JPH01115065A - 熱電池 - Google Patents

熱電池

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JPH01115065A
JPH01115065A JP62272443A JP27244387A JPH01115065A JP H01115065 A JPH01115065 A JP H01115065A JP 62272443 A JP62272443 A JP 62272443A JP 27244387 A JP27244387 A JP 27244387A JP H01115065 A JPH01115065 A JP H01115065A
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heat insulating
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博資 山崎
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和隆 岩崎
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和典 原口
Masanori Fujimoto
冨士本 真紀
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/30—Deferred-action cells
    • H01M6/36—Deferred-action cells containing electrolyte and made operational by physical means, e.g. thermal cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/24—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries from their environment, e.g. from corrosion
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、長時間作動を必要とする熱電池の保温技術の
改良に関するものである。
従来の技術 熱電池は常温で不活性であるが、高温に加熱すると活性
となり、外部へ電力を供給し得るようになる電池で貯蔵
形電池の一種である。従って、5〜10年あるいはそれ
以上の貯蔵後においても製造直後と何ら電池特性が変ら
ないので緊急用電源に利用されている。また、高温で作
動させるために電極反応が進み易いため分極も少ないの
で大電流放電性に優れ、さらに使用希望時には起動信号
を入れると瞬時に電力を取出せる等の特長を有するが、
一方数分以内の短時間しか使用できないという短所を有
している。
この課題を克服するために従来から進められて来た研究
は、(1)電池系の改良、(2)断熱技術の改良、(3
)蓄熱技術の改良である。(1)については、負極にカ
ルシウムを用いたO &/ OILCrO4系電池から
負極にリチウムまたはリチウム合金を用いたLi/Fe
S2系電池に変わり、作動温度幅の拡大が図られた。
(功については、従来のアスベストやマイカ主体の天然
断熱材から今日ではFiber−Flax(ファイバー
7ラツクス(カーボランダム社製))やMI N −K
(ジ目ンズーマンビル社製)等の合成の低熱伝導率(例
えば0.03 Kam/ / t h、 ’c )断熱
材へと移シ変って来た。さらに(3)については、素電
池と発熱剤ペレットからなるスタックの両端の保温層も
金属板を用いたり単に発熱剤を多く使用するのではなく
、凝固潜熱を電池作動の最適温度で効率よく発生させる
Li25O4−Hace蓄熱層が用いられ、以上(1)
〜(3)の技術を組合せることによって長時間作動の電
池が出現可能となりつつある。
本発明は断熱技術の改善を更に押し進めることによって
、よシ長時間作動が可能な電池を具現化しようとするも
のである。従来の断熱に関する取組み内容は、上記の材
料の改良の外に以下のようなものがあった。
(1)電池外部に無機繊維と結合剤との混合物やシリコ
ンゴム等を断熱層として形成する。
(2)電池内部に構成された断熱層間に発熱体をスタッ
クを包囲するように配置する。
(3)電池の外部から保温用電熱線ヒーターによシ加熱
昇温する。
発明が解決しようとする問題点 上記(1)は実開昭50−17723号、同48−54
015号に開示された方法であるが、断熱層の強度が不
十分であったり、断熱材としての熱伝導率が大きかった
り、また、高温高湿試験で結露による断熱低下を起こす
欠点がある。(2)は特公昭4B−33457号に開示
された例であシ、断熱層を強制的に加熱するため電池ケ
ースとの温度差が大きくなって熱が流れ易くなシ、電池
外装の温度が高まる欠点がある。また(3)は外部電源
を必要とするため実用的でない。
本発明は、上記のような従来の問題点を解消し、電池内
部で発生させた電池作動用の熱量の流出を抑制して、長
時間の電池作動が可能な熱電池を提供することを目的と
する。
問題点を解決するための手段 この問題点を解決するため本発明は、内部電池ケースと
外部電池ケースの間に空間層を形成する2重電池ケース
を使用し、前記内部・外部電池ケースを溶接、銀ロウ付
は等によ多接合するとともに、空間層を1X10tOr
r以下の減圧状態で封口して断熱層としたものである。
作用 この構成によれば、断熱層の厚みが薄い場合でも電池内
部のスタック温度は長時間にわたって作動可能温度を保
持するようになる。減圧値1×102torr以上では
熱流出が急激に増加するが、1X105torr以下、
願わくばlX10tOrr以下では空間層の厚味が1f
f以上で無関係となり著しく熱流出が小さくなって大き
な効果を示す。従って、高価でかつ加工性の悪いMIN
−に等を使用するよりも、安価でかつ加工性がよく薄い
層で同等もしくはそれ以上の断熱効果が得られるので、
長時間作動の電池を小型軽量に設計できる。また(1)
の方法の欠点や、(2)の方法の電池外装表面の温度上
昇も抑制され、熱電池の究極の断熱層が得られることと
なる。
実施例 以下本発明の実施例を第1図から第5図を参照して説明
する。
第1図は2重電池ケースの断面図を示す。図において、
1は厚さ0.5ffのステンレス鋼製の直径85ffの
円筒状の内部電池ケース、2は電池蓋との蓋溶接部、3
は外部電池ケースとの溶接補助用V溝である。4は同厚
さ0.5ffの同ステンレス鋼製の直径90flの円筒
状の外部電池ケース、5は内部電池ケースとの溶接補助
用V溝で、内部・外部電池ケースの接合部6をTIG溶
接にてピンホールが生じないように一体とした。7は空
間層9の空気を脱気するための脱気ノブ、8はその取出
口である。この様に構成された2重電池ケースの厚みは
空間層が15ff、ケース厚さを含めても2.5絹であ
る。尚、空間層の両内面にはそれぞれのケースに銀メツ
キが施こされている。
第2図は内部電池ケース1′と外部電池ケース4′の接
合部6′を電池ケース内側に設けた例、第3図は1′と
4′の接合部6′を上記の突合せ部に設けた例である。
第4図は本発明を用いた積層形無電池の断面構造図で、
1oはリチウムまたはリチウム合金(LiA/。
LiSi等)の負極層、11はLiC3−KCe(47
:53重量%、融点352°C)と酸化マグネシウム(
MgO)の混合成型体の電解質層、12は二硫化鉄(F
eS2)と前記電解質物質からなる正極層で、この3層
を1体とした直径76謂の素電池13である。14は発
熱剤ペレットで鉄粉と過塩素酸カリウム(88:12重
量%)の混合物を加圧成形にてペレット状としたもので
、素電池13と交互に任意数積層してスタックとする。
16は蓄熱層で例えば硫酸リチウムと塩化ナトリウムの
溶融塩を金属容器中に溶融注入し後密封した層でありス
タックの上下に配置させる。16は電気式点火器でその
リード線は一対の起動用端子17に接続され、この端子
よりパルス電流を通電すると火炎を発してヒートパッド
18を燃焼し、更に導火帯19に燃焼伝ばさせる。
20.21は一対の電力用出力端子でスタックの上部と
下部から引出したリード線をそれぞれ接続する。22は
断熱層で500 ’Cの熱伝導率が0.o6Koa//
m、 h、 ’c を有する厚さ6Mの安価で加工性の
よいファイバーフラックスペーパーを上・下・側部に用
いる。23はガラスハーメチックシール′端子からなる
起動端子17.出力端子20.21を取付けた電池蓋、
24は2重電池ケースの蓋溶接部2と電池蓋23をTI
G溶接で完全密閉した蓋ケース溶接部である。25は2
重電池ケースの空間層9を減圧とした後取出口8を閉じ
た封口部である。
次に本実施例の2重電池ケースの製造法について述べる
。洗浄された内部電池ケース1の外面および外部電池ケ
ース4の内面をまず銀メツキを施こす工程を経た後、1
20°Cで24時間以上減圧乾燥し、外部電池ケースの
底部にガス吸収剤ゲラp−8T−707(シーズ社製)
500111gを置き、内部電池ケースを嵌め込む。こ
の場合形成された空間層9の均一化を図るため任意箇所
に断熱性のよいスペーサを用いてもよい。接合部6をタ
ーンテーブルで回転させながらTIG溶接にてピンホー
ル等の貫通孔のないよう接合し、次いで脱気ノブTから
真空ポンプで脱気しなから400 ’Cの炉内に入れ、
微量のN2.N2等の残存ガスをゲッターに吸収させ、
取出口8を厳密に封口する。この時空間層はI XIQ
 torrの減圧値望ましくは1X 10  torr
以下にすることが大切である。
封口方法は前記の方法の他に脱気ノブを用いないでやる
ことも可能である。つまり封口しようとする穴に7ラン
ジを有するキャップを当てかいフランジ部と本体に銀ロ
ウをつけ、加熱減圧状態で銀ロウを溶かし、そのまま冷
却させる方法である。
この場合は突起物がないため外観上優れているが、加熱
減圧装置か必要となる。
第6図は空間層圧力と熱の逃げる値(熱流値)との関係
を示した図である。図において、内部電池ケース温度1
00°Cで外部電池ケース温度2゜0Cのとき、lX1
0tOrrでは0.8.lX1O−3torrでは9.
1 X10  torrでは表示されティないが250
 Kcad/m2hの熱流値であった。尚、熱流値は1
rr?の面積から1時間当#)KCILlの熱が移動し
たことを示す単位で、小さい値を示す方がよい。熱電池
の設計においては2重電池ケース間の温度差が100〜
300℃位に拡大するため、1XIQ  torr以下
がよく、I X 10− torr以下であれば最善で
ある。この場合、N2やN2等の気体分子の平均自由行
程が空間層1ff以上あれば十分に長いのでこれ以上で
あれば問題ない。
次に本実施例の効果を従来例と比較して述べる。
下表は素電池直径76fl、電池直径9Qjfll、電
池高さ9011の形状における、SOWム/iの放電電
流密度のとき、最大電圧値の75%維持までの放電寿命
(秒)とエネルギー密度(wh/e)と電池重量(kq
 )を求めたものである。
発明の効果 以上の説明から明らかなように、2重電池ケースの空間
部をlX10tOrr以下の減圧状態で封口した電池ケ
ースを用いると、スタック温度の保持時間が延長され放
電寿命が大幅に改良されてエネルギー密度が向上し、更
に電池重量も軽量化するという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例における2重電池ケースの未封
口の断面図、第2図および第3図は同2重電池ケースの
内部・外部電池ケースの他の接合構造を示す部分断面図
、第4図は本発明の2重電池ケースを使用した積層形態
電池の縦断面図、第5図は空間層圧力と熱流値との相関
図である。 1・・・・・・内部電池ケース、2・・・・・・外部電
池ケース、6・・・・・・接合部、7・・・・・・脱気
ノブ、9・・・・・・空間層、13・・・・・・素電池
、14・・・・・・発熱剤ペレット、22・・・・・・
断熱層、26・・・・・・封口部。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名1−
 丙仰)を凭ゲース 4−<岬4シセztス 8−−一禾出U 七−空攬看 第2図 第3図 +e−−・ζ碕看 If−’tR’f−1 1!−正9層 f3−−一禾賞和 I◆−一光熱育づイレンF IJ−−・p蛛眉 H6−−−、!夫呑

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 内部電池ケースと外部電池ケースの間に空間層を形成し
    た2重電池ケースを備え、前記内・外部電池ケースを接
    合するとともに、空間層を1×10^−^3torr以
    下の減圧状態で封口し、内部電池ケースに素電池、発熱
    剤ペレット、断熱材を装填した熱電池。
JP62272443A 1987-10-28 1987-10-28 熱電池 Expired - Fee Related JPH0782855B2 (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006012686A (ja) * 2004-06-28 2006-01-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 熱電池
JP2008536131A (ja) * 2005-04-12 2008-09-04 シトリニック ゲス フュール エレクトロテクニッシュ オウスルゥスタング エム ベー ハー ウント コー カー ゲー 温度測定用センサ装置
US8748031B2 (en) 2010-08-30 2014-06-10 Samsung Sdi Co., Ltd. Rechargeable battery having multiple cases
CN106410079A (zh) * 2016-09-12 2017-02-15 国轩新能源(苏州)有限公司 一种高安全性、高性能的圆柱锂离子动力电池铝壳
CN113054213A (zh) * 2021-03-18 2021-06-29 贵州梅岭电源有限公司 一种降低热电池表面温度的方法

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