[发明专利]钠硫电池的升温方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在电力负荷均衡化、功率瞬时降低对策、自然能源发电装置的变化补偿等用途中使用的钠硫电池启动时的升温方法。

背景技术

钠硫电池是使用对钠离子具有选择透过性的β氧化铝固体电解质将阴极活性物质熔融金属钠和阳极活性物质熔融硫磺隔离而形成的二次电池。放电时，熔融钠放出电子而成为钠离子，该钠离子透过固体电解质管向阳极侧移动，与硫磺和通过外部回路而来的电子反应生成多硫化钠，(在单电池中)产生2V左右的电压。充电时，与放电相反，发生生成钠和硫磺的反应。就钠硫电池的运转循环而言，例如在负荷均衡化用途中，将由这些放电及充电构成的循环反复进行，该循环过程中夹有停歇。

这样的钠硫电池，通常以如下方式构成：将多个单电池串联连接而构成组列，将多个该组列并联连接而构成电池块，将多个该电池块串联连接而构成模块，进而将多个该模块串联连接。

另外，为使钠硫电池发生所述那样的xS+2Na⁺+2e^-←→Na₂S_x的反应，将钠硫电池的温度(实质上是模块周围的温度)保持在多硫化钠的熔点以上的温度而运转，该温度例如为280～350℃左右(300℃左右)。因此，在交货时进行起动时，首先需要用设置在模块周围的加热器来使钠硫电池升温。在现有技术中，钠硫电池调试时，是以一定的温度梯度使其从常温升温至300℃左右。

此外，作为现有技术文献，例如可以列举特开2004-111123号公报。

发明内容

但是，以前的这样的钠硫电池的升温方法，由于花费过多时间，不符合欲有效缩短现场作业时间的工程要求。

另一方面，不可否认的是如果启动过急，以较急的温度梯度，一下从常温升温至300℃左右，则可能会影响钠硫电池的质量。

本发明是鉴于这样的情况而做出的，其课题在于提供一种尽可能以短的时间但同时不会影响钠硫电池质量的钠硫电池的升温方法。反复研究的结果，发现可以通过以多阶段的温度梯度的升温来解决所述课题。具体地，本发明提供以下方法。

即，首先，若采用本发明，则提供如下的钠硫电池的升温方法：在从常温升温至多硫化钠的熔点以上的温度以上为止，具有3个以上的温度梯度(或升温速度)，并且，至少在90±5℃和150±5℃处具有温度梯度变化的拐点，且在从90±5℃到150±5℃的区间的温度梯度在5℃/h以下。

所谓3个以上是指3个以上不同的或3种以上。温度梯度用℃/h表示，相当于括号中所示的升温速度。规定拐点和区间的90±5℃、150±5℃进一步分别优选为90±3℃、150±3℃，分别特别优选约90℃、约150℃。

从90±5℃至150±5℃为止的区间温度梯度在5℃/h以下就可以，详细地，可以设定其为0.1～5℃/h，但更优选的温度梯度如下。

在本发明的钠硫电池的升温方法中，从90±5℃至150±5℃为止的区间温度梯度优选在2℃/h以上4℃/h以下。

在本发明的钠硫电池的升温方法中，优选地，在除了从90±5℃至150±5℃为止的区间之外的区间的温度梯度超过5℃/h。

就除了从90±5℃至150±5℃为止的区间之外的区间的温度梯度而言，特别是在90±5℃以下的区间，优选温度梯度超过7℃/h，特别优选温度梯度超过8℃/h。另一方面，在150±5℃以上的区间，优选温度梯度为5-7℃/h，特别优选5-6℃/h。

在本发明的钠硫电池的升温方法中，优选地，在(从常温升温至多硫化钠的熔点以上的温度以上为止)整个区域的温度梯度小于10℃/h。

更优选整个区域的温度梯度小于9℃/h。在该情况下，可以说特别优选地，具体在90±5℃以下区间设置温度梯度超过8℃/h，在从90±5℃至150±5℃为止的区间设置温度梯度在2℃/h以上4℃/h以下，在150±5℃以上区间设置温度梯度为5-6℃/h。

在本发明的钠硫电池的升温方法中，优选地，将位于所述多硫化钠的熔点以上的温度以上的温度设定在250℃以上360℃以下的范围。这是由于该温度范围是钠硫电池的运转范围。

此外，所谓常温是指，应该大致等同于(配置钠硫电池的)环境温度的启动前的钠硫电池的温度。