JPS6057186B2 - 溶融塩電池 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は緊急用電源、飛翔体用電源などに用いられる溶
融塩電池の改良に関するもので、信頼性を損うことなく
、放電寿命の延長をはかることを目的としたものてある
。

溶融塩電池は、溶融塩を電解質とする電池で、常温のま
までは電解質が非導電性の固体塩であるため、電池とし
て不活性な状態にあるが、高温に加熱すると電解質が良
好なイオン伝導性の溶融塩となり電池として活性な状態
となつて外部に電力を供給し得るような性質の電池であ
る。

この種の電池には、次のような特徴があることが知られ
ている。

すなわち、常温では不活性であり、貯蔵中の自己消耗が
実用上皆無で、長時間にわたる貯蔵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
熱用の発熱剤を組込み、電池使用に際して発熱剤を作用
させて素電池を加熱することにより、瞬時に電池を活性
化することができるので、緊急の用途に便利に利用でき
る。さらに溶融塩電解質は水を含まないのて、水を分解
して水素を発生する超低電位負極材料を用いることがで
き、素電池当りの電圧を高め得る。また発熱剤により素
電池を加熱して使用するので、例えば−５０℃などの低
温中でも十分に実用し得る特性を有しており、小形軽量
で大出力が供給できる。などであり、近年ロケット用や
緊急用などの用途に実用化され始めている。このように
数々の優れた特徴を有している溶融塩電池にも残された
問題として、放電時間が短いという欠点があつた。

その主たる原因は、素電池積層体の冷却であるが、とり
わけ素電池積層体の両端部の放熱が大きいために他の素
電池に比べて早く温度が低下して、内部の素電池と比較
して内部抵抗の上昇時期が早くなるために、電力を供給
する能力が著しく低下してしまい、これが律速となり全
体として電池の放電時間が短かくなることであつた。こ
れを改善するために、従来は素電池積層体の上端および
下端部に鋼、銅などの金属板あるいはｊアスベスト、マ
イカシートなどからなる蓄熱板を配置することにより両
端素電池の温度低下を防止する手段か、または素電池積
層体の最外部に配置する発熱剤の熱量を中央部に配置す
る発熱剤の熱量よりも大きくする手段がとられていたが
、これｉらの方法にはいくつかの欠点を含んでいた。

すなわち、鋼などの金属板を蓄熱板とする場合は、少な
くともその厚味が０．５〜１ＷｒＩ！Ｌ以上ないと効果
が乏しく、従つて所期の目的を達成しようとすれば、重
量が重くなる欠点があり、一方アスベストやマイカシー
トを蓄熱板とする場合はその熱容量が小さいため、蓄熱
効果を期待するには２〜３７７！１１７！以上の厚味を
要するため、積層方向の寸法が大きくなり、小形化に著
しい不利を生ずると共に、これらは熱伝導が悪いため、
瞬間的に燃焼する加熱剤の熱を十分な速さで吸収し得ず
、蓄熱板を加熱するための加熱剤の燃焼熱気流が、素電
池に影響を与えて両端およびその近傍の素電池を過熱状
態とし、負極物質を溶融することにより素電池構成が破
壊され、正極と負極との間で短絡が生じ、出力を供給し
得ない状態が起こる欠点があつた。また素電池積層体の
最外部に配置する発熱剤の熱量を中央部に配置する発熱
剤の熱量よりも大きくする手段については、数％の熱量
増加では効果が乏しく、相当な効果を期待するならば少
なくとも１０％以上の熱量増加が望ましい。しかし、こ
の方法については、最外部の素電池が増加した熱量の影
響を直接受けることにより、・他の素電池よりも過熱状
態となつて負極物質が溶融してしまう危険性があるので
、前述同様に素電池構成が破壊されて正極と負極との間
で短絡を生ずることになる。この際の短絡が軽度な場合
は電圧の一時的な変動となつて現われ、著しい場合には
出力を全く供給しないような事態が時々発生するなど、
信頼性の低下をきたす欠点があつた。本発明はこのよう
な欠点を有することがなく、しかも放電寿命を改善した
溶融塩電池を提供するものてある。

以下、本発明の一実施例における溶融塩電池をその図面
とともに説明する。

第１図は電池全体構成の概要を示す縦断面図てある。図
中、１は素電池で、高温に加熱されて発電する性質の発
電要部を成しており、任意の数の素電池が直列に連結さ
れて群を成し、全体として必要な電圧を発生するように
構成されている。１″は上下両端部の熱容量の大きい素
電池である。

２は発熱剤で、ジルコニウム粉末とクロム酸バリウムお
よび過マンガン酸カリウムを主体とした混合物をシート
状に成形したもので、発熱反応によつて素電池１を加熱
発電させるために用いられる、２″は上下両端部の素電
池１″の加熱に用いる発熱量の大きい発熱剤である。

３は点火具で一対の電極と点火剤を主体とするものて、
電極は点火用端子４に導通されており、使用に際して点
火用端子４に瞬間電流を通じることにより、点火剤が燃
焼して発熱剤２に着火することによつて素電池１を活性
化するために備えられている。

５は出力端子で、素電池連結体の所定位置に導通されて
いる。

６は外装体で金属ケースと蓋からなり、そのはめ合部は
溶接された密閉構造をなしている。

７は断熱層で、加熱された素電池の保温と素電池の高温
が周囲物質に熱的損傷を与えることを防止するために備
えられたものである。

第２図は素電池１の構成を示した断面図で、８は鋼板か
らなる負極集電板で、カルシウム負極９と溶接または圧
着によソー体化されている。

１０は電解質層と正極活物質層との二層一体成形ペレッ
トで、電解質層は塩化カリウム、塩化リチウムの共融塩
をカオリンに吸着させた層からなり、正極活物質層はク
ロム酸カルシウムを主成分として形成されている。

１１は鋼板からなる正極集電板、１２および１３はアス
ベスト紙からなる内外の保護リングで、負極９を保護す
るために設けられている。

本発明の特徴は、前記の構成において少なくとも素電池
群の上下最端部に配置する素電池の熱容量を、その他の
内部素電池の熱容量よりも大きくすると共にそれに見合
うだけ両端に配置する発熱剤の熱量を大きくしたことに
ある。

素電池の熱容量を大きくする手段には２〜３の方法があ
るが、素電池を構成している夫々の要素の中で、比熱の
大きい電解質層の量を増加する方法が最も効果的である
。この他に、集電板の厚味を通常の２〜５倍程度にする
とか、正極活物質層の量や負極の厚味を増やすとか、あ
るいは電解質層・正極活物質、負極・集電極の重量を夫
々増加するなどの方法がある。なお最端部の素電池の熱
容量は他の内部の素電池を１００％とした場合に１２０
〜２００％の熱容量の範囲が適当である。この熱容量の
増大に見合う分だけ、両端に配置する素電池の発熱量を
増加することにより、従来例で述べたような方法による
欠点を残すことなく、放電寿命の延長を可能にしたもの
である。本発明の効果を更に詳しく説明するために、第
３図に従来例電池Ａと本発明電池Ｂの放電曲線を示した
。

従来例Ａは素電池の熱容量がバラツキ範囲内て均一とし
、上下両最端部の発熱剤のみが４０％増の場合、本発明
例Ｂは上下両最端部の素電池の熱容量も発熱剤量も４０
％増しとし、内部については変らない場合である。この
結果から明らかなように、発熱剤の発熱量を同様量増加
しても本発明は従来例よりも放電寿命が優れている。

これは上下両最端部に配置した素電池の熱容量が大きい
ため、所定の温度まで低下するのにより長時間を要する
ためてある。その上、発熱剤量の増加は素電池の熱容量
の増加とバランスをとつて行なわれているため、過度に
素電池が加熱されて先に述べた従来例に時々みられるよ
うな短絡現象など、信頼性を損なう心配もないものであ
る。なお、前記の実施例では上下両最端部の素電池およ
び発熱剤の熱容量および発熱量の増加について述べたが
、必要に応じて、上下の両外端部より２〜３の素電池お
よび発熱剤についても熱容量および発熱量を増加させる
ことができ、その場合でも、放電寿命を長くすることが
できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における溶融塩電池の縦断面図
、第２図は本発明の実施例に用いた素電池の断面図、第
３図は従来例と本発明電池の放電寿命比較図である。 １・・・・・・素電池、１″・・・・・・熱容量の大き
い端部の素電池、２・・・・・・発熱剤、２″・・・・
熱量の大きい端部の発熱剤。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 高温で溶融して活性化する電解質を用いた素電池群
   と前記素電池間に配設した発熱剤群を有する積層電池に
   おいて、少なくとも前記素電池群の上下最端部に位置す
   る素電池が他の内部素電池に比べて熱容量が大きく、か
   つこの上下最端素電池を加熱する発熱剤の量も他の発熱
   剤より多く配置したことを特徴とする溶融塩電池。