JPH0782859B2 - Thermal battery - Google Patents
Thermal batteryInfo
- Publication number
- JPH0782859B2 JPH0782859B2 JP28650089A JP28650089A JPH0782859B2 JP H0782859 B2 JPH0782859 B2 JP H0782859B2 JP 28650089 A JP28650089 A JP 28650089A JP 28650089 A JP28650089 A JP 28650089A JP H0782859 B2 JPH0782859 B2 JP H0782859B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power generation
- battery
- thermal battery
- discharge
- active material
- 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
-
- Y02E60/12—
Landscapes
- Primary Cells (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 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、高容量で長時間放電
可能な、エネルギー密度の高い熱電池を提供するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermal battery in which a heating agent is incorporated inside a battery and the heating agent is ignited when the battery is used to heat the inside of the battery to a high temperature for activation. Thus, a thermal battery having a high capacity and capable of discharging for a long time and having a high energy density is provided.
従来の技術 熱電池とは発熱剤を内蔵した溶融塩を電解質とする電池
である。保存中は電解質が非電導性の固体塩であるため
に、電池として不活性状態にあるが、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、電池が活性化される。2. Description of the Related Art A thermal battery is a battery that uses a molten salt containing a heating agent as an electrolyte. Since the electrolyte is a non-conducting solid salt during storage, it is in an inactive state as a battery, but by burning a heating agent to heat the inside of the battery to a high temperature, the electrolyte melts and exhibits conductivity. And the battery is activated.
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な、高
エネルギー密度の電池である。このような多くの特徴を
備えているために、熱電池は、ミサイル、ロケット等の
飛しょう体用の電源や各種緊急用電源として欠かせない
ものとなっている。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 instantly activated when necessary. Also, −55 to 100 ° C
It is a high energy density battery that can be used under a wide range of environmental temperatures. Due to such many features, thermal batteries have become indispensable as power sources for missiles, rockets, and other flying objects, and various emergency power sources.
従来,この種の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用いられ
てきたが、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、正極に硫化物を用いた熱電池が開
発されている。Conventionally, a system using calcium for the negative electrode and calcium chromate for the positive electrode has been used as the active material of this type of thermal battery, but for higher capacity and high output, lithium or lithium alloy is used for the negative electrode. Thermal batteries using sulfides have been developed.
リチウム合金として、リチウムとホウ素、アルミニウ
ム、ケイ素、ガリウム、ゲルマニウム等との合金とした
ものが使用可能である。As the lithium alloy, an alloy of lithium and boron, aluminum, silicon, gallium, germanium, or the like can be used.
正極活物質の硫化物として、耐熱性の高い二硫化鉄がお
もに使用されているが、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、これらの
金属を含むシュブレル相の硫化物も使用可能である。Iron sulfide, which has high heat resistance, is mainly used as the sulfide of the positive electrode active material, but nickel, chromium, cobalt,
Sulfides of copper, tungsten, molybdenum, etc., and sulfides of the Svrel phase containing these metals can also be used.
電解質としてはLiCl−59モル%、KCl−41モル%の共晶
塩が一般に用いられている。この共晶塩は比較的に安価
で、融点が352℃と低く、常温での絶縁抵抗が高いとい
う特徴がある。電解質は負極のリチウムに耐食性のある
酸化マグネシウム、酸化ホウ素、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ものが使用され
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 the electrolyte, a eutectic salt of LiCl-59 mol% and KCl-41 mol% is generally used. This eutectic salt is relatively inexpensive, has a low melting point of 352 ° C., and has high insulation resistance at room temperature. As the electrolyte, a material obtained by mixing lithium in the negative electrode with an insulating powder such as magnesium oxide, boron oxide, or zirconium oxide having corrosion resistance so as to have no fluidity is used. The electrolyte layer is a conductor of ions during the operation of the thermal battery, and at the same time, acts as a separator for the positive electrode and the negative electrode.
発熱剤として、鉄粉と過塩素酸カリウムの混合物を成形
したものがセル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高く、隣接する素電池
間の接続体としても作用している。As the exothermic agent, a molded product of a mixture of iron powder and potassium perchlorate is used by being alternately laminated with cells. When the heating agent is ignited when the battery is activated, it causes an oxidation-reduction reaction to generate heat and heats the inside of the battery to the operating temperature.
This exothermic agent contains iron in excess of the amount required for the exothermic reaction, has high conductivity even after the exothermic reaction, and acts as a connecting body between adjacent unit cells.
熱電池の活性化手段として一般に点火玉が用いられてい
る。熱電池使用時に外部電源より熱電池に内蔵された点
火玉に通電することにより発火させ、発熱剤に点火する
ことができる。撃鉄の打撃により発火する撃発雷管によ
る活性化も可能である。この方式は外部電源が不要であ
り、機械的作用により熱電池の活性化が可能である。An ignition ball is generally used as a means for activating a thermal battery. When a thermal battery is used, it can be ignited by energizing an ignition ball built into the thermal battery from an external power source to ignite a heat generating agent. It can also be activated by a percussion primer that is ignited by the impact of a hammer. This system does not require an external power source and can activate the thermal battery by mechanical action.
発明が解決しようとする課題 熱電池は必要なときに瞬時に電力を得ることができる貯
蔵型の電池であり、高い信頼性を有するために、その用
途、使用量はますます増加の傾向にあり、更に高容量、
長時間放電可能なものが要求されている。しかし構造的
な制約により大面積のセルは製造が困難であり、高容
量、高出力の用途に対しては複数個の発電ブロック積層
体を電気的に並列に接続したものが使用されている。Problems to be Solved by the Invention Thermal batteries are storage-type batteries that can instantly obtain electric power when needed, and because of their high reliability, their applications and usages are on an increasing trend. , Higher capacity,
What can be discharged for a long time is required. However, it is difficult to manufacture a large-area cell due to structural restrictions, and a plurality of power generation block laminates that are electrically connected in parallel are used for high capacity and high output applications.
熱電池の放電容量は、活物質の放電容量とともに電池内
の作動温度によっても制限されている。このため、熱電
池の設計は活物質の使用量のみでなく、断熱保温の方法
についても最適化を図らなければならない。熱電池の内
部は活性化時に均一に加熱されるが、時間が経過するに
つれ中心部が高く、周囲が低いという温度分布を生じて
くる。長時間放電の熱電池は両端のセルの温度低下によ
りその放電寿命が制限される。放電時間の長い熱電池を
設計するために両端のセルの温度低下を防ぐ必要がある
が、そのために多くの断熱体を使用すれば、容積効率の
低下を招く結果となった。The discharge capacity of a thermal battery is limited by the discharge capacity of the active material as well as the operating temperature within the battery. Therefore, in designing a thermal battery, it is necessary to optimize not only the amount of active material used but also the method of heat insulation. The inside of the thermal battery is heated uniformly at the time of activation, but with the passage of time, a temperature distribution occurs in which the central portion is high and the surrounding area is low. The long-term thermal battery has a limited discharge life due to the temperature drop of the cells at both ends. In order to design a thermal battery with a long discharge time, it is necessary to prevent the temperature drop of the cells at both ends, but if many heat insulators are used for that purpose, the volume efficiency is lowered.
課題を解決するための手段 本発明は保温のための断熱体を増やすことなく長時間放
電可能な熱電池を提供するもので、各々電気的に並列に
接続された3組以上の発電ブロックからなり、該発電ブ
ロックを同一容器内に積層した熱電池において、内側の
発電ブロックの活物質放電容量を両端の発電ブロックの
活物質放電容量より多くしたことを特徴とするものであ
る。Means for Solving the Problems The present invention provides a thermal battery that can be discharged for a long period of time without increasing a heat insulating body for keeping heat, and includes three or more sets of power generating blocks electrically connected in parallel. In a thermal battery in which the power generation blocks are stacked in the same container, the active material discharge capacity of the inner power generation blocks is made larger than the active material discharge capacities of the power generation blocks at both ends.
作用 本発明は、活性化後、長時間経過した熱電池内部の温度
分布に着目したものである。発電ブロック積層体の両端
の温度が作動温度以下に低下した後も、中央部は依然と
して高温であり、放電が可能である。したがって、内側
の発電ブロックの放電容量を両端の発電ブロックの放電
容量より多くすることにより、断熱体を増加することな
く長時間の放電が可能となった。すなわち、温度低下の
大きな両端の発電ブロックのセルの活物質量を減らし、
温度低下の少ない内側の発電ブロックのセルの活物質量
を増やすことにより、両端の発電ブロックの放電が終了
した後も内側の発電ブロックで放電を続けるもので、長
時間の放電が可能となった。Action The present invention focuses on the temperature distribution inside the thermal battery after a long time has passed after activation. Even after the temperature at both ends of the power generation block laminate has dropped below the operating temperature, the central portion is still hot and discharge is possible. Therefore, by making the discharge capacity of the inner power generation block larger than the discharge capacity of the power generation blocks at both ends, it became possible to discharge for a long time without increasing the number of heat insulators. That is, reducing the amount of active material in the cells of the power generation blocks at both ends where the temperature drop is large,
By increasing the amount of active material in the cells of the inner power generation block where the temperature drop is small, the inner power generation blocks continue to discharge even after the discharge of the power generation blocks at both ends is completed, enabling long-term discharge. .
従来、発電ブロックのセルは端も中央部も同じものが用
いられていた。このため、両端の発電ブロックは温度低
下により活物質が残っているにもかかわらず放電不能と
なり、内側の発電ブロックは放電可能な温度状態にある
にもかかわらず、活物質の不足により放電が終了した。Conventionally, the cells of the power generation block are the same at both ends and center. For this reason, the power generation blocks at both ends cannot be discharged even though the active material remains due to the temperature decrease, and the inner power generation blocks are in a temperature state where discharge is possible, but the discharge ends due to lack of active material. did.
実施例 以下、本発明を好適な実施例を用いて説明する。Examples Hereinafter, the present invention will be described using preferred examples.
第1図は複数の発電ブロックを電気的に並列に接続した
構成の熱電池の断面図である。1、2、3、4は複数個
のセルと発熱剤とを交互に積層した発電ブロックで、
1、4は両端の発電ブロック、2、3は内側の発電ブロ
ックである。内側の発電ブロックは必要とされる容量に
応じて1個以上が用いられ、各発電ブロックは互いに電
気的に並列に接続されている。5は正極側の接続リード
線、6は負極側の接続リード線である。配線を簡略化す
るために、各発電ブロックは同極が対向するように配置
されている。7は発電ブロックの中心軸に設けた導火薬
で点火玉8の点火エネルギーを発電ブロック内の発熱剤
に伝えるものである。9は点火用の端子で、外部電源よ
り点火電流を流すことにより、点火玉8を発火させるこ
とができる。10、11、は電流を取り出すための正極端子
および負極端子である。12は熱電池の容器であり、その
内部には熱電池を保温するための断熱体13が充填されて
いる。FIG. 1 is a sectional view of a thermal battery having a configuration in which a plurality of power generation blocks are electrically connected in parallel. 1, 2, 3, and 4 are power generation blocks in which a plurality of cells and heat generating agents are alternately laminated,
1, 4 are power generation blocks at both ends, and 2 and 3 are power generation blocks inside. One or more inner power generation blocks are used according to the required capacity, and the respective power generation blocks are electrically connected to each other in parallel. Reference numeral 5 is a connection lead wire on the positive electrode side, and 6 is a connection lead wire on the negative electrode side. In order to simplify the wiring, the power generation blocks are arranged so that the same poles face each other. Reference numeral 7 denotes an explosive charge provided on the central axis of the power generation block for transmitting the ignition energy of the ignition ball 8 to the heat generating agent in the power generation block. Reference numeral 9 denotes an ignition terminal, which can ignite the ignition ball 8 by passing an ignition current from an external power supply. Reference numerals 10 and 11 denote a positive electrode terminal and a negative electrode terminal for taking out an electric current. Reference numeral 12 is a container of the thermal battery, and the inside thereof is filled with a heat insulator 13 for keeping the thermal battery warm.
第2図は発電ブロックに使用したセルと発熱剤の組合せ
を示した図である。14はセルで、正極活物質層15、電解
質層16、負極活物質層17の3層で構成されている。18は
発熱剤、19はセルと発熱剤を分離する金属板である。FIG. 2 is a diagram showing a combination of a cell used in a power generation block and a heat generating agent. Reference numeral 14 denotes a cell, which is composed of three layers of a positive electrode active material layer 15, an electrolyte layer 16, and a negative electrode active material layer 17. 18 is a heat generating agent, and 19 is a metal plate for separating the cell and the heat generating agent.
本発明の実施例として、直列に接続された5組の円板状
セルと発熱剤から構成される発電ブロックを同一容器内
に4組積層した熱電池について説明する。As an example of the present invention, a thermal battery in which four sets of power generation blocks composed of five sets of disc-shaped cells and a heating agent connected in series are stacked in the same container will be described.
正極に二硫化鉄を、負極にリチウム−アルミニウム合金
を使用し、電解質層としてLiCl−KCl共晶塩とMgOの混合
物を使用して直径50mmのセルを構成した。本発明熱電池
には2種類のセルと発熱剤を使用する。両端の発電ブロ
ック用のセルの活物質放電容量は130A・秒であり、内側
の発電ブロック用のセルの活物質放電容量は170A・秒で
ある。発熱剤の量は使用するセルの熱容量に合わせて調
整される。この様なセルと発熱剤の5組を直列に積層し
た発電ブロックを4個作製した。各発電ブロックは同一
容器内に積層するが、電気的には並列に接続されてい
る。実施例熱電池の公称電圧は8V、容量は600A・秒であ
る。A cell having a diameter of 50 mm was constructed by using iron disulfide as a positive electrode, a lithium-aluminum alloy as a negative electrode, and a mixture of LiCl-KCl eutectic salt and MgO as an electrolyte layer. Two types of cells and an exothermic agent are used in the thermal battery of the present invention. The active material discharge capacity of the cells for the power generation blocks at both ends is 130 A · second, and the active material discharge capacity of the cells for the power generation blocks on the inner side is 170 A · second. The amount of exothermic agent is adjusted according to the heat capacity of the cell used. Four power generation blocks were produced by stacking 5 sets of such cells and heating agents in series. The power generation blocks are stacked in the same container, but are electrically connected in parallel. The thermal battery of Example has a nominal voltage of 8 V and a capacity of 600 A · sec.
比較例として、活物質放電容量150A・秒のセルを全ての
発電ブロックに使用した従来構成の熱電池を作製した。
実施例電池と比較例電池は、発電ブロック内の活物質量
の配分が異なるだけで、活物質の使用量、断熱体の使用
量、公称電圧、設計容量、電池形状、電池重量等は同じ
である。As a comparative example, a thermal battery having a conventional structure was manufactured in which cells having an active material discharge capacity of 150 A · sec were used for all power generation blocks.
The example battery and the comparative example battery differ only in the distribution of the amount of active material in the power generation block, and the amount of active material used, the amount of heat insulator used, the nominal voltage, the design capacity, the battery shape, the battery weight, etc. are the same. is there.
環境温度−45℃において、40Aの電流で放電したとこ
ろ、本発明電池の放電時間は150秒、比較例電池の放電
時間は140秒であった。本発明実施電池は活物質放電容
量の100%の放電ができたのに対し、従来電池は93%し
か放電できなかったた。When discharged at a current of 40 A at an ambient temperature of −45 ° C., the discharge time of the battery of the present invention was 150 seconds and the discharge time of the comparative battery was 140 seconds. The battery according to the present invention could discharge 100% of the active material discharge capacity, whereas the conventional battery could discharge only 93%.
発明の効果 以上述べたように、本発明電池は断熱体の量を増加する
ことなく、並列構成の熱電池の高容量化や長寿命化が可
能なものであり、作動温度の低下により放電が制限され
るような長時間放電タイプの熱電池において、より優れ
た効果が発揮される。EFFECTS OF THE INVENTION As described above, the battery of the present invention can increase the capacity and the life of a thermal battery having a parallel configuration without increasing the amount of a heat insulator, and discharge due to a decrease in operating temperature. A more excellent effect is exhibited in a limited long-term discharge type thermal battery.
第1図は複数の発電ブロックを電気的に並列に接続した
構成の熱電池の断面図である。第2図は発電ブロックに
使用したセルと発熱剤の組合せを示した図である。 1、4……両端の発電ブロック 2、3……内側の発電ブロック 10……正極端子 11……負極端子 14……セル 18……発熱剤 19……金属板FIG. 1 is a sectional view of a thermal battery having a configuration in which a plurality of power generation blocks are electrically connected in parallel. FIG. 2 is a diagram showing a combination of a cell used in a power generation block and a heat generating agent. 1, 4 ...... Power generation block at both ends 2, 3 ...... Inside power generation block 10 …… Positive electrode terminal 11 …… Negative electrode terminal 14 …… Cell 18 …… Heating agent 19 …… Metal plate
Claims (1)
発電ブロックからなり、これらの発電ブロックを同一容
器内に積層した熱電池において、内側の発電ブロックの
活物質放電容量は両端の発電ブロックの活物質放電容量
より多いことを特徴とする熱電池。1. In a thermal battery comprising three or more sets of power generation blocks electrically connected in parallel, wherein these power generation blocks are stacked in the same container, the active material discharge capacity of the inner power generation block is A thermal battery characterized by having a discharge capacity higher than that of the power generation block.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28650089A JPH0782859B2 (en) | 1989-11-01 | 1989-11-01 | Thermal battery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28650089A JPH0782859B2 (en) | 1989-11-01 | 1989-11-01 | Thermal battery |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03147266A JPH03147266A (en) | 1991-06-24 |
JPH0782859B2 true JPH0782859B2 (en) | 1995-09-06 |
Family
ID=17705208
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28650089A Expired - Lifetime JPH0782859B2 (en) | 1989-11-01 | 1989-11-01 | Thermal battery |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0782859B2 (en) |
-
1989
- 1989-11-01 JP JP28650089A patent/JPH0782859B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH03147266A (en) | 1991-06-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4119769A (en) | Thermal battery having iron pyrite depolarizer | |
US3677822A (en) | Thermal battery having a thermal reservoir pellet | |
US5770329A (en) | Thermal battery and improved cell therefor | |
JP3777582B2 (en) | Thermal battery | |
US3625767A (en) | Thermal battery | |
US3463670A (en) | High energy density thermal cell | |
JPH0740489B2 (en) | Thermal battery | |
JPH0782860B2 (en) | Thermal battery | |
JPH0782859B2 (en) | Thermal battery | |
JPH0782861B2 (en) | Thermal battery | |
JPH0326911B2 (en) | ||
JPH03119660A (en) | Combined thermal battery | |
JP3185303B2 (en) | Thermal battery | |
JP2653065B2 (en) | Stacked thermal battery | |
JPH0542781B2 (en) | ||
JP3418994B2 (en) | Thermal battery | |
JPH03673Y2 (en) | ||
CN101847728A (en) | Firework battery | |
RU2137263C1 (en) | Pyrotechnic electric generator | |
JPS6116154B2 (en) | ||
JP3010716B2 (en) | Thermal battery | |
JP2815354B2 (en) | Stacked thermal battery | |
JP2537043Y2 (en) | Thermal battery | |
JPH0326912B2 (en) | ||
JPH05307966A (en) | Thermal battery |