JPH097594A - 熱電池 - Google Patents
熱電池Info
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- JPH097594A JPH097594A JP15590795A JP15590795A JPH097594A JP H097594 A JPH097594 A JP H097594A JP 15590795 A JP15590795 A JP 15590795A JP 15590795 A JP15590795 A JP 15590795A JP H097594 A JPH097594 A JP H097594A
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- Japan
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- aluminum alloy
- lithium aluminum
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、低温かつ2.5A/cm2 の大電
流密度放電でも熱電池の負極の利用率を向上させること
を目的とするものである。 【構成】 リチウムアルミ合金負極と電解質層と正極合
剤層からなる素電池を有する熱電池において、リチウム
アルミ合金にLiCl−KCl共融塩を添加したリチウ
ムアルミ合金負極を用いたことを特徴とする熱電池。
流密度放電でも熱電池の負極の利用率を向上させること
を目的とするものである。 【構成】 リチウムアルミ合金負極と電解質層と正極合
剤層からなる素電池を有する熱電池において、リチウム
アルミ合金にLiCl−KCl共融塩を添加したリチウ
ムアルミ合金負極を用いたことを特徴とする熱電池。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、熱電池に関し、詳しく
は、リチウムアルミ合金負極の改良に関するものであ
る。
は、リチウムアルミ合金負極の改良に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】熱電池は、LiCl−KClなどの共融
塩を電解質とする電池で、常温では電解質が固体で非電
導性であるため、電池としては不活性な状態にあるが高
温に加熱すると電解質が良好なイオン電導性の溶融塩と
なり、電池として活性な状態となって外部に電力を供給
し得る性質の電池である。
塩を電解質とする電池で、常温では電解質が固体で非電
導性であるため、電池としては不活性な状態にあるが高
温に加熱すると電解質が良好なイオン電導性の溶融塩と
なり、電池として活性な状態となって外部に電力を供給
し得る性質の電池である。
【0003】この種の電池は、一般の電池に比べて電池
内部の自己放電が実用上皆無で、長期保存後においても
製造直後と同様の放電特性を発揮する。また、製造時に
素電池加熱用の発熱剤を組み込み、電池使用に際して発
熱剤を燃焼させ瞬時に電池を活性化することが出来るの
で緊急の用途に便利である。更に、また、高温で作動さ
せるため電極反応が進みやすく、高出力特性が優れてい
るなど多くの特徴を有している。従って、各種飛翔体、
誘導機器といった分野の電源として実用化されている。
内部の自己放電が実用上皆無で、長期保存後においても
製造直後と同様の放電特性を発揮する。また、製造時に
素電池加熱用の発熱剤を組み込み、電池使用に際して発
熱剤を燃焼させ瞬時に電池を活性化することが出来るの
で緊急の用途に便利である。更に、また、高温で作動さ
せるため電極反応が進みやすく、高出力特性が優れてい
るなど多くの特徴を有している。従って、各種飛翔体、
誘導機器といった分野の電源として実用化されている。
【0004】熱電池は活性化に際して、熱電池の起動用
外部端子より、点火具に対して0.5〜数Aの電流を瞬
間的に印加することにより発火、活性化させる方法が一
般的である。また、システム的に点火用の電源を使用す
ることが不可能な場合用として、圧電素子を打撃したと
きに発生する高電圧を利用して発火、活性化させる圧電
点火具を備えた熱電池が提案されている。このように点
火具を発火させ、その火炎が発熱剤に着火燃焼する。そ
の燃焼熱で素電池が加熱され、素電池中の電解質が溶融
して瞬時に発電し、外部に電力を供給し得る仕組みであ
る。構造的には、素電池と発熱剤を交互に積層した発電
部と、起動のための点火具、保温のための断熱材等を金
属外装容器に納め、この外装容器と電池蓋との嵌合部を
TIG溶接等で溶接した完全密閉構造となっている。
外部端子より、点火具に対して0.5〜数Aの電流を瞬
間的に印加することにより発火、活性化させる方法が一
般的である。また、システム的に点火用の電源を使用す
ることが不可能な場合用として、圧電素子を打撃したと
きに発生する高電圧を利用して発火、活性化させる圧電
点火具を備えた熱電池が提案されている。このように点
火具を発火させ、その火炎が発熱剤に着火燃焼する。そ
の燃焼熱で素電池が加熱され、素電池中の電解質が溶融
して瞬時に発電し、外部に電力を供給し得る仕組みであ
る。構造的には、素電池と発熱剤を交互に積層した発電
部と、起動のための点火具、保温のための断熱材等を金
属外装容器に納め、この外装容器と電池蓋との嵌合部を
TIG溶接等で溶接した完全密閉構造となっている。
【0005】最近、リチウムアルミ合金を負極として用
いた熱電池が実用化されつつあるが、この熱電池は0.
5A/cm2 以上の大電流密度放電を行うと、負極の利
用率が著しく低下するという欠点を有していた。また、
この欠点を解決する目的でKClの添加が試みられた報
告があるが、後述の通り我々が同様の試みを行って効果
を確認したところ満足すべき効果が得られなかった。
いた熱電池が実用化されつつあるが、この熱電池は0.
5A/cm2 以上の大電流密度放電を行うと、負極の利
用率が著しく低下するという欠点を有していた。また、
この欠点を解決する目的でKClの添加が試みられた報
告があるが、後述の通り我々が同様の試みを行って効果
を確認したところ満足すべき効果が得られなかった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】以上に述べた如く、従
来のリチウムアルミ合金負極熱電池においては、0.5
A/cm2 以上の大電流密度放電を行うと、負極の利用
率が著しく低下するという問題があった。特に、500
℃以下の低温において、その傾向は一層顕著になる。
来のリチウムアルミ合金負極熱電池においては、0.5
A/cm2 以上の大電流密度放電を行うと、負極の利用
率が著しく低下するという問題があった。特に、500
℃以下の低温において、その傾向は一層顕著になる。
【0007】本発明は、前述のような問題点を解消し、
500℃以下においても0.5A/cm2 以上の大電流
密度放電を可能とするリチウムアルミ合金負極を備えた
熱電池を提供することを目的とする。
500℃以下においても0.5A/cm2 以上の大電流
密度放電を可能とするリチウムアルミ合金負極を備えた
熱電池を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の熱電池は、前記
課題を解決するべく、リチウムアルミ合金負極と電解質
層と正極合剤層からなる素電池を有する熱電池におい
て、リチウムアルミ合金にLiCl−KCl共融塩を添
加したリチウムアルミ合金負極を用いたことを特徴とす
る。
課題を解決するべく、リチウムアルミ合金負極と電解質
層と正極合剤層からなる素電池を有する熱電池におい
て、リチウムアルミ合金にLiCl−KCl共融塩を添
加したリチウムアルミ合金負極を用いたことを特徴とす
る。
【0009】なお、前記リチウムアルミ合金中にLiC
l−KCl共融塩を10重量%以上含有させることが好
ましい。
l−KCl共融塩を10重量%以上含有させることが好
ましい。
【0010】また、この場合、前記リチウムアルミ合金
とLiCl−KCl共融塩の重量比を40:60〜9
0:10の範囲とすることが好ましい。
とLiCl−KCl共融塩の重量比を40:60〜9
0:10の範囲とすることが好ましい。
【0011】
【作用】リチウムアルミ合金にLiCl−KCl共融塩
を添加したリチウムアルミ合金負極を素電池に用いるこ
とによって、500℃以下の低温度域における大電流密
度放電において負極活物質の利用率及び電池性能を著し
く向上させることができる。
を添加したリチウムアルミ合金負極を素電池に用いるこ
とによって、500℃以下の低温度域における大電流密
度放電において負極活物質の利用率及び電池性能を著し
く向上させることができる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。
しながら説明する。
【0013】実施例においては試験の便宜上、リチウム
アルミ合金にLiCl−KCl共融塩を添加したリチウ
ムアルミ合金負極を素電池に用いた熱電池を構成して評
価を行った。
アルミ合金にLiCl−KCl共融塩を添加したリチウ
ムアルミ合金負極を素電池に用いた熱電池を構成して評
価を行った。
【0014】図1は、本発明の実施例における素電池の
分解状態を示す縦断面図である。図中1は負極を示し、
この負極1は、以下のようにして作成した。即ち、ま
ず、リチウムアルミ合金と100メッシュ以下に粉砕し
たLiCl−KCl共融塩の粉末を夫々所定量計量し、
ボールミル容器に入れ60分間回転して均一混合粉末2
を得る。この混合粉末2を2.60ton/cm2 で成
形し、鉄製カップ3に入れ、外周部をカシメ、加圧成形
することによって負極1を作製した。4は電解質層でL
iCl−KCl共融塩を無機吸着剤であるMgOで保持
した粉末を加圧成形して得た成形体である。5は正極合
剤層で、活物質であるFeS2 と若干量のLiCl−K
Cl共融塩等を混合した粉末の成形体である。なお、正
極合剤層5の上にはステンレス鋼板製の正極集電板6を
設けて集電するようにした。
分解状態を示す縦断面図である。図中1は負極を示し、
この負極1は、以下のようにして作成した。即ち、ま
ず、リチウムアルミ合金と100メッシュ以下に粉砕し
たLiCl−KCl共融塩の粉末を夫々所定量計量し、
ボールミル容器に入れ60分間回転して均一混合粉末2
を得る。この混合粉末2を2.60ton/cm2 で成
形し、鉄製カップ3に入れ、外周部をカシメ、加圧成形
することによって負極1を作製した。4は電解質層でL
iCl−KCl共融塩を無機吸着剤であるMgOで保持
した粉末を加圧成形して得た成形体である。5は正極合
剤層で、活物質であるFeS2 と若干量のLiCl−K
Cl共融塩等を混合した粉末の成形体である。なお、正
極合剤層5の上にはステンレス鋼板製の正極集電板6を
設けて集電するようにした。
【0015】次に、負極中のリチウムアルミ合金とLi
Cl−KCl共融塩電解質の重量比が90:10から4
0:60までの範囲の負極を作製し、放電特性の評価を
行った。素電池の放電特性の評価方法は、素電池を温度
コントロールした2枚の熱板に一定圧力で挟んで定電流
放電を行い、その際の負極活物質の利用率(負極理論容
量に対する、終止電圧1.3V/素電池までの放電容
量)を求める方法によった。その際の評価温度は425
℃から590℃の範囲で、2.5A/cm2 の大電流密
度放電を行った。 (実施例1)リチウムアルミ合金とLiCl−KCl共
融塩電解質の重量比が90:10の負極1と前述の電解
質層4と正極合剤層5をそれぞれ作製し、素電池とし
た。その素電池を前述の評価方法で評価した。 (実施例2)実施例2では実施例1の構成の負極1をリ
チウムアルミ合金と共融塩電解質の重量比が80:20
の負極とした。その他の構成と評価方法は実施例1と同
様にした。 (実施例3)実施例3では実施例1の構成の負極1をリ
チウムアルミ合金と共融塩電解質の重量比が70:30
の負極とした。その他の構成と評価方法は実施例1と同
様にした。 (実施例4)実施例4では実施例1の構成の負極1をリ
チウムアルミ合金と共融塩電解質の重量比が60:40
の負極とした。その他の構成と評価方法は実施例1と同
様にした。 (実施例5)実施例5では実施例1の構成の負極1をリ
チウムアルミ合金と共融塩電解質の重量比が50:50
の負極とした。その他の構成と評価方法は実施例1と同
様にした。 (実施例6)実施例6では実施例1の構成の負極1をリ
チウムアルミ合金と共融塩電解質の重量比が40:60
の負極とした。その他の構成と評価方法は実施例1と同
様にした。 (実施例7)実施例7では実施例6の構成の負極1を用
いて下記の構成の熱電池を作製した。
Cl−KCl共融塩電解質の重量比が90:10から4
0:60までの範囲の負極を作製し、放電特性の評価を
行った。素電池の放電特性の評価方法は、素電池を温度
コントロールした2枚の熱板に一定圧力で挟んで定電流
放電を行い、その際の負極活物質の利用率(負極理論容
量に対する、終止電圧1.3V/素電池までの放電容
量)を求める方法によった。その際の評価温度は425
℃から590℃の範囲で、2.5A/cm2 の大電流密
度放電を行った。 (実施例1)リチウムアルミ合金とLiCl−KCl共
融塩電解質の重量比が90:10の負極1と前述の電解
質層4と正極合剤層5をそれぞれ作製し、素電池とし
た。その素電池を前述の評価方法で評価した。 (実施例2)実施例2では実施例1の構成の負極1をリ
チウムアルミ合金と共融塩電解質の重量比が80:20
の負極とした。その他の構成と評価方法は実施例1と同
様にした。 (実施例3)実施例3では実施例1の構成の負極1をリ
チウムアルミ合金と共融塩電解質の重量比が70:30
の負極とした。その他の構成と評価方法は実施例1と同
様にした。 (実施例4)実施例4では実施例1の構成の負極1をリ
チウムアルミ合金と共融塩電解質の重量比が60:40
の負極とした。その他の構成と評価方法は実施例1と同
様にした。 (実施例5)実施例5では実施例1の構成の負極1をリ
チウムアルミ合金と共融塩電解質の重量比が50:50
の負極とした。その他の構成と評価方法は実施例1と同
様にした。 (実施例6)実施例6では実施例1の構成の負極1をリ
チウムアルミ合金と共融塩電解質の重量比が40:60
の負極とした。その他の構成と評価方法は実施例1と同
様にした。 (実施例7)実施例7では実施例6の構成の負極1を用
いて下記の構成の熱電池を作製した。
【0016】その構成は図5に示すように素電池10と
発熱剤11を交互に積み重ね、所定の電圧を発生させる
発電部積層体12と、放熱を抑えるために発電部積層体
12の周囲を覆っている無機断熱材13と、外部からの
電気信号によって火炎を発生して発熱剤11に着火し、
熱電池を起動させる起動用の点火具14と、ガラス封止
した出力端子15及び起動信号の入力端子16を有した
金属製電池蓋17と、金属製電池ケース18からなる。
なお、図中19は点火具14からの火炎を各発熱剤11
に導くための火導孔を示す。この熱電池を2.5A/c
m2 の電流密度で放電を行った。 (比較例1)比較例1は実施例の負極1をリチウムアル
ミ合金のみとした例で、その他の構成と評価方法は実施
例1と同様にした。 (比較例2)比較例2は実施例の負極1中に含有させて
いる電解質をKCl単独とした例で、その際のKClの
含有量を30重量%とした。その他の構成と評価方法は
実施例1と同様にした。
発熱剤11を交互に積み重ね、所定の電圧を発生させる
発電部積層体12と、放熱を抑えるために発電部積層体
12の周囲を覆っている無機断熱材13と、外部からの
電気信号によって火炎を発生して発熱剤11に着火し、
熱電池を起動させる起動用の点火具14と、ガラス封止
した出力端子15及び起動信号の入力端子16を有した
金属製電池蓋17と、金属製電池ケース18からなる。
なお、図中19は点火具14からの火炎を各発熱剤11
に導くための火導孔を示す。この熱電池を2.5A/c
m2 の電流密度で放電を行った。 (比較例1)比較例1は実施例の負極1をリチウムアル
ミ合金のみとした例で、その他の構成と評価方法は実施
例1と同様にした。 (比較例2)比較例2は実施例の負極1中に含有させて
いる電解質をKCl単独とした例で、その際のKClの
含有量を30重量%とした。その他の構成と評価方法は
実施例1と同様にした。
【0017】図2は、実施例4と比較例1と比較例2の
各電池について425℃から590℃の範囲で2.5A
/cm2 の大電流密度放電を行った時の負極の利用率を
示す。図から明らかなように、負極の利用率は、LiC
l−KCl共融塩電解質を含有した場合、425℃から
590℃のすべての温度範囲で向上した。なお、実施例
7の電池でも同様の結果が得られた。
各電池について425℃から590℃の範囲で2.5A
/cm2 の大電流密度放電を行った時の負極の利用率を
示す。図から明らかなように、負極の利用率は、LiC
l−KCl共融塩電解質を含有した場合、425℃から
590℃のすべての温度範囲で向上した。なお、実施例
7の電池でも同様の結果が得られた。
【0018】500℃でLiCl−KCl共融塩電解質
を含有しなかった場合(比較例1)の利用率は10%で
あるのに対して、40重量%含有させた場合(実施例
4)の利用率は60%であり、LiCl−KCl共融塩
電解質を含有しなかった場合(比較例1)に比べて50
%増加した。また、500℃でKClを30重量%含有
させた場合(比較例2)の利用率は15%であるのに対
して、40重量%含有させた場合(実施例4)の利用率
は60%であり、KClを30重量%含有させた場合
(比較例2)に比べて45%増加した。600℃におい
て同様に比較した場合、比較例1に対して50%、比較
例2に対して15%利用率が増加した。
を含有しなかった場合(比較例1)の利用率は10%で
あるのに対して、40重量%含有させた場合(実施例
4)の利用率は60%であり、LiCl−KCl共融塩
電解質を含有しなかった場合(比較例1)に比べて50
%増加した。また、500℃でKClを30重量%含有
させた場合(比較例2)の利用率は15%であるのに対
して、40重量%含有させた場合(実施例4)の利用率
は60%であり、KClを30重量%含有させた場合
(比較例2)に比べて45%増加した。600℃におい
て同様に比較した場合、比較例1に対して50%、比較
例2に対して15%利用率が増加した。
【0019】図3は、500℃で2.5A/cm2 の大
電流密度放電を行った時の負極の利用率と負極中のLi
Cl−KCl共融塩電解質の重量%との関係を示すもの
である。図から明らかなように、共融塩電解質を負極中
に含有させる場合において、負極の利用率の向上が顕著
に認められ、10%の添加でも効果は認められている
が、特にその効果は30重量%から60重量%の範囲に
おいて顕著である。
電流密度放電を行った時の負極の利用率と負極中のLi
Cl−KCl共融塩電解質の重量%との関係を示すもの
である。図から明らかなように、共融塩電解質を負極中
に含有させる場合において、負極の利用率の向上が顕著
に認められ、10%の添加でも効果は認められている
が、特にその効果は30重量%から60重量%の範囲に
おいて顕著である。
【0020】図4は、590℃で2.5A/cm2 の大
電流密度放電を行った時の負極の利用率と負極中のLi
Cl−KCl共融塩電解質の重量%との関係を示すもの
である。図から明らかなように、共融塩電解質を負極中
に含有させる場合において、負極の利用率の向上が顕著
に認められ、特にその効果は10重量%から60重量%
の範囲において顕著に認められる。
電流密度放電を行った時の負極の利用率と負極中のLi
Cl−KCl共融塩電解質の重量%との関係を示すもの
である。図から明らかなように、共融塩電解質を負極中
に含有させる場合において、負極の利用率の向上が顕著
に認められ、特にその効果は10重量%から60重量%
の範囲において顕著に認められる。
【0021】また、本発明の実施例では負極中にLiC
l−KCl共融塩電解質のみを含有させたが、負極中に
他の共融塩電解質を添加してもよい。
l−KCl共融塩電解質のみを含有させたが、負極中に
他の共融塩電解質を添加してもよい。
【0022】
【発明の効果】以上のように、本発明は、リチウムアル
ミ合金にLiCl−KCl共融塩電解質を添加したリチ
ウムアルミ合金負極を素電池に用いることによって、低
温かつ2.5A/cm2 の大電流放電において、著しく
素電池の負極活物質の利用率及び電池性能が向上した熱
電池を実現できるものである。
ミ合金にLiCl−KCl共融塩電解質を添加したリチ
ウムアルミ合金負極を素電池に用いることによって、低
温かつ2.5A/cm2 の大電流放電において、著しく
素電池の負極活物質の利用率及び電池性能が向上した熱
電池を実現できるものである。
【図1】本発明熱電池の素電池の分解状態の縦断面図
【図2】本発明の温度範囲による作動温度と負極利用率
の関係を示した図
の関係を示した図
【図3】本発明の500℃の時の負極中の共融塩電解質
添加量と負極利用率の関係を示した図
添加量と負極利用率の関係を示した図
【図4】本発明の590℃の時の負極中の共融塩電解質
添加量と負極利用率の関係を示した図
添加量と負極利用率の関係を示した図
【図5】本発明熱電池の縦断面図
1 負極 2 鉄製カップ 3 混合粉末 4 電解質層 5 正極合剤層 6 正極集電板 10 素電池 11 発熱剤 12 発電部積層体 13 無機断熱材 14 点火具 15 出力端子 16 入力端子 17 金属製電池蓋 18 金属製電池ケース 19 火導孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大道 和也 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 山根 輝雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (3)
- 【請求項1】 リチウムアルミ合金負極と電解質層と正
極合剤層からなる素電池を有する熱電池において、リチ
ウムアルミ合金にLiCl−KCl共融塩を添加したリ
チウムアルミ合金負極を用いたことを特徴とする熱電
池。 - 【請求項2】 前記リチウムアルミ合金中にLiCl−
KCl共融塩を10重量%以上含有させた請求項1記載
の熱電池。 - 【請求項3】 前記リチウムアルミ合金とLiCl−K
Cl共融塩の重量比を40:60〜90:10の範囲と
した請求項2記載の熱電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15590795A JPH097594A (ja) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | 熱電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15590795A JPH097594A (ja) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | 熱電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH097594A true JPH097594A (ja) | 1997-01-10 |
Family
ID=15616128
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15590795A Pending JPH097594A (ja) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | 熱電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH097594A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109817882A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-05-28 | 中国电子科技集团公司第十八研究所 | 一种热电池锂硼合金负极组件及其制备方法 |
CN110120495A (zh) * | 2019-04-12 | 2019-08-13 | 贵州梅岭电源有限公司 | 一种降低自放电程度的复合正极材料及制备方法和应用 |
CN112103466A (zh) * | 2020-09-30 | 2020-12-18 | 武汉理工大学 | 一种热激活电池用正极片及其制备方法 |
-
1995
- 1995-06-22 JP JP15590795A patent/JPH097594A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109817882A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-05-28 | 中国电子科技集团公司第十八研究所 | 一种热电池锂硼合金负极组件及其制备方法 |
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