JP2848120B2 - Thermal battery - Google Patents
Thermal batteryInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は電池内部に発熱剤を内蔵
し、電池使用時に発熱剤に点火することにより、電池内
部を高温に加熱して活性化させる熱電池に関するもの
で、使用済み熱電池の確認を容易にするものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermal battery having a built-in exothermic agent inside a battery and igniting the exothermic agent when the battery is used to heat and activate the inside of the battery to a high temperature. This facilitates checking of the battery.
【0002】[0002]
【従来の技術】熱電池とは溶融塩を電解質とする電池で
あり、保存中は電解質が非電導性の固体塩であるため
に、不活性状態にあるが、内蔵されている発熱剤を燃焼
させて、電池内部を高温に加熱することにより、電解質
が溶融して電導性を示すようになり、活性化される。2. Description of the Related Art A thermal battery is a battery using a molten salt as an electrolyte, and is in an inactive state during storage because the electrolyte is a non-conductive solid salt. Then, by heating the inside of the battery to a high temperature, the electrolyte is melted and becomes conductive and activated.
【0003】熱電池は保存中の自己放電がほとんどな
く、長期間の保存が可能であり、必要なときは瞬時に活
性化させることができる貯蔵型電池の一種である。ま
た、-55〜100 ℃というような広範囲な環境温度下でも
使用が可能であり、ミサイル、ロケット等の飛しょう体
用の電源や各種非常用電源として欠かせないものとなっ
ている。[0003] A thermal battery is a type of storage battery that has little self-discharge during storage, can be stored for a long period of time, and can be activated instantaneously when needed. In addition, it can be used in a wide range of environmental temperatures such as -55 to 100 ° C, and is indispensable as a power source for missiles, rockets and other flying objects, and various emergency power sources.
【0004】熱電池の活物質として、負極にカルシウム
を、正極にクロム酸カルシウムを用いた系がよく知られ
ているが、さらに高容量、高出力用として負極にリチウ
ムやリチウム合金を、正極に硫化物や酸化物を用いた熱
電池も開発されている。A well-known system using calcium as a negative electrode and calcium chromate as a positive electrode as an active material of a thermal battery is known. However, for higher capacity and higher output, lithium or a lithium alloy is used as a negative electrode and a positive electrode is used as a positive electrode. Thermal batteries using sulfides and oxides have also been developed.
【0005】鉄や、ニッケル、クロム、コバルト、銅、
タングステン、モリブデン等の硫化物や酸化物は高い起
電力とエネルギー密度を有しいる。これらの金属を複合
化合物としたり、一部リチウムイオンをドープして、熱
安定性や放電特性を改善したものが正極に使用されてい
る。[0005] Iron, nickel, chromium, cobalt, copper,
Sulfides and oxides such as tungsten and molybdenum have high electromotive force and energy density. The positive electrode is made of a composite compound of these metals or a part of which is doped with lithium ions to improve thermal stability and discharge characteristics.
【0006】電解質としては LiCl- 59 モル%、KCl- 4
1 モル%の共晶塩が一般に用いられているが、KBr-LiBr
-LiCl 系、LiBr-KBr-LiF系、LiBr-LiCl-LiF 系等の、イ
オン電導度の高いその他の溶融塩も使用可能であり、カ
オリンや酸化マグネシウム、窒化ホウ素、酸化ジルコニ
ウム等の絶縁体粉末を混合して流動性をなくした状態で
使用される。電解質層は、熱電池作動時のイオンの伝導
体であると同時に、正極と負極のセパレータとしても作
用している。As an electrolyte, LiCl-59 mol%, KCl-4
1 mol% eutectic salt is commonly used, but KBr-LiBr
Other molten salts with high ionic conductivity such as -LiCl, LiBr-KBr-LiF, LiBr-LiCl-LiF, etc. can also be used, and insulator powder such as kaolin, magnesium oxide, boron nitride, zirconium oxide, etc. Is used in a state where fluidity is lost by mixing. The electrolyte layer is a conductor of ions during operation of the thermal battery, and also functions as a separator between the positive electrode and the negative electrode.
【0007】発熱剤は、燃焼にともなうガス発生の少な
い酸化剤と還元剤の混合物が用いられている。一般に、
鉄粉と過塩素酸カリウムの混合物が使用されており、平
板状に成形したものが素電池と交互に積層して用いられ
ている。発熱剤は電池活性化時に点火されることによ
り、酸化還元反応を起こして発熱し、電池内を作動温度
まで加熱する。この発熱剤は鉄が発熱反応に必要な量よ
りも過剰に含まれており、発熱反応後も導電性があり、
隣接する素電池間の接続体としても作用している。[0007] As the exothermic agent, a mixture of an oxidizing agent and a reducing agent that generates little gas upon combustion is used. In general,
A mixture of iron powder and potassium perchlorate is used, and a plate-shaped product is alternately laminated with a unit cell. The exothermic agent is ignited when the battery is activated, causing an oxidation-reduction reaction to generate heat, thereby heating the inside of the battery to the operating temperature. This exothermic agent contains iron in excess of the amount required for the exothermic reaction, is conductive even after the exothermic reaction,
It also acts as a connector between adjacent unit cells.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】熱電池は、内蔵した発
熱剤に点火する活性化操作によって初めて起電力を発生
する。熱電池を使用する場合、内蔵された点火玉に外部
電源を接続して通電することにより、点火玉が発火し、
そのエネルギーで発熱剤の発熱反応が開始する。A thermal battery generates an electromotive force only by an activation operation for igniting a built-in exothermic agent. When using a thermal battery, the ignition ball is ignited by connecting an external power supply to the built-in ignition ball and energizing it.
The exothermic reaction of the exothermic agent starts with the energy.
【0009】一般に、点火玉は、白金やタングステン等
で作られた電橋と呼ばれるフィラメントと、チオシアン
酸鉛と塩素酸カリウムの混合物やDDNP(ジアゾジニトロ
フェノール)等の点火薬から構成されている。通常、点
火玉の発火に必要な電流は1Aであり、通電時間は10ミリ
・秒以下である。点火玉が発火するとフィラメントは焼
損し、点火回路の通電電流は自動的に切断される。In general, an ignition ball is composed of a filament called an electric bridge made of platinum, tungsten, or the like, and an igniting agent such as a mixture of lead thiocyanate and potassium chlorate or DDNP (diazodinitrophenol). Normally, the current required to ignite the ignition ball is 1 A, and the energizing time is 10 milliseconds or less. When the ignition ball ignites, the filament burns out, and the current supplied to the ignition circuit is automatically cut off.
【0010】しかしながら、熱電池に使用した点火玉
は、発火後に短絡状態を示すことがあった。導火薬や発
熱剤の燃焼にともなう衝撃で、燃焼した点火玉の先端が
接触したためである。[0010] However, the ignition ball used in the thermal battery sometimes shows a short circuit state after ignition. This is because the tip of the burnt ignition ball comes in contact with the impact accompanying the combustion of the explosive or the exothermic agent.
【0011】点火玉の電力は外部回路より供給されるた
め、点火回路が切断されないと、点火回路に電力を供給
するリード線に過剰な電流が流れて発熱したり、外部回
路に悪影響を及ぼしたりした。特に熱電池が主電源の補
助電源として用いられている場合に影響が大きかった。
すなわち、主電源と熱電池は並列に接続されており、主
電源からの電力で点火玉を点火する場合、点火回路が自
動的に切断されないと、熱電池からの発生電流も点火回
路に流れ込み、短絡状態となることがあった。Since the electric power of the ignition ball is supplied from an external circuit, if the ignition circuit is not cut off, an excessive current flows through a lead wire for supplying electric power to the ignition circuit to generate heat or adversely affect the external circuit. did. In particular, when the thermal battery is used as an auxiliary power source of the main power source, the influence is large.
That is, the main power supply and the thermal battery are connected in parallel, and when igniting the ignition ball with the power from the main power supply, if the ignition circuit is not automatically cut off, the current generated from the thermal battery also flows into the ignition circuit, In some cases, a short circuit occurred.
【0012】点火玉用の端子と熱電池の出力端子を兼ね
た端子構成の場合はさらに重大な結果を引き起こす。点
火用の電源の電圧と熱電池の電圧が同じ場合、点火用の
端子と出力端子を共通に使用することができる。熱電池
の活性化前は、発電部は絶縁状態であり、起電力はな
く、点火玉用の電流はすべて点火玉に供給される。ま
た、活性化後は、点火玉が発火して絶縁状態に変わるの
で、発生した電流はすべて端子から外部へ供給される。
しかしながら、活性化後に点火玉が短絡すると、端子部
での内部短絡であり、きわめて危険であった。In the case of a terminal configuration which also serves as a terminal for an ignition ball and an output terminal for a thermal battery, more serious results are caused. When the voltage of the ignition power supply and the voltage of the thermal battery are the same, the ignition terminal and the output terminal can be used in common. Before the activation of the thermal battery, the power generation unit is in an insulated state, there is no electromotive force, and all the current for the ignition ball is supplied to the ignition ball. After the activation, the ignition ball ignites and changes to an insulated state, so that all the generated current is supplied from the terminal to the outside.
However, if the ignition ball is short-circuited after activation, it is an internal short-circuit at the terminal, which is extremely dangerous.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明は、素電池および
発熱剤を断熱材で包んで密閉容器に収納し、点火玉に外
部からの電流を通電して活性化する熱電池において、点
火玉と直列に電流制限用のヒューズを接続したことを特
徴とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a thermal battery in which a unit cell and a heating agent are wrapped in a heat insulating material, housed in a closed container, and activated by applying an external current to the ignition ball. And a current limiting fuse is connected in series.
【0014】[0014]
【作用】一般に、通電された点火玉は10ミリ・秒以下で
発火する。一方、ヒューズは作動条件の設定により、10
ミリ・秒から数秒の範囲で、切断までの時間を変化させ
ることができる。また、熱電池の活性化による電圧の立
ち上がり時間は50ミリ・秒から数秒の間である。点火玉
と直列に電流制限用のヒューズを接続することにより、
点火玉が短絡した場合、直ちにヒューズが作動して、点
火回路を切断する。ヒューズの作動条件を選定すること
により、熱電池の起電力の立ち上がり前に、ヒューズを
作動させることが可能である。In general, an energized ignition ball ignites in less than 10 milliseconds. On the other hand, the fuse is set to 10
The time until cutting can be varied in the range of milliseconds to several seconds. The rise time of the voltage due to activation of the thermal battery is between 50 milliseconds and several seconds. By connecting a current limiting fuse in series with the ignition ball,
When the ignition ball is short-circuited, the fuse is activated immediately to cut off the ignition circuit. By selecting the operating condition of the fuse, it is possible to operate the fuse before the rising of the electromotive force of the thermal battery.
【0015】[0015]
【実施例】図1は本発明の一実施例として製作した熱電
池の断面図である。1は素電池、2は発熱剤であり、交
互に積層して発電部3を構成している。4は正極端子、
5は負極端子である。6は熱電池を活性化するための点
火玉で、7は点火玉と直列に接続されたヒューズ、8は
点火用端子である。点火用端子8に点火電流を通電する
ことにより、熱電池が活性化し、正極端子4と負極端子
5間に起電力が発生する。9は断熱材、10は容器であ
り、熱電池内部を保温している。FIG. 1 is a sectional view of a thermal battery manufactured as an embodiment of the present invention. Reference numeral 1 denotes a unit cell, and 2 denotes a heat generating agent. 4 is a positive terminal,
5 is a negative electrode terminal. Reference numeral 6 denotes an ignition ball for activating the thermal battery, 7 denotes a fuse connected in series with the ignition ball, and 8 denotes an ignition terminal. By supplying an ignition current to the ignition terminal 8, the thermal battery is activated, and an electromotive force is generated between the positive terminal 4 and the negative terminal 5. 9 is a heat insulating material and 10 is a container, which keeps the inside of the thermal battery warm.
【0016】点火玉6の抵抗は、約0.6 Ωであり、1Aの
電流を通電することにより発火するものである。ヒュー
ズ7は1Aの通電により、100 ミリ・秒で回路を切断する
ものを使用した。The resistance of the ignition ball 6 is about 0.6 Ω, and is ignited by supplying a current of 1 A. The fuse 7 used was one that cuts off the circuit in 100 milliseconds when a current of 1 A was applied.
【0017】本発明電池20個について、活性化試験を行
った。点火用端子に、10V の外部電源を接続し、活性化
した。点火用端子に通電後、約0.3 秒で正極端子と負極
端子間の電圧は28V となり、熱電池が活性化された。活
性化後、点火用端子間はすべて開路状態となっており、
本発明が効果的に作動したことが示された。試験終了
後、熱電池を解体して点火玉とヒューズを調べたとこ
ろ、4 個の熱電池について、点火玉の先端が短絡してお
り、ヒューズが作動しているのが確認された。An activation test was performed on 20 batteries of the present invention. An external power supply of 10 V was connected to the ignition terminal and activated. About 0.3 seconds after the ignition terminal was energized, the voltage between the positive terminal and the negative terminal reached 28 V, and the thermal battery was activated. After activation, all of the ignition terminals are open.
It was shown that the invention worked effectively. After the test was completed, the thermal battery was disassembled and the ignition balls and fuses were inspected. As a result, it was confirmed that the tips of the ignition balls of the four thermal batteries were short-circuited and the fuses were activated.
【0018】[0018]
【発明の効果】本発明によれば、点火玉が短絡しても、
ヒューズが作動して点火回路を確実に切断するために、
点火用電源に悪影響を及ぼすことはなくなった。このこ
とから、点火用端子に外部電源を接続したままで使用す
ることが可能であり、点火用端子と出力用の電極端子を
兼ねることも可能となった。また、従来、使用済みの熱
電池の確認は容易でなかったが、本発明熱電池は、活性
化後に確実に点火用の端子が非導通となるために、使用
の有無の判別が容易となる効果もある。According to the present invention, even if the ignition ball is short-circuited,
To ensure that the fuse is activated and cut off the ignition circuit,
It no longer adversely affects the ignition power supply. Therefore, it is possible to use the ignition terminal with the external power supply connected to it, and it is also possible to use both the ignition terminal and the output electrode terminal. Conventionally, it is not easy to check a used thermal battery. However, in the thermal battery of the present invention, since the ignition terminal is reliably turned off after activation, it is easy to determine whether or not the thermal battery is used. There is also an effect.
【図1】本発明の一実施例を示す熱電池の断面図。FIG. 1 is a sectional view of a thermal battery showing one embodiment of the present invention.
1 素電池 2 発熱剤 3 発電部 4 正極端子 5 負極端子 6 点火玉 7 ヒューズ 8 点火用端子 9 断熱材 10 容器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Unit cell 2 Heating agent 3 Power generation part 4 Positive electrode terminal 5 Negative electrode terminal 6 Ignition ball 7 Fuse 8 Ignition terminal 9 Heat insulation material 10 Container
Claims (1)
容器に収納し、点火玉に外部からの電流を通電して活性
化する熱電池において、点火玉と直列に電流制限用のヒ
ューズを接続したことを特徴とする熱電池。1. A thermal battery in which a unit cell and a heating agent are wrapped in a heat insulating material and stored in a closed container, and a current limiting fuse is connected in series with the ignition ball in a thermal battery which is activated by supplying an external current to the ignition ball. A thermal battery, characterized in that a thermal battery is connected.
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---|---|---|---|
JP13613592A JP2848120B2 (en) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | Thermal battery |
Applications Claiming Priority (1)
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JP13613592A JP2848120B2 (en) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | Thermal battery |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH05307966A JPH05307966A (en) | 1993-11-19 |
JP2848120B2 true JP2848120B2 (en) | 1999-01-20 |
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Family Applications (1)
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JP13613592A Expired - Fee Related JP2848120B2 (en) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | Thermal battery |
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Families Citing this family (2)
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---|---|---|---|---|
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CN110993878B (en) * | 2019-11-15 | 2022-04-22 | 上海空间电源研究所 | Anticreep insulating snap ring with mechanics buffer function |
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1992
- 1992-04-28 JP JP13613592A patent/JP2848120B2/en not_active Expired - Fee Related
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JPH05307966A (en) | 1993-11-19 |
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