JP2007323878A - 注液式電池 - Google Patents

Abstract

【課題】極板間の液絡を確実に防止し、高信頼性の注液式電池を提供する。
【解決手段】注液式電池は、押さえ板、スペーサ、および両者に挟まれた発電部からなる積層体と、積層体の中央に設けられた空洞部と、空洞部に配置され、電解液を封入したアンプルとを具備し、アンプルを網状包装体内に収納する。
【選択図】図１

Description

本発明は、注液式電池に関するものである。さらに詳しくは、注液式電池の信頼性の改善に関するものである。

一般に、注液式電池は、電解液を収容したアンプルを内蔵し、使用に際して前記アンプルを破壊し、電解液を発電部に供給することにより活性化する。例えば、飛翔体に搭載される場合、その発射に際して加えられる大きな加速度に起因する衝撃によってアンプルが破壊される。そして、同時に飛翔体が受ける回転運動によって遠心力が与えられ、電解液が発電部に流入して電池が活性化する（例えば、特許文献１〜３）。

従来の注液式電池の代表的な構造を図２に示す。
外装ケース１の内部には、押さえ板４とスペーサ５との間に挟まれた発電部６が収容されている。外装ケース１の開口部は、端子ピン２ａ、２ｂを設けた電池蓋３により封口されている。押さえ板４、スペーサ５、および発電部６からなる積層体には中央部に空洞部７が設けられている。空洞部７には、電解液８を封入したアンプル９が配置されている。空洞部７の上部および下部には、電解液８が外部へ漏れないように鉄板１０ａおよび１０ｂがそれぞれ配されている。

外装ケース１とスペーサ５および発電部６との隙間には、端子ピン２ａ、２ｂと発電部６とを接続するリード線１１ａ、１１ｂが配されている。そして、外装ケース１と押さえ板４、スペーサ５、および発電部６との隙間およびスペーサ５の上部に樹脂１２が充填されている。よって、リード線１１ａ、１１ｂおよび空洞部７の上部に配された鉄板１０ａは樹脂１２で埋め込まれている。

図２の矢印の方向に電池に衝撃を加えると、アンプル９は空洞部７の底部に衝突して破壊される。そして、電池に旋回力が与えられると、アンプル９の破壊により外部に飛散した電解液は、遠心力によりアンプル９の周囲に配された発電部６に流入し、電池が活性化する。
しかし、アンプル９の破片が遠心力により発電部６へ飛散し、発電部６を構成する極板間に挟まることや、極板の端面（発電部６の空洞部７表面）に付着することがある。この時に余剰の電解液８が破片に残留すると、極板間で液絡を生じる可能性がある。
特開２００４−３１９１７６号公報 特開２００３−０６８３１１号公報 特開２００２−３７３６３７号公報

本発明は、上記従来の問題を解決するために、極板間の液絡を確実に防止し、高信頼性の注液式電池を提供することを目的とする。

本発明の注液式電池は、押さえ板、スペーサ、および両者に挟まれた発電部からなる積層体と、前記積層体の中央に設けられた空洞部と、前記空洞部に配置され、電解液を封入したアンプルとを具備し、前記アンプルが網状包装体内に収納されていることを特徴とする。
前記包装体は、ポリエチレンまたはポリプロピレンからなるのが好ましい。
前記包装体は繊維材料からなり、前記繊維径が０．３〜０．７ｍｍであるのが好ましい。

本発明によれば、アンプルは、網状包装体内に収納されているため、アンプルが破壊されても、その破片は包装体内に確保される。これにより、破片が極板間に挟まることや、極板端面に付着することにより生じる極板間の液絡を確実に防ぐことができる。また、アンプルの破壊により外部に飛散した電解液は包装体の網目を通過して、速やかに発電部に流入することができる。従って、信頼性の高い注液式電池が得られる。

以下、本発明の一実施の形態を、図１を参照して説明する。
金属からなる有底円筒状の外装ケース１の内部には、例えば金属製の押さえ板４、例えばポリエチレン製のスペーサ５、および押さえ板４とスペーサ５との間に挟まれた発電部６からなる円柱状の積層体が収容されている。外装ケース１の開口部は、端子ピン２ａおよび２ｂを設けた、例えばフェノール樹脂製の電池蓋３で封口されている。発電部６は、例えば、鉛粉を活物質とする負極板、セルロース製のセパレータ、および二酸化鉛を活物質とする正極板からなる単セルを複数積層したものである。

押さえ板４、スペーサ５、および発電部６からなる円柱状の積層体には中央部に空洞部７が設けられている。空洞部７には、網状包装体１３内に収納された円柱状のアンプル９が配置されている。アンプル９内には過塩素酸水溶液からなる電解液８が封入されている。
これにより、電池に衝撃が加えられアンプルが破壊された際、その破片は網状包装体１３内に確保される。従って、その破片が極板間に挟まることや、極板の端面（発電部６における空洞部７の表面）に付着することにより生じる極板間の液絡を確実に防止することができる。これは、特に、極板間の距離が小さくなり、アンプルの微小な破片でも極板間の液絡が生じる可能性がある小型の注液式電池に対して有効である。また、包装体１３が網状であるため、電解液８は包装体１３を通過して発電部６に流入することができる。
網状包装体１３の材料には、機械的強度や耐電解液性の点で、ポリエチレンやポリプロピレンを用いるのが好ましい。

網状包装体１３は、例えば、繊維材料で構成される。例えば、網状包装体１３は収縮性を有し、網目の形状は、四角形（特にひし形）または六角形である。
繊維材料の繊維径は０．３〜０．７ｍｍであるのが好ましい。このとき、電解液８が発電部６へ速やかに拡散し、かつ包装体１３の強度を十分に確保することができる。繊維径が０．３ｍｍ未満であると、衝撃力により網状包装体１３が破断する場合がある。繊維径が０．７ｍｍを超えると、網状包装体１３が衝撃後に押さえ板４側の下方へ移動しにくくなるため液絡が生じ、かつ電解液の流入性も低下するため電圧の立ち上がり特性が悪くなる可能性がある。
また、極板の厚さが１ｍｍの場合は、繊維材料の繊維径は０．５ｍｍ程度が好ましい。
網状包装体１３内に収納されるアンプル９は、例えば、予め一部が開口した網状包装体１３を用い、開口部よりアンプル９を収納した後、開口部を封口することにより得られる。
電解液８が発電部６に速やかに拡散される点で、網目の大きさ（目開き）は、０．１〜５ｍｍであるのが好ましい。

そして、その空洞部７の上部および下部には、電解液８が外部へ漏れないように鉄板１０ａおよび１０ｂが配されている。外装ケース１とスペーサ５および発電部６との隙間には、端子ピン２ａおよび２ｂと発電部６とを接続するリード線１１ａおよび１１ｂが配されている。そして、外装ケース１と押さえ板４、スペーサ５、および発電部６との隙間およびスペーサ５の上部に樹脂１２が充填されている。よって、リード線１１ａおよび１１ｂおよび空洞部７の上部に配された鉄板１０ａは樹脂１２で埋め込まれる構成となっている。また、樹脂１２は外装ケース１を封口するための電池蓋３を接着する役割も兼ねている。スペーサ５には、ポリエチレン、塩化ビニル樹脂、およびフッ素樹脂が用いられる。

以下、注液式電池の作動について説明する。図１の矢印の方向に電池に対して発射衝撃を加えると、アンプル９は空洞部７の底部に衝突して破壊される。そして、電池に旋回力が与えられると、アンプル９の破壊により外部に飛散した電解液８は、遠心力により包装体１３の網目を通過してアンプル９の周囲に配された発電部６に速やかに流入する。
このとき、アンプル９の破壊片は、網状包装体１３内に確保されるため、アンプル９の破片が、発電部６を構成する極板間に挟まることや、極板の端面に付着することにより生じる極板間の液絡を確実に防ぐことができる。

以下に、本発明の実施例を説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されない。
《実施例１》
上述した図１と同様の注液式電池を作製した。鉛粉を活物質とする負極板、セルロース製のセパレータ、および二酸化鉛を活物質とする正極板からなる厚さ１ｍｍの単セルを７個積み重ねて高さ７ｍｍの発電部６を構成し、小型タイプの注液式電池を作製した。電解液８には、過塩素酸水溶液を用いた。

また、アンプル９を収納した網状包装体１３を以下のように作製した。
四角形状のポリエチレンからなる網目繊維シート（繊維径：０．３ｍｍ、幅：１４ｍｍ、高さ：４０ｍｍ）を高さ方向に２つ折りにした後、対向する左右端縁部同士を１ｍｍ幅で熱溶着して、上部が開口した網状包装体１３を得た。そして、電解液８を封入した円柱状のアンプル９（径１０ｍｍ：、高さ：１５ｍｍ）を網状包装体１３に収納した後、その開口部を熱溶着により封口した。

《実施例２》
繊維径０．５ｍｍのポリエチレン繊維材料からなる目開き約１ｍｍの網状包装体を用いて、実施例１と同様の方法により注液式電池を作製した。

《実施例３》
繊維径０．７ｍｍのポリエチレン繊維材料からなる目開き約０．１ｍｍの網状包装体を用いて、実施例１と同様の方法により注液式電池を作製した。

《比較例１》
網状包装体を用いない以外は実施例１と同様の方法により注液式電池を作製した。

上記で作製した実施例１〜３および比較例１の電池について、以下のような電圧の立ち上がり特性の評価を行った。
常温にて、電池に対して旋回数２５０００ｒｐｍの旋回とともに図１中に示す矢印の方向から衝撃を加えアンプルを破壊した。そして、アンプルに封入されていた電解液が発電部に流入することにより発生した電圧の立ち上がり時間を調べた。このときの負荷電流は５０ｍＡとし、各電池の試験数は５０個とした。電圧の立ち上がり時間は、アンプルが破壊されてから電圧が７Ｖに到達するまでの時間とした。
また、上記評価で得られた電圧曲線および電池分解後の極板の調査より、液絡の発生を確認した。このようにして、液絡の発生した電池の数を調べた。
これらの評価結果を表１に示す。

本発明の実施例１〜３の電池では、比較例１の電池に比べて、液絡の発生が抑制され、良好な電圧立ち上がり特性が得られた。特に、実施例２では、いずれの電池も液絡を生じることがなく、かつ優れた電圧立ち上がり特性が得られた。

本発明の注液式電池は、発射時に旋回する飛翔体の電源として好適に用いられる。

本発明における一実施の形態の注液式電池の縦断面図である。 従来の注液式電池の縦断面図である。

符号の説明

１ 外装ケース
２ａ、２ｂ 端子ピン
３ 電池蓋
４、１４ 押さえ板
５ スペーサ
６ 発電部
７ 空洞部
８ 電解液
９ アンプル
１０ａ、１０ｂ 鉄板
１１ａ、１１ｂ リード線
１２ 樹脂
１３ 網状包装体

Claims (3)

1. 押さえ板、スペーサ、および両者に挟まれた発電部からなる積層体と、前記積層体の中央に設けられた空洞部と、前記空洞部に配置され、電解液を封入したアンプルとを具備する注液式電池であって、
   前記アンプルが網状包装体内に収納された注液式電池。
2. 前記包装体は、ポリエチレンまたはポリプロピレンからなる請求項１記載の注液式電池。
3. 前記包装体は繊維材料からなり、前記繊維径が０．３〜０．７ｍｍである請求項１記載の注液式電池。
   
   

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