yōu)選沿著高絕熱性壁的里面設(shè)置板式加熱器。當側(cè)壁1036和下部壁1040構(gòu)成高絕熱性壁吋，優(yōu)選采用在側(cè)壁1036和下部壁1040的內(nèi)部形成中空部并對該中空部進行減壓的真空絕熱結(jié)構(gòu)?？梢源嬲婵战^熱結(jié)構(gòu)或在真空絕熱結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，采用如下結(jié)構(gòu)用絕熱材料覆蓋側(cè)壁1036和/或下部壁1040的里面和/或外面，并用側(cè)壁1036和/或下部壁1040和絕熱材料構(gòu)成高絕熱性壁。對絕熱材料并無特別限制，通常是由纖維集合體或發(fā)泡體構(gòu)成的墊塊?？梢源嫔喜勘?044或在上部壁1044的基礎(chǔ)上，用下部壁1040構(gòu)成低絕熱性壁。通常，在與單元電池1008的排列面擴展的方向呈垂直的方向上分隔容器1004的內(nèi)部和外部的單個或多個壁具備低絕熱性壁，低絕熱性壁的絕熱性低于在單元電池1008的排列面擴展的方向上分隔容器1004的內(nèi)部和外部的單個或多個壁便可。不過，用上部壁1044構(gòu)成低絕熱性壁存在由于對流而有效進行放熱這ー優(yōu)點。專利文獻I (特開平11-185801號公報)所記載的現(xiàn)有NaS電池模塊存在如下問題當上部壁構(gòu)成低絕熱性壁吋，由于上部壁和砂子之間的空氣層而妨礙傳熱。在第一實施方式的NaS電池模塊1000中，通過低絕熱性壁的傳熱結(jié)構(gòu)和埋入云母板1016來消除該問題。從提高放熱的效率和均勻性的觀點上看，最優(yōu)選，整個上部壁1044都是絕熱性低于側(cè)壁1036的低絕熱性區(qū)域，但從與單元電池1008的排列面擴展的方向呈垂直的方向上看，只要低絕熱性區(qū)域包含排列有單元電池1008的區(qū)域，便允許只有上部壁1044的一部分是低絕熱性區(qū)域的結(jié)構(gòu)。在容器1004大、且在與單元電池1008的排列面擴展的方向呈垂直的方向上看，單元電池1008集中設(shè)置于容器1004的中心的情況下，允許上部壁1044的中心部是低絕熱性區(qū)域而邊緣部并非低絕熱性區(qū)域的結(jié)構(gòu)。通常，低絕熱性壁具備低絕熱性區(qū)域，該低絕熱性區(qū)域的絕熱性低于在單元電池1008的排列面擴展的方向上分隔容器1004的內(nèi)部和外部的壁，從與單元電池1008的排列面擴展的方向呈垂直的方向上看，低絕熱性區(qū)域包含排列單元電池1008的區(qū)域便可。容器1004具有圖I所示的長方體形狀并不是必須的，容器1004可以具有除圓柱狀等長方體以外的形狀。由此，側(cè)壁1036不限于平坦的。上部壁1044和下部壁1040也不限于平坦的，但是為了均勻地進行放熱，上部壁1044和下部壁1040優(yōu)選是平坦的，并且與單元電池1008的排列面呈平行。(低絕熱性壁的傳熱結(jié)構(gòu))如圖2所示，未形成有構(gòu)成低絕熱性壁的中空部的實心上部壁1044是在里面(下面)形成有鰭片1060的一體式結(jié)構(gòu)物的頂板。當下部壁1040是低絕熱性壁時，下部壁1040是在里面(上面)形成有鰭片的一體式結(jié)構(gòu)物的底板?！耙惑w式結(jié)構(gòu)物”是指至少在厚度方向上不具有界面的結(jié)構(gòu)物，該界面是通過緊固螺釘、粘結(jié)、焊接、軟釬焊等結(jié)合方法結(jié)合的。由于低絕熱性壁是一體式結(jié)構(gòu)物，因此不存在妨礙傳熱的界面，從而能夠高效率地進行放 熱。多個鰭片1060朝向容器1004的內(nèi)部突出，在砂子1012中扎入鰭片1060的頂端。由此，高效且均勻地進行傳熱，并高效且均勻地進行放熱，從而使單元電池1008的溫度均勻。這不僅使單元電池1008的老化或充放電能力均勻，而且使得增加單元電池1008的數(shù)量或單元電池1008的尺寸變?nèi)菀?，從而使得容易實現(xiàn)NaS電池模塊1000大型化。在基座1056和砂子1012之間可以存在空隙。通過該傳熱結(jié)構(gòu)均勻地進行放熱是，由于采用該傳熱結(jié)構(gòu)能消除如下問題即使使頂板的平坦里面和砂子1012直接接觸，頂板的里面和砂子1012的接觸也明顯不均勻，導致明顯不均勻地進行放熱。上部壁1044的材料優(yōu)選為鋁、銅等導熱系數(shù)相比砂子1012充分高的高導熱體。這是因為當上部壁1044的材料是高導熱體時，放熱的效率和均勻性不易下降。鰭片1060優(yōu)選分布于上部壁1044的里面，更優(yōu)選均勻地分布于上部壁1044的里面。由此，能更提高放熱的均勻性。鰭片1060可以是具有板狀的平板型，也可以是具有棒狀的栓銷(pin)型，也可以是其他型。(云母板IOl6的埋入)如圖2所示，單元電池1008和低絕熱性壁的上部壁1044之間的云母板1016埋入砂子1012中?！奥袢搿笔侵冈颇赴?016的表面整體與砂子1012相接觸，并且云母板1016的表面不從砂子1012外部露出的狀態(tài)。由此，能夠在提高NaS電池模塊1000的絕緣性的同時在砂子1012中扎入鰭片1060的頂端，從而不增加砂子1012和上部壁1044之間的空氣層，也能夠高效且均勻地進行放熱。(放熱量調(diào)整機構(gòu)的設(shè)置)活動百葉板1064設(shè)置得比低絕熱性壁的上部壁1044更靠外側(cè)并覆蓋上部壁1044的外面?！鞍偃~板”也稱為“百葉窗(blind)”?；顒影偃~板1064構(gòu)成如下的放熱量調(diào)整機構(gòu)使葉片1068圍繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，從而在打開開ロ 1072而使放熱量增加的狀態(tài)和關(guān)閉開ロ1072而使放熱量減少的狀態(tài)之間調(diào)整放熱量。由此，對從上部壁1044開始的放熱路徑上的開ロ 1072進行開關(guān)，從而調(diào)整放熱量。通過活動百葉板1064能夠調(diào)整放熱量，從而在需要降低容器1004的內(nèi)部溫度時増加放熱量，在不需要降低容器1004的內(nèi)部溫度時減少放熱量，從而能夠維持容器1004內(nèi)部的適當?shù)臏囟取＠?，在NaS電池模塊1000中，當進行來自NaS電池的發(fā)熱量增加的放電時會增加放熱量。在代替NaS電池采用在充電時發(fā)熱量增加的二次電池的情況下，在進行來自ニ次電池的發(fā)熱量増加的充電時會増加放熱量?？梢源婊顒影偃~板1064采用活動百葉板1064以外的放熱量調(diào)整機構(gòu)。不過，由于能使活動百葉板1064的最大開ロ約為90%，因此在需要増加放熱量時，優(yōu)選使用活動百葉板1064。(省略低絕熱性壁的傳熱結(jié)構(gòu)、云母板1016的埋入以及放熱量調(diào)整機構(gòu)的設(shè)置的一部分)最優(yōu)選同時采用低絕熱性壁的傳熱結(jié)構(gòu)、云母板1016的埋入以及放熱量調(diào)整機
構(gòu)的設(shè)置，但即使省略其中的一部分，也不會完全失去意義。<第二實施方式>第二實施方式涉及代替第一實施方式的上部壁1044而采用的上部壁2044。圖3是第二實施方式的上部壁2044和其周邊的示意圖。圖3是剖面圖。如圖3所示，與第一實施方式的上部壁1044相同，上部壁2044是在里面形成有鰭片2060的一體式結(jié)構(gòu)物的頂板，與第一實施方式的上部壁1044不同的是在其外面也形成有鰭片2208。由此，能更高效率地進行放熱。鰭片2208也分布于上部壁2044的外面即可，但更優(yōu)選均勻地分布于上部壁2044的外面。由此，能更提高放熱的均勻性。鰭片2208可以是具有板狀的平板型，也可以是具有棒狀的栓銷型，也可以是其他型。<第三實施方式>第三實施方式涉及代替第一實施方式的上部壁1044而采用的上部壁3044。圖4是第三實施方式的上部壁3044和其周邊的示意圖。圖4是剖面圖。如圖4所示，與第一實施方式的上部壁1044不同，在上部壁3044中設(shè)置有具有波紋板形狀的頂板3048。均勻地分布于頂板3048的里面并朝向容器1004的內(nèi)部突出的里面?zhèn)软敳?300的頂端扎入砂子1012中。由此，能高效且均勻地進行傳熱，井能高效且均勻地進行放熱，從而使單元電池1008的溫度均勻。均勻地分布于頂板3048外面的外面?zhèn)软敳?里面?zhèn)裙炔?3304有助于高效率地進行放熱?！吹谒膶嵤┓绞健档谒膶嵤┓绞缴婕按娴谝粚嵤┓绞降幕顒影偃~板1064而采用的閘門4064。圖5和圖6是第四實施方式的閘門4064和其周邊的示意圖。圖5是立體圖，圖6是剖面圖。如圖5和圖6所示，與第一實施方式的活動百葉板1064相同，閘門4064設(shè)置得比低絕熱性壁的上部壁1044更靠外側(cè)并覆蓋上部壁1044的外面。閘門4064構(gòu)成如下的放熱量調(diào)整機構(gòu)使門板4068與形成有開ロ 4072的面平行地移動，從而在打開開ロ 4072而使放熱量增加的狀態(tài)和關(guān)閉開ロ 4072而使放熱量減少的狀態(tài)之間調(diào)整放熱量。由此，對從上部壁1044開始的放熱路徑上的開ロ 4072進行開關(guān)，從而調(diào)整放熱量。通過閘門4064在需要降低容器1004的內(nèi)部溫度時增加放熱量，并在不需要降低容器1004的內(nèi)部溫度時減少放熱量，從而能夠適當?shù)鼐S持容器1004的內(nèi)部溫度。<第五實施方式>第五實施方式涉及代替第一實施方式的活動百葉板1064而采用的絕熱材料5064。圖7和圖8是第五實施方式的絕熱材料5064和其周邊的示意圖。圖7和圖8是剖 面圖。圖7表示安裝有裝卸用絕熱材料5066的狀態(tài)，圖8表示未安裝裝卸用絕熱材料5066的狀態(tài)。如圖7和圖8所示，絕熱材料5064也設(shè)置得比上部壁1044更靠外側(cè)并覆蓋上部壁1044的外面。作為絕熱材料5064 —部分的裝卸用絕熱材料5066，可以從上部壁1044的外面分離?？梢詫⒄麄€絕熱材料5064構(gòu)成為裝卸用絕熱材料5066。絕熱材料5064構(gòu)成如下的放熱量調(diào)整機構(gòu)在圖7所示的露出上部壁1044外面的被裝卸區(qū)域5500而使放熱量增加的狀態(tài)和圖8所示的不露出上部壁1044外面的被裝卸區(qū)域5500而使放熱量減小的狀態(tài)之間調(diào)整放熱量。通過絕熱材料5064在需要降低容器1004的內(nèi)部溫度時增加放熱量，并在不需要降低容器1004的內(nèi)部溫度時減少放熱量，從而適當?shù)鼐S持容器1004的內(nèi)部溫度。對絕熱材料5064并無特別限制，通常是由纖維集合體或發(fā)泡體而構(gòu)成的墊塊。< 其他 >上述說明是整個方面的例示，該發(fā)明不限于上述說明。能夠想到未例示的無數(shù)個變形例包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種二次電池模塊，其具備 容器； 二次電池的多個單元電池，其以平面排列的方式設(shè)置于所述容器的內(nèi)部； 充填物，其設(shè)置于所述容器的內(nèi)部并填充于所述單元電池的空隙中且具有不燃性和流動性； 放熱量調(diào)整機構(gòu)， 其中，所述容器具備 單個或多個第一壁，其在所述單元電池的排列面擴展的方向上分隔所述容器的內(nèi)部和外部； 單個或多個第二壁，其在與所述單元電池的排列面擴展的方向呈垂直的方向上分隔所述容器的內(nèi)部和外部， 其中，所述第二壁具備絕熱性低于所述第一壁的實心低絕熱性壁， 所述放熱量調(diào)整機構(gòu)設(shè)置于所述低絕熱性壁的外側(cè)并覆蓋所述低絕熱性壁的外面。
2.權(quán)利要求I所述的二次電池模塊，其中所述放熱量調(diào)整機構(gòu)是活動百葉板。
3.權(quán)利要求I所述的二次電池模塊，其中所述放熱量調(diào)整機構(gòu)是閘門。
4.權(quán)利要求I所述的二次電池模塊，其中所述放熱量調(diào)整機構(gòu)的整個或一部分是可以從所述低絕熱性壁的外面分離的絕熱材料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能高效且均勻地進行放熱并能均勻地維持單元電池溫度的二次電池模塊。NaS電池模塊具備容器、NaS電池的多個單元電池、砂子、云母板。容器具備主體，其具備側(cè)壁和下部壁；頂蓋，其具備上部壁。側(cè)壁在單元電池的排列面擴展的方向上分隔容器的內(nèi)部和外部。上部壁和下部壁在與單元電池的排列面擴展的方向呈垂直的方向上分隔容器的內(nèi)部和外部。下部壁和側(cè)壁構(gòu)成高絕熱性壁，上部壁是絕熱性低于高絕熱性壁的實心低絕熱性壁。單元電池、砂子以及云母板設(shè)置于容器內(nèi)部。活動百葉板設(shè)置得比上部壁更靠外側(cè)并覆蓋上部壁的外面。
文檔編號H01M10/39GK102870269SQ20118002249
公開日2013年1月9日 申請日期2011年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月12日
發(fā)明者村里真寬, 石原拓也, 肋田惠一 申請人:日本礙子株式會社