JPH06132035A - 熱電池 - Google Patents
熱電池Info
- Publication number
- JPH06132035A JPH06132035A JP4278395A JP27839592A JPH06132035A JP H06132035 A JPH06132035 A JP H06132035A JP 4278395 A JP4278395 A JP 4278395A JP 27839592 A JP27839592 A JP 27839592A JP H06132035 A JPH06132035 A JP H06132035A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stack
- battery
- fixing rod
- cell
- lithium
- 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.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- 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
-
- 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
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Primary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 セルスタックをセラミック板で挟持した状態
で電池ケースに挿入することにより、電池電圧が平坦
で、製作工数に有利な長時間型熱電池を提供する。 【構成】 溶融塩を用いたセルと発熱剤を交互に組み合
せたセルスタックの中央開口部にスタック固定棒を挿入
し、このスタック固定棒の両端部にセラミック板を用い
てセルスタックを挟持してなり、この締め付け圧力を固
定するとともにスタック固定棒の材質を特定して、品質
の安定、製造容易性なものとする。
で電池ケースに挿入することにより、電池電圧が平坦
で、製作工数に有利な長時間型熱電池を提供する。 【構成】 溶融塩を用いたセルと発熱剤を交互に組み合
せたセルスタックの中央開口部にスタック固定棒を挿入
し、このスタック固定棒の両端部にセラミック板を用い
てセルスタックを挟持してなり、この締め付け圧力を固
定するとともにスタック固定棒の材質を特定して、品質
の安定、製造容易性なものとする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、熱電池、特に電池組み
立て構成の改良に関するものである。
立て構成の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】熱電池は高温で作動させるために電極反
応が進みやすく分極も少ないので高密度放電特性にすぐ
れ、さらに、使用希望時には起動信号を入れると瞬時に
電力を取り出せるなどの特長を有する。このことから、
熱電池は近年の傾向である小型、高出力化に適した電池
と言える。一方一般に積層型電池は積層スタックの締め
付け圧力は放電時間、放電電圧に大きく影響する。熱電
池もこの種の積層電池として使われており、適正なスタ
ック締め付け圧力で積層スタックを締め付けないと以下
の様な問題が発生する。１．締め付け圧力が適正圧力よ
り高いとセルのセパレーション層が破壊され正極負極の
短絡現象が起こる。２．適正圧力より低いとセル間の接
触抵抗が増し放電出力低下を引き起こすといったことが
あった。
応が進みやすく分極も少ないので高密度放電特性にすぐ
れ、さらに、使用希望時には起動信号を入れると瞬時に
電力を取り出せるなどの特長を有する。このことから、
熱電池は近年の傾向である小型、高出力化に適した電池
と言える。一方一般に積層型電池は積層スタックの締め
付け圧力は放電時間、放電電圧に大きく影響する。熱電
池もこの種の積層電池として使われており、適正なスタ
ック締め付け圧力で積層スタックを締め付けないと以下
の様な問題が発生する。１．締め付け圧力が適正圧力よ
り高いとセルのセパレーション層が破壊され正極負極の
短絡現象が起こる。２．適正圧力より低いとセル間の接
触抵抗が増し放電出力低下を引き起こすといったことが
あった。
【０００３】そこで適正なスタック挿入圧力範囲を見い
だし、放電中のスタック圧力を適正な範囲に保つことが
必要となる。従来では以下に示す方法があった。
だし、放電中のスタック圧力を適正な範囲に保つことが
必要となる。従来では以下に示す方法があった。
【０００４】（１）セルスタックを耐熱性テープでテー
ピングし一体化後、一度治具から取り外して挿入する方
法。（２）セルの中央貫通孔を利用して金属製のスタッ
ク棒でセルスタックを一旦固定し、電池ケースへ装填後
この金属棒を抜き取る方法。（１）の方法は、スタック
の構成が緩むため最終組み立て圧力が把握維持できず、
品質が安定しない。（２）の方法はセルスタックを固定
している金属製のスタック棒２４を抜く工程が必要なた
め図３に示す上下の電池蓋２３，２７にさらに電池蓋２
２，２１をそれぞれ嵌合させて封口溶接する必要があ
る。この様に組み立て工程が増えるため組み立て方法が
複雑になるといった課題があった。そこで従来の改良法
としてＭｇおよび、Ｃａ系熱電池には次の方法があっ
た。（３）セルの中央貫通孔に点火器３を内蔵し、さら
にこの点火器から発せられる火炎が通過する点火孔１９
を有する円筒状の拘束棒１８とこの拘束棒１８の上下端
部にセルスタックの締め付け板２０を配置し、これで固
定する方法があった。
ピングし一体化後、一度治具から取り外して挿入する方
法。（２）セルの中央貫通孔を利用して金属製のスタッ
ク棒でセルスタックを一旦固定し、電池ケースへ装填後
この金属棒を抜き取る方法。（１）の方法は、スタック
の構成が緩むため最終組み立て圧力が把握維持できず、
品質が安定しない。（２）の方法はセルスタックを固定
している金属製のスタック棒２４を抜く工程が必要なた
め図３に示す上下の電池蓋２３，２７にさらに電池蓋２
２，２１をそれぞれ嵌合させて封口溶接する必要があ
る。この様に組み立て工程が増えるため組み立て方法が
複雑になるといった課題があった。そこで従来の改良法
としてＭｇおよび、Ｃａ系熱電池には次の方法があっ
た。（３）セルの中央貫通孔に点火器３を内蔵し、さら
にこの点火器から発せられる火炎が通過する点火孔１９
を有する円筒状の拘束棒１８とこの拘束棒１８の上下端
部にセルスタックの締め付け板２０を配置し、これで固
定する方法があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記（３）の従
来法は、セルの反応面積を有効に使うことを考慮すると
拘束棒１８の直径を大きくすることはできない。そのた
め拘束棒１８の機械強度を保つために拘束棒の肉厚は厚
くなり点火器からの火炎を導く拘束棒の内径は小さくま
た拘束棒の側面に設けられた点火孔１９も小さくなるた
め、その結果、点火器からの火炎が発熱剤２に着火しな
い恐れがある。
来法は、セルの反応面積を有効に使うことを考慮すると
拘束棒１８の直径を大きくすることはできない。そのた
め拘束棒１８の機械強度を保つために拘束棒の肉厚は厚
くなり点火器からの火炎を導く拘束棒の内径は小さくま
た拘束棒の側面に設けられた点火孔１９も小さくなるた
め、その結果、点火器からの火炎が発熱剤２に着火しな
い恐れがある。
【０００６】また、拘束棒および締め付け板は、金属棒
に耐熱塗料やホーローびきを施すかあるいはセラミック
を用いて絶縁を保っていたが、３〜３０分作動するリチ
ウム熱電池では、放電時に拘束棒１８とセルのセンター
ホールの内壁が接触しているためセルの負極活物質であ
るリチウムおよび電解質である溶融塩による腐食反応に
より拘束棒１８が劣化し、破壊されスタック圧力が緩ん
だりする。また金属の場合は耐熱塗料やホーローがはが
れ絶縁性を失い、発電部がショートするといった問題が
あった。
に耐熱塗料やホーローびきを施すかあるいはセラミック
を用いて絶縁を保っていたが、３〜３０分作動するリチ
ウム熱電池では、放電時に拘束棒１８とセルのセンター
ホールの内壁が接触しているためセルの負極活物質であ
るリチウムおよび電解質である溶融塩による腐食反応に
より拘束棒１８が劣化し、破壊されスタック圧力が緩ん
だりする。また金属の場合は耐熱塗料やホーローがはが
れ絶縁性を失い、発電部がショートするといった問題が
あった。
【０００７】本発明は、上記のような従来の課題を解消
し、適正なスタック圧力を見出しこの圧力を保つための
電池の製造容易性と、電池出力の安定化に有効な構造を
備えた熱電池を提供することを目的とする。
し、適正なスタック圧力を見出しこの圧力を保つための
電池の製造容易性と、電池出力の安定化に有効な構造を
備えた熱電池を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
本発明は、中央部に開口を有するセルとセルと同形で同
じ位置に開口を有する発熱剤を交互に積層したセルスタ
ックの開口部にスタック固定棒が貫通され、このスタッ
ク固定棒の両端にセルスタックを挟持するセラミック板
を配置し固定ネジで締め付けこの締め付け圧力を１０〜
４０kg／cm2で固定することにあり、さらにスタック固
定棒を、リチウムおよび溶融塩と反応せずさらに電子伝
導度も有しない材質、例えば酸化マグネシウムを主成分
とすることにより特性のすぐれた熱電池の構成を見出し
たものである。
本発明は、中央部に開口を有するセルとセルと同形で同
じ位置に開口を有する発熱剤を交互に積層したセルスタ
ックの開口部にスタック固定棒が貫通され、このスタッ
ク固定棒の両端にセルスタックを挟持するセラミック板
を配置し固定ネジで締め付けこの締め付け圧力を１０〜
４０kg／cm2で固定することにあり、さらにスタック固
定棒を、リチウムおよび溶融塩と反応せずさらに電子伝
導度も有しない材質、例えば酸化マグネシウムを主成分
とすることにより特性のすぐれた熱電池の構成を見出し
たものである。
【０００９】
【作用】この構成によれば、多積層体のスタックにおい
ても組み立て時の締め付け圧力のまま電池ケース内に組
み込むことが可能となり、着火パッドと導火帯により着
火させるので電池起動の信頼性の向上がはかられ、電池
放電中もスタック固定棒はリチウムおよび電解質である
溶融塩と反応しない酸化マグネシウムを主成分として用
いているため劣化することなくその機能を保持する。
ても組み立て時の締め付け圧力のまま電池ケース内に組
み込むことが可能となり、着火パッドと導火帯により着
火させるので電池起動の信頼性の向上がはかられ、電池
放電中もスタック固定棒はリチウムおよび電解質である
溶融塩と反応しない酸化マグネシウムを主成分として用
いているため劣化することなくその機能を保持する。
【００１０】
【実施例】図１に本実施例で用いた長時間型熱電池の断
面図を示す。図において、１はセルでリチウムまたはリ
チウム合金からなる負極８と酸化マグネシウムにＬｉＣ
ｌ−ＫＣｌまたはＬｉＣｌ−ＬｉＢｒ−ＬｉＦからなる
溶融塩を含浸させた電解質９と二硫化鉄を主成分とする
正極１０で構成する。２は発熱剤で還元剤の鉄粉と酸化
剤の過塩素酸カリウム粉との混合成型体である。４は導
火帯で、着火パッド５から火炎を各発熱剤に伝えセルを
加熱し発電させる。６，６’は内部リード線で一対の出
力端子７，７’と、１１，１１’は一対の起動端子で一
対の点火器リード線とそれぞれ電気的接続を行う。
面図を示す。図において、１はセルでリチウムまたはリ
チウム合金からなる負極８と酸化マグネシウムにＬｉＣ
ｌ−ＫＣｌまたはＬｉＣｌ−ＬｉＢｒ−ＬｉＦからなる
溶融塩を含浸させた電解質９と二硫化鉄を主成分とする
正極１０で構成する。２は発熱剤で還元剤の鉄粉と酸化
剤の過塩素酸カリウム粉との混合成型体である。４は導
火帯で、着火パッド５から火炎を各発熱剤に伝えセルを
加熱し発電させる。６，６’は内部リード線で一対の出
力端子７，７’と、１１，１１’は一対の起動端子で一
対の点火器リード線とそれぞれ電気的接続を行う。
【００１１】また、点火器３の位置は従来のように点火
器３を電池蓋１７の中心に配置せず、中心からずらした
位置に配置した。１５はスタックの外周に配置した断熱
材でスタック固定棒１２と固定ネジ１４のスペースとな
る空間部２９を有する。スタックの構成は二酸化珪素か
らなるセラミック板１３に酸化マグネシウムからなるス
タック固定棒１２を立て、セルの中心にこのスタック固
定棒の外径より大きな穴を持つセルと発熱剤を交互に積
層し、二酸化珪素からなるセラミック板１３と固定ネジ
１４で所定の圧力にて締め付けたものである。
器３を電池蓋１７の中心に配置せず、中心からずらした
位置に配置した。１５はスタックの外周に配置した断熱
材でスタック固定棒１２と固定ネジ１４のスペースとな
る空間部２９を有する。スタックの構成は二酸化珪素か
らなるセラミック板１３に酸化マグネシウムからなるス
タック固定棒１２を立て、セルの中心にこのスタック固
定棒の外径より大きな穴を持つセルと発熱剤を交互に積
層し、二酸化珪素からなるセラミック板１３と固定ネジ
１４で所定の圧力にて締め付けたものである。
【００１２】このセルスタックと電池蓋１７を含む発電
部を電池ケース１６に挿入し、電池蓋１７と電池ケース
１６は、はめ合い部で溶接され密封構造になっている。
本実施例では１８枚のセルを直列構成し、そのときのス
タック圧力を５〜８０kg／cm 2の８種類を試作し、従来
例（３）の構成の電池と比較した。
部を電池ケース１６に挿入し、電池蓋１７と電池ケース
１６は、はめ合い部で溶接され密封構造になっている。
本実施例では１８枚のセルを直列構成し、そのときのス
タック圧力を５〜８０kg／cm 2の８種類を試作し、従来
例（３）の構成の電池と比較した。
【００１３】ここで、スタック圧力５，１０，２０，３
０，４０，５０，６０，８０kg／cm 2で締め付け時の本
実施例、従来例（３）の構成電池を０．１Ａ／cm2の定
電流放電をして、終止電圧を２７Ｖとした場合の放電時
間の結果を図４に示した。
０，４０，５０，６０，８０kg／cm 2で締め付け時の本
実施例、従来例（３）の構成電池を０．１Ａ／cm2の定
電流放電をして、終止電圧を２７Ｖとした場合の放電時
間の結果を図４に示した。
【００１４】またスタック圧力３０kg／cm2の本実施例
構成電池を発明品、同圧力の従来例（３）構成電池を従
来品として、３０個着火テストを実施して、着火した割
合と、上記放電条件による放電時間の結果を表１に示し
た。
構成電池を発明品、同圧力の従来例（３）構成電池を従
来品として、３０個着火テストを実施して、着火した割
合と、上記放電条件による放電時間の結果を表１に示し
た。
【００１５】
【表１】
【００１６】図４の結果より、従来例（３）は、スタッ
ク圧力が３０kg／cm2以上で固定棒が劣化し切断されて
出力の低下が著しく、本実施例によればスタック圧力が
１０〜４０kg／cm2で３００秒以上の放電寿命を保ち電
池の出力特性も安定している。このことから本発明のス
タックの適正圧力範囲は１０〜４０kg／cm2と判断し
た。また、着火性についても表１の結果より、本発明品
は着火率１００％と信頼度が高く、放電時間も優れてい
る。本実施例では二硫化鉄を正極活物質とする熱電池に
ついて説明したが、バナジウム系酸化物、クロム系酸化
物、マンガン系酸化物を正極活物質とする熱電池につい
ても同様の結果が得られた。
ク圧力が３０kg／cm2以上で固定棒が劣化し切断されて
出力の低下が著しく、本実施例によればスタック圧力が
１０〜４０kg／cm2で３００秒以上の放電寿命を保ち電
池の出力特性も安定している。このことから本発明のス
タックの適正圧力範囲は１０〜４０kg／cm2と判断し
た。また、着火性についても表１の結果より、本発明品
は着火率１００％と信頼度が高く、放電時間も優れてい
る。本実施例では二硫化鉄を正極活物質とする熱電池に
ついて説明したが、バナジウム系酸化物、クロム系酸化
物、マンガン系酸化物を正極活物質とする熱電池につい
ても同様の結果が得られた。
【００１７】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、セル
スタックが適正な圧力範囲に保たれたまま電池ケースに
挿入され、放電中にもセルスタックは圧力が保たれるの
で安定した出力特性を示す。また、点火器から発せられ
る火炎も確実に発熱剤にまで伝えられ、着火性の向上も
はかられた。
スタックが適正な圧力範囲に保たれたまま電池ケースに
挿入され、放電中にもセルスタックは圧力が保たれるの
で安定した出力特性を示す。また、点火器から発せられ
る火炎も確実に発熱剤にまで伝えられ、着火性の向上も
はかられた。
【図１】本発明の実施例における完成熱電池の縦断面図
【図２】従来例（３）における完成熱電池の縦断面図
【図３】従来例（２）における製造工程の縦断面図
【図４】スタック圧力を変化した場合の放電特性図
１ セル ２ 発熱剤 ３ 点火器 ５ 着火パッド １２ スタック固定棒 １３ セラミック板 １４ 固定ネジ
Claims (2)
- 【請求項１】リチウム及びリチウム合金を負極、溶融塩
を用いる電解質、正極よりなる熱電池において、中央部
に開口を有するセル１とセルと同形で同じ位置に開口を
有する発熱剤２を交互に積層したセルスタックの開口部
にリチウムおよび溶融塩と反応せずさらに電子伝導度も
有しないスタック固定棒１２が貫通され、このスタック
固定棒１２の両端にセルスタックを挟持するセラミック
板１３を配置し固定ネジ１４で締め付けこの締め付け圧
力を１０〜４０kg／cm2に固定したことを特徴とする熱
電池。 - 【請求項２】上記スタック固定棒１２は、リチウムおよ
び溶融塩と反応しない酸化マグネシウムを主成分とし、
セルスタックを挟持するセラミック板も電気導伝性を有
しない材質からなる請求項１記載の熱電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4278395A JPH06132035A (ja) | 1992-10-16 | 1992-10-16 | 熱電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4278395A JPH06132035A (ja) | 1992-10-16 | 1992-10-16 | 熱電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06132035A true JPH06132035A (ja) | 1994-05-13 |
Family
ID=17596748
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4278395A Pending JPH06132035A (ja) | 1992-10-16 | 1992-10-16 | 熱電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06132035A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102324477A (zh) * | 2011-09-27 | 2012-01-18 | 中国电子科技集团公司第十八研究所 | 热电池电堆装配架的制备方法 |
| CN112382822A (zh) * | 2020-11-24 | 2021-02-19 | 高飞 | 一种基于单独隔离且防爆燃的新能源汽车用电池组件 |
-
1992
- 1992-10-16 JP JP4278395A patent/JPH06132035A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102324477A (zh) * | 2011-09-27 | 2012-01-18 | 中国电子科技集团公司第十八研究所 | 热电池电堆装配架的制备方法 |
| CN112382822A (zh) * | 2020-11-24 | 2021-02-19 | 高飞 | 一种基于单独隔离且防爆燃的新能源汽车用电池组件 |
| CN112382822B (zh) * | 2020-11-24 | 2022-09-23 | 深圳市钜力能科技有限公司 | 一种基于单独隔离且防爆燃的新能源汽车用电池组件 |
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