JPH05190181A - 熱電池 - Google Patents
熱電池Info
- Publication number
- JPH05190181A JPH05190181A JP2173292A JP2173292A JPH05190181A JP H05190181 A JPH05190181 A JP H05190181A JP 2173292 A JP2173292 A JP 2173292A JP 2173292 A JP2173292 A JP 2173292A JP H05190181 A JPH05190181 A JP H05190181A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thermal battery
- battery
- temperature
- heat
- thermal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- Y02E60/12—
Landscapes
- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
- Primary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】熱電池容器表面の温度上昇を抑え、外部機器へ
の熱の影響を防ぐ。 【構成】熱電池容器(9) 表面を高温で吸熱反応を起こす
物質で被覆(10)した。
の熱の影響を防ぐ。 【構成】熱電池容器(9) 表面を高温で吸熱反応を起こす
物質で被覆(10)した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は内部に発熱剤を内蔵し、
使用時に発熱剤に点火することにより、電池内部を高温
に加熱して活性化させる熱電池に関するもので、熱の影
響を熱電池外部に与えることの少ない熱電池を提供する
ものである。
使用時に発熱剤に点火することにより、電池内部を高温
に加熱して活性化させる熱電池に関するもので、熱の影
響を熱電池外部に与えることの少ない熱電池を提供する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】熱電池とは溶融塩を電解質とする電池で
あり、保存中は電解質が非電導性の固体塩であるため
に、電池として不活性状態にあるが、内蔵されている発
熱剤を燃焼させて、電池内部を高温に加熱することによ
り、電解質が溶融して電導性を示すようになり、活性化
される。
あり、保存中は電解質が非電導性の固体塩であるため
に、電池として不活性状態にあるが、内蔵されている発
熱剤を燃焼させて、電池内部を高温に加熱することによ
り、電解質が溶融して電導性を示すようになり、活性化
される。
【０００３】熱電池は保存中の自己放電がほとんどな
く、長期間の保存が可能であり、必要なときは瞬時に活
性化させることができる貯蔵型電池の一種である。ま
た、-55〜100 ℃というような広範囲な環境温度下でも
使用が可能な、高エネルギー密度の電池である。このよ
うな多くの特徴を備えているために、熱電池は、ミサイ
ル、ロケット等の飛しょう体用の電源や各種緊急用電源
として欠かせないものとなっている。
く、長期間の保存が可能であり、必要なときは瞬時に活
性化させることができる貯蔵型電池の一種である。ま
た、-55〜100 ℃というような広範囲な環境温度下でも
使用が可能な、高エネルギー密度の電池である。このよ
うな多くの特徴を備えているために、熱電池は、ミサイ
ル、ロケット等の飛しょう体用の電源や各種緊急用電源
として欠かせないものとなっている。
【０００４】熱電池の活物質として、負極にカルシウム
を、正極にクロム酸カルシウムを用いた系がよく知られ
ているが、さらに高容量、高出力用として負極にリチウ
ムやリチウム合金を、正極に硫化物や酸化物を用いた熱
電池も開発されている。
を、正極にクロム酸カルシウムを用いた系がよく知られ
ているが、さらに高容量、高出力用として負極にリチウ
ムやリチウム合金を、正極に硫化物や酸化物を用いた熱
電池も開発されている。
【０００５】リチウム合金として、リチウムとホウ素、
アルミニウム、ケイ素、ガリウム、ゲルマニウム等との
合金としたものが使用可能である。
アルミニウム、ケイ素、ガリウム、ゲルマニウム等との
合金としたものが使用可能である。
【０００６】鉄や、ニッケル、クロム、コバルト、銅、
タングステン、モリブデン等の硫化物や酸化物は高い起
電力とエネルギー密度を有しいる。これらの金属を複合
化合物としたり、一部リチウムイオンをドープして、熱
安定性や放電特性を改善したものが正極に使用されてい
る。
タングステン、モリブデン等の硫化物や酸化物は高い起
電力とエネルギー密度を有しいる。これらの金属を複合
化合物としたり、一部リチウムイオンをドープして、熱
安定性や放電特性を改善したものが正極に使用されてい
る。
【０００７】電解質としては LiCl- 59 モル％、KCl- 4
1 モル％の共晶塩が一般に用いられているが、KBr-LiBr
-LiCl 系、LiBr-KBr-LiF系、LiBr-LiCl-LiF 系等の、イ
オン電導度の高いその他の溶融塩も使用可能であり、カ
オリンや酸化マグネシウム、酸化ホウ素、酸化ジルコニ
ウム等の絶縁体粉末を混合して流動性をなくした状態で
使用される。電解質層は、熱電池作動時のイオンの伝導
体であると同時に、正極と負極のセパレータとしても作
用している。
1 モル％の共晶塩が一般に用いられているが、KBr-LiBr
-LiCl 系、LiBr-KBr-LiF系、LiBr-LiCl-LiF 系等の、イ
オン電導度の高いその他の溶融塩も使用可能であり、カ
オリンや酸化マグネシウム、酸化ホウ素、酸化ジルコニ
ウム等の絶縁体粉末を混合して流動性をなくした状態で
使用される。電解質層は、熱電池作動時のイオンの伝導
体であると同時に、正極と負極のセパレータとしても作
用している。
【０００８】発熱剤として、鉄粉と過塩素酸カリウムの
混合物を成形したものが素電池と交互に積層して用いら
れている。発熱剤は電池活性化時に点火されることによ
り、酸化還元反応を起こして発熱し、電池内を作動温度
まで加熱する。この発熱剤は鉄が発熱反応に必要な量よ
りも過剰に含まれており、発熱反応後も導電性が高く、
隣接する素電池間の接続体としても作用している。
混合物を成形したものが素電池と交互に積層して用いら
れている。発熱剤は電池活性化時に点火されることによ
り、酸化還元反応を起こして発熱し、電池内を作動温度
まで加熱する。この発熱剤は鉄が発熱反応に必要な量よ
りも過剰に含まれており、発熱反応後も導電性が高く、
隣接する素電池間の接続体としても作用している。
【０００９】ジルコニウムとクロム酸バリウムの混合物
を無機繊維に付着させたものも発熱剤として使用されて
いる。しかし、この発熱剤は導電性が低いために、積層
する場合は素電池接続用の金属板が必要である。
を無機繊維に付着させたものも発熱剤として使用されて
いる。しかし、この発熱剤は導電性が低いために、積層
する場合は素電池接続用の金属板が必要である。
【００１０】熱電池は、使用時に発熱剤に点火して燃焼
させるさせることにより、各素電池を作動温度まで加熱
して活性化される。発熱剤への点火手段として、通電に
より発火する点火玉や、撃鉄の打撃による撃発雷管が使
用されている。
させるさせることにより、各素電池を作動温度まで加熱
して活性化される。発熱剤への点火手段として、通電に
より発火する点火玉や、撃鉄の打撃による撃発雷管が使
用されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】熱電池は内部を断熱保
温するために、発電部は断熱体で包まれ、金属製の容器
に収納されている。しかしながら、熱電池内部は高温で
あるために、活性化後、時間が経過するにつれて、徐々
に電池容器表面の温度は上昇していく。電池表面の最高
温度は、使用した断熱体の種類や厚さ、環境温度等によ
って異なるが、250 ℃前後まで上昇することもある。
温するために、発電部は断熱体で包まれ、金属製の容器
に収納されている。しかしながら、熱電池内部は高温で
あるために、活性化後、時間が経過するにつれて、徐々
に電池容器表面の温度は上昇していく。電池表面の最高
温度は、使用した断熱体の種類や厚さ、環境温度等によ
って異なるが、250 ℃前後まで上昇することもある。
【００１２】一般に熱電池は、各種装置や機器の内部に
組み込まれて使用されており、熱電池の周囲には機械部
品や電子機器が搭載されている。従来、これらの部品や
機器が熱電池の熱の影響を受けて、信頼性が低下した
り、破損するという欠点があった。また、熱電池の出力
を取り出すための電線の被覆が溶けて絶縁が低下した
り、短絡のおそれを生じたりした。
組み込まれて使用されており、熱電池の周囲には機械部
品や電子機器が搭載されている。従来、これらの部品や
機器が熱電池の熱の影響を受けて、信頼性が低下した
り、破損するという欠点があった。また、熱電池の出力
を取り出すための電線の被覆が溶けて絶縁が低下した
り、短絡のおそれを生じたりした。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は熱電池表面の温
度上昇を抑制することを目的とするもので、熱電池容器
表面を、高温で吸熱反応を起こす物質で被覆したことを
特徴とするものである。
度上昇を抑制することを目的とするもので、熱電池容器
表面を、高温で吸熱反応を起こす物質で被覆したことを
特徴とするものである。
【００１４】
【作用】熱電池を活性化すると、発熱剤が燃焼し、熱電
池内部を作動温度まで加熱する。時間が経過するにつれ
て、内部の熱は断熱材を通して徐々に外部へ伝わり、熱
電池容器の温度が上昇していく。容器の温度がある一定
値を越えると、容器表面を被覆した層の変化が起こり、
その吸熱作用により容器の表面温度上昇を抑制する。
池内部を作動温度まで加熱する。時間が経過するにつれ
て、内部の熱は断熱材を通して徐々に外部へ伝わり、熱
電池容器の温度が上昇していく。容器の温度がある一定
値を越えると、容器表面を被覆した層の変化が起こり、
その吸熱作用により容器の表面温度上昇を抑制する。
【００１５】吸熱反応を起こす物質の種類や量を適宜選
択することにより、容器表面の温度上昇速度や最高温度
を調整することが可能であり、温度上昇にともなう不具
合を改善することが可能となった。
択することにより、容器表面の温度上昇速度や最高温度
を調整することが可能であり、温度上昇にともなう不具
合を改善することが可能となった。
【００１６】吸熱作用を起こす物質として、熱分解反応
や溶融潜熱等の状態変化にともなう吸熱作用を示す物質
が使用可能である。
や溶融潜熱等の状態変化にともなう吸熱作用を示す物質
が使用可能である。
【００１７】熱分解を利用する場合は、その物質の熱分
解温度、吸熱量、分解生成物等を考慮する必要がある。
各種物質を検討した結果、硫酸鉄（FeSO4 ・7H2 O ）、
水酸化アルミニウム（Al(OH)3 ・XH2 O ）、バーミキュ
ライト（ヒル石）が最適であった。これらの結晶水を含
んだ無機化合物は、一般に100 〜200 ℃に分解温度があ
り、吸熱量が大きく、分解生成物も水蒸気であるために
無害である。これらの吸熱物質は、耐熱樹脂やセメント
に混合して使用することができる。
解温度、吸熱量、分解生成物等を考慮する必要がある。
各種物質を検討した結果、硫酸鉄（FeSO4 ・7H2 O ）、
水酸化アルミニウム（Al(OH)3 ・XH2 O ）、バーミキュ
ライト（ヒル石）が最適であった。これらの結晶水を含
んだ無機化合物は、一般に100 〜200 ℃に分解温度があ
り、吸熱量が大きく、分解生成物も水蒸気であるために
無害である。これらの吸熱物質は、耐熱樹脂やセメント
に混合して使用することができる。
【００１８】溶融潜熱や相変態にともなう潜熱も吸熱反
応として使用可能である。一般に熱分解を利用する場合
より吸熱量は少ないが、分解生成物を発生しないために
周囲に与える影響が少ない。熱電池容器を二重にして容
器間隙に充填したり、テープ状の密封容器に充填したも
のを熱電池の容器に貼り付けて使用してもよい。
応として使用可能である。一般に熱分解を利用する場合
より吸熱量は少ないが、分解生成物を発生しないために
周囲に与える影響が少ない。熱電池容器を二重にして容
器間隙に充填したり、テープ状の密封容器に充填したも
のを熱電池の容器に貼り付けて使用してもよい。
【００１９】
【実施例】図１は本発明の一実施例として製作した熱電
池の断面図である。１は素電池、２は発熱剤であり、交
互に積層して発電部３を構成している。４は正極端子、
５は負極端子であり、６は熱電池を活性化するための点
火玉で、７は点火用端子である。点火用端子７に点火電
流を通電することにより、熱電池が活性化し、正極端子
４と負極端子５間に起電力が発生する。８は断熱材、９
は容器であり、熱電池内部を保温している。１０は高温
で吸熱反応を起こす被覆層である。
池の断面図である。１は素電池、２は発熱剤であり、交
互に積層して発電部３を構成している。４は正極端子、
５は負極端子であり、６は熱電池を活性化するための点
火玉で、７は点火用端子である。点火用端子７に点火電
流を通電することにより、熱電池が活性化し、正極端子
４と負極端子５間に起電力が発生する。８は断熱材、９
は容器であり、熱電池内部を保温している。１０は高温
で吸熱反応を起こす被覆層である。
【００２０】被覆層１０として、硫酸鉄（FeSO4 ・7H2
O ）をシリコンゴムに分散したものを使用した。この被
覆層は、容器の表面温度が100 ℃を越えると水蒸気を発
生し、1 グラム当り約10カロリー吸熱能力がある。
O ）をシリコンゴムに分散したものを使用した。この被
覆層は、容器の表面温度が100 ℃を越えると水蒸気を発
生し、1 グラム当り約10カロリー吸熱能力がある。
【００２１】図２は周囲温度0 ℃において熱電池を活性
化した時の熱電池容器側面の温度変化を示したものであ
る。Ａは容器表面に被覆層を設けた本発明実施電池、Ｂ
は層のない従来の熱電池である。従来電池は活性化後、
2 分20秒ほどで電極端子の温度は200 ℃を越えたのに対
し、本発明実施電池の最高温度は130 ℃であった。本発
明実施電池は最高温度が低いだけでなく、温度の上昇速
度も緩やかとなっている。これは、被覆層を設けたこと
により容器全体の熱容量が増加したためである。
化した時の熱電池容器側面の温度変化を示したものであ
る。Ａは容器表面に被覆層を設けた本発明実施電池、Ｂ
は層のない従来の熱電池である。従来電池は活性化後、
2 分20秒ほどで電極端子の温度は200 ℃を越えたのに対
し、本発明実施電池の最高温度は130 ℃であった。本発
明実施電池は最高温度が低いだけでなく、温度の上昇速
度も緩やかとなっている。これは、被覆層を設けたこと
により容器全体の熱容量が増加したためである。
【００２２】
【発明の効果】本発明は、熱電池容器表面の温度上昇を
抑えることができるものであり、外部機器への熱の影響
を防ぐことが可能となった。吸熱物質の種類を選定する
ことにより、最高温度の設定や温度の上昇速度を調節す
ることが可能である。なお、被覆層は必ずしも容器の全
面に施す必要はなく、温度上昇の大きい部分や、温度上
昇を防ぎたい部分に施すだけでもよい。
抑えることができるものであり、外部機器への熱の影響
を防ぐことが可能となった。吸熱物質の種類を選定する
ことにより、最高温度の設定や温度の上昇速度を調節す
ることが可能である。なお、被覆層は必ずしも容器の全
面に施す必要はなく、温度上昇の大きい部分や、温度上
昇を防ぎたい部分に施すだけでもよい。
【図１】本発明の実施例を示す熱電池の断面図。
【図２】熱電池表面の温度変化を示した図。
１ 素電池 ２ 発熱剤 ３ 発電ブロック ４ 正極端子 ５ 負極端子 ６ 点火玉 ７ 点火用端子 ８ 断熱材 ９ 容器 １０ 被覆層
Claims (1)
- 【請求項１】熱電池内部に発熱剤を内蔵し、使用時に発
熱剤に点火することにより、熱電池内部を高温に加熱し
て活性化させる熱電池において、熱電池容器表面を高温
で吸熱反応を起こす物質で被覆したことを特徴とする熱
電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2173292A JP3418994B2 (ja) | 1992-01-09 | 1992-01-09 | 熱電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2173292A JP3418994B2 (ja) | 1992-01-09 | 1992-01-09 | 熱電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05190181A true JPH05190181A (ja) | 1993-07-30 |
| JP3418994B2 JP3418994B2 (ja) | 2003-06-23 |
Family
ID=12063253
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2173292A Expired - Fee Related JP3418994B2 (ja) | 1992-01-09 | 1992-01-09 | 熱電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3418994B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011023355A (ja) * | 2009-07-17 | 2011-02-03 | Tesla Motors Inc | 二重膨張性材料層を使用したセルの熱暴走の防止 |
| KR20230037869A (ko) * | 2021-09-10 | 2023-03-17 | 국방과학연구소 | 낮은 열전도도의 열전지용 케이스 |
-
1992
- 1992-01-09 JP JP2173292A patent/JP3418994B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011023355A (ja) * | 2009-07-17 | 2011-02-03 | Tesla Motors Inc | 二重膨張性材料層を使用したセルの熱暴走の防止 |
| KR20230037869A (ko) * | 2021-09-10 | 2023-03-17 | 국방과학연구소 | 낮은 열전도도의 열전지용 케이스 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3418994B2 (ja) | 2003-06-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3625767A (en) | Thermal battery | |
| JP3777582B2 (ja) | 熱電池 | |
| US3463670A (en) | High energy density thermal cell | |
| JP3418994B2 (ja) | 熱電池 | |
| JPH0740489B2 (ja) | 熱電池 | |
| JPH0326911B2 (ja) | ||
| US3819415A (en) | Thermal reaction battery | |
| JP3010716B2 (ja) | 熱電池 | |
| JP2653065B2 (ja) | 積層形熱電池 | |
| JP3185303B2 (ja) | 熱電池 | |
| JPS6155224B2 (ja) | ||
| JP2751390B2 (ja) | 熱電池用正極合剤の製造法およびそれを用いた熱電池 | |
| JPH08106912A (ja) | 熱電池 | |
| JPH03119660A (ja) | 組み合わされた熱電池 | |
| JP3178222B2 (ja) | 熱電池 | |
| JPH03673Y2 (ja) | ||
| JPH0782861B2 (ja) | 熱電池 | |
| JPH0547945B2 (ja) | ||
| JPH0782860B2 (ja) | 熱電池 | |
| JPH0782859B2 (ja) | 熱電池 | |
| JPS6116154B2 (ja) | ||
| JPH0740487B2 (ja) | 熱電池 | |
| JPH097594A (ja) | 熱電池 | |
| JPS6057185B2 (ja) | 熱電池 | |
| GB2363898A (en) | Rapidly activated thermal battery |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |