专利名称：容纳高温工作型电池的绝热容器和模块电池的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种用于容纳通过高温下的工作进行充放电的多个单电池的绝热容器、和具备这些单电池和绝热容器的模块电池。
技术背景 近年来，钠硫电池(以下称为NaS电池)这样的高温工作型电池得以实用化。由于NaS电池是在300-350°C的高温下工作，因此，需要升温到该温度，另外，为进行电池的充放电，也需要维持该工作温度。而且，为充分发挥单电池特性，需要使绝热容器内的温度分布均匀。因此，在绝热容器内设置电加热器，用该加热器来控制绝热容器内的温度。
实用新型内容实用新型要解决的问题现有的绝热容器中，因电加热器具有相当的厚度而存在需要确保用于设置电加热器的较大的容纳空间的问题。另外，现有的电加热器绝缘性低，因此将NaS电池作为电池系统而使用时存在绝缘性不足的问题。而且，还存在绝热容器内中间部和外周部之间的导热不充分而温度分布不均匀的问题。本实用新型是鉴于这样的现有技术中存在的问题而做出的。其目的在于，提供一种使容纳加热器的容纳空间效率高、绝缘性优异且能使绝热容器内的温度分布均匀的绝热容器和模块电池。解决问题的手段为达成上述目的，本实用新型的绝热装置具备矩形箱型容器主体和盖住该容器主体上面的盖体，用于容纳通过高温下的工作进行充放电的多个单电池，其特征在于，所述绝热容器具备底面加热器，其配置于所述容器主体的内底面；两张金属制的底面均热板，其从上下夹持该底面加热器，所述底面加热器具有层压结构，所述层压结构包含作为芯材的第一绝缘板；在该第一绝缘板上卷绕的电热线；夹持所述第一绝缘板和所述电热线的两张第二绝缘板，所述电热线的密度在所述容器主体的内底面中间部稀疏，在所述容器主体的面对面的一对壁侧密集。在此，优选地，所述容器主体的所述面对面的一对壁上分别设置有从所述容器主体的内侧向外侧贯通的贯通孔，对于所述底面加热器，将所述电热线在所述容器主体的所述面对面的一对壁侧中的密度设成所述电热线在所述容器主体的内底面的中间部中的密度的3-5倍。另外，优选地，具备配置于所述容器主体的所述面对面的一对壁的内侧面上的一对侧面加热器，所述侧面加热器具有与所述底面加热器相同的层压结构，所述侧面加热器的电热线的密度在所述内侧面的中间部稀疏，在所述内侧面的纵向边侧密集。另外，优选地，对于所述侧面加热器，将所述电热线在所述内侧面的纵向边侧中的密度设成所述电热线在所述内侧面的中间部中的密度的I. 5-2. 5倍。[0011]另外，优选地，所述容器主体内部具备底面温度传感器和侧面温度传感器，所述底面温度传感器的水平方向的位置为所述容器主体的内底面长边的中间位置，且为所述容器主体的内底面短边的中间位置，底面温度传感器的高度方向的位置为从所述容器主体的内底面到所述单电池的全长1/15-1/25的位置；所述侧面温度传感器的水平方向的位置为与所述容器主体的内底面的一个长边的中间邻接的位置，所述侧面温度传感器的高度方向的位置为从所述容器主体的内底面到所述单电池的全长1/1. 5-1/2的位置。另外，优选地，所述第一绝缘板和所述第二绝缘板由云母构成。另外，优选地，所述底面均热板和所述侧面均热板由铝或铝合金构成。另外，优选地，所述绝热容器具备填充在所述绝热容器和所述单电池的间隙部的填充砂。另外，本实用新型的模块电池，其特征在于，其具备通过高温下的工作进行充放电的多个单电池和上述绝热容器。实用新型效果根据本实用新型的绝热容器和模块电池，能使底面加热器形成为薄型，从而容纳空间的效率得到提高。另外，通过以电热线覆盖第二绝缘板，确保底面加热器的薄度的同时能够提高绝缘性。另外，使电热线的密度在容器主体的内底面中间部稀疏，在容器主体的面对面对的一对壁侧密集，并且配置从上下夹持底面加热器的两张金属制的底面均热板，由此，能更有效地使绝热容器内的温度分布均匀。
图I是本实用新型的模块电池的剖视图。图2是表示上述模块电池的去掉盖体的状态的俯视图。图3是图I的部分放大剖视图。图4是设置第二绝缘板之前的底面加热器的俯视图。图5是底面加热器的主视图。图6是第二绝缘板的俯视图。图7是安装配件的主视图。图8是表示在绝缘间隔保持板的插通孔插通电热线的状态的俯视图。图9是表示将电热线连接在端子板的状态的俯视图。图10是将图9的一部分放大的俯视图。图11是表示铆接固定电热线的部分的剖视图。图12是表示将连接线铆接固定于连接线固定部的状态的剖视图。图13是表示电热线支撑于支撑孔的状态的俯视图。图14是说明温度传感器水平方向的设置位置的说明图。附图标记说明I模块电池2单电池3绝热容器4容器主体[0037]5 盖体6底面加热 器7侧面加热器8底面均热板9侧面均热板21第一绝缘板22电热线23第二绝缘板41底面温度传感器42侧面温度传感器51、52、53 贯通孔
具体实施方式
以下，參照附图对将本实用新型的NaS电池具体化的实施方案进行详细说明。如图I和图2所示，本实施方案的模块电池I具备在高温工作并进行充放电的多个单电池2和绝热容器3。绝热容器3具备矩形箱型的容器主体4和盖住容器主体4的上面的盖体5。多个单电池2以直立设置的状态容纳于绝热容器3内。这些单电池2通过连接板11在容器主体4的长边方向上串联连接而构成组列12。电池块13是将在容器主体4的短边方向上邻接的多个组列12通过并联母线14并联连接而构成。进而通过并联母线14，将这些电池块13串联连接。另外，容器主体4的4个侧壁中，成为短边的ー对壁(容器主体的面对面的ー对壁)上分別设置从容器主体4的内侧向外侧贯通的贯通孔51、52、53。负侧的电极15在容器主体4短边ー侧壁上穿过贯通孔51而设置，与位于容器主体4内的一端侧的电池块13相连接。正侧的电极16在容器主体4短边的另ー侧壁穿过贯通孔52而设置，与位于容器主体4内另一端侧的电池块13相连接。此外，在本实施方案中，负侧电极15和正侧电极16分别设置于容器主体4短边的ー侧壁和另ー侧壁，但也可以设置在相同的壁上。例如，将负侧电极15和正侧电极16设置于ー侧壁的情况下，将后述的用于取出计测线的贯通孔53设置在另ー侧壁。另外，虽然未图示，但是容器主体4内填充有填充砂，固定各单电池2使其不摇动。通过填充填充砂，热容量増加且绝热容器3的保温效果提高。如图3所示，绝热容器3具备底面加热器6，其配置于容器主体4的内底面；侧面加热器7，其配置于容器主体4的内侧面；两张金属制底面均热板8，其从上下夹持底面加热器6。侧面加热器7至少配置于容器主体5的面对面的一对壁的内侧面就可以，在本实施方案中，在设置有电极15、16的容器主体4的壁的内侧面配置侧面加热器7。讲究制造成本吋，只通过底面加热器6也可以大致均匀地保持绝热容器3内的温度分布，但通过在配置底面加热器6的基础上再配置侧面加热器7，就能进ー步迅速进行绝热容器3内的加热，同时能进ー步实现均热化。尤其是由于设置有贯通孔51、52、53的容器主体4壁通过贯通孔51、52、53容易散发热量，因此，优选在其内侧面设置侧面加热器7。这些底面加热器6和侧面加热器7具有大面积，且较薄，因此能有效利用空间。此外，作为底面均热板8和侧面均热板9，优选使用导热性优异的铝或铝合金。[0052]容器主体4内底面的形状为长方形，且底面加热器6的形状与容器主体4的内底面相似形状的长方形。另外，容器主体4内侧面的形状为矩形，且侧面加热器7的形状与容器主体4内侧面相似形状的矩形。此外，底面加热器6和侧面加热器7的形状也可以不一定与容器主体4的内底面或内侧面为相似形状，例如，在容器主体4的内底面或内侧面，排列设置多个比容器主体4的内底面或内侧面更加小型、且矩形的底面加热器或侧面加热器也是可以的。如图4、图5所不,底面加热器6具有作为芯材的第一绝缘板21 ;在第一绝缘板21上卷绕的电热线22 ;从上下夹持第一绝缘板21和电热线22的两张第二绝缘板23。另外，侧面加热器7具有与底面加热器6相同的层压结构，并所述侧面加热器7具有作为芯材的第一绝缘板21 ;在第一绝缘板21上卷绕的电热线22 ;从两侧面夹持第一绝缘板21和电热线22的两张第二绝缘板23。第一绝缘板21和第二绝缘板22由薄的云母(mica)形成。另外，第一绝缘板21是将两张板材21a重合而构成的,第二绝缘板23是将两张板材 23a重合而构成的。由于第一绝缘板21和第二绝缘板23是由云母形成的，因此能够以低成本形成柔软性好且绝缘性优异的加热器。另外，通过具备第二绝缘板23，能防止因加热器或单电池的绝缘性降低而发生的接地现象。第一绝缘板21和第二绝缘板23具体的安装结构如下。如图4所示，在第一绝缘板21的周边部的多处设置有安装孔91。另外，如图6所示，第二绝缘板23以与第一绝缘板21对应的形状形成，在其周边部穿透设置有多个安装孔92。并且，在第一绝缘板21两面配置了第二绝缘板23的状态下，图7所示的コ字状的安装配件90的两端部插入第一绝缘板21和第二绝缘板23的安装孔91、92中，通过使其顶端以图7的双点划线所示的方式弯曲，使各构件形成为一体。作为电热线22，例如可以使用镍铬合金线、铁铬合金线。另外，电热线22的数量无特别限定，由于使用多个电热线22，因此即使万一有I根电热线22断了也可以用剩余的电热线22加热。电热线22沿着底面加热器6的ー对长边以螺旋状卷绕，将底面加热器6的短边附近区域的电热线22的密度(相当于容器主体的面对面的一对壁侧的电热线的密度)设成容器主体4的内底面中间部的电热线22的密度的3-5倍。此外，在本实用新型中，所谓的容器主体4内底面的中间部是指，相对于设置有贯通孔51、52、53的一对壁处于中间的部分。在下文中，将这样提高电热线密度的底面加热器6的短边附近的区域称为底面加热器6的短边部。例如，如图4所示，使底面加热器6的短边部的长度L1、L3和中间部长度L2的比，即LI : L2 : L3 = I : 8 : I，与此相对，使加热器发热量的比为0.4-0. 8W/cm2 0. 2-0. 3W/cm2 0. 4-0. 8W/cm2。该长度的比也可以变化至LI : L2 : L3 = 2 : 6 : 2。通过这样，能够使底面加热器6的发热量越靠近放热量变大的容器主体4的内底面短边侧越大，因此能使绝热容器3的内部温度更均匀。另外，使侧面加热器7的电热线22的密度在容器主体4的面对面的一对壁的内侧面(设置有电极15、16的容器主体4的壁的内侧面)的中间部稀疏，在内侧面的纵向边侧密集。更具体地，将内侧面纵向边侧的电热线22的密度设成内侧面中间部的电热线22的密度的I. 5-2. 5倍。通过这种构成，使得侧面加热器7的发热量越靠近放热量变大的内侧面的纵向边侧越大，因此能使绝热容器3的内部温度更均匀。电热线22具体的安装结构如下。如图4、8所示，绝缘间隔保持板80具有隔开ー定间隔而穿透设置的多个插通孔81，在各插通孔81中插通电热线22而防止电热线22的摇动，保持互相之间的绝缘。如图9-11所示,ー对端子板70固定在第一绝缘板21,在各侧边的4处具备以圆弧状弯曲形成的电热线固定部71。并且，电热线22的端部通过而固定在各电热线固定部71，并电热线22的端部熔接固定在端子板70。如图10、12所示，连接线固定部72以圆弧状而形成在各端子板70的外端，插入有连接线73的端部，并在铆接后熔接，由此连接线73连接于端子板70。该连接线73从图2所示的计测线取出用贯通孔53伸向外部。如图13所示，支撑电热线22的支撑孔60形成于第一绝缘板21的一端，并在其侧边对多个卡止部61进行孔加工。并且，在这些卡止部61卡止有4根电热线22，从第一绝缘板21的表侧向里侧贯通，从而转换电热线22的方向。此夕卜，在第一绝缘板21的另ー侧的壁侧也配置有绝缘间隔保持板80，由此カ求防止电热线22摇动所产生的接触，維持绝缘性。 另外，如图14所示，在绝热容器3的容器主体4内部具备底面温度传感器41和侧面温度传感器42。底面温度传感器41的设置位置如下其水平方向的位置为容器主体4内底面的长边的中间位置，且为容器主体4内底面的短边的中间位置，其高度方向的位置为从容器主体4的内底面到单电池2的全长的1/15-1/25的位置。另外，侧面温度传感器42的设置位置如下其水平方向的位置为与容器主体4内底面的一个长边中间邻接的位置，且其高度方向的位置为从容器主体4内底面到单电池2的全长的1/1. 5-1/2的位置。通过将温度传感器41、42配置在该位置，能够有效计测绝热容器3的内部温度，并能够削减对模块电池的温度管理所需要的温度传感器的设置数量。这样，底面加热器6的电热线22的卷绕数在温度容易降低的绝热容器3长度方向的两端部，即在底面加热器6的短边部密集设定。因此，能恰当而有效地进行绝热容器3内的温度调节，在该绝热容器3的内部电池自身发热和吸热。其結果，能使各单电池2恰当发挥功能，能使电池长期可靠地继续工作。另外，以夹持底面加热器6和侧面加热器7的方式配置导热性良好的底面均热板8和侧面均热板9。因此，在加热时加热器的热量向中间部和端部均等地传导，电池工作之后的放电时，中间部的热量传导至端部由此进行放热。因此，能有效进行绝热容器3内的升温，并能力求实现绝热容器3内的温度分布的均匀化。
权利要求1.一种绝热容器，具备矩形箱型容器主体和盖住该容器主体上面的盖体，用于容纳通过高温下的工作进行充放电的多个单电池，其特征在干， 所述绝热容器具备底面加热器，其配置于所述容器主体的内底面；两张金属制底面均热板，其从上下夹持该底面加热器， 所述底面加热器具有层压结构，所述层压结构包含作为芯材的第一绝缘板；在该第一绝缘板上卷绕的电热线；夹持所述第一绝缘板和所述电热线的两张第二绝缘板， 所述电热线的密度在所述容器主体的内底面中间部稀疏，在所述容器主体的面对面的一对壁侧密集。
2.根据权利要求I所述的绝热容器，其特征在干， 所述容器主体的所述面对面的一对壁上分别设置有从所述容器主体的内侧向外侧贯通的贯通孔， 对于所述底面加热器，将所述电热线在所述容器主体的所述面对面的一对壁侧中的密度设成所述电热线在所述容器主体的内底面的中间部中的密度的3-5倍。
3.根据权利要求2所述的绝热容器，其特征在干， 具备配置于所述容器主体的所述面对面的一对壁的内侧面上的ー对侧面加热器， 所述侧面加热器具有与所述底面加热器相同的层压结构， 所述侧面加热器的电热线的密度在所述内侧面的中间部稀疏，在所述内侧面的纵向边侧密集。
4.根据权利要求3所述的绝热容器，其特征在干，对于所述侧面加热器，将所述电热线在所述内侧面的纵向边侧中的密度设成所述电热线在所述内侧面的中间部中的密度的I. 5-2. 5 倍。
5.根据权利要求4所述的绝热容器，其特征在干， 所述容器主体内部具备底面温度传感器和侧面温度传感器， 所述底面温度传感器的水平方向的位置为所述容器主体的内底面长边的中间位置，且为所述容器主体的内底面短边的中间位置，底面温度传感器的高度方向的位置为从所述容器主体的内底面到所述单电池的全长1/15-1/25的位置；所述侧面温度传感器的水平方向的位置为与所述容器主体的内底面的一个长边的中间邻接的位置，所述侧面温度传感器的高度方向的位置为从所述容器主体的内底面到所述单电池的全长1Λ. 5-1/2的位置。
6.根据权利要求5所述的绝热容器，其特征在于，所述第一绝缘板和所述第二绝缘板由云母构成。
7.根据权利要求6所述的绝热容器，其特征在干，所述底面均热板和所述侧面均热板由招或招合金构成。
8.根据权利要求7所述的绝热容器，其特征在干，所述绝热容器具备填充在所述绝热容器和所述单电池的间隙部的填充砂。
9.ー种模块电池，其特征在于，其具备通过高温下的工作进行充放电的多个单电池和权利要求1-8所述的绝热容器。
专利摘要本实用新型的绝热容器，是具备矩形箱型容器主体和盖住该容器主体上面的盖体，用于容纳通过高温下的工作进行充放电的多个单电池的绝热容器，该绝热容器具备底面加热器，其配置于容器主体的内底面；两张金属制底面均热板，其从上下夹持该底面加热器。底面加热器具有作为芯材的第一绝缘板(21)、在该第一绝缘板(21)上卷绕的电热线(22)、与夹持第一绝缘板(21)和电热线(22)的两张第二绝缘板。使电热线(22)的密度在容器主体的内底面中间部稀疏，在容器主体的面对面的一对壁侧密集。由此，能有效地使绝热容器内的温度分布均匀。
文档编号H01M2/10GK202395066SQ201120527718
公开日2012年8月22日 申请日期2011年12月16日 优先权日2011年12月16日
发明者白井觉 申请人:日本碍子株式会社