JPS59215672A - 熱電池 - Google Patents
熱電池Info
- Publication number
- JPS59215672A JPS59215672A JP58089401A JP8940183A JPS59215672A JP S59215672 A JPS59215672 A JP S59215672A JP 58089401 A JP58089401 A JP 58089401A JP 8940183 A JP8940183 A JP 8940183A JP S59215672 A JPS59215672 A JP S59215672A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- negative electrode
- case
- layer
- electrolyte
- powder
- 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
Links
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】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。
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、低融点負極あるいは活性中に低融点金属を生
成する負極を有する素電池と、加熱剤を内蔵する熱電池
１４Ｊ３−ｔのてパゐ３゜従来例の構成とその問題点 熱電池は既に知られているように溶融塩電解質を用いる
高温活性化電池の一種で、通常は電槽中に発電要素、加
熱剤１点火器等を有し、外部からイ１１１らかの点火ト
リガー（例えば電気、圧力、衝撃など）を印加するとは
じめて活性化する長期貯蔵形の電池である。今日ではロ
ケットをはじめとする各種飛翔体に塔載する電、源とし
て欠くことのできない電池となりつつある。
成する負極を有する素電池と、加熱剤を内蔵する熱電池
１４Ｊ３−ｔのてパゐ３゜従来例の構成とその問題点 熱電池は既に知られているように溶融塩電解質を用いる
高温活性化電池の一種で、通常は電槽中に発電要素、加
熱剤１点火器等を有し、外部からイ１１１らかの点火ト
リガー（例えば電気、圧力、衝撃など）を印加するとは
じめて活性化する長期貯蔵形の電池である。今日ではロ
ケットをはじめとする各種飛翔体に塔載する電、源とし
て欠くことのできない電池となりつつある。
この種類の電池は、電解質に溶融塩を用い数百塵という
高温で電池反応を起とさせるだめに、大電流放電ができ
、かつＬｉやＣａなどの超低電位の負極活物質を用いる
ことができるので、素電池電圧を高〆再る特徴をも−で
いる。このような負極を用いた電池系としては、例えば ■Ｎｉ／ＣａＣｒＯ４／ＬｉＣノーＫＣノ／Ｃａ／Ｎｉ
Ｑ■ＳＵＳ／Ｆｅ５ｚ ／ＮａＡ ｌＧ１４／Ｌｉ ／
Ｅ３Ｌ）Ｓ○などが知られているが、Ｃａ−ＣａＣｒ０
ａ系の場合は、電解質中のＬｉ＋イオンとＣａ金属とが
置換反応を起こしてＣａＬｉｚという融点２３０℃の低
融点合金をつくってしまい、電解質が溶融して活性状態
にあるときは負極に生成したＣａＬｉｚは液体となって
ｂる現象がある。一方Ｌｉ−ＦｅＳ２系の場合はＬｉ金
属そのものの融点が１８６℃ときわめて低融点であるた
めに、これまた活性中は液体金属となつてしまう。
高温で電池反応を起とさせるだめに、大電流放電ができ
、かつＬｉやＣａなどの超低電位の負極活物質を用いる
ことができるので、素電池電圧を高〆再る特徴をも−で
いる。このような負極を用いた電池系としては、例えば ■Ｎｉ／ＣａＣｒＯ４／ＬｉＣノーＫＣノ／Ｃａ／Ｎｉ
Ｑ■ＳＵＳ／Ｆｅ５ｚ ／ＮａＡ ｌＧ１４／Ｌｉ ／
Ｅ３Ｌ）Ｓ○などが知られているが、Ｃａ−ＣａＣｒ０
ａ系の場合は、電解質中のＬｉ＋イオンとＣａ金属とが
置換反応を起こしてＣａＬｉｚという融点２３０℃の低
融点合金をつくってしまい、電解質が溶融して活性状態
にあるときは負極に生成したＣａＬｉｚは液体となって
ｂる現象がある。一方Ｌｉ−ＦｅＳ２系の場合はＬｉ金
属そのものの融点が１８６℃ときわめて低融点であるた
めに、これまた活性中は液体金属となつてしまう。
この問題を回避するだめに、Ｃａ系の対策として米国特
許第３，９１４，１３３号明細書のように電解質ベレッ
トに凹み部を設けて生成したＣａＬｉｚを逃がす方法が
提案されている６またＬｉ系の対策として米国特許第３
，９３０，８８８号明細書には、金属ケース内に負極を
おき、その上から電解質を含ンタアスベストファイバー
シートと未含浸のシートとを重ねてかぶせ、シーマする
方法が述べられている。
許第３，９１４，１３３号明細書のように電解質ベレッ
トに凹み部を設けて生成したＣａＬｉｚを逃がす方法が
提案されている６またＬｉ系の対策として米国特許第３
，９３０，８８８号明細書には、金属ケース内に負極を
おき、その上から電解質を含ンタアスベストファイバー
シートと未含浸のシートとを重ねてかぶせ、シーマする
方法が述べられている。
従来の後者の提案では、アスベストシートと金属ケース
との間には隙間があり、電池活性時の溶融負極はその隙
間からはい出るようにシーマ部から流出することがあっ
た。また前記の米国特許明細書に述べられたよう左電解
質未含侵シートを用いると、電解質が含侵されて電解質
の通路が生成されるまで電池電圧は発生しないので、電
圧立上り時間が長いという欠点も持ち合せている。更に
もう一つ付は加えるならば、金属ケースのシーマ部と電
解質シートとに段差ができるので、正極活物質層も段差
を設けた特殊な形状に加工する必要があるというわずら
れしさを有していた。
との間には隙間があり、電池活性時の溶融負極はその隙
間からはい出るようにシーマ部から流出することがあっ
た。また前記の米国特許明細書に述べられたよう左電解
質未含侵シートを用いると、電解質が含侵されて電解質
の通路が生成されるまで電池電圧は発生しないので、電
圧立上り時間が長いという欠点も持ち合せている。更に
もう一つ付は加えるならば、金属ケースのシーマ部と電
解質シートとに段差ができるので、正極活物質層も段差
を設けた特殊な形状に加工する必要があるというわずら
れしさを有していた。
発明の目的
本発明は、電池活性化中に溶融状態となる負極を用いた
熱電池の負極流出による短絡を防止し、早い電圧立上り
時間を得、さらに製作の容易な構造の負極−電解質層一
体層を提供することにある。
熱電池の負極流出による短絡を防止し、早い電圧立上り
時間を得、さらに製作の容易な構造の負極−電解質層一
体層を提供することにある。
発明の構成
本発明は上記目的を達成するため金属ケース、負極及び
電解質と吸着剤の混合比をコントロールした混合粉末（
以下ＫＢ粉末と呼ぶ）とからなり、その構成法はまず金
属ケース内底部に負極を圧着。
電解質と吸着剤の混合比をコントロールした混合粉末（
以下ＫＢ粉末と呼ぶ）とからなり、その構成法はまず金
属ケース内底部に負極を圧着。
溶接などで固定配置し、その上からＥＢ粉末を入れ、金
属ケース中で加圧成型するとともに金属ケース縁部をシ
ーマして、ＫＢ層とシーマ部とを同一平面としたことを
特徴とするものである。
属ケース中で加圧成型するとともに金属ケース縁部をシ
ーマして、ＫＢ層とシーマ部とを同一平面としたことを
特徴とするものである。
実施例の説明
第１図及び第２図は本発明の実施例における負極−電解
質層一体層の構成説明図である。以下、順を追って詳述
する。
質層一体層の構成説明図である。以下、順を追って詳述
する。
第１図において、１は金属ケースで、例えば厚さ０．１
１［Ｉｌの鉄を用い直径５０ｍｍ、高さ３ｍｍの皿状と
したものである。２は前記ケースの縁部、３は負極で、
例えば厚さ０．２ｍｍのリチウム金属であり、ケース１
の内底面に圧着させて配置する。負極の外径はケース１
の底面よりもやや小さい。４はＥＢ粉末でケース縁部２
でます切りする方法で定量入れ、図示のような状態とす
る。これを下部金型Ｂ１．Ｂ２にセットし、上部金型ム
１．ム２を加圧して成型と同時にケース縁部２のシーマ
を行なう。上部金型のム１−１．ム２−１部分でＫＢ粉
末は加圧成型され、ム１−２部分で金属ケース縁部２を
ム１−５とＢ２−１とが当るまで押えつけて内方へ曲げ
る。こののち、上部金型ム１をはずし、下部金型Ｂ２を
はずすと第２図のような負極−電解質層一体層ができる
。
１［Ｉｌの鉄を用い直径５０ｍｍ、高さ３ｍｍの皿状と
したものである。２は前記ケースの縁部、３は負極で、
例えば厚さ０．２ｍｍのリチウム金属であり、ケース１
の内底面に圧着させて配置する。負極の外径はケース１
の底面よりもやや小さい。４はＥＢ粉末でケース縁部２
でます切りする方法で定量入れ、図示のような状態とす
る。これを下部金型Ｂ１．Ｂ２にセットし、上部金型ム
１．ム２を加圧して成型と同時にケース縁部２のシーマ
を行なう。上部金型のム１−１．ム２−１部分でＫＢ粉
末は加圧成型され、ム１−２部分で金属ケース縁部２を
ム１−５とＢ２−１とが当るまで押えつけて内方へ曲げ
る。こののち、上部金型ム１をはずし、下部金型Ｂ２を
はずすと第２図のような負極−電解質層一体層ができる
。
第２図において４′はＲＢ粉末が成型されたＥＢ層であ
る。５はケ・−ス縁部２がシーマされた部分である。こ
のようにして得られたものは負極３が１８層４′で覆わ
れ、かつケース１で完全に密封されてしまっているので
、負極の流出は起こらない。
る。５はケ・−ス縁部２がシーマされた部分である。こ
のようにして得られたものは負極３が１８層４′で覆わ
れ、かつケース１で完全に密封されてしまっているので
、負極の流出は起こらない。
第３図は、本発明による積層形熱電池の部分断面図であ
る。
る。
図中、１１は第２図に示した負極−電解質層一体層で、
これと接触して正極活物質層１２を配置する。正極活物
質層１２は従来の様に段差を設ける必要がなくなったの
で、フラットに成型したも゛ のを用いることができ
る。この為、表裏の方向性をなくす事が可能になった。
これと接触して正極活物質層１２を配置する。正極活物
質層１２は従来の様に段差を設ける必要がなくなったの
で、フラットに成型したも゛ のを用いることができ
る。この為、表裏の方向性をなくす事が可能になった。
１３は正極集電板で負極接触板１４と接続部１５によっ
てつながった断面コ字状に一体形成し、その間に加熱剤
１６を挟持させる。負極接触板１４は金属ケース１と接
触し、素電池を直列に連結していくものである。
てつながった断面コ字状に一体形成し、その間に加熱剤
１６を挟持させる。負極接触板１４は金属ケース１と接
触し、素電池を直列に連結していくものである。
１７は点火器で外部起動端子２０．２１の一対の端子に
通電すると、火卆を発生する機能を有し、その火炎は側
部断熱材１９に設けた火導孔１８を通って、各層の加熱
剤１６に着火する。２２は■リード線、２３は○リード
線でそれぞれガラス密封端子からなる外部出力端子２４
．２５に接続する。２６は上部断熱層で、点火器１７の
収納スペースを有する。２７は一外部端子を設けた電池
蓋、２８は電槽であり、Ｍ２７との嵌合部は溶接して完
全密閉構造とする。
通電すると、火卆を発生する機能を有し、その火炎は側
部断熱材１９に設けた火導孔１８を通って、各層の加熱
剤１６に着火する。２２は■リード線、２３は○リード
線でそれぞれガラス密封端子からなる外部出力端子２４
．２５に接続する。２６は上部断熱層で、点火器１７の
収納スペースを有する。２７は一外部端子を設けた電池
蓋、２８は電槽であり、Ｍ２７との嵌合部は溶接して完
全密閉構造とする。
第４図は本発明の負極−電解質層一体層を用いた他の素
電池の構成例を示したものであり、第３図の正極活物質
層１２と金属ケース１との接触を防ぐために絶縁リング
２９を用いた例である。この構成は絶縁リング２９の作
用効果により電池の立上り時間を早めるのに有効である
。
電池の構成例を示したものであり、第３図の正極活物質
層１２と金属ケース１との接触を防ぐために絶縁リング
２９を用いた例である。この構成は絶縁リング２９の作
用効果により電池の立上り時間を早めるのに有効である
。
第１図においては−ＥＢ粉末をケース中にます切り方法
で人り加圧成型中る加工法を述べたが、この他にＥＢ粉
末を予め成型して、ケース中に入れ、Ｉ’ＪＩｕ強い極
力で加圧一体化する方法もある。
で人り加圧成型中る加工法を述べたが、この他にＥＢ粉
末を予め成型して、ケース中に入れ、Ｉ’ＪＩｕ強い極
力で加圧一体化する方法もある。
史に浴融負極金属の流出を抑えるため、本発明では第２
図にノドす金属ケース内側面部６にセラミック系コーテ
ィングＩｔ （住友化学工業（株）製ＳＵＭＩＣＩｉ：
ＲＡＭ）を塗イ１．シたり、プラズマによるＡｌ２Ｏ５
の溶射コーティングを施したりしたものも試作し、ＥＢ
層４′と金属ケース内側面部６との間にヒートショック
で生じる隙間からはい出る負極を完全に抑制することも
実施した。
図にノドす金属ケース内側面部６にセラミック系コーテ
ィングＩｔ （住友化学工業（株）製ＳＵＭＩＣＩｉ：
ＲＡＭ）を塗イ１．シたり、プラズマによるＡｌ２Ｏ５
の溶射コーティングを施したりしたものも試作し、ＥＢ
層４′と金属ケース内側面部６との間にヒートショック
で生じる隙間からはい出る負極を完全に抑制することも
実施した。
以上の本発明の構成において、その作動イ況ケ説明する
と、外部起動端子２０．２１から電気トリガーを通電す
ると、点火器１７０発火薬が火炎を発して大導孔１８を
通り、大導孔に露出している加熱剤１６に着火する。加
熱剤は瞬時に燃焼して素電池を加熱するに必要な発熱量
を発して、素電池中の溶融塩電解質を加熱溶融する。す
なわちＥＢ層４′がイオン伝導性を有する様になって発
電しはじめる。
と、外部起動端子２０．２１から電気トリガーを通電す
ると、点火器１７０発火薬が火炎を発して大導孔１８を
通り、大導孔に露出している加熱剤１６に着火する。加
熱剤は瞬時に燃焼して素電池を加熱するに必要な発熱量
を発して、素電池中の溶融塩電解質を加熱溶融する。す
なわちＥＢ層４′がイオン伝導性を有する様になって発
電しはじめる。
発明の効果
次表に本発明を実施しだ熱電池と従来の代表的熱電池の
諸性能の比較を行った結果を示す。なお、電池試作数は
各２０個の場合を示しており、電圧立上り時間とは最大
電圧の８０係に到達する−までの時間をいい、工数比は
従来例を１とした場合の比指数を示し、だ。
諸性能の比較を行った結果を示す。なお、電池試作数は
各２０個の場合を示しており、電圧立上り時間とは最大
電圧の８０係に到達する−までの時間をいい、工数比は
従来例を１とした場合の比指数を示し、だ。
すなわち、本発明例では活性化中のＬｉ負極は浴融して
いるにもかかわらず、電圧変動現象は２０個の試験では
全く見られていない。これは負極がＥＢ粉末によって隙
間なくケース内にとじ込められたからで、特にケース周
縁部の密着と負極径をやや小さてしたことによる効果と
考えられる。立」−リ時間は本発明の場合、負極と電解
質が予め接触して構成されているので、従来例の様な未
含浸のアスベストシートに浸透するまでの時間が不要で
あり、従来例で電解質をａ侵したアスベストシートのみ
を用いると、アスベストが電解液の含浸ｈＬのフントロ
ールができない性質のため電解液が余剰となって電解質
の流出による液絡現象が発生するので、わざわざこうい
う構成にせねばならないのである。工数比は明確には測
定されないが、従来の場合、アスベストに含浸したのち
打抜く工程がいるのに対し、本発明の場合はケース中に
ＥＢ粉末を送り込んで捷す切りし、金型で加圧成型とシ
ーマとが同時にできる差である。
いるにもかかわらず、電圧変動現象は２０個の試験では
全く見られていない。これは負極がＥＢ粉末によって隙
間なくケース内にとじ込められたからで、特にケース周
縁部の密着と負極径をやや小さてしたことによる効果と
考えられる。立」−リ時間は本発明の場合、負極と電解
質が予め接触して構成されているので、従来例の様な未
含浸のアスベストシートに浸透するまでの時間が不要で
あり、従来例で電解質をａ侵したアスベストシートのみ
を用いると、アスベストが電解液の含浸ｈＬのフントロ
ールができない性質のため電解液が余剰となって電解質
の流出による液絡現象が発生するので、わざわざこうい
う構成にせねばならないのである。工数比は明確には測
定されないが、従来の場合、アスベストに含浸したのち
打抜く工程がいるのに対し、本発明の場合はケース中に
ＥＢ粉末を送り込んで捷す切りし、金型で加圧成型とシ
ーマとが同時にできる差である。
以上の様に本発明の場合は、わずかな改良で〜前述のよ
うな大きい効果が得られるものである。
うな大きい効果が得られるものである。
第１図は金型内にセットされた本発明の負極−電解質層
一体層の途中工程の構成図、第２図は本発明における負
極−電解質層一体層の断面図、第３図は本発明の一体層
を用いた積層形熱電池の全体構成を示す部分縦断面図、
第４図は本発明による素電池の他の実施例を示す断面図
である。 １・・・・・・金属ケース、２・・・・・ケース縁部、
３・・・−・−負極、４′・・・・・・ＥＢ層、５・・
・−・ンーマ部、１２・・・・正極活物質層、１３・・
・−・正極集電板、１６・・・・・・加熱剤、１７・・
・・・・点火器、１８・・・・・大導孔。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 ６ 第３図 第４図
一体層の途中工程の構成図、第２図は本発明における負
極−電解質層一体層の断面図、第３図は本発明の一体層
を用いた積層形熱電池の全体構成を示す部分縦断面図、
第４図は本発明による素電池の他の実施例を示す断面図
である。 １・・・・・・金属ケース、２・・・・・ケース縁部、
３・・・−・−負極、４′・・・・・・ＥＢ層、５・・
・−・ンーマ部、１２・・・・正極活物質層、１３・・
・−・正極集電板、１６・・・・・・加熱剤、１７・・
・・・・点火器、１８・・・・・大導孔。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 ６ 第３図 第４図
Claims (1)
- 金属ケース内底部に負極活物質を配設し、その上方より
溶融塩電解質と吸着剤とからなる混合粉末を入れて加圧
成型より一体化するとともに、前記金属ケース縁部をシ
ーマして内側に折曲げて、前記混合粉末の層と同一平面
とした負極−電解質層一体層を有した熱電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58089401A JPS59215672A (ja) | 1983-05-20 | 1983-05-20 | 熱電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58089401A JPS59215672A (ja) | 1983-05-20 | 1983-05-20 | 熱電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59215672A true JPS59215672A (ja) | 1984-12-05 |
Family
ID=13969618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58089401A Pending JPS59215672A (ja) | 1983-05-20 | 1983-05-20 | 熱電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59215672A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61230262A (ja) * | 1985-04-03 | 1986-10-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 熱電池 |
| JP2014135230A (ja) * | 2013-01-11 | 2014-07-24 | Komatsu Ltd | 回転飛翔体 |
-
1983
- 1983-05-20 JP JP58089401A patent/JPS59215672A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61230262A (ja) * | 1985-04-03 | 1986-10-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 熱電池 |
| JP2014135230A (ja) * | 2013-01-11 | 2014-07-24 | Komatsu Ltd | 回転飛翔体 |
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