JPS634560A - 熱電池 - Google Patents
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- JPS634560A JPS634560A JP62127299A JP12729987A JPS634560A JP S634560 A JPS634560 A JP S634560A JP 62127299 A JP62127299 A JP 62127299A JP 12729987 A JP12729987 A JP 12729987A JP S634560 A JPS634560 A JP S634560A
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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
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
- H01M4/581—Chalcogenides or intercalation compounds thereof
-
- 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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
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- Inorganic Chemistry (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Primary Cells (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
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
本発明は加熱によって活性化される熱電池に関連する。
葺来の技術
熱゛ｆば池は、常温で長い保存期間を有し、塩電解質が
融解する温度まで加熱することによって活性化される公
知の予備的−次電池である。熱電池は短時間の高エネル
ギー出力を要求する機器に有用である。熱電池は複数の
セルを含み、各セルはアノード、カソード電解質及び熱
源、通常、点火可能な発熱反応性化学物質であるパイロ
テクニックを含んでいる。種々の電気化学的システムが
熱セルに使用されていることは公知である。
融解する温度まで加熱することによって活性化される公
知の予備的−次電池である。熱電池は短時間の高エネル
ギー出力を要求する機器に有用である。熱電池は複数の
セルを含み、各セルはアノード、カソード電解質及び熱
源、通常、点火可能な発熱反応性化学物質であるパイロ
テクニックを含んでいる。種々の電気化学的システムが
熱セルに使用されていることは公知である。
米国特許第３，９３０．８８８号、第３，８９１゜４６
０号及び第４，２２１，８４９号明ｉ賽に記載されてい
るように、アノードは、電池動作温度で通常固体のカル
シラ１１、リチウ１１合金又は融解リチウム等で構成さ
れる正極金属である。減極剤と呼ばれるカソードの電気
化学的反応物質は、電気化学的セル内で還元されるリン
酸塩、ホウ酸塩、金属酸化物及びクロム酸塩等の負極物
質である。
０号及び第４，２２１，８４９号明ｉ賽に記載されてい
るように、アノードは、電池動作温度で通常固体のカル
シラ１１、リチウ１１合金又は融解リチウム等で構成さ
れる正極金属である。減極剤と呼ばれるカソードの電気
化学的反応物質は、電気化学的セル内で還元されるリン
酸塩、ホウ酸塩、金属酸化物及びクロム酸塩等の負極物
質である。
米国特許第４，１１９，７６９号明細書には減極剤とし
て黄鉄鉱、即ちパイライトの使用が開示されている。現
在使用されている方法では、粉末パイライトを電解質と
混合し、また、場合によっては結合剤と共に混合した後
、圧縮して均一ウエバ状のカソードを形成するが、これ
は−体ウエバ状の陰極層となると共に、電解質と結合剤
とからなる陽極層をも有する。この電解質は通常、ハロ
ゲン化アルカリ金属、多くの場合塩化リチウムの共晶混
合物である。
て黄鉄鉱、即ちパイライトの使用が開示されている。現
在使用されている方法では、粉末パイライトを電解質と
混合し、また、場合によっては結合剤と共に混合した後
、圧縮して均一ウエバ状のカソードを形成するが、これ
は−体ウエバ状の陰極層となると共に、電解質と結合剤
とからなる陽極層をも有する。この電解質は通常、ハロ
ゲン化アルカリ金属、多くの場合塩化リチウムの共晶混
合物である。
明が解決しようとする問題点
パイライト減極剤を有する熱電池は、パイライト中の遊
離イオウの存在（Ｄａｎｄ ａｎｄ Ｐｒａｓｓ。
離イオウの存在（Ｄａｎｄ ａｎｄ Ｐｒａｓｓ。
Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｂａｔｔｅｒｙ、
ＡＦＡＰＬ−ＴＲ−７９−２０２７゜４月１９７９）、
又はＦｅＳ２と大気中の酸素との反応によって発生する
表面不純物（Ｌｅｖｙ ａｎｄ Ｃｒａｆｒｍａｌ
Ｂａｔｔｅｒｉｅｓ、５ＡＮＤ ７９−００９（Ｌ
５ａｎｄｉａ Ｌａｂ。
ＡＦＡＰＬ−ＴＲ−７９−２０２７゜４月１９７９）、
又はＦｅＳ２と大気中の酸素との反応によって発生する
表面不純物（Ｌｅｖｙ ａｎｄ Ｃｒａｆｒｍａｌ
Ｂａｔｔｅｒｉｅｓ、５ＡＮＤ ７９−００９（Ｌ
５ａｎｄｉａ Ｌａｂ。
ｒａｔｏｒｉｅｓ、 ４月１９７９）の存在によって引
き起こされる初期ピーク電圧過渡現象（スパイク）を示
すことは公知である。使用機器によってこの電圧過渡現
象は望ましくなく、また、これを抑制するため減極剤に
ＣａＳｉ、を添加している（米国特許第４゜３８３．０
１４号明細書）。
き起こされる初期ピーク電圧過渡現象（スパイク）を示
すことは公知である。使用機器によってこの電圧過渡現
象は望ましくなく、また、これを抑制するため減極剤に
ＣａＳｉ、を添加している（米国特許第４゜３８３．０
１４号明細書）。
しかし、場合によっては高電圧電源を電子回路の駆動に
使用し、電圧過渡現象が望ましいこともある。パイライ
ト減極剤を使用する場合に発生する電圧過渡現象は、信
頼性が不充分でかつ上記目的に対しては再現性が低く、
この電圧過渡現象はパイライトのロットによって変化し
、また、パイライトのみでは必要期間に充分な高電圧ス
パイクを与えることができない。
使用し、電圧過渡現象が望ましいこともある。パイライ
ト減極剤を使用する場合に発生する電圧過渡現象は、信
頼性が不充分でかつ上記目的に対しては再現性が低く、
この電圧過渡現象はパイライトのロットによって変化し
、また、パイライトのみでは必要期間に充分な高電圧ス
パイクを与えることができない。
本発明の目的は、所定の大きさと期間を有する初期電圧
過渡現象を発生できる熱電池を提供することにある。
過渡現象を発生できる熱電池を提供することにある。
間 截を解決するための手段
本発明は塩電解質を融解して電池を活性化する手段とＦ
ｅＳ、減極剤とを含み、該ＦｅＳ、減極剤は、電池活性
化中に所定の大きさの電圧過渡現象及び持続時間を発生
するのに充分な斌の硫酸第二鉄を含有させた構成を有す
る。
ｅＳ、減極剤とを含み、該ＦｅＳ、減極剤は、電池活性
化中に所定の大きさの電圧過渡現象及び持続時間を発生
するのに充分な斌の硫酸第二鉄を含有させた構成を有す
る。
■
ＦｅＳ２減極剤の使用によって優れた活性化勾配を生じ
、所定の高電圧過渡現象が得られる。
、所定の高電圧過渡現象が得られる。
実 施 例
以下、本発明の実施例を図面について説明する。
図示の熱１１［池１５は、積層アレイとしてアノードと
カソードを有する複数のセル１７を使用し、これらのセ
ル１７は通常円筒形の金属製ハウジング１６に収容され
る。各セル１７は熱的及び電気的絶縁物１８によってハ
ウジング１６から分離される。
カソードを有する複数のセル１７を使用し、これらのセ
ル１７は通常円筒形の金属製ハウジング１６に収容され
る。各セル１７は熱的及び電気的絶縁物１８によってハ
ウジング１６から分離される。
アノードは、好適にはリチウム（１８点ｉ％）と鉄粉（
８２重量％）の円板１０を含み、金属製カップ１１内に
配置される。ステンレス鋼スクリーン１２がカップ１１
と円板１０との間に配置される。
８２重量％）の円板１０を含み、金属製カップ１１内に
配置される。ステンレス鋼スクリーン１２がカップ１１
と円板１０との間に配置される。
他のアルカリ金属又はアルカリ土類金属、即ちカルシウ
ム、マグネシウム及びリチウム合金、例えばＬｉＳｉ合
金のように電池動作温度で固体の合金のアノードも使用
できる。
ム、マグネシウム及びリチウム合金、例えばＬｉＳｉ合
金のように電池動作温度で固体の合金のアノードも使用
できる。
カソード２２は、アノライト（ａ ｎｏｌｙｔａ）層２
３とカンライト（ｃａｔｈｏｌｙｔｅ）層である減極剤
層２４で好適に構成される。好適なアノライト層２３は
ＬｉＣｌ （４５重量％）とＫＣＩ（５５重量％）の共
晶物質で、１対１の比率で酸化マグネシウムと混合され
、３８０”〜３９５℃の温度で約１６時間融解し、かつ
６０メシユスクリーンを通る粒度に粉砕されたものであ
る。
３とカンライト（ｃａｔｈｏｌｙｔｅ）層である減極剤
層２４で好適に構成される。好適なアノライト層２３は
ＬｉＣｌ （４５重量％）とＫＣＩ（５５重量％）の共
晶物質で、１対１の比率で酸化マグネシウムと混合され
、３８０”〜３９５℃の温度で約１６時間融解し、かつ
６０メシユスクリーンを通る粒度に粉砕されたものであ
る。
好適なカッライト層２４は、乾燥した粉末状硫酸第二鉄
、通常、約０．４〜７．７重社％、残部は２５重量％の
電解質（ＬｉＣ１−ＫＣ１共品物質）と７５重量％のパ
イライトからなるものである。
、通常、約０．４〜７．７重社％、残部は２５重量％の
電解質（ＬｉＣ１−ＫＣ１共品物質）と７５重量％のパ
イライトからなるものである。
約３０重量％までの高比率で硫酸第二鉄が使用できるが
、この比率以上の硫酸第二鉄を使用してもピーク電圧は
あまり上昇しない。上記カッライトは１例えばマグネシ
アとシリカ等の結合剤、及び炭素のような電子伝導性添
加剤を含んでもよい。
、この比率以上の硫酸第二鉄を使用してもピーク電圧は
あまり上昇しない。上記カッライトは１例えばマグネシ
アとシリカ等の結合剤、及び炭素のような電子伝導性添
加剤を含んでもよい。
好適なカッライト層は、４０〜８０重量％の二硫化鉄、
１５〜４０本量％の電解質、０．４〜３０重量％の硫酸
第二鉄、０〜５重量％の結合剤及び０〜５重量％の電子
伝導添加剤を含んでいる。結合剤及び電子伝導添加剤の
各Ｏ恵斌％は、特にこれらを添加しなくても本発明の効
果を得ることができることを意味する。
１５〜４０本量％の電解質、０．４〜３０重量％の硫酸
第二鉄、０〜５重量％の結合剤及び０〜５重量％の電子
伝導添加剤を含んでいる。結合剤及び電子伝導添加剤の
各Ｏ恵斌％は、特にこれらを添加しなくても本発明の効
果を得ることができることを意味する。
上記の各セル１７は発火性化学的熱源２０で完成され、
この熱源は、電気的マツチ即ち溝入爆管（図示せず）に
接続されたヒユーズ片２１によって発火されて電池を活
性化する。
この熱源は、電気的マツチ即ち溝入爆管（図示せず）に
接続されたヒユーズ片２１によって発火されて電池を活
性化する。
従来のパイライト減極リチウム電池は、各セル当り最高
開放電圧約２．２７Ｖを発生する。硫酸第二鉄の添加に
よってこの開放出力電圧は約２゜７Ｖ／セルまで増加す
ることができる。パイライト減極剤に対する硫酸第二鉄
の上記添加は、所定電圧レベルに達するのに必要な活性
化時間を短縮し、従来のパイライト電池の活性化勾配が
１００〜２００Ｖ／秒であるのに対して、硫酸第二鉄含
有域極刑を使用した熱電池は、３００〜７０００■／秒
の優れた活性化勾配を有する。
開放電圧約２．２７Ｖを発生する。硫酸第二鉄の添加に
よってこの開放出力電圧は約２゜７Ｖ／セルまで増加す
ることができる。パイライト減極剤に対する硫酸第二鉄
の上記添加は、所定電圧レベルに達するのに必要な活性
化時間を短縮し、従来のパイライト電池の活性化勾配が
１００〜２００Ｖ／秒であるのに対して、硫酸第二鉄含
有域極刑を使用した熱電池は、３００〜７０００■／秒
の優れた活性化勾配を有する。
硫酸第二鉄は、共晶ＬｉＣ１−ＫＣＬ電解質（融点３５
２℃）を使用する動作温度では熱的に不安定でかつ分解
して二硫化鉄を生ずる。従って、初期スパイクに電気化
学的に使用されない硫酸第二鉄は二硫化鉄中でカッライ
トの性能を向上する。
２℃）を使用する動作温度では熱的に不安定でかつ分解
して二硫化鉄を生ずる。従って、初期スパイクに電気化
学的に使用されない硫酸第二鉄は二硫化鉄中でカッライ
トの性能を向上する。
電池の構成及び動作温度に応じて、高電圧過渡現象は１
／２〜４０秒又はこれ以上に維持できる。
／２〜４０秒又はこれ以上に維持できる。
例 １
第１図に示す電池は２８個のセルを含み、米国特許第４
，２２１，８４９号明細書に示すように、従来のパイラ
イト減極剤を使用して組立たものであるが、この電池は
５０重量％ＭｇＯと５０重量％ＬｉＣ１−ＫＣｌＣｌ物
品物質ノライト層及び７５重量％バイライトと２５重量
％ＬｉＣ１−ＫＣｌ共晶物質のカッライト層を有する。
，２２１，８４９号明細書に示すように、従来のパイラ
イト減極剤を使用して組立たものであるが、この電池は
５０重量％ＭｇＯと５０重量％ＬｉＣ１−ＫＣｌＣｌ物
品物質ノライト層及び７５重量％バイライトと２５重量
％ＬｉＣ１−ＫＣｌ共晶物質のカッライト層を有する。
カッライト中の硫酸第二鉄の規定猷をパイライト−共晶
物質の対応量で置き換えた以外は同一の電池を作った。
物質の対応量で置き換えた以外は同一の電池を作った。
何れの場合も使用した材料は、乾燥した６０−メシュス
クリーンを通る粉末状物質で、混合後ウェハ状に固めた
ものであった。これらの電池は点火前に一３２℃（−２
５”Ｆ）（低温）又は６０℃（１４０＠Ｆ）（高温）に
予備処理したものである。
クリーンを通る粉末状物質で、混合後ウェハ状に固めた
ものであった。これらの電池は点火前に一３２℃（−２
５”Ｆ）（低温）又は６０℃（１４０＠Ｆ）（高温）に
予備処理したものである。
下記の第１表は表中に記載した予備処理と負荷条件で発
生したピーク電圧を示す。
生したピーク電圧を示す。
発明の効果
本発明は所定の大きさと持続時間の初期ピーク電圧を熱
電池に与える効果を有する。このため、充分な高電圧ス
パイクを必要な時間だけ発生することができる。
電池に与える効果を有する。このため、充分な高電圧ス
パイクを必要な時間だけ発生することができる。
第１図は本発明の熱電池の部分的断面図を示す。
１００．アノード、 １１０．金属製カップ、１２０
．ステンレス鋼スクリーン、 １６６．ハウジング、
１７０．セル、 １８０．熱的及び電気的絶縁体
、 ２２０．カソード、 ２３．。
．ステンレス鋼スクリーン、 １６６．ハウジング、
１７０．セル、 １８０．熱的及び電気的絶縁体
、 ２２０．カソード、 ２３．。
Claims (5)
- （１）塩電解質を融解して電池を活性化する手段とＦｅ
Ｓ＿２減極剤とを含み、該ＦｅＳ＿２減極剤は、電池活
性化中に所定の大きさの電圧過渡現象及び持続時間を発
生するのに充分な量の硫酸第二鉄を含むことを特徴とす
る熱電池。 - （２）硫酸第二鉄の量は約０．４〜７．７重量％である
特許請求の範囲第（１）項記載の熱電池。 - （３）上記減極剤は４０〜８０重量％の二硫化鉄、１５
〜４０重量％の電解質及び０．４〜３０重量％の硫酸第
二鉄を含む特許請求の範囲第（１）項記載の熱電池。 - （４）上記減極剤は０〜５％重量％の炭素を含む特許請
求の範囲第（３）項記載の熱電池。 - （５）上記減極剤はマグネシア結合剤又はシリカ結合剤
を含む特許請求の範囲第（３）項記載の熱電池。
Applications Claiming Priority (2)
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| US877804 | 1986-06-24 | ||
| US06/877,804 US4675256A (en) | 1986-06-24 | 1986-06-24 | Thermal battery comprising iron pyrite depolarizer and ferric sulfate additive |
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| Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
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Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4675256A (ja) |
| JP (1) | JPH084006B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2016021346A (ja) * | 2014-07-15 | 2016-02-04 | 株式会社小松製作所 | 熱電池及び回転飛翔体 |
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1987
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016021346A (ja) * | 2014-07-15 | 2016-02-04 | 株式会社小松製作所 | 熱電池及び回転飛翔体 |
Also Published As
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| JPH084006B2 (ja) | 1996-01-17 |
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