JPS6077362A - 溶融塩電池用発熱体及びその製造法 - Google Patents

溶融塩電池用発熱体及びその製造法

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JPS6077362A
JPS6077362A JP58184376A JP18437683A JPS6077362A JP S6077362 A JPS6077362 A JP S6077362A JP 58184376 A JP58184376 A JP 58184376A JP 18437683 A JP18437683 A JP 18437683A JP S6077362 A JPS6077362 A JP S6077362A
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兼松 司
Takuzo Kuroda
黒田 託三
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Nippon Kayaku Co Ltd
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    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/30Deferred-action cells
    • H01M6/36Deferred-action cells containing electrolyte and made operational by physical means, e.g. thermal cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は弓融塩電池用発熱体及びその製造法に関するも
のである。さらに詳しくは、本発明は、 (1) 還元剤として平均粒子径が1〜2μmのジルコ
ニウム、ハフニウム混合物又は合金?配合し、酸化剤と
してクロム酸バリウムを配合し希釈剤兼補強剤として繊
維長が0.5〜3+I+++1のアスベスト繊維を還元
剤と酸化剤100部に対して1〜5部配合し、バインr
−を配合しないこと?特徴とする溶融塩電池用発熱体。
及び (2) 還元剤として平均粒子径が1〜2μmのジルコ
ニウム、ハフニウム混合物又は合金を配合し、酸化剤と
してクロム酸バリウムを配合し希釈剤兼補強剤として繊
維長が0.5〜3咽のアスベスト繊維を還元剤と酸化剤
100部に対して1〜5部配合してなる発熱剤をバイン
ダーな使用しない水に懸濁さぜ、濾過した成型物を含水
状態で圧搾成型することを特徴とする溶融塩電池用発熱
体の製造法。
に関するものである。
溶融塩電池は主として飛翔体に塔載される電池であり、
第1図の1に示す発電部分と固体電解質を溶融させる2
発熱体がら構成されているこの発熱体は外部の作動電源
により3点火玉4導火帯を経て多層(通常25枚)発熱
体を瞬時に燃焼させ、その燃焼熱により固体電解質を短
時間に溶融させる。固体電解質は常温では固体であり、
実質的にイオン伝導はなく、電圧、電流を取り出す事は
出来ないが、溶融させ液状となると通常1セル2.6 
V、6oomA/dぐらいの高率放電が6出カ端子から
とり出し可能となる。又、電解質は大気中の水分により
潮解し自己放電をするので、これらを防止するため5電
槽中に完全密閉されている。
以上の説明の様な溶融塩電池は主として飛翔体に塔載さ
れるので、出来得る限りの小型、軽量が望まれるが、多
層発熱体を瞬時に燃焼させることにより発生ガスの影響
て電槽を破壊することが度々あった。これらを防止する
には電槽を頑丈にする必要があり、その結果重量が重く
なる欠点があった。
一方25枚もの多層発熱体を使用するため電池寸法が大
きくなり、共に飛翔体塔載に必要な溶融塩電池の重要特
性である小型、軽量化が従来は満せなかった。
本発明は従来の発熱体の欠点であった燃焼時の発生ガス
を少な(し、発熱体厚さを薄くして仮扱い強度を向上さ
せる点について改良して工業的に安定量産が可能とした
ものである。
発熱体の製造方法として成型金型内に所定の発熱剤を計
量して雄金型により圧搾成型するシリンダー法、発熱剤
を分散液に1ひ、濁させ、P別して発熱剤層を取り出す
濾過法等が一般に知られている。
しかし、いずれの方法も発熱剤の混合成分の比重差によ
る組成偏積防止、又は取扱い強度を確保するため増粘剤
や合成糊料等のバインダーを使用しなければならなかっ
た。
これらバインダーは炭化水素の化合物で微量混入があっ
ても燃焼中の発生ガス量は著しく増加する傾向がある。
しかし、シリンダー法は一旦バインダーな使用すると除
去する方法はなく、濾過法でも後水洗の回数をかなり増
しても微小粒子からなる発熱剤に吸着したバインダーは
完全に除去することは出来ない。
よってこれらの方法により製造した発熱体は発生ガスが
多く、このため電池に組込まれた場合の電槽はこれらの
ガス圧力に耐え得る様に肉厚にし、頑丈なものとする必
要があり、結果的に軽量電池の製作が困難であった。
本発明は基本的には沖過法によるものであるが、従来吸
引沖過中の混合成分の比重差による組成偏積を防止する
ため増粘剤、合成糊料のバインダーを使用しなければ製
造が不可能であったものを本発明者らは、発熱剤の還元
剤粒子径の選択、希釈剤兼補強剤のアスベスト繊維長の
選択、ガラス繊維炉材でE過時間を好ましくは5〜30
秒にP別することにより、単に水のみに懸濁させ、吸引
濾過中の組成偏積を防止し、より均質な発熱体の製造を
可能にした。
したがって本発明によって製造した発熱体は全く発生ガ
ス成分が残存しない。燃焼時の発生ガスが非常に少い優
れた発熱体である事が本発明の特徴である。
さらに発熱剤中の還元剤平均粒子径の選択、アスベスト
繊維長の選択、吸引E過に好ましくはガラス繊維E材を
使用することにより微粒子の通過がほとんどなく、一定
した重量の発熱体を得ることが出来、発熱体の重量管理
が容易である。
しかし本方法による欠点はバインダーを使用しないため
、ともすれば取扱い強度が弱く、電池組立中に発熱体が
欠落してその分熱量不足になる点であった。
これらを克服するため濾過後の成形物を含水状態で圧搾
成型することにより々rましくけ、成形物の含水量が3
〜10%の時点で5にノ/ cm2の圧力によりプレス
し、所定金型で打抜き乾燥することにより、極薄形取扱
い強度が強固な発熱体を安定して得ることが出来た。
次に本発明を具体的に詳細に説明する。
平均粒子径10〜2.0μmのジルコニウム95%、ハ
フニウム5%の混合物又は合金23部とクロム酸バリウ
ム77部、繊維長が05〜3胴範囲のアスベストを1〜
5部抽潰機で細潰混合する。
この賜金、クロム酸バリウムは微細粒子が望ましいが、
他の2成分に比較してその粒子は比較的軟らかいので、
抽潰混合中に粉砕される。よって粒子径はあまり気にす
る必要はないが、酸化、還元の固体反応を円滑に行うた
めには混合を充分に行うことは大切な要件である。
この混合物を一定量計量して多数並列設置した容器に発
熱剤と水を加え、マグネチノクスクーラーで高速回転混
合をして懸濁させる。
この!゛ヒ濁物ブロムナートP斗に有機バインダーを使
用しないガラス繊維で捕集効率99%以上のものを使用
し、濾過する。さらに999%以上のものを使用すると
一層好結果が得られる。
この場合増粘剤、合成糊料等のバインダーを使用せず、
組成偏積を防止するためには、還元剤の平均粒子径がl
O〜20μrη範囲のものを使用し、アスベスト繊維長
は05〜3M範囲のものを使用する。又1発熱剤”水の
割合2120〜40部にするのが好ましく、1:35部
が最も良好である。アスベストの繊維長が05〜3+1
IJ11範囲のものを使用することにより、繊維の膨潤
効果でその水溶液の粘性係数は常温で4〜5CPの粘調
液となり、ジルコニウム、クロム酸バリウムの粒子は溶
液中に均一に分散し、比重差による組成偏積は30〜4
0秒間は完全に防止出来る。
よって吸引炉別する時間は30秒以内に完了する様に真
空度?設定(通常55〜c、 OtynJlgが適当)
すれば均質な発熱体層を得ることが出来る。
アスベストの繊維長が3 mm以上の長繊維になると、
細潰混合の際、不均質な混合物となり、水に対する膨潤
効果も小さく組成偏積は防止出来ない。
Q、 5 mm以下の場合は膨潤効果は大きく、さらに
高粘調液となるが、吸引濾過時間が長くなり、真空度を
太きくずれ、ガラス繊維P利が破れる等の不都合が生じ
、結果的に組成偏積は防止出来ない。よってアスベスト
の繊維長は0.5〜3胴範囲に限定される。
一層ジルコニウムの平均粒子径が20μmを越えるもの
は粘性係数4〜5CPの水溶液中では30秒以内に沈降
する事を確認しており、実際に吸引戸別しても発熱体層
下部に分離沈降している事が確認され、不均質で実用価
値がない発熱体となる。同様に1.0μm未満のものは
分離沈降をすることはないが、ガラス繊維P拐の目詰り
を生じ、吸引時間が長くなり実用的でない。
これらのことから還元剤の平均粒子径は1.0〜2.0
μm K限定される。
この様にして分離した発熱体層は含水量が好ましくは3
〜10%範囲でプレス圧力5ky/Cn?で圧搾し、所
定寸法の金型で打抜き、乾燥して発熱体が完成する。プ
レスの際に含水量が3%以下では含まれるアスベストの
形状保持緩衝作用で緻密な圧搾効果が得られず発熱体の
厚さも極薄形化が難かしい。
含水量が10%以上では泥状に近く、取扱いが困難とな
り、おのずと含水量は3〜10%範囲が好ましい。
この様にして得られた発熱体と従来の製造方法による発
熱体な燃焼時の発生ガス量、厚さな比較すると表1の通
りである。
表 1 備考1 燃焼時の発生ガス量は定形容器内で発熱体を燃
焼させ、燃焼圧力を高感度、圧力検出器で検出し、体積
換算したものである。
2、発熱体厚さはダイヤルゲージによる測定値である。
3 従来法は平均粒子径20〜60μmのジルコニウム
25(重り部、クロム酸バ リウム75部、繊維長3.0〜10.0mmのアスベス
ト2部、カルボキシメチルセルロース1%水溶液を35
00部を吸引濾過して製造した発熱体である。
表1かられかる様に本発明による製法で製造した発熱体
の燃焼時の発生ガス量は従来法に比較し、1/20に大
巾減少し、この発熱体を使用して実際に電池を組立する
と、電槽の薄肉化と後述する寸法短縮効果により、従来
の電池重量が4801であったものが3201と33%
もの大巾重量軽減が可能となった。
一方発熱体厚さは従来法に比較して1/2以下となシ、
実際の電池では発熱体の使用量が25枚もの使用量とな
ることより電池厚さの寸法を18係短縮し、飛翔体に必
要な重要特性である溶融塩電池の小型、軽量を満足する
溶融塩電池を提供することが出来る様になった。
よって本発明による発熱体の製法の実施価値は大なるも
のがある。
実施例及び比較例 実施例及び比較例を表2に示す。
表 2 表2において実施例は発熱剤l′I&L5とII!11
0である、他の発熱剤は比較例である。
表−2から判る様に還元剤の平均粒子径、アスベスト繊
維長及びアスベスト添加量を、それぞれの水準で混合し
た発熱剤をN[11〜N+112までに12種類作り、
発熱体とするための各工程の適、不適を検討した。例え
ば発熱剤141&ま還元剤粒子径が03〜lOμmでア
スベスト繊維長03〜0.5fiのものな使用し、発熱
剤組成として、Zr : If / BaCr04= 
23 / 77で上述77.ベストナ還元剤と酸化剤1
00部に対し1部添力日したものである。
この発熱剤は発熱体の製造工程中σ)鵜1蜀を11司題
なく、実施出来るが濾過が困難である。
その理由は還元剤の粒子径が小さく、アスベスト繊維長
が短かいためにガラス繊維P月σ)目工吉りを生じるた
みと考えられる。
一層発熱剤熾11の様に発熱体の製造工程」二モi問題
はないが、出来上った発熱体としての性會旨評価でアス
ベスト添加量が多いため、炉モ焼速度、発熱量等の燃焼
性能が不良となる場合がある。
この様にして検討した結果、発熱体IV!l15、発熱
体Nn1Oが優秀な結果をおさめ、この範囲外の条件で
は良好な発熱体が得られないことも判明した。
本発明の上記以外の長所は以下の通りである。
(1)混合物の組成偏積がなく、発熱体のいかなる位置
も均質な混合組成となっている事より、燃焼性能が安定
し、従来法で極薄形化した場合に生じた燃焼中断又は燃
焼速度の大巾低下が全くなく電池特性として大切な起電
立上り時間、放電寿命時間が安定し、信頼性の高い溶融
塩電池の製造が可能となった。
(2)捕集効率999%のガラス繊維p材を使用し使用
原材料の粒子径範囲を限定することによりF材を通過す
る発熱剤がほとんどな(、得られる。発熱体の重量精度
が向上して、設定重量の1%範囲で製造出来、電池組立
の際の熱量調整が容易に出来る。
(3)原材料の選定管理に工数な要するが、選定された
原相料を使用することにより、発熱体の製造の際、製造
作業者間に品質の差がなく、安定した発熱体が量産出来
るようになりた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の発熱体ケ使用した溶融塩電池の一部断
面図である。 に発電部 2:発熱体 3:点火玉 4、導火帯 5:電 槽 6:出力端子特許出願人 日
本化薬株式会社 第口

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)還元剤として平均粒子径が1〜2μmのジルコニ
    ウム、ハフニウム混合物又は合金を配合し、酸化剤とし
    てクロム酸バリウムを配合し希釈剤兼補強剤として繊維
    長が05〜3mのないことを4−?徴とする溶融塩電池
    用発熱体。
  2. (2) 還元剤として平均粒子径が1〜2μmのジルコ
    ニウム、ハフニウム混合物又は合金を配合し、酸化剤と
    してクロム酸バリウムを配合し希釈剤兼補強剤として繊
    維長が05〜3 mmのアスベスト繊維を還元剤と酸化
    剤100部に対して1〜5部配合してなる発熱剤をバイ
    ンダーを使用しない水に懸濁させ、瀘過した成型物を含
    水状態で圧搾成型することを特徴とする溶融塩電池用発
    熱体の製造法。
JP58184376A 1983-10-04 1983-10-04 溶融塩電池用発熱体及びその製造法 Granted JPS6077362A (ja)

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