JPS6074267A - 熱電池 - Google Patents
熱電池Info
- Publication number
- JPS6074267A JPS6074267A JP58182554A JP18255483A JPS6074267A JP S6074267 A JPS6074267 A JP S6074267A JP 58182554 A JP58182554 A JP 58182554A JP 18255483 A JP18255483 A JP 18255483A JP S6074267 A JPS6074267 A JP S6074267A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- layer
- negative electrode
- iron sulfide
- 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
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】
本発明は正極に硫化鉄を負極にリチウム合金を用いる熱
電池の改良にかかるものである。
電池の改良にかかるものである。
従来の熱電池は正極にクロム酸カルシウムを負極にカル
シウムをそれぞれ用いる電池系であったが、クロム酸カ
ルシウムが電解質である塩化リチウム−塩化カリウム共
融混合物に溶解するため溶解したクロム酸カルシウムが
負極であるカルシウムと接触し反応して自己放電するた
め、放電寿命が短かいという欠点があった。
シウムをそれぞれ用いる電池系であったが、クロム酸カ
ルシウムが電解質である塩化リチウム−塩化カリウム共
融混合物に溶解するため溶解したクロム酸カルシウムが
負極であるカルシウムと接触し反応して自己放電するた
め、放電寿命が短かいという欠点があった。
従来のクロム酸カルシウム−カルシウム系熱電池のこの
欠点を解消するため、正極として電解質に溶解しない硫
化鉄を採用した硫化鉄−リチウム合金系熱電池が新たに
導入されたが、この硫化鉄−リチウム合金系熱電池もリ
チウム合金の融点がカルシウムに比べ約１５０℃低く、
従来の発熱剤であるヒートバットを使用した場合リチウ
ム合金が溶融して、正極と負極が短絡するという重大な
不具合がしばしば生じた。
欠点を解消するため、正極として電解質に溶解しない硫
化鉄を採用した硫化鉄−リチウム合金系熱電池が新たに
導入されたが、この硫化鉄−リチウム合金系熱電池もリ
チウム合金の融点がカルシウムに比べ約１５０℃低く、
従来の発熱剤であるヒートバットを使用した場合リチウ
ム合金が溶融して、正極と負極が短絡するという重大な
不具合がしばしば生じた。
本発明は放電寿命が長い硫化鉄−リチウム合金系であっ
て、短絡のない高性能かつ高信頼性の熱電池と可能にす
るものである。すなわちジルコニウムとクロム酸バリウ
ムからなる発熱剤を板状に成型したヒートバットの両面
に断熱層を形成せしめて、瞬時に熱が負極リチウム合金
及び正極・硫化鉄に伝わるのを防ぎリチウム合金が容融
したり、硫化鉄が分解するのを防ぐことによって短絡の
ない高性能な熱電池を可能にするものである。
て、短絡のない高性能かつ高信頼性の熱電池と可能にす
るものである。すなわちジルコニウムとクロム酸バリウ
ムからなる発熱剤を板状に成型したヒートバットの両面
に断熱層を形成せしめて、瞬時に熱が負極リチウム合金
及び正極・硫化鉄に伝わるのを防ぎリチウム合金が容融
したり、硫化鉄が分解するのを防ぐことによって短絡の
ない高性能な熱電池を可能にするものである。
用いるリチウム合金としてはリチウム−アルミニウム合
金及びリチウム−ケイ素合金があり、融点はリチウム−
アルミニウム合金で６８０℃、リチウム−ケイ素で７０
０℃である。なおカルシウムの融点は８３８℃である。
金及びリチウム−ケイ素合金があり、融点はリチウム−
アルミニウム合金で６８０℃、リチウム−ケイ素で７０
０℃である。なおカルシウムの融点は８３８℃である。
硫化鉄（ＦｅＳ２）の分解温度は約６００℃であって、
電池作動温度としては５５０℃が望ましい。
電池作動温度としては５５０℃が望ましい。
発熱剤であるジルコニウムとクロム酸バリウムとの混合
物は点火すると瞬時に発熱して、その表面は１２００℃
にも達する。したがってこの発熱剤とリチウム合金ある
いは硫化鉄が直接、接しているとリチウウ合金の溶融あ
るいは硫化鉄の分解が生じて、電池は満足すべき性能を
発揮しえない。
物は点火すると瞬時に発熱して、その表面は１２００℃
にも達する。したがってこの発熱剤とリチウム合金ある
いは硫化鉄が直接、接しているとリチウウ合金の溶融あ
るいは硫化鉄の分解が生じて、電池は満足すべき性能を
発揮しえない。
すなわちリチウム合金が溶融すると溶融したリチウム合
金が正極と接触して短絡し放電電圧が急速に低下する。
金が正極と接触して短絡し放電電圧が急速に低下する。
また硫化鉄（ＦｅＳ２）が分解するとイオウ（Ｓ）と１
価の硫化鉄（ＦｅＦ２）が生じ放電電圧が低くなる。
価の硫化鉄（ＦｅＦ２）が生じ放電電圧が低くなる。
本発明は上述の不具合を解除するためにジルコニウムと
クロム酸バリウムとの混合物からなる発熱剤を主体とし
て板状に成型したヒットバットの両面に断熱層を形成せ
しめて、発熱剤から発生した熱が瞬時に極板層及び負極
層に伝わるのを防いで、硫化鉄の分解及びリチウム合金
の溶融をなくするものである。ヒートパットの両面に断
熱層を形成さす方法としては、ヒートパットの発熱層と
断熱層とが一体になったいわゆる断熱層付ヒートパット
を用いる方法あるいはヒートパットと正極層及び負極層
との間に薄い断熱板を介在させる方法がある。断熱層あ
るいは断熱板としてはカオリン、マグネシア、あるいは
アルミナなどの無機粉末とガラスフアイバー、セラミッ
クフアイバーなどの無機繊維とからなるペーパー状ある
いはフエルト状の０．０５ｍｍから０．２ｍｍの厚みの
ものが望ましい。この無機粉末及び無機繊維からなる断
熱層は熱伝導率が非常に小さく、例えばカリオンとセラ
ミックフアイバーからなるもので０．１Ｋｃａｌ／ｍｈ
ｒＣであって、ヒートパットの発熱層自体は瞬時に１２
００℃まで温度上昇するが０．１ｍｍ厚の断熱層を介在
させると５８０℃の温度上昇にとどまり、硫化鉄の分解
及びリチウムの合金の溶融は起らない。
クロム酸バリウムとの混合物からなる発熱剤を主体とし
て板状に成型したヒットバットの両面に断熱層を形成せ
しめて、発熱剤から発生した熱が瞬時に極板層及び負極
層に伝わるのを防いで、硫化鉄の分解及びリチウム合金
の溶融をなくするものである。ヒートパットの両面に断
熱層を形成さす方法としては、ヒートパットの発熱層と
断熱層とが一体になったいわゆる断熱層付ヒートパット
を用いる方法あるいはヒートパットと正極層及び負極層
との間に薄い断熱板を介在させる方法がある。断熱層あ
るいは断熱板としてはカオリン、マグネシア、あるいは
アルミナなどの無機粉末とガラスフアイバー、セラミッ
クフアイバーなどの無機繊維とからなるペーパー状ある
いはフエルト状の０．０５ｍｍから０．２ｍｍの厚みの
ものが望ましい。この無機粉末及び無機繊維からなる断
熱層は熱伝導率が非常に小さく、例えばカリオンとセラ
ミックフアイバーからなるもので０．１Ｋｃａｌ／ｍｈ
ｒＣであって、ヒートパットの発熱層自体は瞬時に１２
００℃まで温度上昇するが０．１ｍｍ厚の断熱層を介在
させると５８０℃の温度上昇にとどまり、硫化鉄の分解
及びリチウムの合金の溶融は起らない。
次に本発明の実施例につき図面とともに説明する。第１
図は本発明の一実施例を示す電池断面図で、第２図と第
３図とは本発明電池に用いるヒートパットとペレットの
斜視図である。図において（１）は発熱層（２３）の両
面に断熱層（２１）及び（２２）をもうけたヒートパッ
トであって、発熱層の発熱剤はジルコニウムとクロム酸
バリウムの混合物であり、これら少量のセラミックフア
イバーを混入させて１ｍｍ厚の板状に成型する。断熱層
はカオリンとセラミックフアイバーとから成型した０．
１ｍｍ厚の板状である。発熱層と断熱層とは一体に製造
した方が積層において取扱いが容易で便利であるが、発
熱層と断熱層とが別々であってもかまわない。
図は本発明の一実施例を示す電池断面図で、第２図と第
３図とは本発明電池に用いるヒートパットとペレットの
斜視図である。図において（１）は発熱層（２３）の両
面に断熱層（２１）及び（２２）をもうけたヒートパッ
トであって、発熱層の発熱剤はジルコニウムとクロム酸
バリウムの混合物であり、これら少量のセラミックフア
イバーを混入させて１ｍｍ厚の板状に成型する。断熱層
はカオリンとセラミックフアイバーとから成型した０．
１ｍｍ厚の板状である。発熱層と断熱層とは一体に製造
した方が積層において取扱いが容易で便利であるが、発
熱層と断熱層とが別々であってもかまわない。
（２）は正極層（２４）、電解質層（２５）及び負極層
（２６）の３層からなるペレットであって、正極層（２
４）は硫化鉄からなり、電解質層（２５）は塩化リチウ
ムと塩化カリウムとの共融混合物６０％にマグネシア４
０％を混入したものからなり、負極層（２６）はリチウ
ム−アルミニウム合金からなる。これら３層は一体に成
型される。このペレットが発電セルであって１セルの電
圧は１．７Ｖである。（３）はセル間を電気的に接続す
る接続板である。
（２６）の３層からなるペレットであって、正極層（２
４）は硫化鉄からなり、電解質層（２５）は塩化リチウ
ムと塩化カリウムとの共融混合物６０％にマグネシア４
０％を混入したものからなり、負極層（２６）はリチウ
ム−アルミニウム合金からなる。これら３層は一体に成
型される。このペレットが発電セルであって１セルの電
圧は１．７Ｖである。（３）はセル間を電気的に接続す
る接続板である。
（４）は正極電板であってペレット（１）の正極層（２
４）に接しており、リード線を介して正極端子（６）に
接続されている。（５）は負極集電板であってペレット
（１）の負極層（２６）に接し、リード線を介して負極
端子（７）に接続されている。（８）は点火玉であって
、（９）は点火用端子である。（１０）は発熱層からな
る導火板である。本実施例では５枚のヒートパットと５
枚のペレットを積層して積層スタックを形成している。
４）に接しており、リード線を介して正極端子（６）に
接続されている。（５）は負極集電板であってペレット
（１）の負極層（２６）に接し、リード線を介して負極
端子（７）に接続されている。（８）は点火玉であって
、（９）は点火用端子である。（１０）は発熱層からな
る導火板である。本実施例では５枚のヒートパットと５
枚のペレットを積層して積層スタックを形成している。
（１１）はステンレス鋼からなる電池ケースであって、
（１２）はステンレス鋼からなる電池カバーであり、端
子（６、７、９）と電池カバーとはガラス（１３）によ
って電気的に絶縁されている。電池ケース（１１）と積
層スタックとの間には石綿あるいはセラミックフアイバ
ーなどの断熱体（１４）が充填されている。かくして点
火用端子（９）に電気を印可すると点火玉（８）が発火
し、導火板に火がつき、次にヒートパット（１）の発熱
層に着火し、発熱層自体は１２００℃に達する。発熱層
から発した熱は両方の断熱層（２１、２３）を徐々に伝
わってペレットの正極層及び負極層に達するので、両層
は６００℃以上には温度が上がらず、正極層の硫化鉄の
分解及び負極層のリチウム合金の溶融はなく、電解質層
の塩化リチウム、塩化カリウム共融混合物（融点３５２
℃）が溶融して電導性を生じて発電セルは作動状態に達
する。
（１２）はステンレス鋼からなる電池カバーであり、端
子（６、７、９）と電池カバーとはガラス（１３）によ
って電気的に絶縁されている。電池ケース（１１）と積
層スタックとの間には石綿あるいはセラミックフアイバ
ーなどの断熱体（１４）が充填されている。かくして点
火用端子（９）に電気を印可すると点火玉（８）が発火
し、導火板に火がつき、次にヒートパット（１）の発熱
層に着火し、発熱層自体は１２００℃に達する。発熱層
から発した熱は両方の断熱層（２１、２３）を徐々に伝
わってペレットの正極層及び負極層に達するので、両層
は６００℃以上には温度が上がらず、正極層の硫化鉄の
分解及び負極層のリチウム合金の溶融はなく、電解質層
の塩化リチウム、塩化カリウム共融混合物（融点３５２
℃）が溶融して電導性を生じて発電セルは作動状態に達
する。
両面に断熱層を形成させないヒートパットを用いて積層
した電池を１０個組立て試験したところ７個が短絡した
が、本発明になるヒートパットの両面に断熱層を形成さ
せたもので積層した電池を１０個組立て試験したところ
短絡したものは１個もなくすべて正常に放電した。
した電池を１０個組立て試験したところ７個が短絡した
が、本発明になるヒートパットの両面に断熱層を形成さ
せたもので積層した電池を１０個組立て試験したところ
短絡したものは１個もなくすべて正常に放電した。
第１図は本発明の一実施例を示す電池断面図である。第
２図とは本発明電池に用いるヒートパットとペレットの
斜視図である。
２図とは本発明電池に用いるヒートパットとペレットの
斜視図である。
Claims (1)
- 正極に硫化鉄を負極にリシウム合金を用い、かつ正極・
電解質・負極の３層からなるペレットと発熱材であるヒ
ートパットとを積層する熱電池において、発熱材である
ヒートパットの両面に断熱層を形成せしめてなることを
特徴とする熱電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58182554A JPS6074267A (ja) | 1983-09-29 | 1983-09-29 | 熱電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58182554A JPS6074267A (ja) | 1983-09-29 | 1983-09-29 | 熱電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6074267A true JPS6074267A (ja) | 1985-04-26 |
Family
ID=16120302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58182554A Pending JPS6074267A (ja) | 1983-09-29 | 1983-09-29 | 熱電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6074267A (ja) |
-
1983
- 1983-09-29 JP JP58182554A patent/JPS6074267A/ja active Pending
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