JPH0326911B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は熱電池の改良に関するものである。 ［従来の技術］ 熱電池とは溶融塩を電解質とする電池で、貯蔵
中電解質が非電導性の固体塩であり、外部に電力
を供給し得ないが、電池に内蔵されている発熱体
を燃焼させることによつて、電解質が熱せられて
電導性良好な溶融状態になり、外部に電力を供給
し得るようになるものである。 このような熱電池は、以下に示す特長を有して
いる。 (1) 電解質が非電導性の固体であるため、貯蔵中
自己放電が皆無であるので、10年以上の貯蔵後
にも製造時と同様の性能を保持している。 (2) 電解質が溶融塩であるので、素電池当りの電
圧は高いが水と反応し易いため電解質に水溶液
を用いる場合使用できなかつたカルシウム、マ
グネシウム等の金属単体を使用でき、電池とし
てコンパクトで大出力放電が可能である。 (3) 電池内に電池作動用の発熱体を備えているた
め、−55℃〜＋100℃という広範囲な環境温度下
での使用が可能であり、かつ作動信号印加後瞬
時に電圧を取り出せる。 (4) 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、
ロケツト、ミサイル等の飛翔体用電源あるいは各
種緊急用電源として実用化されている。 ところで、従来のこの種熱電池は第２図に示す
ような構造になつている。第２図において、１は
起電部積層体で、素電池２と発熱体３を交互に積
層して構成され、全体として所定の電圧を供給し
得るように任意の数の素電池を直列に接続して構
成している。４は起電部積層体１の発熱体３を発
火させるための点火玉、５は電池カバー、６は電
池カバー５に配置された出力端子、７は電池カバ
ー５に配置された点火端子である。また出力端子
６と点火端子７は電池カバー５と絶縁ガラス８に
より絶縁されているまた点火端子７はリード線９
を介して点火玉４に接続されており、点火端子７
に所定電流を印加すると、点火玉４が点火する。
また出力端子６はリード線１０により起電部積層
体１に接続されている。１１および１２はアスベ
スト、マイカよりなる断熱体で、起電部積層体１
の上・下部および側部に配置されている。１３は
起電部積層体１、断熱体１１，１２等を収容する
金属ケースである。前記断熱体１１，１２は起電
部積層体１の保温、固定および金属ケース１３と
の絶縁の役目を果すものである。 また上記起電部積層体１を構成している素電池
２は第３図に示すような構造になつている。第３
図において、１４は陽極集電板、１５は減極剤
層、１６は電解質層、１７は負極、１８は負極集
電板である。 さらに上記のような構造の熱電池においては、
一般に負極としてカルシウム金属、電解質として
塩化カリウムと塩化リチウムの共晶混合物、減極
剤としてクロム酸カルシウム、発熱体としてジル
コニウムとクロム酸バリウムの混合物が用いられ
ている。 しかしながら、上記したような構造の熱電池に
は、二、三の欠点があり、中でも最も大きな問題
は負極であるカルシウムと電解質中のリチウムイ
オンが反応して負極周辺にカルシウム−リチウム
合金を形成し、この合金が低融点で液状であるた
め流出し、隣接している素電池と短絡電橋を形成
し、電池として電圧のフラツキを生じ、最悪の場
合には外部に電力を供給し得ない状態になる。前
記短絡電橋は、あらゆる条件下で発生するもので
ななく、環境温度が高い程、または放電電流が低
い程多く発生し、特に振動を印加した時頻繁に発
生する。 なお、第２図に示した従来の熱電池において
は、起電部積層体１の側部に断熱体１２を密着さ
せているが、断熱体１２としてはマイカ板もしく
は石綿板が用いられているめに起電部積層体１と
の密着性が良好でなく、よりよく密着させた場合
でも吸液性に乏しいためカルシウム−リチウム合
金の流出による短絡を完全に防ぐことはできなか
つた。 また従来、上記した短絡電橋を防止する方法と
して、素電池の構成の改良および素電池の構造の
改良の２方向について考えられている。この中で
代表的な例を上げると、前者は特公昭52−5963号
公報に記載のように電解質の構成成分中のリチウ
ム濃度を少なくすることによりカルシウム−リチ
ウム合金の形成を防ぐもので、また後者は特公昭
53−32853号公報に記載のように負極周辺を生成
したカルシウム−リチウム合金の流出を防ぐよう
に素電池の形状を変更するものである。 ［発明が解決しようとする問題点］ しかし、上記したような短絡電橋防止方法につ
いては次のような欠点がある。 例えば、前者のように電解質構成成分中のリチ
ウム濃度を少なくすると、第４図に示すように電
解質である共晶混合物の共融点を上昇せしめ、電
池の作動温度幅をせばめる欠点があつた。また後
者のように素電池形状をカルシウム−リチウム合
金の流出を防ぐような形状にすると、例えば第５
図に示すように、カルシウムである負極２４とク
ロム酸カルシウムと共晶混合物よりなる減極剤層
２２を共晶混合物と吸着剤よりなる電解質層２３
より小さくし、負極２４と減極剤層２２の周辺部
にアスベスト等よりなる保護リング２６を配置す
ることにより、カルシウム−リチウム合金の流出
を防ぐものであり、構造が複雑となり、部品点数
の増加、製造工数の増加等による製造コストをア
ツプするという欠点があつた。なお、第５図中の
２１は陽極集電板、２５は負極集電板であり、鉄
またはニツケルよりなる。 本発明は上記したような電池の形状変更により
カルシウム−リチウム合金の流出を防ぐ方法のも
のにおいて、構造が複雑になるといつた欠点を解
消し得るようにした熱電池を提供するものであ
る。 ［問題点を解決するための手段］ そのために本発明は、熱電池の素電池と発熱体
とを交互に積層した起電部積層体の周囲に配置さ
れる断熱体として吸液性の良好なセラミツクフア
イバー等のバルク状の絶縁物質を用い、かつ該断
熱体を加圧充填することにより前記起電部積層体
と断熱体とを完全に密着状態にして、カルシウム
−リチウム合金の流出を防ぐようにしたものであ
る。 ［実施例］ 以下、本発明による熱電池をその一実施例を示
す第１図を用いて説明する。 第１図おいて、図中、先に説明した第２図と同
符号のものは同一作用部材であるので、その説明
は省略する。かかる本発明実施例は第２図とほぼ
同じ構成よりなるが、本実施例においては起電部
積層体１の側部に配置される断熱体１２として吸
液性の良好なセラミツクフアイバー等のバルク状
のガラス繊維を用い、かつ加圧充填によつて起電
部積層体１に完全に密着させている。即ち、起電
部積層体１を金属ケース１３内に挿入した状態
で、起電部積層体１の周囲に断熱体１２を加圧充
填して完全に密着させている。 このような本発明実施例においては、断熱体１
２と起電部積層体１とは完全に密着しているた
め、負極周辺で生成したカルシウム−リチウム合
金が流出するようなことがなく、仮にカルシウム
−リチウム合金が流出したとしても断熱体１２に
吸収されてしまい、カルシウム−リチウム合金に
よる短絡を防止できる。なお、断熱体１２の充填
圧力は50Kg／cm²〜300Kg／cm²で良好な結果を得た。 次に第１図に示す本発明熱電池と第２図に示し
た従来の熱電池の特性を次表に示す。なお、表中
の短絡率とは放電電圧のフラツキを示した電池数
の割合を示すものである。

【表】 上表より明らかなように、振動無印加時におい
ては、従来品では温度が高くなるほど放電電圧の
フラツキを示す電池数、例えば＋75℃では100個
のうち35個までが放電電圧のフラツキを示した
が、本発明品では＋75℃においても100個のうち
の１個も放電電圧のフラツキを示さなかつた。ま
た振動印加時においては、従来品では50個のうち
の19個までが放電電圧のフラツキを示したが、本
発明品では50個のうの１個も放電電圧のフラツキ
を示さなかつた。このことより本発明においては
従来のものに比してほとんど工数を増大させるこ
となく、振動大あるいは高温温度下・低電流密度
放電下でのカルシウム−リチウム合金流出による
短絡を皆無にできることが判る。 また第２図の従来のものは、起電部積層体１を
組み立てた後、断熱体１２を周囲に巻いて金属ケ
ース１３に挿入していたが、本発明によると起電
部積層体１を金属ケース１３に挿入した後断熱体
１２を加圧充填するため、工数が増えることな
く、より製造が容易となつた。また起電部積層体
１は断熱体１２により確実に固定されるため、耐
振動性能をも向上することが確認された。 ［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、従来のカル
シウム−リチウム合金流出防止対策を施していな
い熱電池と構造、製造工程等をほとんど変えずに
して、カルシウム−リチウム合金流出による短絡
を防止し得る熱電池を提供することができる。

【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分解斜
視図、第２図はカルシウム−リチウム合金流出防
止対策を施していない従来の熱電池の一例を示す
分解斜視図、第３図は第１図および第２図の熱電
池の素電池の構成を示す縦断面図、第４図は塩化
カリウムと塩化リチウムの相平衡図、第５図はカ
ルシウム−リチウム合金流出防止対策を施した従
来の熱電池の素電池を示す縦断面図である。 １……起電部積層体、１２……断熱体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ カルシウムを負極とし、電解質にリチウム化
   合物を含む熱電池において、 断熱体１２は素電池２と発熱体３とを積層して
   なる起電部積層体１の側部に配置されており、該
   断熱体１２の材質は吸液性の良好なセラミツクフ
   アイバー等のバルク状のガラス繊維であり、該断
   熱体１２は該起電部積層体１と密着状態にあるこ
   とを特徴とする熱電池。