JP3290604B2 - 熱電池 - Google Patents
熱電池Info
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- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
- Primary Cells (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、外部からの熱によって
活性化する熱電池に関するものである。
活性化する熱電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】熱電池は、常温では固体である溶融塩を
電解質として用い、これを高温、例えば４００〜７００
℃に加熱し溶融状態にすることにより発電可能となる高
温電池の一種である。この高温電池は、従来電池ケース
内に発電要素とともに発熱剤と点火薬を有する点火装置
を収納しておき、電池使用に際して点火装置を起動させ
ることにより、点火薬を発火させて発熱剤を燃焼させ、
電池を活性化する形態のものであった。この形態の高温
電池は、一旦活性化すると、発熱剤は燃焼し尽くしてし
まうので、再度利用することはできない。
電解質として用い、これを高温、例えば４００〜７００
℃に加熱し溶融状態にすることにより発電可能となる高
温電池の一種である。この高温電池は、従来電池ケース
内に発電要素とともに発熱剤と点火薬を有する点火装置
を収納しておき、電池使用に際して点火装置を起動させ
ることにより、点火薬を発火させて発熱剤を燃焼させ、
電池を活性化する形態のものであった。この形態の高温
電池は、一旦活性化すると、発熱剤は燃焼し尽くしてし
まうので、再度利用することはできない。
【０００３】そこで、発熱剤などを除いた構成の電池を
作製し、使用に際しては、外部の熱源により加熱する形
態のものが提案されている。この形態の電池は、電池活
物質が存在する限り発電可能であるから、必要に応じて
何度でも活性化して使用に供することができる。高温電
池は、高温に加熱することにより活性化するものである
から、通常の貯蔵に対しては極めて安定であり、高い信
頼性を有する。したがって、各種飛翔体や緊急用の電
源、宇宙衛星内における制御装置などの電源として有用
である。
作製し、使用に際しては、外部の熱源により加熱する形
態のものが提案されている。この形態の電池は、電池活
物質が存在する限り発電可能であるから、必要に応じて
何度でも活性化して使用に供することができる。高温電
池は、高温に加熱することにより活性化するものである
から、通常の貯蔵に対しては極めて安定であり、高い信
頼性を有する。したがって、各種飛翔体や緊急用の電
源、宇宙衛星内における制御装置などの電源として有用
である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】外部の熱源で加熱する
形態の熱電池では、繰り返し間欠放電ができるように電
池活物質を多量に用いることが望ましい。しかし、活物
質量を多くすると、外部から加熱した際の加熱効率が悪
く、活性化に時間を要するという問題がある。特に、こ
の形態の熱電池では、再使用に際しては安全を期して電
池性能をチェックすることがよく行われる。また、繰り
返し使用する場合は、加熱および放熱が均一に行われな
いと、安定した放電性能が得られなくなる。したがっ
て、加熱および放熱効率のよい熱電池が要望されてい
る。本発明は、以上に鑑み、電池使用に際して活性化を
迅速に行え、かつ加熱および放熱効率のよい外部加熱方
式の熱電池を提供することを目的とする。
形態の熱電池では、繰り返し間欠放電ができるように電
池活物質を多量に用いることが望ましい。しかし、活物
質量を多くすると、外部から加熱した際の加熱効率が悪
く、活性化に時間を要するという問題がある。特に、こ
の形態の熱電池では、再使用に際しては安全を期して電
池性能をチェックすることがよく行われる。また、繰り
返し使用する場合は、加熱および放熱が均一に行われな
いと、安定した放電性能が得られなくなる。したがっ
て、加熱および放熱効率のよい熱電池が要望されてい
る。本発明は、以上に鑑み、電池使用に際して活性化を
迅速に行え、かつ加熱および放熱効率のよい外部加熱方
式の熱電池を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の熱電池は、正極
端子および負極端子を設けるとともに軸方向に貫通する
少なくとも１つの空洞部を有する筒状の密封された金属
ケース、前記金属ケース内にその軸方向に積層されて収
納され、かつ前記空洞部に対応した空洞部を有する素電
池積層体、前記金属ケースと素電池積層体とを絶縁する
絶縁層、および素電池積層体の正極端子および負極端子
を金属ケースの正極端子および負極端子に接続するリー
ドを具備する また、本発明の熱電池は、２つの同心状の筒体と前記２
つの筒体の間に形成される空間部の上下を密封する上面
部および底面部からなり、正極端子および負極端子を設
けた金属ケース、前記空間部内に積層されて収納され、
中央に空洞部を有する素電池積層体、前記金属ケースと
素電池積層体とを絶縁する絶縁層、および素電池積層体
の正極端子および負極端子を金属ケースの正極端子およ
び負極端子に接続するリードを具備する。
端子および負極端子を設けるとともに軸方向に貫通する
少なくとも１つの空洞部を有する筒状の密封された金属
ケース、前記金属ケース内にその軸方向に積層されて収
納され、かつ前記空洞部に対応した空洞部を有する素電
池積層体、前記金属ケースと素電池積層体とを絶縁する
絶縁層、および素電池積層体の正極端子および負極端子
を金属ケースの正極端子および負極端子に接続するリー
ドを具備する また、本発明の熱電池は、２つの同心状の筒体と前記２
つの筒体の間に形成される空間部の上下を密封する上面
部および底面部からなり、正極端子および負極端子を設
けた金属ケース、前記空間部内に積層されて収納され、
中央に空洞部を有する素電池積層体、前記金属ケースと
素電池積層体とを絶縁する絶縁層、および素電池積層体
の正極端子および負極端子を金属ケースの正極端子およ
び負極端子に接続するリードを具備する。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の熱電池は、上記のように
素電池積層体を貫通する空洞部をケースに設けているの
で、ケース外部の表面積が増加し、したがって、各素電
池の加熱および放熱を均一かつ迅速に行うことができ
る。前記の空洞部は複数であれば、素電池の加熱および
放熱効率はより向上する。しかし、電池の構成が複雑と
なるので、空洞部は１つとし、ケースも円筒形とするの
が実用上好ましい。
素電池積層体を貫通する空洞部をケースに設けているの
で、ケース外部の表面積が増加し、したがって、各素電
池の加熱および放熱を均一かつ迅速に行うことができ
る。前記の空洞部は複数であれば、素電池の加熱および
放熱効率はより向上する。しかし、電池の構成が複雑と
なるので、空洞部は１つとし、ケースも円筒形とするの
が実用上好ましい。
【０００７】本発明の熱電池は、外部熱源によって加熱
して活性化するもので、内部に加熱機構を設けないた
め、必要なときに間欠放電をすることができる。また、
電解質の融点以下の温度、例えば３００℃程度に加熱す
ることにより、電池の出力を確認することができる。こ
のため、電池の信頼性が向上する。発熱剤などを内蔵す
る従来の熱電池では、この程度の温度になると、発熱剤
の燃焼などを生じ、電池が活性化するおそれがあった。
また、本発明の熱電池は、発熱剤などを内蔵しないか
ら、電池容量が従来の発熱剤内蔵型のものと同じであれ
ば、電池の大きさは約半分程度となる。さらに、空洞部
を有することにより、電池外表面の面積が増加し、均一
な加熱放冷が可能となり、放電性能のバラツキのない熱
電池を量産することができる。
して活性化するもので、内部に加熱機構を設けないた
め、必要なときに間欠放電をすることができる。また、
電解質の融点以下の温度、例えば３００℃程度に加熱す
ることにより、電池の出力を確認することができる。こ
のため、電池の信頼性が向上する。発熱剤などを内蔵す
る従来の熱電池では、この程度の温度になると、発熱剤
の燃焼などを生じ、電池が活性化するおそれがあった。
また、本発明の熱電池は、発熱剤などを内蔵しないか
ら、電池容量が従来の発熱剤内蔵型のものと同じであれ
ば、電池の大きさは約半分程度となる。さらに、空洞部
を有することにより、電池外表面の面積が増加し、均一
な加熱放冷が可能となり、放電性能のバラツキのない熱
電池を量産することができる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 《実施例１》図１は、本実施例の熱電池の構成を示す。
図１において、１０は金属ケースを表している。この金
属ケース１０は、径の異なる２つの同心状の円筒１１と
１２、および両円筒の間に形成される空間部の上下を封
じる上面部１３と底面部１４を溶接することによって作
られている。この金属ケース１０は、その中央に上下に
貫通する空洞部１５を有している。ケース１０の上面部
１３には、負極端子１６ａと正極端子１６ｂとがガラス
の絶縁体１７によって気密に取り付けられている。ま
た、ケース内には、素電池１の積層体が収納されてい
る。この素電池積層体とケースとの間には、アルミナを
主成分とするファイバーからなる絶縁材９が挿入されて
いる。素電池１は直列に接続されていて、その正極端子
はリード片８ｂによりケース１０の正極端子１６ｂに、
また素電池積層体の負極端子はリード片８ａによりケー
スの負極端子１６ａにそれぞれ接続されている。
図１において、１０は金属ケースを表している。この金
属ケース１０は、径の異なる２つの同心状の円筒１１と
１２、および両円筒の間に形成される空間部の上下を封
じる上面部１３と底面部１４を溶接することによって作
られている。この金属ケース１０は、その中央に上下に
貫通する空洞部１５を有している。ケース１０の上面部
１３には、負極端子１６ａと正極端子１６ｂとがガラス
の絶縁体１７によって気密に取り付けられている。ま
た、ケース内には、素電池１の積層体が収納されてい
る。この素電池積層体とケースとの間には、アルミナを
主成分とするファイバーからなる絶縁材９が挿入されて
いる。素電池１は直列に接続されていて、その正極端子
はリード片８ｂによりケース１０の正極端子１６ｂに、
また素電池積層体の負極端子はリード片８ａによりケー
スの負極端子１６ａにそれぞれ接続されている。
【０００９】図２は素電池１の構造を示している。負極
は、鉄製カップ２にリチウムシート３を挿入した後、鉄
粉４を入れ、成形してカップの端部を内側にかしめ、次
いで５５０℃の熱板に挟んでリチウムを溶融し、鉄粉成
形体に含浸させて作製したものである。電解質層５は、
塩化カリウムと塩化リチウムの共融塩を無機吸着材の酸
化マグネシウム粉末に吸着させたものを成形したもの
で、電解質と吸着材との混合比は重量比で１：１であ
る。また、正極は、活物質の二硫化鉄に、前記の電解質
と無機吸着材を混合し成形したもので、活物質と電解質
との混合比は重量比で７：３である。７は鉄板からなる
正極集電体である。
は、鉄製カップ２にリチウムシート３を挿入した後、鉄
粉４を入れ、成形してカップの端部を内側にかしめ、次
いで５５０℃の熱板に挟んでリチウムを溶融し、鉄粉成
形体に含浸させて作製したものである。電解質層５は、
塩化カリウムと塩化リチウムの共融塩を無機吸着材の酸
化マグネシウム粉末に吸着させたものを成形したもの
で、電解質と吸着材との混合比は重量比で１：１であ
る。また、正極は、活物質の二硫化鉄に、前記の電解質
と無機吸着材を混合し成形したもので、活物質と電解質
との混合比は重量比で７：３である。７は鉄板からなる
正極集電体である。
【００１０】素電池１は次のようにして作製する。すな
わち、上記の負極を治具に挿入して中央に所定の大きさ
の穴あけ加工をし、これを穴形状が同一の成形治具に挿
入し、電解質を入れて一次成形し、次に正極および穴あ
け加工した集電体７を入れ二次成形する。こうして、中
央に空洞部ａを有する素電池１が作製される。
わち、上記の負極を治具に挿入して中央に所定の大きさ
の穴あけ加工をし、これを穴形状が同一の成形治具に挿
入し、電解質を入れて一次成形し、次に正極および穴あ
け加工した集電体７を入れ二次成形する。こうして、中
央に空洞部ａを有する素電池１が作製される。
【００１１】図３は素電池積層体を組み合わせるための
治具を示し、図４は素電池積層体を組み合わせる様子を
示している。治具１８は、円盤１９およびその中央から
突設した円柱２０からなる。素電池積層体を構成するに
は、まず円盤１９上に絶縁材を敷き、その上に素電池１
を空洞部ａの中央に円柱２０が位置するように積み上げ
る。そして、素電池の空洞部ａ内に絶縁材９を詰め、さ
らに素電池積層体の外周および上面に絶縁材９を被せ
る。一方、ケース１０は、上面部１３を溶接する前の上
部が開口した状態のものを用意し、治具１８から抜き取
った素電池積層体を絶縁材とともにケース内へ挿入し、
端子１６ａ、１６ｂとリード片８ａ、８ｂを溶接した
後、ケースの開口部に上面部１３を溶接して密閉する。
こうして素電池１を３０個積層して、外径５０ｍｍ、高
さ１００ｍｍ、空洞部の径１５ｍｍの熱電池を作製し
た。
治具を示し、図４は素電池積層体を組み合わせる様子を
示している。治具１８は、円盤１９およびその中央から
突設した円柱２０からなる。素電池積層体を構成するに
は、まず円盤１９上に絶縁材を敷き、その上に素電池１
を空洞部ａの中央に円柱２０が位置するように積み上げ
る。そして、素電池の空洞部ａ内に絶縁材９を詰め、さ
らに素電池積層体の外周および上面に絶縁材９を被せ
る。一方、ケース１０は、上面部１３を溶接する前の上
部が開口した状態のものを用意し、治具１８から抜き取
った素電池積層体を絶縁材とともにケース内へ挿入し、
端子１６ａ、１６ｂとリード片８ａ、８ｂを溶接した
後、ケースの開口部に上面部１３を溶接して密閉する。
こうして素電池１を３０個積層して、外径５０ｍｍ、高
さ１００ｍｍ、空洞部の径１５ｍｍの熱電池を作製し
た。
【００１２】この熱電池を４００℃の恒温槽に挿入した
時点から熱電池の開路電圧を測定した結果を図５に示
す。図５から明らかなように、実施例の熱電池Ａは立ち
上がりが早く、約３分で起動するに至った。一方、電池
ケースに空洞部を有しない比較例の熱電池Ｂは、恒温槽
に挿入した時点から所定の電圧に達するまで約１０分を
要した。また、これらの熱電池の電圧の安定性を比較す
ると、図６のようになり、実施例の熱電池Ａは、極めて
安定した性能を発揮することがわかる。なお、図５およ
び６に示すデータは、それぞれ５個ずつの電池について
測定した値の平均値である。
時点から熱電池の開路電圧を測定した結果を図５に示
す。図５から明らかなように、実施例の熱電池Ａは立ち
上がりが早く、約３分で起動するに至った。一方、電池
ケースに空洞部を有しない比較例の熱電池Ｂは、恒温槽
に挿入した時点から所定の電圧に達するまで約１０分を
要した。また、これらの熱電池の電圧の安定性を比較す
ると、図６のようになり、実施例の熱電池Ａは、極めて
安定した性能を発揮することがわかる。なお、図５およ
び６に示すデータは、それぞれ５個ずつの電池について
測定した値の平均値である。
【００１３】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、使用に際
して活性化を迅速に行え、かつ加熱および放熱効率のよ
い外部加熱方式の熱電池を得ることができる。
して活性化を迅速に行え、かつ加熱および放熱効率のよ
い外部加熱方式の熱電池を得ることができる。
【図１】本発明の一実施例における熱電池の縦断面図で
ある。
ある。
【図２】同熱電池の素電池の一部を欠截した断面図であ
る。
る。
【図３】素電池積層体を組み立てるための治具の斜視図
である。
である。
【図４】素電池積層体の組み立て途中の斜視図である。
【図５】同熱電池と比較例の熱電池の電池起動時の電圧
の立ち上がりを比較した図である。
の立ち上がりを比較した図である。
【図６】同じく電圧の安定性を比較した図である。
１ 素電池 ２ 鉄製カップ ３ リチウムシート ４ 鉄粉 ５ 電解質層 ６ 正極 ７ 集電体 ８ａ、８ｂ リード片 ９ 絶縁材 １０ ケース １１、１２ 円筒 １３ 上面部 １４ 底面部 １５ 空洞部 １６ａ、１６ｂ 端子 １７ ガラス １８ 治具 １９ 円盤 ２０ 円柱
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西村 保廣 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 藤原 暉雄 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日 産自動車株式会社内 (72)発明者 渡部 靖 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日 産自動車株式会社内 (72)発明者 大依 仁 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日 産自動車株式会社内 審査官 冨士 美香 (56)参考文献 特開 昭52−23626（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 6/36 H01M 2/02
Claims (2)
- 【請求項１】 正極端子および負極端子を設けるととも
に軸方向に貫通する少なくとも１つの空洞部を有する筒
状の密封された金属ケース、前記金属ケース内にその軸
方向に積層されて収納され、かつ前記空洞部に対応した
空洞部を有する素電池積層体、前記金属ケースと素電池
積層体とを絶縁する絶縁層、および素電池積層体の正極
端子および負極端子を金属ケースの正極端子および負極
端子に接続するリードを具備することを特徴とする熱電
池。 - 【請求項２】 ２つの同心状の筒体と前記２つの筒体の
間に形成される空間部の上下を密封する上面部および底
面部からなり、正極端子および負極端子を設けた金属ケ
ース、前記空間部内に積層されて収納され、中央に空洞
部を有する素電池積層体、前記金属ケースと素電池積層
体とを絶縁する絶縁層、および素電池積層体の正極端子
および負極端子を金属ケースの正極端子および負極端子
に接続するリードを具備することを特徴とする熱電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32711696A JP3290604B2 (ja) | 1996-12-06 | 1996-12-06 | 熱電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32711696A JP3290604B2 (ja) | 1996-12-06 | 1996-12-06 | 熱電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10172582A JPH10172582A (ja) | 1998-06-26 |
| JP3290604B2 true JP3290604B2 (ja) | 2002-06-10 |
Family
ID=18195486
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32711696A Expired - Fee Related JP3290604B2 (ja) | 1996-12-06 | 1996-12-06 | 熱電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3290604B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101404758B1 (ko) * | 2013-06-11 | 2014-06-12 | (주)비츠로밀텍 | 열전지용 부품의 적층 조립 치구 |
| KR101404756B1 (ko) * | 2013-06-11 | 2014-06-12 | (주)비츠로밀텍 | 열전지용 부품의 적층 조립 치구 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101233514B1 (ko) | 2011-04-19 | 2013-02-14 | 로베르트 보쉬 게엠베하 | 이차 전지 |
| KR102046056B1 (ko) | 2014-08-21 | 2019-11-18 | 주식회사 엘지화학 | 냉각 성능이 개선된 전지셀 |
| CN108808031B (zh) * | 2018-05-28 | 2020-05-19 | 贵州梅岭电源有限公司 | 一种热电池内部温度控制结构 |
| CN111613764B (zh) * | 2020-05-27 | 2022-10-04 | 北方特种能源集团有限公司西安庆华公司 | 一种热电池电堆极引出线绝缘保护方法 |
-
1996
- 1996-12-06 JP JP32711696A patent/JP3290604B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101404758B1 (ko) * | 2013-06-11 | 2014-06-12 | (주)비츠로밀텍 | 열전지용 부품의 적층 조립 치구 |
| KR101404756B1 (ko) * | 2013-06-11 | 2014-06-12 | (주)비츠로밀텍 | 열전지용 부품의 적층 조립 치구 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10172582A (ja) | 1998-06-26 |
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Legal Events
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