JPS6146949B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱電池、さらに詳しくは陽極層と電解
質層をペレツト一体化したペレツト状セル、およ
び負極からなるペレツト型熱電池に関するもので
ある。

熱電池は溶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塩であるため電池とし
て不活性状態にあるが、高温に加熱されると電解
質がイオン電導性の良好な溶融塩となつて電池と
して活性状態となり、外部に電力を供給し得るよ
うになる。

一般に熱電池を構成する物質としては、負極活
物質としてカルシウム、電解質として塩化カリウ
ムと塩化リチウムの共融混合物、陽極活物質とし
てクロム酸カルシウムが用いられる。

ペレツト型熱電池とは、前述の電解質とクロム
酸カリウムとバインダーを混合してなる電解質層
と、電解質と陽極活物質を混合してなる陽極層の
二層をペレツト一体化したセルを用いたものであ
る。バインダーとしては、カオリンなどが用いら
れる。またクロム酸カリウムは、電池の立上り性
能を良化させる目的で用いられる。このような熱
電池の特長を以下に示す。

(1) 長期間の貯蔵が可能であり、性能劣化が実用
上皆無である。

(2) 瞬時に電池を活性化させることが可能であ
る。

(3) 大出力放電が可能である。

(4) 負極活物質としてカルシウムを使用できるの
で素電池当りの電圧が高い。

(5) 振動・衝撃に強い。

上記の如く熱電池は多くの特長を備えており、
ミサイル等の飛翔体用電源や各種緊急用電源とし
て利用されている。

しかしながら熱電池にも以下の欠点があり、電
池として信頼性の低下をもたらす危険性がある。

(1) 素電池が加熱された時、電流の大きさ、環境
温度等の条件によつては負極活物質が溶融し、
この溶融物質による短絡現象が発生する。

(2) 電池製造に当り、セルの選別、電池内に組み
込むセルの極性確認等の品質および工程の管理
がむずかしい。

上記の欠点(1)を克服する方法は、米国特許第
3527615号明細書、同じく米国特許第3669748号明
細書に報告されている。

しかし、前述の欠点(2)を克服する方法は、製造
者が複雑な工程検査を実施するしかない。

当初発明者らは、不良セルの選別にあたり、外
観上容易に選別できるワレおよびカケのあるセ
ル、湿気を含んだセルを不良としていたが、この
ような不良セルを除外した良品セルを用いて製造
した電池においても放電電圧が通常よりも低下し
たり、ときには電圧にノイズが発生すること等を
発見した。

このような原因を解析した所、多くの場合、ペ
レツト状セルの電解質層と陽極層が完全に二層に
わかれず混合していたためで、この場合も不良セ
ルとする必要があることがわかつた。

また前記したような電解質層と陽極層の混合
は、両層をペレツト一体化する時に生じるが、こ
れは整備プレスの不足等の原因によりしばしば起
こりうる事がわかつた。

しかしながら、ペレツト状セルを使用する場
合、電解質層と陽極層が外観上類似の色を呈して
いるために、即ち、電解質層がオレンジ色、陽極
層が黄色となつているために、不良セルの選別は
もちろん電池内に組み込むセルの極性検査はむず
かしく、かなりの時間をさく必要があつた。

本発明は、外観上容易に実施できない不良セル
の選別を容易にし、加えて電池に組込むセルの極
性検査をも容易にし、それによつて品質の安定し
た信頼性の高い熱電池を提供することを目的とす
るものである。

以下、本発明の一実施例を図面にもとづいて説
明する。

第１図は熱電池の全体構成の概要を示す縦断面
図である。

素電池１は高温に加熱されれば活性化し、任意
の数の素電池が直列に連続されて、全体として必
要な電圧を供給するように構成されている。

発熱剤２は、ジルコニウムとクロム酸バリウム
をシート状に成形したもので素電池１を加熱させ
る。

点火器３は使用に際して、点火端子４に任意の
電流を印加すると発火し、発熱剤２を発火させ
る。

出力端子５は、素電池連結体の所定位置にリー
ド線６で導通されている。

外装は、金属ケース７と金属蓋８からなり、密
閉構造をなしている。

金属蓋８に、点火端子４と出力端子５が設置し
てあり、各々の端子は絶縁ガラス９により、金属
蓋８より隔離されている。

断熱体１０は、素電池の保温、金属ケースとの
接触防止および固定を目的として備えられてい
る。

第２図は素電池１の構成を示した断面図であ
る。

セル１１は、電解質層１１ａと陽極層１１ｂと
からなり、各々の材料は前述のとおりである。

負極活物質１２は、カルシウムであり鉄板１３
ｂに固定されている。

鉄板１３ａは、陽極集電板の役割をしており、
鉄板１３ｂとは導通され、間に発熱剤２を配置し
ている。

このように、セル１１において、電解質層１１
ａと陽極層１１ｂが混合状態であれば、素電池内
で分極反応がおこりやすく、電圧が低下したりノ
イズ等を発生する危険性が高くなる。

もちろん電解質層１１ａと陽極層１１ｂが逆転
しておれば、あきらかに短絡する。

そこで発明者らは、電解質層１１ａと陽極層１
１ｂの状態が容易に検査でき、同時に極性が容易
に検査できる方法として、電解質層１１ａに着色
剤を添加する方法を検討した。なお、本電池の特
徴である大出力放電を可能とするためには、電解
質層の内部抵抗は極力小さくしなければならず、
従つて一般的には電解質層に着色剤を加えると電
解質層の内部抵抗が増大するので、従来は電解質
層に着色剤を添加することは論外とされていた。

着色剤の条件として、以下の２点をあげた。

(1) 電極反応に影響のない事。着色剤の選定とし
ては、微量の添加で有効に着色し、かつ耐熱性
の固体物質であること。

(2) 電解質層１１ａと陽極層１１ｂとがあきらか
に区別のつく色を呈すること。

上記条件を満足する物質としてカーボンブラツ
クを採用した所、本発明によるセルは電解質層１
１ａが黒緑色、陽極層１１ｂが黄色となり、電解
質層１１ａと陽極層１１ｂの区別が一見してわか
り、従来通りの製造によるセルと比較して、不良
セルの選別と、極性検査が容易となつた。

また前記のカーボンブラツクは微量、例えば陽
極層及び電解質層が一体となつたセル１枚の重量
100に対して0.25添加するだけで前記したような
着色効果を奏することができるので、微量添加す
ればよい。またこの場合、電池性能は従来のセル
を用いた電池よりも悪くなることはなく、電極反
応に影響を与えないことも判明した。またカーボ
ンブラツクは導電性であるため、電解質層に入る
と陰極と陽極を短絡させる恐れがあるが、添加量
が微量であれば製造上の工夫で電解質層内に均一
に分散させることができるので、カーボンブラツ
クの添加による陰・陽極の短絡といつた恐れはな
い。要するにカーボンブラツクの添加量について
は、実施に際して電解質層の厚さ、体積および着
色効果等を考慮して適宜定めればよい。

実際、電池組立に際して、製造および検査の能
率が２〜10％向上し、大量生産する場合、有効な
手段である事も実証された。

しかも、前述したカーボンブラツクは、バイン
ダーとしての作用を示すという利点がある。

以上のように、本発明によれば、カーボンブラ
ツクを電解質層に数％添加する事により、電池性
能を劣化させる事なく、電池の製造および検査の
能率を向上させ、同時に電池の信頼性を高めるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明熱電池の一実施例を示す縦断
面図、第２図は、第１図に示された熱電池に用い
られている素電池の縦断面図である。 １……素電池、１１……セル、１１ａ……電解
質層、１１ｂ……陽極層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 塩化カリウムを塩化リチウムの共融混合物か
   らなる電解質とクロム酸カリウムとバインダーと
   を混合してなる電解質層と、クロム酸カルシウム
   からなる陽極活物質と前記電解質とを混合してな
   る陽極層とを備え、且つこの二層がペレツト一体
   化されているセルを用いた熱電池において、着色
   剤として微量のカーボンブラツクを添加した電解
   質層を使用することを特徴とする熱電池。