JPS61127780A - 熱電池用加熱剤の製造法 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は、熱電池に内蔵する加熱剤の製造法に関するも
のである。

本発明をさらに詳しく述べれば、発明者らが先に鉄粉と
過塩素酸カリウム粉末からなる加熱剤の特性向上を図る
ために、提案した新しい鉄粉についての製造法に関する
ものである。

従来の技術 従来、熱電池に用いる加熱剤は、ジルコニウム粉末（Ｚ
ｒ）とクロム酸バリウム粉末（Ｂ　ａ　Ｃｒ０４）を主
成分とするＺｒ　−ＢａＣｒＯ４系が主流であった。

この加熱剤は熱電池に適したものの１種であり、次のよ
うな性質を有している。

（１）密閉容器中で完全燃焼する。

（２）燃焼時のガス発生が小さい。

（３）成形体を素電池間に挟持した状態で振動などの耐
環境性に優れている。

（４燃焼速度が早い。

また、本発明者らによって、他の優れた加熱剤の１種で
ある鉄粉（Ｆｅ）と過塩素酸カリウム（ＫＣｌＯ２）を
主成分とするＦ　ｅ　　Ｋ　ＣＱ　Ｏ４系加熱剤が提案
されている。

ここで用いられる鉄粉としては、高純度で品質の安定し
ている電解鉄を機械的粉砕によって微粉化した、平均粒
径３０〜４０μｍの電解鉄粉がよいとされてきた。その
他にも溶融鉄を噴霧して微粉化した噴霧鉄粉や、カーボ
ニル鉄（Ｆｅ（■）５）を加熱分解して得られる球形微
粉のカーボニル鉄粉も、熱電池用加熱剤への適用を検討
されてきたが、実用には至っていない状況であった。

しかしながら加熱剤の特性をさらに向上させたいという
要望が、特に電池電圧の立上がり時間の短縮という点で
強く、ＫＣｇＯ４の性質向上とともに鉄粉の性質向上も
望まれていた。

発明が解決しようとする問題点 このような従来の電解鉄粉では、電池電圧の立上がり時
間（最大電圧の７０チに到達する時間）は１秒よりも速
く立上がらせることは不可能であったので、１秒より速
い立上がり時間を要求される場合には、例えば前述のＺ
　ｒ　　Ｂａ　Ｃｒ　０４系加熱剤を用いざるを得ない
状況であった。このために電池の品番や用途によっては
、加熱剤をＺｒ　−ＢａＣｒＯ４系、Ｚ　ｒ　−（Ｐｂ
ＣｒＯ４＋　ＫＭｎ　Ｏ４）系、ＦｅＫＣＱ０４系など
と変えねばならないので必然的に電池の製造が煩雑にな
ること、性質的におとなしく、燃焼残査が良好な電導性
を有するＦｅ−ＫＣＱＯ４系加熱剤特有の性質が生され
ないなどの問題点があった。

本発明はこのような問題点を解決するもので、オキシ水
酸化鉄（Ｆｅ　Ｏ（ＯＨ）　）を水素ガス雰囲気中で加
熱還元して得られる還元鉄粉の製造法において、炉内温
度と還元時間の最適化を図って、電池電圧の立上がり時
間を短縮させることを目的とする。

問題点を解決するための手段 この問題点を解決するため、本発明の製造法はＦｅ　Ｏ
（ＯＨ）を水素ガス炉に入れたのち、炉内温度を６００
℃−８００℃に保ち、炉内温度６０ａＣのとき還元時間
を４０〜９０分間とし、炉内温度ｓｏｏ℃のとき還元時
間を２０〜５ｏ分間として熱処理して得た鉄粉を用い、
これとＫＣＱｏ４とを均一に混合した後加圧成型して熱
電池用加熱剤としたものである。

作　　用 この製造法によれば、得られる還元鉄粉は粒子の凹凸が
大きく、かつ表面積の大きい粉末となる。

従って、鉄粉の反応面積が広く活性な状態となるので、
ＫＣｇＯ４との反応性が向上して燃焼速度を早め、電池
電圧の立上がり時間を１秒以内とすることができる。

また、鉄粉は粒子の凹凸が大きくなったことにより、加
圧成型時において粒子間のからみあいが強くなって、成
型体の強度も高めることもできる。

実施例 以下本発明の実施例について、第１図を参照して説明す
る。

まず一方の原材料であるＦｅ０（ＯＨ）１Ｋｐｔ鉄製バ
ツトにと９、Ｈ２ガスを一定量（１例として２５００　
ｇ／Ｈｒ）　　流しながら水素ガス還元炉を昇温し、Ｆ
ｅｄ（ＯＨ）　　を炉内に送り込んで加熱し、還元する
。この時、炉内温度を６００〜９００℃の間でｓｏ’ｃ
間隔に設定し、還元時間を１０〜９０分の間で１０分間
隔に設定してマトリックスを組み、温度と時間を相関的
に変えてＦｅ　Ｏ（ＯＨ）を還元した。

還元した鉄粉をＨ２中で常温近傍まで冷却した後、取り
出した。この状態では還元鉄粉は柔らかい固まシである
。

次にアルゴン（Ａｒ）からなる不活性ガス雰囲気中で粉
砕機にて微粉砕し、４０ｏメツシエの篩をバスさせ、加
熱剤用鉄粉とする。

これとは別にもう一方の原材料であるＫＣｇＯ４拮１．
試薬−級グレードを用意し、強い衝撃を加えないように
これを微粉砕し、篩分けを行って粒子をそろえる。

このようにして得られた種々の条沖の鉄粉と過塩素酸カ
リウム粉末を、重量比で８６部対１５部に調合し、ホモ
ジナイザーで均一に混合する。次に所定量の前記混合物
を秤取し、金型に入れて加圧成型し、金型より取出して
所望の形状とした熱電池用加熱剤を得る。

第２図は、このようにして製作した種々の鉄粉を用いた
加熱剤２ｙを内容積一定の圧力センサ一つき密閉容器に
入れ、容器で燃焼させた時の圧力上昇カーブから燃焼時
間を計測し、０．７秒以内であれば合格、それ以上また
は不完全燃焼ならば不合格としてプロットしたものであ
る。図中、Ｏ印は合格条件の下限の還元時間、・印は上
限の還元時間を示し、この時間範囲内であれば使用可能
である。線Ａは６００１：と８００℃の下限時間を直線
で結んだものであシ、線Ｂは上限時間を直線で結んだも
のであって、斜線で示された範囲内はいずれも使用可能
である。

なお、６００℃以下の場合は、図示していないが５００
℃では１２０分以上でも還元が終了しなく、５５０℃で
は１００分以上の還元時間を必要とし、Ｈ２ガスの使用
からくる経済性や品質の安定性から不利である。

一方８００℃よりも高い温度の場合、例えば８６０℃で
は２０〜３０分間還元すると使用できるものが得られる
が、一部で粒子間の焼結が進んで丸みをおび、燃焼時間
が長くなる。まれ９００℃では１０分間で使用できるも
のも得られるが、バットの表面では還元後焼結が始まっ
ているのに内側では還元が終了していないという現象が
見られた。

このような結果から、最良の条件は７００〜７５０℃で
４０〜６０分間行なうと熱電池用鉄粉としてよいものが
得られることが判った。この鉄粉を用いて加熱剤を製作
し、負極にＣａ　、正極にＣａ　Ｃｒ　０４　　ｒ電解
質にＬｉ　ＣＪＬ　−ＫＣｆｆｉ共融塩を用いた電池と
組合せ、１ｏセル直列構成の熱電池を組立て、−５０℃
〜＋７０℃の環境温度範囲にて放電したところ、電池電
圧の立上が９時間は０．８８〜０．６６秒であった。

一方、加熱剤の成型強度は特別に製作した治工具を用い
て、試料片の片方からグシープルゲージなどの荷重計を
押しあて計測したところ、従来比的１．６倍の強度を有
していた。

発明の効果 以上のように、本発明の加熱剤によれば、熱電池として
の電池電圧の立上がり時間を速め、かつ加熱剤自体の成
型強度を向上させることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の鉄粉を得、それを用いた加熱剤の製造
工程を示すフローチャート、第２図は本発明の鉄粉を得
るための炉内温度と還元時間との関係を示す図である。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名ｍ１
図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. オキシ水酸化鉄を６００〜８００℃の水素ガス雰囲気炉
   で加熱還元して鉄粉を得る工程と、この鉄粉と過塩素酸
   カリウムを均一に混合する工程と、前記均一混合物を加
   圧成型する工程を有し、前記オキシ水酸化鉄は前記炉内
   温度が６００℃のとき還元時間が最小４０分最大９０分
   間であり、同炉内温度が８００℃のとき還元時間が最小
   ２０分最大５０分間であって、６００℃と８００℃のそ
   れぞれの最小還元時間を直線で結び、かつ最大還元時間
   のそれぞれを直線で結んだ炉内温度と還元時間の範囲内
   で熱処理する熱電池用加熱剤の製造法。