JPS63170858A - 熱電池 - Google Patents
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- JPS63170858A JPS63170858A JP240087A JP240087A JPS63170858A JP S63170858 A JPS63170858 A JP S63170858A JP 240087 A JP240087 A JP 240087A JP 240087 A JP240087 A JP 240087A JP S63170858 A JPS63170858 A JP S63170858A
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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
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は熱電池に関するもので、特にその発熱剤の改良
に関するものである。
に関するものである。
熱電池は発熱剤を内蔵し、常温では固体である溶融塩を
電解質に用いたもので、使用時に発熱剤に点火され電池
内部は高温（約４００℃〜７００℃）に加熱されて電解
質が溶融し、極めて高いイオン伝導性を示す様になり、
大電流を取り出す事が可能になる電池である。
電解質に用いたもので、使用時に発熱剤に点火され電池
内部は高温（約４００℃〜７００℃）に加熱されて電解
質が溶融し、極めて高いイオン伝導性を示す様になり、
大電流を取り出す事が可能になる電池である。
従来の技術
従来、この種の熱電池の活物質として負極にカルシウム
、正極にクロム酸カルシウムが用いられてきた。しかし
、さらに高容量、高出力用として負極にリチウムおよび
その合金を、正極に二硫化鉄を用いた熱電池が開発され
ている。
、正極にクロム酸カルシウムが用いられてきた。しかし
、さらに高容量、高出力用として負極にリチウムおよび
その合金を、正極に二硫化鉄を用いた熱電池が開発され
ている。
従来例の素電池と発熱剤の構成を第２図および第３図を
用いて説明する。
用いて説明する。
第３図において、１は発熱剤で、通常微細な多量の鉄粉
と少量の過塩素酸カリウムとの均一混合物の成形体から
なる。
と少量の過塩素酸カリウムとの均一混合物の成形体から
なる。
その反応式は、８Ｆｅ（ｒｉｃｈ）＋３ＫＧＩＯ４−１
）４Ｆｅ２０３＋３ＫＣｌ＋Ｆｅ （反応残量）＋（約
２ ｔｓ ｏ ｃｏｌ／ｇ ）である。７は素電池で、
正極層３と電解質層４および負極５からなり、発熱剤１
と接している。正極層３の成分は正極活物質としての二
硫化鉄（ｙｅｓ２）が主剤であシ、補助剤として電解質
である塩化カリウムと塩化リチウムの共融塩、および前
記電解質の流動を防止するバインダー（微細な５ｉ０２
など）の３種類の均一混合物である。前述の様に発熱剤
１中には多量の余剰鉄粉を混入して、燃焼した後も大部
分の鉄粉が焼結体として酸化せずに残るようにしてあシ
、発熱剤１自身に正極集電体としての役目と素電池間の
電気接続体としての役目を合せ持たせている。この発熱
剤１中の残留鉄粉と正極活物質の二硫化鉄が、高温放電
時（特にｅｏｏｔｌｌ：以上）においてその接触面でＦ
ａＳ２＋Ｆｅ−＋ＦｅＳという反応を起こし、Ｆ１５８
２を消費するため電池の利用率は減少する。特にこの反
応はＦｅ５２の分解点（６４２℃）付近で著しく、今後
期待される長時間放電の熱電池を検討する上で、この反
応を抑制する事は重要な課題である。
）４Ｆｅ２０３＋３ＫＣｌ＋Ｆｅ （反応残量）＋（約
２ ｔｓ ｏ ｃｏｌ／ｇ ）である。７は素電池で、
正極層３と電解質層４および負極５からなり、発熱剤１
と接している。正極層３の成分は正極活物質としての二
硫化鉄（ｙｅｓ２）が主剤であシ、補助剤として電解質
である塩化カリウムと塩化リチウムの共融塩、および前
記電解質の流動を防止するバインダー（微細な５ｉ０２
など）の３種類の均一混合物である。前述の様に発熱剤
１中には多量の余剰鉄粉を混入して、燃焼した後も大部
分の鉄粉が焼結体として酸化せずに残るようにしてあシ
、発熱剤１自身に正極集電体としての役目と素電池間の
電気接続体としての役目を合せ持たせている。この発熱
剤１中の残留鉄粉と正極活物質の二硫化鉄が、高温放電
時（特にｅｏｏｔｌｌ：以上）においてその接触面でＦ
ａＳ２＋Ｆｅ−＋ＦｅＳという反応を起こし、Ｆ１５８
２を消費するため電池の利用率は減少する。特にこの反
応はＦｅ５２の分解点（６４２℃）付近で著しく、今後
期待される長時間放電の熱電池を検討する上で、この反
応を抑制する事は重要な課題である。
そこでこれを解決するために従来では次の様な手法が用
いられていた。
いられていた。
第２図は上記の欠点をカバーするための従来の解決方法
を示すもので、発熱剤１と正極層３との間にモリブデン
シート（ＭＯ）からなる正極集電板２を配置するもので
ある。
を示すもので、発熱剤１と正極層３との間にモリブデン
シート（ＭＯ）からなる正極集電板２を配置するもので
ある。
図中２以外の番号で示されるものは、第３図で示したも
のと同じである。
のと同じである。
発明が解決しようとする問題点
このような第２図に示す従来の構成では、正極活物質の
劣化は防げるが、集電体を必要としないという利点が損
なわれ、電池高さが増加してしまい電池の小形、軽量化
に向かないという点、また一般的に熱電池の組み立ては
煩雑であるが、さらに部品数が増えて工程数の増加にな
る点、および材料費の増加になる点などの問題があった
。
劣化は防げるが、集電体を必要としないという利点が損
なわれ、電池高さが増加してしまい電池の小形、軽量化
に向かないという点、また一般的に熱電池の組み立ては
煩雑であるが、さらに部品数が増えて工程数の増加にな
る点、および材料費の増加になる点などの問題があった
。
本発明は前記の様なモリブデンシートを用いる事なく、
正極活物質の劣化を防ぎ、利用率の向上を目的とするも
のである。
正極活物質の劣化を防ぎ、利用率の向上を目的とするも
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に、本発明は発熱剤として、
還元剤としての鉄粉の外に、酸化剤として過塩素酸カリ
ウム、酸化モリブデンあるいは金属モリブデン粉末を添
加したものである。
還元剤としての鉄粉の外に、酸化剤として過塩素酸カリ
ウム、酸化モリブデンあるいは金属モリブデン粉末を添
加したものである。
作用
この構成によって発熱剤を燃焼させた際、高温で余剰鉄
粉と金属モリブデンは耐食性の良い鉄−モリブデン合金
を形成するために、発熱剤と正極との間で生じる副反応
が起こシにくくなシ、高温放電の劣化を防ぐ事が出来る
こととなる。
粉と金属モリブデンは耐食性の良い鉄−モリブデン合金
を形成するために、発熱剤と正極との間で生じる副反応
が起こシにくくなシ、高温放電の劣化を防ぐ事が出来る
こととなる。
実施例
以下、本発明の実施例について図を用いて説明する。
（実施例１）
第１図は本発明の代表的な実施例における素電池７と改
良された発熱剤８の構成を示しておシ、その組成の一例
を挙げるならば鉄粉が８２．８７ｗｔ％、過塩素酸カリ
ウム粉が１ｅｗｔ％、金属モリブデン粉末１．３３ｗｔ
％となっている。
良された発熱剤８の構成を示しておシ、その組成の一例
を挙げるならば鉄粉が８２．８７ｗｔ％、過塩素酸カリ
ウム粉が１ｅｗｔ％、金属モリブデン粉末１．３３ｗｔ
％となっている。
この組成は従来の発熱剤における鉄粉の混合比の中の１
．３３ｗｔ％を金属モリブデン粉末に置き換えたもので
あって、その他は従来と同一のものである。この金属モ
リブデン粉末は均一に広く分散出来る様に粒度が１０ミ
クロン以下という小さなものを使用した。発熱剤８の製
法を述べると、乾燥したボールミルポットに鉄粉１６５
．３１と過塩素酸カリウム粉４ノと金属モリブデン粉末
２．６６ノを秤取し、これに磁性ボールを加えて密封後
１時間ボールミル混合を行う。その後取り出し、適量秤
取して金型に送り１ｔｏｎ／ｍで加圧成形した後金型か
ら取り出して改良発熱剤８を得る。３は正極層で、活物
質として用いる二硫化鉄と、電解質である塩化カリウム
−塩化リチウム共融塩と、それを保持するバインダー粉
末との混合物である。
．３３ｗｔ％を金属モリブデン粉末に置き換えたもので
あって、その他は従来と同一のものである。この金属モ
リブデン粉末は均一に広く分散出来る様に粒度が１０ミ
クロン以下という小さなものを使用した。発熱剤８の製
法を述べると、乾燥したボールミルポットに鉄粉１６５
．３１と過塩素酸カリウム粉４ノと金属モリブデン粉末
２．６６ノを秤取し、これに磁性ボールを加えて密封後
１時間ボールミル混合を行う。その後取り出し、適量秤
取して金型に送り１ｔｏｎ／ｍで加圧成形した後金型か
ら取り出して改良発熱剤８を得る。３は正極層で、活物
質として用いる二硫化鉄と、電解質である塩化カリウム
−塩化リチウム共融塩と、それを保持するバインダー粉
末との混合物である。
５は負極で、リチウムを金属性の多孔体に含浸保持させ
たものである。４は電解質層で、正極層３に用いられて
いるのと同様の塩化カルシウムと塩化リチウムの共融塩
と、電解質の流出を防ぐバインダー粉末（微細な酸化マ
グネシウム）からなる混合物である。前記の負極６の上
に電解質層４を均一に分散、成形し、さらに正極層３を
均一に分散、成形して素電池を構成する。以上の素電池
と発熱剤を第４図の様に交互に積層して熱電池として用
いる。第４図において８は前記の改良した発熱剤、７は
素電池であり、この積層体の周辺を１２の導火体でおお
い、外部電源により導火体に着火し、それが改良発熱剤
８を燃焼させて改良発熱剤８は発熱する。起電力はプラ
スリード板１３とマイナスリード板１ｏを通し端子１１
から取り出される。
たものである。４は電解質層で、正極層３に用いられて
いるのと同様の塩化カルシウムと塩化リチウムの共融塩
と、電解質の流出を防ぐバインダー粉末（微細な酸化マ
グネシウム）からなる混合物である。前記の負極６の上
に電解質層４を均一に分散、成形し、さらに正極層３を
均一に分散、成形して素電池を構成する。以上の素電池
と発熱剤を第４図の様に交互に積層して熱電池として用
いる。第４図において８は前記の改良した発熱剤、７は
素電池であり、この積層体の周辺を１２の導火体でおお
い、外部電源により導火体に着火し、それが改良発熱剤
８を燃焼させて改良発熱剤８は発熱する。起電力はプラ
スリード板１３とマイナスリード板１ｏを通し端子１１
から取り出される。
第５図は第１図に示す本発明の実施例と、第２図と第３
図に示す従来例の素電池構成のものをそれぞれ３０枚積
層して第４図に示す様な完成電池とし、放電させた場合
の放電特性図である。縦軸は電圧、横軸は放電時間で、
放電曲線１は第１図の、２は第２図の、３は第３図の素
電池構成を用いた完成電池のデーターである。本図を見
ると明らかなように、終止電圧４ｅｓＶまでの放電持続
時間は従来品３が８７秒、モリブデンシート使用の２が
１８６秒、本発明品１が１８０秒という結果で、従来品
３と比較し金属モリブデン粉末を発熱剤に添加した場合
は約２倍と大幅に改良された。
図に示す従来例の素電池構成のものをそれぞれ３０枚積
層して第４図に示す様な完成電池とし、放電させた場合
の放電特性図である。縦軸は電圧、横軸は放電時間で、
放電曲線１は第１図の、２は第２図の、３は第３図の素
電池構成を用いた完成電池のデーターである。本図を見
ると明らかなように、終止電圧４ｅｓＶまでの放電持続
時間は従来品３が８７秒、モリブデンシート使用の２が
１８６秒、本発明品１が１８０秒という結果で、従来品
３と比較し金属モリブデン粉末を発熱剤に添加した場合
は約２倍と大幅に改良された。
一方モリブデンシートを用いた従来電池に比べても同等
の放電持続時間を得ることが出来た。
の放電持続時間を得ることが出来た。
しかしながら、モリブデンシート使用の２においては本
発明による電池１に比較し電池高さが約８關増加し、重
量は約５４．６ ｆ増加した。これはモリブデンシート
を用いる事による熱量の増加に伴う発熱剤の増加と、モ
リブデンシート自身の厚みと重量によるものである。こ
のように、本発明品１は従来品２に比べ小形、軽量化を
図る事が出来る。
発明による電池１に比較し電池高さが約８關増加し、重
量は約５４．６ ｆ増加した。これはモリブデンシート
を用いる事による熱量の増加に伴う発熱剤の増加と、モ
リブデンシート自身の厚みと重量によるものである。こ
のように、本発明品１は従来品２に比べ小形、軽量化を
図る事が出来る。
また材料費の点で、モリブデンシートの価格は金属モリ
ブデン粉末の約２．６倍と高価でありまた使用量はモリ
ブデンシートを用いる場合の方が多いため、本発明品は
モリブデンシートを用いる場合よシも材料費が安価です
む。さらには部品数が減ったことから作業工数も約１０
％減少できるものである。
ブデン粉末の約２．６倍と高価でありまた使用量はモリ
ブデンシートを用いる場合の方が多いため、本発明品は
モリブデンシートを用いる場合よシも材料費が安価です
む。さらには部品数が減ったことから作業工数も約１０
％減少できるものである。
（実施例２）
発熱剤８の組成の一例として、鉄粉が８４ｗｔ％。
過塩素酸カリウム粉が１４ｗｔ％、酸化モリブデン粉２
ｗｔ％とじた。この組成は従来の発熱剤における過塩素
酸カリウムの混合比の中の２ｗｔ％を酸化モリブデン粉
と置き換えたものであって、その他は従来と同一のもの
である。この酸化モリブデン粉は均一に広く分散出来る
ように、粒度が１０ミクロン以下という小さなものを使
用した。
ｗｔ％とじた。この組成は従来の発熱剤における過塩素
酸カリウムの混合比の中の２ｗｔ％を酸化モリブデン粉
と置き換えたものであって、その他は従来と同一のもの
である。この酸化モリブデン粉は均一に広く分散出来る
ように、粒度が１０ミクロン以下という小さなものを使
用した。
発熱剤８の製法を述べると乾燥したボールミルボットに
鉄粉１６８ｙと過塩素酸カリウム粉２ｆと酸化モリブデ
ン粉４ｆを秤取し、これに磁性ボールを加えて密封後１
時間ボールミル混合を行う。
鉄粉１６８ｙと過塩素酸カリウム粉２ｆと酸化モリブデ
ン粉４ｆを秤取し、これに磁性ボールを加えて密封後１
時間ボールミル混合を行う。
その後取り出し、適量秤取して金型に送り１ ｔｏｎ／
ｄで加圧成形した後金型から′取り出して改良発熱剤８
を得た。この発熱剤８を用いて実施例１と同様な手法で
完成電池とし、放電特性を調べた。その結果は実施例１
とほぼ同様であって、モリブデンシートを用いるものに
比べて材料費的にも安価にできる。
ｄで加圧成形した後金型から′取り出して改良発熱剤８
を得た。この発熱剤８を用いて実施例１と同様な手法で
完成電池とし、放電特性を調べた。その結果は実施例１
とほぼ同様であって、モリブデンシートを用いるものに
比べて材料費的にも安価にできる。
発明の効果
以上のように本発明によれば、放電持続時間が長く、従
来例に比べ、小型軽量で安価な電池を提供出来るという
効果が得られる。
来例に比べ、小型軽量で安価な電池を提供出来るという
効果が得られる。
第１図は本発明の実施例における素電池と発熱剤の構成
を示す断面図、第２図はモリブデンシートを用いた従来
例における素電池と発熱剤の断面図、第３図は従来例に
おける素電池と発熱剤の断面図、第４図は３ｏセル積層
した完成電池の断面図、第６図は完成電池における放電
特性の比較を示す図である。 ８・・・・・・改良発熱剤、３・・・・・・正極層。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名／
−発鼾刺 ２−−−七ソフ゛デンンート ３−正極 ４− 電解質 δ−電極 ６− 負極カップ 第２図 ７− 素電氾 ８− 収良発芥ｆ’Ｉ ９− ケース １０−−−ワー）坂 ｔｔ’−一端子 ！４−ｋ、火玉
を示す断面図、第２図はモリブデンシートを用いた従来
例における素電池と発熱剤の断面図、第３図は従来例に
おける素電池と発熱剤の断面図、第４図は３ｏセル積層
した完成電池の断面図、第６図は完成電池における放電
特性の比較を示す図である。 ８・・・・・・改良発熱剤、３・・・・・・正極層。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名／
−発鼾刺 ２−−−七ソフ゛デンンート ３−正極 ４− 電解質 δ−電極 ６− 負極カップ 第２図 ７− 素電氾 ８− 収良発芥ｆ’Ｉ ９− ケース １０−−−ワー）坂 ｔｔ’−一端子 ！４−ｋ、火玉
Claims (2)
- （１）リチウムを主成分とする負極と、二硫化鉄（Ｆｅ
Ｓ＿２）を主成分とする正極と、前記負極と正極の間に
設けられる溶融塩からなる電解質と、前記正極と直接接
触する発熱剤とを備え、前記発熱剤が還元剤としての鉄
粉、酸化剤としての過塩素酸カリウム、添加剤としての
金属モリブデン粉末の混合物から成る熱電池。 - （２）リチウムを主成分とする負極と、二硫化鉄（Ｆｅ
Ｓ＿２）を主成分とする正極と、前記負極と正極の間に
設けられる溶融塩からなる電解質と、前記正極と直接接
触する発熱剤とを備え、前記発熱剤が還元剤としてと鉄
粉、酸化剤として過塩素酸カリウムと酸化モリブデンと
の混合物から成る熱電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP240087A JPH0782853B2 (ja) | 1987-01-08 | 1987-01-08 | 熱電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP240087A JPH0782853B2 (ja) | 1987-01-08 | 1987-01-08 | 熱電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63170858A true JPS63170858A (ja) | 1988-07-14 |
| JPH0782853B2 JPH0782853B2 (ja) | 1995-09-06 |
Family
ID=11528191
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP240087A Expired - Fee Related JPH0782853B2 (ja) | 1987-01-08 | 1987-01-08 | 熱電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0782853B2 (ja) |
-
1987
- 1987-01-08 JP JP240087A patent/JPH0782853B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0782853B2 (ja) | 1995-09-06 |
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