JP2013065566A - 電池アセンブリー - Google Patents

Abstract

【課題】低温条件下でも電池が電気を安定的に生産せしめる電池用発熱装置および電池アセンブリーを提供する。
【解決手段】本発明の電池用発熱装置は、電池の一方の側に位置して空気との反応を通じて発熱される発熱部を備え、発熱部は、空気と反応して熱を発散する発熱体と、発熱体をくるみ、電池に密着するように支持する胴体とを備えてなる。これにより、電池の内部温度を電気の生産のための活性化温度の範囲内において維持して低温条件下でも電池の性能が持続される。
【選択図】図１

Description

本発明は電池用発熱装置および電池アセンブリーに係り、さらに詳しくは、空気の温度が低い場所でも電池の活性化を維持する電池用発熱装置およびこれを備える電池アセンブリーに関する。

携帯し易さを図る目的で、最近の電子機器はその小型化が益々進んでいる一方である。これとあいまって、ユーザーは一層多くの機能を求めており、このようなユーザーのニーズに応えるために、電子機器はより一層様々な機能が行われるように開発されつつある。ところが、長時間携帯しながらも様々なコンテンツを提供するためには電子機器に電源を与える電池が極めて卓越した性能を有することが求められる。かようなニーズに応えるために開発された電池の一つが空気−金属電池である。空気−金属電池は、通常のマンガン乾電池、アルカリマンガン乾電池と比較してみると、より高い電圧を提供することができ、且つ、エネルギー密度が高くて放電容量が大きいというメリットを有している。

一般的に、電池は、一定温度以上に達しなければ、電池としての機能を行うことができない。これは、温度が低い状態では電池内部物質の活性能が低下してしまい、その結果、電気を生産する電池の性能が急激に減少するからである。

この理由から、いかなる温度条件下でも電池に自分の性能を正常的に発揮せしめるために、電池内部物質の温度を活性化温度範囲内において維持するような技術が望まれる。

上述した問題点を解消するために、本発明の目的は、電池の内部に熱を発散して低温下でも電池の内部物質を活性化せしめる電池用発熱装置およびこれを備える電池アセンブリーを提供するところにある。

本発明の他の目的は、空気と反応して熱を発散するような材質を採用することにより、負極として働く電池に向かって流入する空気が利用可能となる電池用発熱装置およびこれを備える電池アセンブリーを提供するところにある。

上述した目的を達成するために、本発明の好適な実施形態によれば、本発明の電池用発熱装置は、電池が活性化されるための温度を維持することができる。

前記電池用発熱装置は、前記電池の一方の側に位置して空気との反応を通じて発熱される発熱部を備えていてもよい。

具体的に、前記発熱部は、前記空気と反応して熱を発散する発熱体と、前記発熱体をくるみ、前記電池に密着するように支持する胴体とを備えていてもよい。

前記胴体は、空気が通過される通気性材質から形成されてもよい。そして、前記発熱体は、酸素または水分と反応する金属、金属の塩およびその誘導体よりなる群から選ばれるいずれか一種から構成されてもよい。なお、前記発熱体は粉末状に形成されてもよい。

一方、本発明の前記発熱体により前記電池の内部温度は３０〜６０℃に維持可能になる。

前記発熱部は、前記電池における正極部の対向側に位置することが好ましいが、その位置がこれに限定及び制限されることはない。

また、前記発熱部は粉末状に形成されて前記空気との反応を通じて熱を発散する発熱体と、前記発熱体を内蔵し、前記電池と脱着自在に結合する胴体とを備えていてもよい。

さらに、本発明の電池アセンブリーは、正極端子を有する正極部、負極端子を有する負極部および前記正極部の対向側に位置し、且つ、空気との反応を通じて熱を発散する発熱部を備え、前記発熱部により前記正極部および負極部は活性化温度条件に到達または維持可能である。

前記正極部は水を含有し、前記空気を収容して水酸化イオンを生成することができる。また、前記負極部は前記水酸化イオンと反応する亜鉛を含み、電子を生成することができる。

以上のように、本発明は、電池アセンブリーの内部空間に熱を発生する発熱部を備えて低い温度環境下でも電気を生成できるように電池内部空間の温度を維持することができるという効果がある。

また、空気と反応する発熱体を、空気と接触反応する正極部および水酸化イオンと反応して電子を生成する負極部からなる空気−金属電池に設ける場合に、空気供給のための別途の構成が不要になる結果、設置し易いという効果がある。

本発明の電池用発熱装置付き電池アセンブリーを示す断面図である。 図１における空気の流入による発熱および電源生成を説明するための作動図である。 発熱部の変形例であり、ポケット状に形成される発熱部を説明するための斜視図である。

以下、添付図面に基づき、本発明の好適な実施形態を詳述するが、本発明がこれらの実施形態により限定されることはない。

図１は、本発明の電池用発熱装置付き電池アセンブリーを示す断面図である。同図に示すように、本発明の電池アセンブリー１００は、正極部１１０と、負極部１２０と、セパレーター１３０および発熱部１４０を備えている。

前記正極部１１０は正極端子１１２を備え、前記正極端子１１２を介して電子が提供される。そして、前記負極部１２０は電子を生成し、負極端子１２２を介して電子を外部に放出する。さらに、前記負極部１２０は、前記負極部１２０を外部から保護するための負極ケース１２４を備える。前記負極ケース１２４は、不導体の性質を有する材質からなることが好ましい。

ここで、前記負極端子１２２は一本の鉄芯状に形成されてもよい。また、前記正極端子１１２は前記正極部１１０の側部に形成される。一方、この実施形態とは異なり、前記負極端子および正極端子はその位置および形状を種々に変更可能であることは言うまでもない。

ここで、前記セパレーター１３０は前記正極部１１０と前記負極部１２０との間に配設され、前記正極部１１０と前記負極部１２０が物理的に接触することを防ぐが、前記正極部１１０と負極部１２０において化学反応を通じて生成されたイオンの移動は自由である。前記イオンは、セパレーター１３０を介して正極部１１０と負極部１２０との間において自由に移動可能である。

一方、前記正極部１１０は外部に露出されるように形成されて空気と直接的に接触することができる。この実施形態における前記正極部１１０は、前記空気に含まれている酸素と反応可能である。

前記発熱部１４０は前記負極部１２０に隣設され、図１においては、前記負極部１２０の上側、すなわち、前記正極部１１０と向かい合うように位置している。

そして、前記発熱部１４０は柔らかな材質から形成されて内側に発熱性物質を貯蔵することができる。前記発熱性物質とは、空気と反応して熱を発熱する物質をいい、具体的には、酸素または水分と反応して熱を発生する金属、金属塩またはその誘導体が使用可能である。

具体的に、前記発熱部１４０は胴体１４２および発熱体１４４を備える。前記胴体１４２はポケット状に形成され、前記負極ケース１２４の外側と内側との間に発熱性物質からなる前記発熱体１４４を収納する。すなわち、前記胴体１４２は前記発熱体１４４が前記負極部１２０に密着するようにくるむことができる。ここで、前記胴体１４２は空気が通過される通気性材質から形成されてもよい。

一方、前記発熱体１４４は種々の形状を有していてもよく、この実施形態においては、発熱効率を高めるために粉末状に形成される。しかしながら、発熱体の形状がこれに限定されることはなく、製造し易さ、運搬し易さおよび処理し易さが図れる種々の形状に形成可能であるということは言うまでもない。さらに、前記発熱体１４４は炭酸カルシウムを使用することが好ましく、この他にも、前記空気と反応して発熱する様々な材料が使用可能である。

このように、たとえ前記電池アセンブリー１００が低い温度の場所に位置しても、前記発熱部１４０から発熱された熱により内部温度は前記正極部１１０および負極部１２０において電気が持続的に生産されるための活性化温度またはそれ以上の温度に維持可能である。

他方、前記発熱部１４０により生成された熱量は適切に調節されることが好ましい。すなわち、前記発熱部１４０から発熱された熱により前記電池アセンブリー１００の内部温度は、前記負極部１２０および正極部１１０の反応物質が変質しない温度まで昇温されることが好ましい。このために、前記発熱部１４０は前記電池アセンブリー１００のサイズ、前記発熱体１４４の量などを考慮して、前記電池アセンブリー１００の内部空間の温度が臨界温度以下になるように制御することが好ましい。

このために、本発明の電池アセンブリーは、ケース内部空間の温度を感知する温度センサーと、前記温度センサーにより感知された温度情報に基づいて前記発熱体の駆動を制御する制御部とをさらに備えていてもよい。

ここで、前記胴体１４２は、化学・天然織物やそれと類似する通気性材質が採用可能であり、また、前記発熱体１４４は酸素または水分と反応して熱を発生する金属、金属塩またはその誘導体材料などが使用可能である。

一方、本発明の電池アセンブリー１００において、前記正極部１１０は空気と反応して水酸化イオン（ＯＨ⁻）を生成する構成要素であってもよく、前記負極部１２０は前記水酸化イオが提供されて電子を生成する構成要素であってもよい。

図２は、図１における空気の流入による発熱および電源生成を説明するための作動図である。

同図に示すように、空気ａ中に含まれている酸素Ｏ_２は正極部１１０に供給され、前記空気中に含まれている酸素Ｏ_２または蒸気状態の水分Ｈ_２Ｏが発熱部１４０に供給される。

前記正極部１１０は、前記酸素Ｏ_２が供給されて電気の生成のための水酸化イオンＯＨ⁻を生成することができる。そして、前記発熱部１４０は、前記空気Ｏ_２または蒸気状態の水分Ｈ_２Ｏと反応して熱を生成する。前記発熱部１４０から発生された熱が前記正極部１１０および負極部１２０に供給されて前記正極部１１０および負極部１２０における電気生成のための酸化−還元反応が円滑に行われるように良好な温度条件を維持することができる。

前記発熱部１４０により、前記電池アセンブリー１００の内部温度は約３０〜６０℃に維持可能である。

図３は、発熱部の変形例であり、ポケット状に形成される発熱部を説明するための斜視図である。

同図に示すように、前記発熱部１５０はポケット状に形成されてその内部に発熱体１５４を貯蔵することができる。ここで、前記発熱体は粉末状に形成されることが好ましいが、本発明はこれに限定されるものではなく、ブロック状など種々の形状に形成可能である。

一方、前記発熱部１５０には、本発明の電池アセンブリー（図１における１００）に取り付けるために結合パート（図示せず）が配備されていてもよい。前記結合パートは、接着剤やベルクロなどを含む。そして、前記胴体１５２の一方の側には前記胴体１５２を開口する入口パートが形成されて前記胴体１５２に貯蔵されていた既存の発熱体１５４を新たな発熱体に入れ替えることができる。

１００ 電池アセンブリー
１１０ 正極部
１１２ 正極端子
１２０ 負極部
１２２ 負極端子
１３０ セパレーター
１４０、１５０ 発熱部
１４２、１５２ 胴体
１４４、１５４ 発熱体

Claims (2)

1. 正極端子を有する正極部と、
   負極端子を有する負極部と、
   前記正極部の対向側に位置し、空気との反応を通じて熱を発散する発熱部と、
   を備え、
   前記発熱部により前記正極部および負極部は活性化温度条件に到達または維持されることを特徴とする電池アセンブリー。
2. 前記正極部は前記空気を収容して水酸化イオンを生成し、
   前記負極部は前記水酸化イオンと反応する亜鉛を含み、電子を生成することを特徴とする請求項１に記載の電池アセンブリー。
   

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