JPH0535576Y2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0535576Y2 JPH0535576Y2 JP19044285U JP19044285U JPH0535576Y2 JP H0535576 Y2 JPH0535576 Y2 JP H0535576Y2 JP 19044285 U JP19044285 U JP 19044285U JP 19044285 U JP19044285 U JP 19044285U JP H0535576 Y2 JPH0535576 Y2 JP H0535576Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- positive electrode
- discharge
- battery
- thermal battery
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 27
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 14
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- NFMAZVUSKIJEIH-UHFFFAOYSA-N bis(sulfanylidene)iron Chemical compound S=[Fe]=S NFMAZVUSKIJEIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910000339 iron disulfide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 claims description 4
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- UOYROEWALOHAKD-UHFFFAOYSA-K potassium iron(2+) triperchlorate Chemical compound Cl(=O)(=O)(=O)[O-].[K+].[Fe+2].Cl(=O)(=O)(=O)[O-].Cl(=O)(=O)(=O)[O-] UOYROEWALOHAKD-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- 239000013043 chemical agent Substances 0.000 claims 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910000733 Li alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- AXZAYXJCENRGIM-UHFFFAOYSA-J dipotassium;tetrabromoplatinum(2-) Chemical compound [K+].[K+].[Br-].[Br-].[Br-].[Br-].[Pt+2] AXZAYXJCENRGIM-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 239000001989 lithium alloy Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229910001487 potassium perchlorate Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910020361 KCl—LiCl Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010199 LiAl Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015044 LiB Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012506 LiSi Inorganic materials 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- Y02E60/12—
Landscapes
- Primary Cells (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
産業上の利用分野
本考案は負極活物質、正極活物質および発熱剤
を有する熱電池の構成に関するものである。
を有する熱電池の構成に関するものである。
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、これを高温約400〜700℃に加熱して液
体化することによつて発電可能とする高温電池の
一種である。従来の熱電池には負極活物質として
金属カルシウムや金属マグネシウムなどが用いら
れていたが、これらの負極活物質では近年熱電池
に求められている大電流密度放電、例えば
500mA/cm2で数分間の放電寿命という要求や、
1000〜3000mA/cm2という大電流密度のパルス放
電というような要求を満足することが不可能であ
つた。そこでこの様な問題を解決するために新し
くリチウム系負極の開発がなされてきた。リチウ
ム系負極にも各種のものがあり、例えば、米国特
許第4221849号明細書に示されるような溶融リチ
ウムを用いるものや、LiAlやLiBやLiSi等のリチ
ウム合金を用いるものが提案されている。このよ
うな負極に対して、正極活物質としては二硫化鉄
が用いられることが多い。また、素電池を加熱す
るための発熱剤としては、鉄粉と過塩素酸カリウ
ムとの混合物が用いられることが一般的となつて
きている。
して用い、これを高温約400〜700℃に加熱して液
体化することによつて発電可能とする高温電池の
一種である。従来の熱電池には負極活物質として
金属カルシウムや金属マグネシウムなどが用いら
れていたが、これらの負極活物質では近年熱電池
に求められている大電流密度放電、例えば
500mA/cm2で数分間の放電寿命という要求や、
1000〜3000mA/cm2という大電流密度のパルス放
電というような要求を満足することが不可能であ
つた。そこでこの様な問題を解決するために新し
くリチウム系負極の開発がなされてきた。リチウ
ム系負極にも各種のものがあり、例えば、米国特
許第4221849号明細書に示されるような溶融リチ
ウムを用いるものや、LiAlやLiBやLiSi等のリチ
ウム合金を用いるものが提案されている。このよ
うな負極に対して、正極活物質としては二硫化鉄
が用いられることが多い。また、素電池を加熱す
るための発熱剤としては、鉄粉と過塩素酸カリウ
ムとの混合物が用いられることが一般的となつて
きている。
この発熱剤は
8Fe+3KClO4→4Fe2O3+3KCl+発熱
という反応で熱を発生するが、ここで鉄粉の量を
反応理論量より非常に多くしておくことで、発熱
剤自身に燃焼後でも電気伝導性を持たせることが
できる。従つて、この発熱剤は、素電池の加熱以
外に、正極の集電体としての役割と、素電池間を
電気的に接続するリードとしての役割も果してい
るのである。
反応理論量より非常に多くしておくことで、発熱
剤自身に燃焼後でも電気伝導性を持たせることが
できる。従つて、この発熱剤は、素電池の加熱以
外に、正極の集電体としての役割と、素電池間を
電気的に接続するリードとしての役割も果してい
るのである。
従来のリチウム系熱電池においては、第5図に
示すように、正極層2と電解質層3と負極層1と
から素電池4′を形成しておき、それとは別に前
述の発熱剤5をつくり、それらを交互に複数枚積
層して、積層形熱電池を構成していた。
示すように、正極層2と電解質層3と負極層1と
から素電池4′を形成しておき、それとは別に前
述の発熱剤5をつくり、それらを交互に複数枚積
層して、積層形熱電池を構成していた。
また、マクグロウヒル社発行のHANDBOOK
OF BATTERIES AND FUEL CELLS,40−
14に記載されている構成のように、電解質層と正
極層の一体層と負極、発熱剤を組合せるのが最も
一般的であつた。
OF BATTERIES AND FUEL CELLS,40−
14に記載されている構成のように、電解質層と正
極層の一体層と負極、発熱剤を組合せるのが最も
一般的であつた。
考案が解決しようとする問題点
しかしこのような構成では、積層電池の内部抵
抗を低減し更に高率放電性能を向上させるために
は、正極層と発熱剤層との界面の接触抵抗を無視
しえないという問題があつた。これは、発熱剤の
燃焼後の変形や素電池の変形によつて発熱剤と正
極層との間にすきまができるため、正極の集電が
うまく行われていなかつたことが原因であつた。
そのため、放電寿命が短かつたり、1000〜
3000mA/cm2という大電流密度放電に問題があつ
た。
抗を低減し更に高率放電性能を向上させるために
は、正極層と発熱剤層との界面の接触抵抗を無視
しえないという問題があつた。これは、発熱剤の
燃焼後の変形や素電池の変形によつて発熱剤と正
極層との間にすきまができるため、正極の集電が
うまく行われていなかつたことが原因であつた。
そのため、放電寿命が短かつたり、1000〜
3000mA/cm2という大電流密度放電に問題があつ
た。
本考案はこのような問題点を解決するものであ
る。
る。
問題点を解決するための手段
上記のような問題点を解決するために本考案
は、2硫化鉄を主体とする正極層と鉄−過塩素酸
カリウムを主体とし鉄を過剰に含んだ発熱剤を一
体に成型したものである。
は、2硫化鉄を主体とする正極層と鉄−過塩素酸
カリウムを主体とし鉄を過剰に含んだ発熱剤を一
体に成型したものである。
作 用
この構成によれば、素電池の正極層と発熱剤と
の単純に接触するのではなく、互いの粒子同士が
2層の界面でかみあつて密着するため、発熱剤が
燃焼し変形しようとしても、正極層が発熱剤から
はがれず全面で集電できるのでその界面での内部
抵抗を下げることができる。
の単純に接触するのではなく、互いの粒子同士が
2層の界面でかみあつて密着するため、発熱剤が
燃焼し変形しようとしても、正極層が発熱剤から
はがれず全面で集電できるのでその界面での内部
抵抗を下げることができる。
実施例
以下本考案を実施例を用いて説明する。第1図
は本考案の一実施例であり、負極層1は溶融リチ
ウム負極体やリチウム合金により形成される。本
実施例では前者のものを用いている。電解質層3
は電解質であるKCl−LiCl共融塩をMgO粒子に
保持させた粉末よりなる層、正極層2は正極活物
質の二硫化鉄を主体としており、それに電解質と
若干の保持材としてSiO2粉末を混合した粉体で
ある。発熱剤5は前述の鉄粉と過塩素酸カリウム
粉末との混合物であるが、本実施例では鉄粉の重
量比を86%と過剰にしたしたものを用いた。素電
池−発熱剤ユニツト4は、まず負極を成型金型内
に入れ、その上に電解質層3の粉末を分散し、プ
レスによつて予圧成型し、次いで電解質層3の上
に正極層2の粉末を分散、予圧成型し、さらにそ
の上に発熱剤5の粉末を分散して最終の本成型を
行つて製作した。本実施例では成型圧力を3ton/
cm2で行い、外径40mmの円板状の4層一体のペレツ
トとした。
は本考案の一実施例であり、負極層1は溶融リチ
ウム負極体やリチウム合金により形成される。本
実施例では前者のものを用いている。電解質層3
は電解質であるKCl−LiCl共融塩をMgO粒子に
保持させた粉末よりなる層、正極層2は正極活物
質の二硫化鉄を主体としており、それに電解質と
若干の保持材としてSiO2粉末を混合した粉体で
ある。発熱剤5は前述の鉄粉と過塩素酸カリウム
粉末との混合物であるが、本実施例では鉄粉の重
量比を86%と過剰にしたしたものを用いた。素電
池−発熱剤ユニツト4は、まず負極を成型金型内
に入れ、その上に電解質層3の粉末を分散し、プ
レスによつて予圧成型し、次いで電解質層3の上
に正極層2の粉末を分散、予圧成型し、さらにそ
の上に発熱剤5の粉末を分散して最終の本成型を
行つて製作した。本実施例では成型圧力を3ton/
cm2で行い、外径40mmの円板状の4層一体のペレツ
トとした。
また、第2図は別の実施例を示したもので、負
極層1と電解質層3の2層一体の円板状ペレツト
と、正極層2と発熱剤5の2層一体の円板状ペレ
ツトとを製作し、組み合わせて素電池−発熱剤ユ
ニツト4を構成した例である。この場合の製作方
法は、前述の4層一体のペレツトの製作法と同様
である。この場合は第1図の実施例よりも正極層
と電解質層へ界面の接触抵抗の増大が考えられる
が、活性化したとき電解質層中の電解質と正極層
の電解質が溶合しあうためその影響を小さくでき
る。
極層1と電解質層3の2層一体の円板状ペレツト
と、正極層2と発熱剤5の2層一体の円板状ペレ
ツトとを製作し、組み合わせて素電池−発熱剤ユ
ニツト4を構成した例である。この場合の製作方
法は、前述の4層一体のペレツトの製作法と同様
である。この場合は第1図の実施例よりも正極層
と電解質層へ界面の接触抵抗の増大が考えられる
が、活性化したとき電解質層中の電解質と正極層
の電解質が溶合しあうためその影響を小さくでき
る。
第1図に示した4層一体の素電池−発熱剤ユニ
ツト4を用いて第3図に示すような積層形熱電池
を構成した。積層形熱電池の内部では、素電池−
発熱剤ユニツト4を直列所定枚数積み重ねて積層
体を作り、その上下には積層体の温度を調整する
ための保温層6を設けている。そしてその周囲は
SiO2繊維やアスベスト等の無機断熱材による断
熱層8で被つている。7は電池を活性化するため
の点火器で点火用端子13から点火信号を送るこ
とで火炎を発し、導火帯10に着火する。導火帯
10は積層帯の側部へと続いており、各層の発熱
材に順次着火してゆく。これらの構成物を外装ケ
ース9内に密封して積層形熱電池としている。電
池の出力は正極出力端子11と負極出力端子12
から取り出される。
ツト4を用いて第3図に示すような積層形熱電池
を構成した。積層形熱電池の内部では、素電池−
発熱剤ユニツト4を直列所定枚数積み重ねて積層
体を作り、その上下には積層体の温度を調整する
ための保温層6を設けている。そしてその周囲は
SiO2繊維やアスベスト等の無機断熱材による断
熱層8で被つている。7は電池を活性化するため
の点火器で点火用端子13から点火信号を送るこ
とで火炎を発し、導火帯10に着火する。導火帯
10は積層帯の側部へと続いており、各層の発熱
材に順次着火してゆく。これらの構成物を外装ケ
ース9内に密封して積層形熱電池としている。電
池の出力は正極出力端子11と負極出力端子12
から取り出される。
上記のような第1図に示す素電池−発熱剤ユニ
ツトを用いた第3図の積層形熱電池と、本考案の
実施例と同じ材料で試作した第5図に示す従来の
素電池と発熱剤を用いて第3図と同様の構成の積
層形熱電池を試作し、常温の放電試験を行つて特
性を比較した。第4図はその放電曲線を示したも
ので、実線で示したものが本考案による積層形熱
電池で、破線が従来例のものである。また、一点
破線で示されているのは、放電電流密度のパター
ンである。このパターンからわかるように、この
試験では電池活性化から10秒目に3秒間だけ
2100mA/cm2という大電流密度放電を行い、その
ほかでは700mA/cm2の定電流放電を行つた。
ツトを用いた第3図の積層形熱電池と、本考案の
実施例と同じ材料で試作した第5図に示す従来の
素電池と発熱剤を用いて第3図と同様の構成の積
層形熱電池を試作し、常温の放電試験を行つて特
性を比較した。第4図はその放電曲線を示したも
ので、実線で示したものが本考案による積層形熱
電池で、破線が従来例のものである。また、一点
破線で示されているのは、放電電流密度のパター
ンである。このパターンからわかるように、この
試験では電池活性化から10秒目に3秒間だけ
2100mA/cm2という大電流密度放電を行い、その
ほかでは700mA/cm2の定電流放電を行つた。
放電スタートから10秒後に3秒間入る大電流密
度放電の部分を見ると、従来の電池に比べ本考案
による電池の方が約7V近く電圧が高く、本考案
によつて正極層と発熱剤との界面の接触が改善さ
れ内部抵抗が著しく減少したことがわかる。更
に、それ以外の700mA/cm2の放電部分でも電圧
が本考案の電池の方が高く、放電終止電圧を20V
とすると、寿命も約1.2倍に延びており、本考案
による電池が優れていることがわかる。また、第
2図に示した本考案による素電池−発熱剤ユニツ
トを用いて第3図の積層形熱電池を構成し、同様
の放電試験を行つた場合も、第4図中の本考案に
よる積層形熱電池の放電曲線と同じ結果を得、同
様の効果が得られた。
度放電の部分を見ると、従来の電池に比べ本考案
による電池の方が約7V近く電圧が高く、本考案
によつて正極層と発熱剤との界面の接触が改善さ
れ内部抵抗が著しく減少したことがわかる。更
に、それ以外の700mA/cm2の放電部分でも電圧
が本考案の電池の方が高く、放電終止電圧を20V
とすると、寿命も約1.2倍に延びており、本考案
による電池が優れていることがわかる。また、第
2図に示した本考案による素電池−発熱剤ユニツ
トを用いて第3図の積層形熱電池を構成し、同様
の放電試験を行つた場合も、第4図中の本考案に
よる積層形熱電池の放電曲線と同じ結果を得、同
様の効果が得られた。
考案の効果
以上で明らかなように、本考案によれば内部抵
抗の減少ができ、大電流密度放電を可能としたも
ので、工業的価値の大きな熱電池を提供するもの
である。
抗の減少ができ、大電流密度放電を可能としたも
ので、工業的価値の大きな熱電池を提供するもの
である。
第1図及び第2図は本考案の実施例における素
電池−発熱材ユニツトの縦断面図、第3図は本考
案による素電池−発熱材ユニツトを用いた積層形
熱電池の縦断面図、第4図は本考案による積層形
熱電池と従来の積層形熱電池の放電曲線を示す
図、第5図は従来の素電池と発熱剤の縦断面図で
ある。 1……負極層、2……正極層、4……素電池−
発熱剤ユニツト、5……発熱剤。
電池−発熱材ユニツトの縦断面図、第3図は本考
案による素電池−発熱材ユニツトを用いた積層形
熱電池の縦断面図、第4図は本考案による積層形
熱電池と従来の積層形熱電池の放電曲線を示す
図、第5図は従来の素電池と発熱剤の縦断面図で
ある。 1……負極層、2……正極層、4……素電池−
発熱剤ユニツト、5……発熱剤。
Claims (1)
- 負極活物質、電解質層、正極活物質および発熱
剤の4要素よりなる熱電池であつて、2硫化鉄を
主体とする正極層と鉄−過塩素酸カリウムを主体
とし鉄を過剰に含んだ発熱剤とを一体に成型した
ことを特徴とする熱電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19044285U JPH0535576Y2 (ja) | 1985-12-11 | 1985-12-11 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19044285U JPH0535576Y2 (ja) | 1985-12-11 | 1985-12-11 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6298161U JPS6298161U (ja) | 1987-06-23 |
JPH0535576Y2 true JPH0535576Y2 (ja) | 1993-09-09 |
Family
ID=31143661
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19044285U Expired - Lifetime JPH0535576Y2 (ja) | 1985-12-11 | 1985-12-11 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0535576Y2 (ja) |
-
1985
- 1985-12-11 JP JP19044285U patent/JPH0535576Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6298161U (ja) | 1987-06-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPH0535576Y2 (ja) | ||
JP2616197B2 (ja) | 鉛蓄電池およびその製造法 | |
JPH0326911B2 (ja) | ||
JPH0542781B2 (ja) | ||
JP2751388B2 (ja) | 熱電池 | |
JP2808627B2 (ja) | 熱電池 | |
JP2653065B2 (ja) | 積層形熱電池 | |
JP2815354B2 (ja) | 積層形熱電池 | |
JPS61285672A (ja) | 熱電池用ペレットの製造方法 | |
JPH0745885Y2 (ja) | 熱電池 | |
JPH0763018B2 (ja) | 熱電池 | |
JPS6057186B2 (ja) | 溶融塩電池 | |
JPS61285671A (ja) | 熱電池用素電池の製造方法 | |
JPH0755817Y2 (ja) | 熱電池 | |
JP3054965B2 (ja) | 積層形熱電池 | |
JP2537043Y2 (ja) | 熱電池 | |
JPH037885Y2 (ja) | ||
JPH0541502Y2 (ja) | ||
JP3289551B2 (ja) | 熱電池の製造法 | |
Crompton et al. | High-temperature thermally activated reserve batteries | |
JPS5920757Y2 (ja) | 酸化銀電池 | |
JPH0234760Y2 (ja) | ||
JPH0234763Y2 (ja) | ||
JPS5885280A (ja) | 熱電池 | |
JPS6319769A (ja) | 熱電池 |