(57)【要約】  本発明はソリッドステート化学電流源と前記化学電流源の放電出力を増強するための方法に関する。前記ソリッドステート化学電流源は、電流導線と、内部に配置されて前記電流導線と接続された、固体イオン伝導体をベースとし、発熱体の機能を果たすソリッドステート・ガルバニ電池とを有する筺体を含んでいる。加熱された前記ガルバニ電池の熱損失を低減させるための断熱材が前記筺体の内部および／または外部に配置されている。前記ソリッドステート化学電流源の加熱によって前記電流源の放電出力を増強するための本発明になる方法は、前記ガルバニ電池を通って流れる電流によって生じた熱の使用と、放電中における前記ガルバニ電池の加熱状態の維持とを基本としている。【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流導線と、内部に配置されて前記電流導線と接続された、陽極、電解物質および陰極からなるソリッドステート・ガルバニ電池と、発熱体と、加熱された前記ガルバニ電池の熱損失を低減させる断熱材とを有する筺体からなり、前記ガルバニ電池は固体イオン伝導体をベースとし、同時に、前記発熱体の機能を果たすように構成したソリッドステート化学電流源。
【請求項２】
前記断熱材は前記筺体の内部または（および）外部に配置されている、請求項１記載のソリッドステート化学電流源。
【請求項３】
前記ガルバニ電池が非可逆電極を含むため一次バッテリーとして動作する、請求項１記載のソリッドステート化学電流源。
【請求項４】
前記ガルバニ電池が可逆電極を含むため二次バッテリーとして動作する、請求項１記載のソリッドステート化学電流源。
【請求項５】
前記ガルバニ電池の固体イオン伝導体は前記陽極と陰極での固相電流発生反応にかかわるフッ素イオンを含む、請求項１または請求項３または請求項４記載のソリッドステート化学電流源。
【請求項６】
前記ガルバニ電池の固体イオン伝導体は前記陽極と陰極での固相電流発生反応にかかわるリチウムイオンを含む、請求項１または請求項３または請求項４記載のソリッドステート化学電流源。
【請求項７】
アルミナまたは酸化ケイ素またはアスベストまたはグラスファイバーを含むまたはこれらの材料を含んだ配合物を含む多孔質熱絶縁材料が前記断熱材として使用される、請求項１または請求項２記載のソリッドステート化学電流源。
【請求項８】
放射熱損失を低減させるための熱シールドが前記断熱材として使用される、請求項１または請求項２記載のソリッドステート化学電流源。
【請求項９】
前記筺体は加熱された前記ガルバニ電池の熱損失を低減させるための断熱材料から作製されている、請求項１記載のソリッドステート化学電流源。
【請求項１０】
高い熱容量を呈する畜熱材が前記筺体の内部または（および）外部に付加的に配置されている、請求項１記載のソリッドステート化学電流源。
【請求項１１】
前記ソリッドステート・ガルバニ電池の加熱と放電中における前記ガルバニ電池の加熱状態の維持とによって前記ソリッドステート化学電流源の放電出力を増強するための方法であって、前記ガルバニ電池はソリッドステート・イオン伝導体をベースとし、かつ、前記ガルバニ電池を通って流れる電流によって生じた熱によって加熱されるように構成した方法。
【請求項１２】
前記ガルバニ電池は前記バッテリー放電中に前記ガルバニ電池を通って流れる電流によって生じた熱によって加熱される、請求項１１記載の前記ソリッドステート化学電流源の放電出力を増強するための方法。
【請求項１３】
前記ガルバニ電池は、前記電流源の内部抵抗よりも低い抵抗を有する外部負荷に応じた、前記電流源の閉時における予備的または（および）交流放電中に生じた熱によって加熱される、請求項１２記載の前記ソリッドステート化学電流源の放電出力を増強するための方法。
【請求項１４】
前記ガルバニ電池は短絡モードによる予備的または（および）交流放電中に生じた熱によって加熱される、請求項１３記載の前記ソリッドステート化学電流源の放電出力を増強するための方法。
【請求項１５】
前記ガルバニ電池は前記バッテリー充電中に前記ガルバニ電池を通って流れる電流によって生じた熱によって加熱される、請求項１１記載の前記ソリッドステート化学電流源の放電出力を増強するための方法。
【請求項１６】
前記ガルバニ電池は他の電流源によって発生させられて予備的または定期的に前記ガルバニ電池を通って流れる交流電流によって生じた熱によって加熱される、請求項１１記載の前記ソリッドステート化学電流源の放電出力を増強するための方法。
【請求項１７】
外部熱源によって生じた熱が前記ガルバニ電池の付加的加熱のために使用される、請求項１１記載の前記ソリッドステート化学電流源の放電出力を増強するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
特許請求の行われる本発明は電気工学分野、特に、化学電流源つまり高い放電出力を呈する一次化学電流源ならびに二次化学電流源（蓄電池）の双方に関する。
【０００２】
本発明は電気工学分野において重要であるのみならず、自己放電率が低くかつ放電出力の高い、安全な高出力電流源を必要とするその他の技術分野、つまり電気車両、電気通信システム、ポータブルコンピュータ等にとっても重要である。
【０００３】
本発明は保存および走行中における自己放電率の低い、高出力かつ安全なソリッドステート電流源の構造ならびに前記電流源による放電出力（電流発生）を増強するための方法に関する。
【０００４】
本発明によれば「電流源」とは、負の集電体、陽極、電解物質、陰極および正の集電体がこの順序で接続されてなる独立したガルバニ電池と、並列または直列に接続されたいくつかのガルバニ電池からなるバッテリーとの双方を意味している。この場合、ガルバニ電池は絶縁された２本の電流導線を備えたバッテリー筺体内部に配置され、極性に応じて前記導線に接続されている。この場合、バッテリー筺体も電流導線の役割を果たすことが可能である。
【背景技術】
【０００５】
目下、電流導線と、内部に配置されて電流導線と並列または直列に接続された１または複数のソリッドステート・ガルバニ電池とを有する筺体からなるソリッドステート電流源が知られている。この場合、ガルバニ電池は固体イオン伝導体、とくにＬｉ／ＬｉＩ（Ａｌ2Ｏ3）／金属塩系をベースとした、陽極、電解物質および陰極からなっている（I. A. Kedrinskyi et al., "Lithium current sources", Moscow, Energoatomizdat,1992,p.p.230-233）。
【０００６】
固体電解物質を有した上記電流源は以下の特性を呈する。それは
−高エネルギー密度（６００−１０００Ｗｈ／ｄｍ3）、
−広い使用温度範囲、
−低い自己放電率と長期保存期間
である。
【０００７】
上述した電流源は、Ｌｉ+イオン伝導性を有するＬｉＩ固体イオン伝導体をベースとした、リチウムイオンの関与下で陽極および陰極で固相電流発生反応を呈するソリッドステート電源に関する。
【０００８】
上記の電流源の短所は周囲温度時における非常に高い内部抵抗である（たとえば、２５℃での比イオン伝導率１＊１０-4オーム-1ｃｍ-1で、電解物質厚さ０．２ｍｍの実際のガルバニ電池の単位表面積当たりの内部抵抗は２００オーム／ｃｍ2である）。
【０００９】
結果として、
・最大値１−１０ｍＷの非常に低い放電出力が周囲温度にて実現される。
・これらの電流源の適用範囲は非常に限定されており、これらの電流源はおおよそマイクロないしミリワット程度の電力しか消費しない装置に適用できるにすぎず、つまり、非常に狭い範囲で適用し得るにすぎない。
【００１０】
これらの短所はその他のソリッドステート電流源についても一般的である。高い比エネルギー、安全性、低い自己放電率などのパラメータと共に、既存のイオン伝導体ベースのソリッドステート電流源は周囲温度にて非常に低い放電出力（１０−２０μＷ…．１−１０ｍＷ）を呈し、そのため、それらの適用範囲は制限されている。特に、ソリッドステートフッ化物イオン伝導体ベースのソリッドステート電流源は１１００Ｗｈ／ｄｍ3までの比エネルギー容量（エネルギー密度）を有している。これらの電流源はＦ-イオン伝導性を有するソリッドステート・イオン伝導体を含み、陽極および陰極での電流発生反応はＦ-イオンの関与下で生ずる。この場合、これらの電流源は、熱安定複合フッ化物からなっているため、安全性を保持している。しかしながら、これらの電流源はまた２５℃にて、非常に低い、つまり１０−２０μＷの放電出力を呈する（米国特許第６，３７９，８４１号  Ｂ１，Ｈ０１Ｍ４／５８，２００２年４月３０日）。
【００１１】
目下、イオン伝導体の内部抵抗の低減（固相にて高いイオン伝導度を有する材料の選択）ならびにガルバニ電池製造技術の改善が、バッテリーの実用適用範囲の拡大と共にバッテリーの放電出力の増強を図ろうとする課題を解決するための主たる方向の１つと見なされている。
【００１２】
本発明はソリッドステート・イオン伝導体ベースの電流源の放電出力の増強を図ろうとする課題を解決するためのもう１つの方法、つまり、高出力を実現する方法と共にこれらの電流源の効果的な構造の創出を課題としている。
【００１３】
本発明の電流源に最も近い電流源は、高い放電出力と長期電力貯蔵を可能とし、ソリッドステート・ガルバニ電池の加熱によって電流を発生させる熱電池である（F.I. Kukoz et al.,"Thermal Current Sources", Rostov-on-Don, Rostov University Publishing House,1989）。
【００１４】
この熱電流源は、電流導線と、内部に配置されて電流導線に接続されると共に相互に接続されたガルバニ電池と、発熱（熱発生）体とを有する筺体からなっている。断熱材は筺体内部に配置されて、バッテリー筺体からガルバニ電池／発熱体ブロックを断熱している。ガルバニ電池は、ソリッドステート陽極と、塩類共融混合物の形の電解物質と、ソリッドステート陰極とからなっている。これらの電流源は、それらの筺体内部に配置された発火ヒータの点火と燃焼ならびにその後のガルバニ電池の加熱によって動作する。結果として、電解物質の塩類共融混合物は溶融し、こうして生じた溶融液が液体イオン伝導体となり、これによって陽極と陰極で電気化学電流発生反応が生じて、電流源は外部回路に流れ込む電流を発生する。この熱電流源の動作時間の増加を図るため、ガルバニ電池の電解物質の溶融温度を一定時間にわたって維持すると共に、これによってその作業性能の実現を可能にする断熱手段が筺体内部に、つまり筺体とガルバニ電池／発熱体ブロックとの間に配置されている。
【００１５】
上記電流源は以下の短所を有している。
・これらは一次バッテリーでしかなく、二次（蓄電）バッテリーとして機能することはできず、そのため適用範囲は制限されている。
・発火ヒータとその点火システムはこの電流源の設計を複雑にし、設計は一様ではない。通例このタイプのバッテリーは特に、ある特別な使用のために開発されており、その種の使用に向けられている。
・複雑な設計の結果として、これらの熱電流源は非常に低い比エネルギーパラメータつまり１０Ｗｈ／ｋｇおよび２０−３０Ｗｈ／ｄｍ3を有しており（F.I. Kukoz et al., "Thermal Current Sources", Rostov-on-Don, Rostov University Publishing House,1989.p.108）、これは同様な一次電流源のパラメータの数十分の一以下であり、かつ、ニッケル・カドミウム電池またはニッケル・メタルハイドライド電池などの二次電流源の同じパラメータの数分の一以下である。
【特許文献１】米国特許第６，３７９，８４１号
【非特許文献１】I. A. Kedrinskyi et al., "Lithium current sources", Moscow, Energoatomizdat, 1992, p.p.230-233
【非特許文献２】F.I. Kukoz et al.,"Thermal Current Sources", Rostov-on-Don, Rostov University Publishing House,1989.p.108
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の目的は、自己放電率が低く、長期電力貯蔵を可能とする、適用範囲の広い安全な高出力一次および二次電流源の構造ならびにこれらの電流源の放電出力を増強するための方法を創出することである。
【００１７】
本発明の使用によって達成可能とされる技術的成果は以下の通りである。
・６００  Ｗｈ／ｄｍ3以上（２０−３０  Ｗｈ／ｄｍ3の代わりに）への比出力パラメータの増強ならびに安全性の向上。低い自己放電率（１−３％／年）および長期電力貯蔵の達成。
・さまざまな技術分野、とりわけ電子デバイスおよびマイクロ電子デバイス、電気通信システム等における一次および二次ソリッドステート化学電流源としての本発明の広範な利用。
・一次熱電流源および広範に使用されているＮｉ−Ｃｄ、Ｎｉ−ＭＨ二次電流源のレベルへの／またはそれ以上のレベルへの放電出力の増強。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記課題および前記技術的成果を達成するため、つまり、低い自己放電率および長期電力貯蔵能と並行して、高い比エネルギーパラメータと放電出力を呈する一次および二次電流源の構造を創出するため、下記構造が提案される。
【００１９】
１．電流導線と、内部に配置されて前記電流導線と接続された、陽極、電解物質および陰極からなるソリッドステート・ガルバニ電池と、発熱体と、加熱された前記ガルバニ電池の熱損失を低減させる断熱材とを有する筺体からなる公知のソリッドステート電流源において、本発明により、前記ガルバニ電池は固体イオン伝導体をベースとし、同時に、前記発熱体の機能を果たすように形成される。
【００２０】
前記電流源において固体イオン伝導体ベースの加熱された前記ソリッドステート・ガルバニ電池を使用することにより、前記ソリッドステート陽極と陰極での電極電流発生反応の速度増加と共に、前記固体イオン伝導体のイオン伝導度上昇がもたらされる。結果として、前記電流源において、内部抵抗が低下し、放電出力が増大する。米国特許第６，３７９，８４１号  Ｂ１，Ｈ０１Ｍ  ４／５８，２００２年４月３０日によって開示された１実施例によれば、放電出力はガルバニ電池を１００℃まで加熱することにより二十（２０）倍に増大し、２００℃まで加熱することにより五百（５００）倍に増大する。
【００２１】
前記化学電流源において同時に発熱体の機能を果たす前記イオン伝導体ベースのソリッドステート・ガルバニ電池を使用することにより、電流源の構造から、特別なかつ熱電流源にとって一般的な発熱体のみならずそれらの点火システムおよび高温で熱安定性を有する特別な構造要素も省くことが可能になる。これによって電流源構造の著しい簡易化がもたらされると共に、公知の熱電流源（２０−３０Ｗｈ／ｄｍ3）よりも高い比エネルギーパラメータ（６００Ｗｈ／ｄｍ3以上）の達成が可能になる。この場合、固体イオン伝導体ベースの前記ソリッドステート・ガルバニ電池は２つの機能を果たす。つまり、それらは電流を発生させ、かつ、たとえば電流がそれらを通って流れてジュール熱が発生する結果として、発熱体として作用する。この場合、一般に、前記ソリッドステート・イオン伝導体は温度上昇に伴ってイオン伝導度が指数関数的に高まることを特徴としており、この特徴は前記イオン伝導体ベースのソリッドステート・ガルバニ電池をそれらを通って流れる電流の存在下で発熱体として使用するための好適な要因である。薄膜ベースのガルバニ電池の使用により、バッテリーの内部抵抗を低減させ、高出力ソリッドステート化学電流源における前記電池の加熱機能を高めることができる。前記ソリッドステート・ガルバニ電池に熱安定イオン伝導体を使用することにより、前記ガルバニ電池を根本的な放電出力増強をもたらすかなりの高温に達する発熱体として使用することが可能である。前記固体イオン伝導体ベースの前記ソリッドステート化学電流源を加熱するために付加的な外部熱源を使用することも非常に効果的である。
【００２２】
前記電流源において、前記発熱体の機能を果たす前記固体イオン伝導体ベースのガルバニ電池と加熱された前記ガルバニ電池の熱損失を低減させる断熱材とを使用することにより、前記ガルバニ電池を加熱状態に維持することが可能になろう。この場合、前記断熱材は前記電流源の筺体の内側および／または外側に配置されていてよい。前記筺体内部への前記断熱材の配置は、たとえば前記ガルバニ電池が一次または二次熱バッテリー（Ｎｉ−Ｃｄ，Ｎｉ−ＭＨ）の出力に相当する高い放電出力を有する電流源のために段状（図１）およびプレート状（図２）に配置されている場合に、異なった方途で達成することが可能である。
【００２３】
２．本電流源をさまざまな技術分野において二次および一次電流源として広範に使用し得るように、前記電流源のガルバニ電池は相応して可逆および非可逆電極を含み、前記固体イオン伝導体ベースの前記薄膜ガルバニ電池の使用は相応していずれの場合にも内部抵抗の低減と放電出力の増強を可能にする。前記ソリッドステート化学電流源はソリッドステート・ガルバニ電池を含み、したがって、ガス発生も液相の形成も行なわれず、それゆえ、前記電流源は安全で、かつ、固体電解物質中の低い電子伝導度の結果としての低い自己放電率と、長期電力貯蔵能を呈する。
【００２４】
３．高い比エネルギーパラメータを達成するため、前記ガルバニ電池はソリッドステートフッ化物イオン伝導体か、（この場合にはフッ素イオンが前記陽極と陰極での電流発生反応に関与する（米国特許第６，３７９，８４１号  Ｂ１，Ｈ０１Ｍ  ４／５８，２００２年４月３０日））または、リチウムイオン伝導体を含むことができる（この場合には、前記陽極と陰極での電流発生反応はリチウムイオンの関与下で進行する（I.A. Kedrinskyi et al.,"Lithium current sources", Moscow, Energoatomizdat,1992, p.p.230-233））。本発明による上記ガルバニ電池構造の使用により、高い比エネルギーパラメータが保証されよう。というのも、電気陰性度の最も強い陰イオン（Ｆ-）または電気陽性度の最も強い陽イオン（Ｌ+）が関与する前記電気化学電流発生反応は最も高いエネルギーパラメータを有すると共に、これらのイオンを伝導する幅広い一群のソリッドステート伝導体の存在の結果として実現されるからである。
【００２５】
４．高出力放電時間の延長を図るため、前記断熱材は前記バッテリー筺体の内側および／または外側に配置されている。アルミナまたは酸化ケイ素またはアスベストまたはグラスファイバーまたはこれらの材料を含んだ配合物からなる多孔質熱絶縁材料または／および加熱された前記ガルバニ電池の熱損失を低減させる熱シールドまたは／および熱損失を防止するのに効果的なその他のなんらかのデバイスが前記断熱材として使用される。この場合、加熱された前記ガルバニ電池の熱損失を低減させる前記断熱材はバッテリー筺体の機能を果たすことができ、前記バッテリー筺体として使用することが可能である。
【００２６】
５．高出力放電時間の延長を図るため、前記ソリッドステート化学電流源は、加熱された前記ガルバニ電池を熱的に安定させると共に高出力放電を安定させるため、前記筺体の内側または／および外側に高い容量を有する畜熱材を含んでいる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の動作原理は以下によって構成される。
【００２８】
電流導線が外部負荷と接続されて、固体イオン伝導体をベースとした高出力ガルバニ電池を内蔵した電流源が電流発生を開始する。この場合、イオン伝導体ベースの固体ガルバニ電池は固体イオン伝導体中のイオン輸送によって加熱され、付加的な発熱体機能を果たす。固体イオン伝導体ベースのソリッドステート・ガルバニ電池は、加熱中にソリッドステート・イオン伝導体のイオン伝導度と電流発生電極反応速度とが高まるために、非常に効率的に発熱体機能を果たし、結果として、ガルバニ電池の内部抵抗は減少し、放電電流出力が増大する。固体イオン伝導体ベースのガルバニ電池の可逆抵抗は、一般に固体イオン伝導体においてこの値はイオン伝導度−温度の指数関数的依存性（アレニウス−フレンケル依存性）によって決定されるため、温度上昇と共に指数関数的に増大する。こうして生ずるガルバニ電池の加熱は、電流源の放電出力増加と共に事後の内部抵抗減少をもたらす。この場合、ソリッドステート化学電流源における放電出力増加速度は一方で、ソリッドステート・ガルバニ電池のパラメータ（周囲温度時の初期抵抗、抵抗−温度依存性）によって決定され、他方で、断熱材の可用度と効率、加熱されたガルバニ電池の熱損失の低減および負荷抵抗値によって決定されよう。この場合、電流源において、熱損失が少なければ少ないほど、電流源出力は増加し、負荷抵抗が小さければ小さいほど、放電出力は増大する。
【００２９】
ソリッドステート・ガルバニ電池は加熱されたソリッドステート化学電流源（これは翻ってこの電流源を利用する装置または機器の被加熱部分のような外部熱源によって加熱される）からかまたはその他の何らかの外部熱源から付加的な熱を得ることができる。こうした形のソリッドステート・ガルバニ電池加熱は、ガルバニ電池内部抵抗が温度上昇と共に低下することから、放電電流増強にとって好適である。断熱材の使用は加熱されたガルバニ電池の熱損失を低減させ、それらの加熱状態の維持を可能にする。前述した構造のソリッドステート化学電流源は高出力電流の発生を可能にする。
【００３０】
特許請求の行われた前述した構造のソリッドステート化学電流源はさまざまな技術分野において一次および二次電流源として広範な使用が可能であり、高い比エネルギーパラメータ（６００Ｗｈ／ｄｍ3以上）、安全性、低い自己放電率（１−３％／年）および、Ｎｉ−Ｃｄ、Ｎｉ−ＭＨ蓄電池および熱化学電流源などの既存の高出力化学電流源の出力レベルの達成を可能にする、公知のソリッドステート電流源に比較して１０−１００倍の放電出力増強を実現する。
【００３１】
先述した課題と技術的成果を実現するため、ソリッドステート・ガルバニ電池の加熱ならびに放電中におけるそれらの加熱状態の維持による、ソリッドステート化学電流源の放電出力を増強するための方法が提案される。この場合、本発明によれば、ガルバニ電池はソリッドステート・イオン伝導体をベースとし、ガルバニ電池を流れる電流によって生じた熱によって加熱される。
【００３２】
本発明によれば、放電出力を増強するため、以下の手順が放電前または／（および）放電中に行われなければならない。
【００３３】
・ソリッドステート・イオン伝導体ベースのガルバニ電池の組み込み。
・ガルバニ電池の加熱。
・ガルバニ電池を流れる電流の通過中に放出される熱をガルバニ電池の加熱に使用すること。
・放電中におけるガルバニ電池の加熱状態の維持。
【００３４】
放電出力の増大を図り、したがって、本発明によってソリッドステート化学電流源に高出力電気エネルギーを発生させるために提案された方法は以下の通りである。
【００３５】
１．ガルバニ電池はソリッドステート・イオン伝導体から作製され、電流は放電出力を増強するため前記電池を通過する。
【００３６】
ソリッドステート・ガルバニ電池の電流通過中に、電流源に発熱が生じる。発生する熱エネルギーの値は電流と電池内部抵抗の値によって決定される。この依存性はソリッドステート・イオン伝導体ベースのガルバニ電池を内蔵するソリッドステート電流源にとって一般的であるのみならず、その他のすべてのタイプの電流源にとっても同様である。一般に前記の発熱は、ソリッドステート・イオン伝導体を内蔵しない他のあらゆるタイプの電流源の可用性に不適な影響を及ぼす。こうした付加的な加熱は前述した電流源の破壊のみならず、ある場合にはそれらの爆発を生ずることがある。それゆえ、内部過熱を防止すると共にバッテリーの安全性を向上させるため、電流源は一般に、たとえばＬｉイオン化学電流源のように、特別なヒューズトロンと保護回路を含んでいる。
【００３７】
２．固体イオン伝導体ベースのガルバニ電池を内蔵した化学電流源に関して言えば、上記の内部加熱はこれらにとって好適であるが、それはガルバニ電池が固相状態にあり、破壊および／またはガス発生が生じないからである。この場合、ガルバニ電池の温度上昇はそれらの内部抵抗の有意な低下と、したがって、バッテリーの放電出力の増強を結果する。ガルバニ電池の温度上昇はまた二次ソリッドステート電流源の放電出力の増強にとって好適な要因であり、これはバッテリーの短時間充電を要する用途にとって実用上重要である。
【００３８】
３．高出力重放電を実現するため、ガルバニ電池は放電中、多様な断熱手段によって加熱状態に維持される。
【００３９】
４．この場合、ソリッドステート化学電流源において、電流の通過によるソリッドステート・イオン伝導体ベースのガルバニ電池の加熱はいくつかの方法で実施することが可能である。
【００４０】
・ガルバニ電池の加熱は電流源の放電中にそれらを通過する電流の存在下で行われる。
・予備的および（または）定期的放電は、電流源に接続された、電流源の内部抵抗よりも低い抵抗を有する外部負荷の存在下で実施される。
・予備的および（または）定期的放電はソリッドステート化学電流源の短絡モードで実施される。
・ガルバニ電池の加熱はソリッドステート化学電流源の充電中にそれらを通過する他方の電流源からの電流の存在下で行われる。
・ガルバニ電池の加熱は予備的または（および）定期的にそれらを通過する他方の電流源からの交流電流の存在下で行われる。
【００４１】
５．ソリッドステート化学電流源の放電出力を増強するため、それは外部熱源によって付加的に加熱されるか、または、電流源がその近傍に配置されている場合に、外部熱源から常に熱エネルギーを得ることができる。この場合、加熱されたガルバニ電池の内部抵抗は減少し、これにより、特に放電中にそれらを通過する電流によるガルバニ電池の加熱は電力発生を増強する方法の効率を顕著に高める。本方法において、外部熱の作用はソリッドステート化学電流源の放電と同時に行われるかまたは先述した課題ならびに技術的成果の達成をもたらす付加的な手順としての放電前に行われることができる。
【００４２】
特許請求の行われた構造は図１および２に概略的に示されている。この場合、図１はガルバニ電池が接続されて、段状に配置された構造を示しており、図２はプレート状に配置された電池を内蔵した構造を示している。これらの図において、ガルバニ電池（４）は電流導線（１）を有した筺体（２）内に配置されている。断熱材（３）は筺体とガルバニ電池との間に配置されている。
【００４３】
ガルバニ電池（４）はＦ-またはＬｉ+イオンの熱安定固体伝導体をベースとして作製されていてよく、かつ、固相電流発生反応に関与し得るソリッドステート可逆および負荷逆電極を含んでいる。
【００４４】
本発明は以下のように動作する。
【００４５】
電流がガルバニ電池（４）を通って流れて、それらを加熱し、ガルバニ電池が熱放出を開始し、つまり発熱（熱発生）体の機能を開始する。この場合、断熱材（３）は加熱されたガルバニ電池の熱損失を低減させて、それらの加熱状態を維持する。結果として、ソリッドステート化学電流源の放電出力の増大と共に内部抵抗が減少する。本発明の産業上の利用可能性は断熱条件下で実施された計算とその後の実験作業によって確証された。
【００４６】
計算結果によれば、ソリッドステート・イオン伝導体ベースのガルバニ電池の電流通過中、ガルバニ電池の温度上昇と電流源の放電出力増強が生じる。これは先述した課題と技術的成果の達成をもたらす。放電出力の増強は、ガルバニ電池を通過する電流の値、ガルバニ電池の内部抵抗−温度依存性の式における指数関数前置係数、冪指数および、負荷抵抗の値によって決定される。
【００４７】
相互に並列または直列に接続されたガルバニ電池を内蔵し、（ＲＦ特許Ｎｏ．  ２１８７１７８  ＨＯ１Ｍ  ６／１８、１０／３６、２００２年８月１０日発行、による）、鉛系陽極、フッ化銀含有陰極、フッ化ランタン系ソリッドステートフッ化物イオン伝導電解物質および、ガルバニ電池周りに配置された高効率酸化ケイ素系断熱材を含んでなるソリッドステート電流源が実験的に検証された。ガルバニ電池はそれらを通って流れる電流によって加熱され、それらの加熱状態は電流源放電中維持された。
【００４８】
得られた結果によれば、放電出力は、温度が２５℃から７０℃および１７０℃まで上昇すると共に、０．００２８Ｗから０．０２Ｗおよび０．８５Ｗまで増大しており、これらの結果は先述した課題と技術的成果の達成を証している。この場合、ソリッドステート電流源のガルバニ電池の総表面積は２００ｃｍ2であった。表面積がさらに拡大され、放電出力を増強するための本発明ならびに方法が使用されれば、一定タイプの用途にとって重要な、さらに高い放電出力が達成されよう。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】ガルバニ電池が接続されて、段状に配置された構造を示している。
【図２】プレート状に配置された電池を内蔵した構造を示している。
【符号の説明】
【００５０】
１  電流導線
２  筺体
３  断熱材
４  ガルバニ電池
【図１】
2009523298.tif 000002
【図２】
2009523298.tif 000003
【国際調査報告】
2009523298.tif 000004
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