JPS5812995B2 - 高温型電池 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高温で作動する高温型電池に関するものである
。

高温型電池とは、陽極、陰極活物質と電解質などの電池
反応部を内蔵する電池本体を備え且つこれを加熱する加
熱体、断熱保温材並に外装容器からなり、一般には外部
電源を用いて室温より作動温度まで昇温し、その後作動
温度に維持するもので、電池特性は断熱保温系の構造の
良否によって大きな影響を受ける。

電池本体を直接断熱材で被覆した場合、電池本体が軽量
であれば比較的軽微であるが、自重、振動、衝撃等によ
り断熱材の充填密度が大きく変化し、断熱性能が著しく
低下する欠点があった。

そこで従来の高温型電池、例えばナトリウムー硫黄電池
は第１図の要部断面図に示すように、電池本体１は断熱
材２で被覆される場合、外装容器３との間に固定台４及
び支持体５によって固定される。

６は外部との接続線（貫通線）である。

しかしこの電池も熱損失が大きいという欠点があった。

本発明は上記従来の欠点を除去するもので、電池本体を
断熱保温材を介して外装容器に収容するとともに該電池
本体を電池出力線又は加熱線を用いて断熱保温材、外装
容器とで固定することを特徴とし、熱損失の少ない高温
型電池を提供する。

即ち従来ナトリウムー硫黄電池の熱損失は熱伝導に寄因
することを見出した。

特に電池本体の支持体、固定台から熱伝導による熱損失
が大きく、電池重量が大きくなる程支持体、固定台も大
型になりそれだけ熱損失も大きくなる。

支持体、固定台に用いる金属材料は、一般に電気伝導と
共に熱伝導も良好であり、特に銀（ ３ ６ ０ Ｋ
ｃ ａ ｌ ／ｍｈ’Ｃ），銅（ ３ ４ ０ Ｋ ｃ
ａ ｌ／ｍｈ’ｃ ） 、アルミニウム（ １ ８ ０
Ｋ ｃａｌ ／ｒｎｈ ℃）等は熱伝導大きく、支持体
、固定台に金属材料を使用することは熱損失が大きくな
る。

また非金属材料（高耐加重の断熱材等）を使用する場合
では高密度（例えば耐火レンガ０．５ 〜１．２５ｆ／
ｃｍ’）高熱伝導率（０．２〜０．４５Ｋｃａｌ／ｍｈ
’Ｃ）となり、金属材料と比較してやや良好であるが、
振動、衝撃性が悪く、他の良好な断熱保温材（密度０．
０６〜０． ２ｇ／ｃｍ’、熱伝導率０．０ ６ 〜０
．１ ５Ｋ ｃａｌ／ｍｈ’ｃ）に比べて重量増となり
、熱特性も低下するなどの欠点がある。

このため良好な断熱保温材を均一に配置し、使用するこ
とが最も望ましい。

しかし高温型電池において電池本体の作動温度は反応部
（電解質付近）と活動物質貯蔵部（両極活物質）、端子
部の各々において維持温度に差が生じている場合がある
。

例えばナトリウムー硫黄電池では、反応部は３００℃付
近であり、活物質貯蔵部（陰極ナトリウムでは通常ナト
リウムリザーバーと呼ばれる）でのナトリウムは溶融状
を維持する温度約１００〜２００℃で充分である。

このように温度差が生じる場合には、各温度における最
適熱特性をもった断熱保温材を均一に配置、使用するこ
とが望ましく本発明はこれに充分適したものである。

本発明の一実施例高温型電池を図によって説明する。

第２図は同電池の断面図であり、第３図は要部拡大断面
図である。

電池本体１は断熱保温材２を周囲に配置してステンレス
などの外装容器３に挿入されている。

外装容器３は外容器３−１及び内容器３−２で構成され
、その間に断熱保温材が内挿されている。

外容器３−１の一部接続用挿入孔には絶縁性固定枠７を
介して端子８を取付け且つ内容器３−２の一部挿入孔に
絶縁性固定枠９を介して端子１０を取付け、この両端子
８，１０間に接続貫通線１１を設けて貫通線周囲の隙間
を完全になくして熱流出を防止している。

この接続貫通線は電池出力線となるよう電池本体に結線
されている。

他の端子１２は絶縁固定枠、接続貫通線など第３図とほ
ぼ同様の構成であり、図示していないが、電池本体の他
の極性端子に結線されている。

端子の取付けはネジ締め、圧着止め、溶接固定等により
固定できる。

これらの電池出力線によって電池本体が外装上部に吊り
下げられるので下部の断熱材に加重をかげることがなく
、一定厚みに保持することができる。

この場合電池本体を加熱する加熱線は細くて支持固定能
力がなくてもよい。

これらの電池出力線は、従来できるだけ電気抵抗を小さ
くするため最短長とすることだけを追求してきたが、電
池の加重における強度を保持すること、さらに熱的解明
を加えて熱放散防止構造とすることが必要となった。

その強度を向上するとともに熱損失の低減をはかるため
には編線（例えば平、丸、角編等）を使用することが顕
著な効果があった。

使用する金属伝導材は銅、ニッケル、アルミニウム、ス
テンレス、鉄、ジルコニア、タングステン、モリブデン
等の単体及び複合材でよく、引張強度については一般に
銅４〜４０ｋｇ／ｍｍｔ，アルミニウム７． ５ 〜４
０ ｋｇ／ｍｍｔ，ステンレス５０〜７５ｋｇ／ｍｍ
であり、各種の材質を組合せることもできる。

上記実施例では電池出力線によって電池本体を吊り下げ
固定をしたが、電池本体を加熱するヒーター（図示せず
）に結線された加熱線によって固定させることもできる
。

この場合接続貫通線などは第３図と全く同一の構造をと
る。

電池の種類、重量によっても異なるが、使用電流を考え
ると電池出力線で固定する方が好ましい。

本発明においては電池出力線又は加熱線によって電池本
体を支持固定するので、他の支持体、固定台を何ら必要
とすることなく、それだけ熱損失を少なくすることがで
き、また材料を節約することができる。

電池出力線、加熱線を編線にしたことにより、熱損失が
減少した理由は、同線の表面積が増して断熱材内に熱放
散が増長し、外部までに到達する熱が小さくなった為で
ある。

編線１ｍ当りの表面積（ｍ′）と放散熱量（Ｗ）の関係
を第４図に示す。

図中において熱放散密度（ Ｗ／ｍＦ ）が、Ａは２０
０，Ｂは１００，Ｃは５０，Ｄは２５、の場合である。

これよりわかる如く、表面積が増すほど熱放散量が増加
する。

熱放散密度は編線が配置されている周囲の雰囲気（特に
温度差）に影響を受ける。

従来の高温型電池のナトリウムー硫黄電池と比較試験し
たところ次の通りであった。

従来型電池としては第１図の構成のもの、本発明電池と
しては第２図の構成のものとし、電池容量は５ＫＷ級、
約２５０ｋｇの電池で、断熱保温材には石綿、本発明の
電池出力線にステンレス平編線（０．２３ｍｍφ２４０
本）を使用した。

第５図に温度特性並に供給熱量特性曲線の比較を示す。

昇温、温度維持特性において従来電池の温度曲線はＴ２
（ ｏ −ｂ ：昇温、ｂ−ｃ：温度維持）、供給熱
量曲線はＱ２（Ｏｂｌ”昇温、ｂ１ｃ１：温？維持）で
あった。

これに対し本発明電池の温度曲線はＴ（ｏ−ａ：昇温、
ａ−ｃ：温度維持）、供給熱量はＱｌ（Ｏａｌ”昇温、
ａｌｅ２’温度維持）であった。

第５図より従来電池に比較して本発明電池は短時間で昇
温ができ且つ作動時の維持熱量も小さくでき、供給熱量
も３０％減じることができた。

またステンレス平編線（０．２３ｍｍφ２４０本）は電
池重量の加重にも充分耐久力があり、支持、固定するこ
とができ、通電（充放電）することができた。

これは電池本体を電池出力線で固定し、支持体、固定台
を設けることなしに電池本体の周囲を断熱材で完全に被
覆することができたからである。

以上の如く、本発明は熱損失の少ない高温型電池を提供
するもので、工業的価値大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の高温型電池の要部断面図、第２図は本発
明電池の要部断面図、第３図は要部拡大断面図、第４図
は編線の表面積と放散熱量の関係図、第５図は温度特性
並に供給熱量特性曲線の比較図である。 １・・・・・・電池本体、２・・・・・・断熱材、３・
・・・・・外装容器、４・・・・・・固定台、５・・・
・・・支持体、６・・・・・・接続線、７，９・・・・
・・固定枠、８，１０，１２・・・・・・端子、１１・
・・・・・接続貫通線、Ｔ１・・・・・本発明電池の温
度特性曲線、Ｔ２・・・・・・従来電池の温度特性曲線
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電池本体を断熱保温材を介して外装容器に収容する
   とともに該電池本体を金属編からなる電池出力線又は金
   属編からなる加熱線を用いて外装容器に固定することを
   特徴とする高温型電池。