JPH0675403B2 - 積層形熱電池 - Google Patents
積層形熱電池Info
- Publication number
- JPH0675403B2 JPH0675403B2 JP27822085A JP27822085A JPH0675403B2 JP H0675403 B2 JPH0675403 B2 JP H0675403B2 JP 27822085 A JP27822085 A JP 27822085A JP 27822085 A JP27822085 A JP 27822085A JP H0675403 B2 JPH0675403 B2 JP H0675403B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heating agent
- agent layer
- ignition
- inorganic material
- 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
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
- H01M6/30—Deferred-action cells
- H01M6/36—Deferred-action cells containing electrolyte and made operational by physical means, e.g. thermal cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Primary Cells (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は熱電池に内蔵する加熱剤層の着火構造に関する
ものである。
ものである。
従来の技術 熱電池は、長期保存後においても高い信頼性を必要とす
る各種緊急電源として用いられることが多く、近年のよ
うに機器の高度化に合せ加えて小形化が要求されるよう
になった。このような小形化のためには従来のマグネシ
ウムやカルシウム負極では対応できなくなっており、新
しくリチウム負極を使いこなす技術が必要となった。一
方、素電池を加熱発電させる加熱剤層も同様で、従来の
ように素電池を加熱する機能だけではなく、加熱機能と
同時に集電板としての機能と素電池間の導電体としての
機能を有する新しい加熱剤層が開発されており、鉄と過
塩素酸カリウムを主成分とするこの新しい加熱剤層は、
着火エネルギーを従来より大きく付与せねばならない。
る各種緊急電源として用いられることが多く、近年のよ
うに機器の高度化に合せ加えて小形化が要求されるよう
になった。このような小形化のためには従来のマグネシ
ウムやカルシウム負極では対応できなくなっており、新
しくリチウム負極を使いこなす技術が必要となった。一
方、素電池を加熱発電させる加熱剤層も同様で、従来の
ように素電池を加熱する機能だけではなく、加熱機能と
同時に集電板としての機能と素電池間の導電体としての
機能を有する新しい加熱剤層が開発されており、鉄と過
塩素酸カリウムを主成分とするこの新しい加熱剤層は、
着火エネルギーを従来より大きく付与せねばならない。
従来、加熱剤層に着火させる構造として以下のよつなも
のがあった。
のがあった。
（１） 特公昭44−29211号公報のように、素電池と加
熱剤層は貫通空孔を有し、起動具の火炎が貫通空孔を通
過するときに、加熱剤層に着火させる構造。
熱剤層は貫通空孔を有し、起動具の火炎が貫通空孔を通
過するときに、加熱剤層に着火させる構造。
（２） 米国特許第4044192号明細書のように、素電池
と加熱剤層は前記（１）と同様貫通空孔を有している
が、その部分に着火用燃焼剤が配設され、起動具の火炎
から着火用燃焼剤そして加熱剤層へと着火していく構
造。
と加熱剤層は前記（１）と同様貫通空孔を有している
が、その部分に着火用燃焼剤が配設され、起動具の火炎
から着火用燃焼剤そして加熱剤層へと着火していく構
造。
（３） 素電池，加熱剤が貫通空孔を有さない場合、そ
の積層体の外側面に着火用導火帯を耐熱性接着テープで
張りつけ、外側面から着火する構造。
の積層体の外側面に着火用導火帯を耐熱性接着テープで
張りつけ、外側面から着火する構造。
発明が解決しようとする問題点 このような従来の構成において上記（１），（２）の方
法では、着火エネルギーが小さくてすむ、例えばジルコ
ニウムと金属クロム酸塩（クロム酸鉛、クロム酸バリウ
ムなど）からなる加熱剤層などには優れた構造である
が、鉄−過塩素酸カリウムのように着火エネルギーが大
きく必要となる場合には不向きである。すなわち（１）
の場合には起動具のみの発生熱量なので５〜10calとき
わめて少なく着火しない。一方（２）の場合には起動具
と貫通空孔に充填した着火用燃焼剤を含めて役400calと
増加するので、着火の信頼性は向上する。しかし貫通空
孔内で400calもの熱が発生するため、この部分が過熱状
態となり、電圧変動が発生したり、極端な場合には激し
い短絡を起こしたりする。また貫通空孔を小さくし着火
用燃焼剤を減少すると、加熱剤層の着火が十分とならな
い。
法では、着火エネルギーが小さくてすむ、例えばジルコ
ニウムと金属クロム酸塩（クロム酸鉛、クロム酸バリウ
ムなど）からなる加熱剤層などには優れた構造である
が、鉄−過塩素酸カリウムのように着火エネルギーが大
きく必要となる場合には不向きである。すなわち（１）
の場合には起動具のみの発生熱量なので５〜10calとき
わめて少なく着火しない。一方（２）の場合には起動具
と貫通空孔に充填した着火用燃焼剤を含めて役400calと
増加するので、着火の信頼性は向上する。しかし貫通空
孔内で400calもの熱が発生するため、この部分が過熱状
態となり、電圧変動が発生したり、極端な場合には激し
い短絡を起こしたりする。また貫通空孔を小さくし着火
用燃焼剤を減少すると、加熱剤層の着火が十分とならな
い。
上記（３）の方法の場合には着火用導火帯を切断する工
程が入るため、摩擦により作業中に発火の危険があるこ
と、耐熱性接着テープを使用するので熱分解によるガス
で内圧が上昇することなどの欠点を有している。
程が入るため、摩擦により作業中に発火の危険があるこ
と、耐熱性接着テープを使用するので熱分解によるガス
で内圧が上昇することなどの欠点を有している。
本発明は、このような問題点を解決するもので、複数本
の導火帯を積層体外周部に巻きつけて着火特性を改善す
ることを目的とするものである。
の導火帯を積層体外周部に巻きつけて着火特性を改善す
ることを目的とするものである。
問題点を解決するための手段 この問題点を解決するため本発明は、溶融塩電解質を有
する素電池と、鉄と過塩素カリウムを主成分とする加熱
剤層よりなる積層体の外周面を、無機材からなるシート
上にジルコニウムとクロム酸バリウムと無機繊維とを主
成分とする導火帯を複数本形成した導火帯つき無機材シ
ートで巻回した構造としたものである。
する素電池と、鉄と過塩素カリウムを主成分とする加熱
剤層よりなる積層体の外周面を、無機材からなるシート
上にジルコニウムとクロム酸バリウムと無機繊維とを主
成分とする導火帯を複数本形成した導火帯つき無機材シ
ートで巻回した構造としたものである。
作 用 この構成によれば、導火帯を積層体へ耐熱接着テープで
張りつけることもなく、かつ導火帯の使用本数も任意に
形成できる。従って、前記（３）のように耐熱接着テー
プが導火帯や加熱剤層の発熱で分解してガス化し、電池
内圧を上昇することもない。また、従来のように名刺サ
イズ程度のジルコニウム−クロム酸バリウム−無機繊維
シートから必要形状の導火帯に切断する工程もないの
で、切断による摩擦熱で発火することがないから安全で
あり、かつ信頼性を上げるための導火帯本数も容易に増
やせる。さらに導火帯つき無機材シートを積層体の外周
面に押えつけて巻回するだけで配設できるので、組立工
数を低減することもできる。
張りつけることもなく、かつ導火帯の使用本数も任意に
形成できる。従って、前記（３）のように耐熱接着テー
プが導火帯や加熱剤層の発熱で分解してガス化し、電池
内圧を上昇することもない。また、従来のように名刺サ
イズ程度のジルコニウム−クロム酸バリウム−無機繊維
シートから必要形状の導火帯に切断する工程もないの
で、切断による摩擦熱で発火することがないから安全で
あり、かつ信頼性を上げるための導火帯本数も容易に増
やせる。さらに導火帯つき無機材シートを積層体の外周
面に押えつけて巻回するだけで配設できるので、組立工
数を低減することもできる。
実施例 以下本発明の実施例を第１図から第３図を参照して説明
する。
する。
第１図は無機材シート上に導火帯を形成した状態を示
す。図において、１は厚さ0.5〜2mmのアルミナ・シリカ
合成繊維からなる無機材シートで、その嵩比重は0.1g/c
m3、耐熱温度は1200℃であり、9.7cm×5cmの寸法であ
る。2,2′,2″は導火帯で以下のように製造する。ジル
コニウム13g（固形分重量比26％）、クロム酸バリウム
（同67％）に水を50ml加えてボールミル混合機で１時間
混合してスラリー状とし、のち平均繊維径１〜３μｍ、
長さ１〜5mmのシリカ繊維3.5g（同７％）を加えて再度1
0分間混合する。このスラリーを取出し、前記無機材シ
ート上に幅3mm、長さ50mmに塗着形成する。形状および
塗着本数は塗着マスクを任意に変えるだけで種々のもの
が得られる。その後110℃で乾燥すると水分が除去さ
れ、ジルコニウム，クロム酸バリウム，シリカ繊維がか
らみあった固形分が残り、強度的に優れた導火帯が得ら
れる。この導火帯は燃焼強度が速く、燃焼後においても
絶縁性である。
す。図において、１は厚さ0.5〜2mmのアルミナ・シリカ
合成繊維からなる無機材シートで、その嵩比重は0.1g/c
m3、耐熱温度は1200℃であり、9.7cm×5cmの寸法であ
る。2,2′,2″は導火帯で以下のように製造する。ジル
コニウム13g（固形分重量比26％）、クロム酸バリウム
（同67％）に水を50ml加えてボールミル混合機で１時間
混合してスラリー状とし、のち平均繊維径１〜３μｍ、
長さ１〜5mmのシリカ繊維3.5g（同７％）を加えて再度1
0分間混合する。このスラリーを取出し、前記無機材シ
ート上に幅3mm、長さ50mmに塗着形成する。形状および
塗着本数は塗着マスクを任意に変えるだけで種々のもの
が得られる。その後110℃で乾燥すると水分が除去さ
れ、ジルコニウム，クロム酸バリウム，シリカ繊維がか
らみあった固形分が残り、強度的に優れた導火帯が得ら
れる。この導火帯は燃焼強度が速く、燃焼後においても
絶縁性である。
第２図は、本発明の導火帯つき無機材シートを用いた熱
電池の全体構成を示す断面図である。
電池の全体構成を示す断面図である。
1,2は前述の無機材シートと導火帯、3,4,5は素電池構成
物であるリチウム負極，塩化カリウムと塩化リチウムの
溶融塩（融点352℃）と酸化マグネシウムからなる電解
質層、２硫化鉄を用いた正極合剤層である。６は鉄と過
塩素酸カリウムを主成分とする加熱剤層で、それぞれ粉
末混合にて均一とした後、適正量を秤取して1ton/cm2で
加圧してペレット状に加工したものである。この加熱剤
層は従来のものと比べ、加圧成型で作れるので量産性に
優れ、かつ静電気などのスパーク程度の着火エネルギー
では発火しないため安全であり、燃焼前後で導電性があ
るため加熱剤であり正極集電板でありさらに素電池の導
電板ともなる等きわめて優れた性質を有している。素電
池と加熱剤層は積層され所望の電圧が得られるように構
成する。
物であるリチウム負極，塩化カリウムと塩化リチウムの
溶融塩（融点352℃）と酸化マグネシウムからなる電解
質層、２硫化鉄を用いた正極合剤層である。６は鉄と過
塩素酸カリウムを主成分とする加熱剤層で、それぞれ粉
末混合にて均一とした後、適正量を秤取して1ton/cm2で
加圧してペレット状に加工したものである。この加熱剤
層は従来のものと比べ、加圧成型で作れるので量産性に
優れ、かつ静電気などのスパーク程度の着火エネルギー
では発火しないため安全であり、燃焼前後で導電性があ
るため加熱剤であり正極集電板でありさらに素電池の導
電板ともなる等きわめて優れた性質を有している。素電
池と加熱剤層は積層され所望の電圧が得られるように構
成する。
７は負極集電リードで外部負極端子８につながってお
り、一方９は正極集電リードで外部正極端子10につなが
っており、電池出力を取出すために用いる。11は起動具
で電気信号を一対の外部入力端子12から通じてやると、
火炎を発して導火帯２に着火し、燃焼伝播する過程で、
各層の加熱剤層６に次々に着火していくと共に、加熱剤
層６を通じて他の導火帯２′,2″へと着火していき、電
池を活性化させるという役目のために用いる。13は断熱
材、14は外装ケース、15は外装蓋で溶接により完全密閉
構造となっている。
り、一方９は正極集電リードで外部正極端子10につなが
っており、電池出力を取出すために用いる。11は起動具
で電気信号を一対の外部入力端子12から通じてやると、
火炎を発して導火帯２に着火し、燃焼伝播する過程で、
各層の加熱剤層６に次々に着火していくと共に、加熱剤
層６を通じて他の導火帯２′,2″へと着火していき、電
池を活性化させるという役目のために用いる。13は断熱
材、14は外装ケース、15は外装蓋で溶接により完全密閉
構造となっている。
第３図は、第２図のＡ−Ａ′間を破断した上視図を示し
たものである。無機材シート１は積層体の外周面に円周
状に巻回され、導火帯2,2′,2″は加熱剤層６と３箇所
で接触し、３箇所同時に着火燃焼させる。
たものである。無機材シート１は積層体の外周面に円周
状に巻回され、導火帯2,2′,2″は加熱剤層６と３箇所
で接触し、３箇所同時に着火燃焼させる。
なお、この例では、導火帯本数は３本としたが、１本で
も確実に着火することができるので、信頼性はきわめて
高いものであるが、不慮の事故で導火帯が断線すると電
池は不作動となる危険性があるので複数本数用いること
が好ましい。
も確実に着火することができるので、信頼性はきわめて
高いものであるが、不慮の事故で導火帯が断線すると電
池は不作動となる危険性があるので複数本数用いること
が好ましい。
本発明を用いた電池を−54℃の極寒温度で、なおかつ振
動試験機で加振しながら作動テストを行ったところ、10
個の供試品とも正常な放電性能を示した。
動試験機で加振しながら作動テストを行ったところ、10
個の供試品とも正常な放電性能を示した。
発明の効果 以上のように本発明によれば、製造工程での安全性，製
造容易による低コスト化が図れ、さらに着火の高い信頼
性と、激しい使用環境下でも全く問題を有さないという
効果が得られる積層形熱電池を提供するものである。
造容易による低コスト化が図れ、さらに着火の高い信頼
性と、激しい使用環境下でも全く問題を有さないという
効果が得られる積層形熱電池を提供するものである。
第１図は本発明の実施例における導火帯つき無機材シー
トの成形状態図、第２図は同導火帯つき無機材シートを
用いた熱電池全体の構成を示す断面図、第３図は第２図
のＡ−Ａ′間を破断した上視図である。 １……無機材シート、2,2′,2″……導火帯、４……電
解質層、６……加熱剤層、７……起動具。
トの成形状態図、第２図は同導火帯つき無機材シートを
用いた熱電池全体の構成を示す断面図、第３図は第２図
のＡ−Ａ′間を破断した上視図である。 １……無機材シート、2,2′,2″……導火帯、４……電
解質層、６……加熱剤層、７……起動具。
Claims (1)
- 【請求項１】溶融塩電解質を有する素電池と、鉄と過塩
素酸カリウムを主成分とする加熱剤層よりなる積層体の
外周面を、無機材からなるシート上にジルコニウムとク
ロム酸バリウムと無機繊維とを主成分とする導火帯を複
数本形成した導火帯つき無機材シートにより巻回したこ
とを特徴とする積層形熱電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27822085A JPH0675403B2 (ja) | 1985-12-11 | 1985-12-11 | 積層形熱電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27822085A JPH0675403B2 (ja) | 1985-12-11 | 1985-12-11 | 積層形熱電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62139270A JPS62139270A (ja) | 1987-06-22 |
| JPH0675403B2 true JPH0675403B2 (ja) | 1994-09-21 |
Family
ID=17594282
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27822085A Expired - Lifetime JPH0675403B2 (ja) | 1985-12-11 | 1985-12-11 | 積層形熱電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0675403B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111430742B (zh) * | 2020-05-22 | 2022-07-22 | 贵州梅岭电源有限公司 | 一种热电池用高电导加热片、制备方法及应用 |
-
1985
- 1985-12-11 JP JP27822085A patent/JPH0675403B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62139270A (ja) | 1987-06-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |