JPH06163058A - リチウム熱電池の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 リチウム熱電池の負極製造において、薄型の
負極及び素電池の製造を容易にし、低コストのリチウム
熱電池の供給を目的とする。 【構成】 リチウムの保持剤である鉄粉を直接、成形型
で加圧成形する鉄粉層成形工程と負極ケース〜リチウム
をセットする工程を、それぞれ別工程で行い、負極ケー
スにリチウムと、鉄粉層成形体をセットした後、アルゴ
ンガス雰囲気中で、約４００℃で加熱し鉄粉層成形体に
リチウムを含浸する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リチウムを負極活物質
とする熱電池用、リチウム負極の製造法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】熱電池は、塩化カリウム−塩化リチウム
などの共融塩を電解質とする電池で、常温では電解質が
非電導性の固体であるため、電池としては不活性な状態
にあるが高温に加熱すると電解質が良好なイオン電導性
の溶融塩となり、電池として活性な状態となり、外部に
電力を供給し得る電池である。

【０００３】この種の電池には貯蔵中の自己放電が実用
上皆無で、長期保存後においても製造直後と同様の放電
特性を発揮する。製造時に素電池加熱用の発熱剤を組み
込み、電池使用に際して発熱剤を作用させ、瞬時に電池
を活性化することが出来るので緊急の用途に便利であ
る。リチウム熱電池は水溶液電解液では用いることので
きないリチウムを負極に用いているので素電池当たりの
電圧を高め得る。また高温で作動させるため電極反応が
進みやすく、高出力特性を有する。などの特徴があるこ
とから、各種飛翔体、誘導機器といった分野の電源とし
て実用化されつつある。

【０００４】以下に従来のリチウム熱電池の負極製造法
を図５，図６，図７を用いて説明する。

【０００５】図５において、１はニッケルメッキ鋼板か
らなる負極ケースである。これに負極活物質であるリチ
ウムホイル２をセットし、負極ケースの側部をシーマ型
を用いシーマする。次に図６に示すように、これを成形
型にセットして所定量の鉄粉３を加え、約１ton／cm²の
圧力で加圧し、成形型から取り出す。

【０００６】図６において、１は負極ケース、２はリチ
ウムホイルである。次にアルゴンガス雰囲気中で約４０
０℃に加熱し、鉄粉層にリチウムを溶融含浸することに
より負極を形成する。

【０００７】その状態を図７に示す。図７において５は
加熱により溶融したリチウムを含浸した鉄粉層よりなる
負極であり、１は負極ケースである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の負極製造法で
は、負極ケースを用い、これに負極活物質であるリチウ
ムホイルをセットした後、所定量の鉄粉を加え、分散治
具を用い均一に分散する。次に約１ton／cm²の圧力で加
圧し、成形型から取り出す。

【０００９】しかし、比較的厚めの負極成形について
は、良品を得ることは容易であるが、０．６mm以下の薄
めの負極を製作することは、負極ケースの側部をシーマ
加工における湾曲により、所定量の鉄粉を加え分散治具
を用いて均一に分散することが困難であり、良品の負極
成形品を製作できたとしても著しく歩留まりが悪く、５
０〜６０％である。またこの負極を用い、セル成型した
場合の薄型素電池の歩留まりが著しく悪く、４０〜５０
％であるという問題があった。

【００１０】その原因は、先に述べたように負極ケース
の湾曲にあり、負極製作時の変形である。

【００１１】負極ケースの厚みが薄く、外径が大きいほ
ど、薄形の負極および薄形素電池を製作することが困難
である。

【００１２】本発明は、上記問題点を解決するためのも
のであり、薄形負極および薄形素電池の製作を容易に
し、且つ歩留まりの向上を実現した負極の製造法を提供
することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明は、リチウムの
保持剤である鉄粉を別工程で成形し、負極ケースにリチ
ウムホイルをセットした後、別工程で成形した鉄粉層成
形体をセットする。

【００１４】次に、負極ケースの側部をシーマ型でシー
マした後、加熱溶融にてリチウムを鉄粉層成形体に含浸
する。

【００１５】

【作用】この様に、湾曲した負極ケースに直接鉄粉層を
成形せずに、鉄粉を成形型で直接成形するため鉄粉層の
成形が容易になり、少ない鉄粉量で均一で薄い鉄粉層成
形体が容易に得られ、薄形負極及び薄形素電池の製作が
可能になった。

【００１６】

【実施例】以下実施例によって、本発明の詳細を説明す
る。

【００１７】図１は工程の流れ図で、鉄粉を１．６５ｇ
秤量し、負極ケースの内径より０．５mm小さい径の鉄粉
層成形型に鉄粉を挿入した後、鉄粉を平滑にする治具を
用いて、平坦にならし、上型を挿入して数回上型を回転
した後、約１ton／cm²の加圧で約３秒加圧成形する。加
圧成形後、鉄粉層成形型から鉄粉層成形体を取り出し回
収する。

【００１８】上記と並行して、図２に示すように負極ケ
ース１に厚み０．１３mmのリチウムホイル２を打ち抜
き、負極ケースにセットする。

【００１９】次に、図３に示すように上記の負極ケース
１、リチウムホイル２に鉄粉層成形体４を挿入し、負極
ケースの側部をシーマ型を用いシーマして鉄粉層成形体
を固定する。

【００２０】そして、アルゴンガス雰囲気中で約４００
℃に加熱してリチウムを溶融させ鉄粉層成形体に含浸
後、冷却することにより図４に示す負極を得る。

【００２１】図４は、アルゴンガス雰囲気中で約４００
℃に加熱し、リチウムが溶融して鉄粉層成形体に含浸し
た負極５と負極ケース１を示す。

【００２２】これらの負極を成形型にセットし、塩化カ
リウム−塩化リチウム共融塩を酸化マグネシウムに溶融
含浸した電解質層材料を１．１５ｇ入れ、治具を用いて
予め平坦にならし、上型を挿入して数回回転した後、
０．２〜１ton／cm²の圧力で予備成形する。次に上型を
取り除き、二硫化鉄を主成分とした正極活物質材料を
１．４０ｇ入れ、治具を用いて予め平坦にならし、上型
を挿入して数回回転した後、２．０〜２．８ton／cm²の
圧力で加圧成形する。これで素電池が得られる。この製
造法により、負極ケースに直接、鉄粉を成形せずに別工
程で鉄粉を成形した鉄粉層成形体を用い、負極を製作す
るため従来の約２分の１の量の鉄粉層成形体の成形が可
能になった、また鉄粉単独の成形不良はほとんどなく、
負極の製作が容易になった為、歩留まりは９８％以上に
なった。そして負極ケース−リチウムの工程仕掛り部品
不良が皆無になった。

【００２３】また、鉄粉層成形体の成形密度の均一化と
平面性が安定したことから素電池の製作についても、従
来の約２分の１の量の電解質層材料で電解質層の均一分
散および平坦化が可能となり、電解質層の厚みとして
０．２mm以下とすることができるようになった。同様に
正極活物質層も電解質層が安定化したことにより、従来
の約２分の１の量で成形できるようになり、素電池の１
枚当たり、０．４〜０．５mm薄くすることが可能とな
り、素電池の厚みとして０．９〜１．０mmとすることが
できた。また歩留まりも約８０〜９０％に向上し、低コ
ストのリチウム熱電池の提供を可能にした。

【００２４】

【発明の効果】以上のように、本発明はリチウムの保持
剤として用いる鉄粉層成形体を単独で製作した後、負極
ケースにセットして負極の製作を行うために、薄型負極
の製作および薄形素電池の製作を可能にし、負極ケース
−リチウムの工程仕掛り部品不良が皆無と負極製作の歩
留まり向上によるコスト低減に貢献できる有益な発明で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の負極製造法に関する工程の流れ図

【図２】本発明の実施例の負極ケースにリチウムをセッ
トした状態を示す断面図

【図３】本発明の実施例のリチウム含浸前の負極を示す
断面図

【図４】本発明の実施例のリチウム含浸後の負極を示す
断面図

【図５】従来例の負極ケースをカール加工した状態を示
す断面図

【図６】従来例のリチウム含浸前の負極を示す断面図

【図７】従来例のリチウム含浸後の負極を示す断面図

【符号の説明】

１ 負極ケース ２ リチウムホイル ３ 鉄粉 ４ 鉄粉層成形体 ５ 負極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リチウムを負極活物質に用いる熱電池の
   負極の製造において、負極ケースにリチウムをセットし
   た後、別工程で製作した鉄粉層成形体を負極ケースにセ
   ットした負極を用いるリチウム熱電池の製造法。
2. 【請求項２】 上記負極を更に加熱溶融することによ
   り、リチウムを鉄粉層成形体の空隙に含浸した負極を用
   いる請求項１記載のリチウム熱電池の製造法。