JP6680544B2 - Metal electrode cartridge accommodation item, metal electrode cartridge storage method, and metal electrode cartridge transportation method - Google Patents
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Description
本発明は、金属電極カートリッジ収容物、金属電極カートリッジの保管方法、及び、金属電極カートリッジの運搬方法に関する。より詳しくは、電池に対する金属電極の取り付けに用いられる金属電極カートリッジが収容された金属電極カートリッジ収容物、金属電極カートリッジの保管方法、及び、金属電極カートリッジの運搬方法に関するものである。 The present invention relates to a metal electrode cartridge container, a method for storing a metal electrode cartridge, and a method for carrying a metal electrode cartridge. More specifically, the present invention relates to a metal electrode cartridge accommodation item in which a metal electrode cartridge used for attaching a metal electrode to a battery is stored, a storage method of the metal electrode cartridge, and a transportation method of the metal electrode cartridge.
電解液中に正極(カソード)及び負極(アノード)が設けられる電池の一例として、金属空気電池が挙げられる(例えば、特許文献1及び2参照)。金属空気電池は、負極が金属電極により構成され、正極が空気極により構成される電池であり、高いエネルギー密度を有することから、実用化に向けた開発及び研究が進められている。 A metal-air battery is an example of a battery in which a positive electrode (cathode) and a negative electrode (anode) are provided in an electrolytic solution (see, for example, Patent Documents 1 and 2). The metal-air battery is a battery in which the negative electrode is composed of a metal electrode and the positive electrode is composed of an air electrode. Since it has a high energy density, development and research for practical use are being promoted.
金属空気電池の一例として、亜鉛空気電池が挙げられる。図17は、亜鉛空気電池における放電反応を説明するための断面模式図である。図17に示すように、亜鉛空気電池100は、アルカリ性の電解液120と、電解液120中に設けられた亜鉛電極(負極)121と、電解液120と空気流路との間に設けられた空気極(正極)122とを備える。亜鉛空気電池100によれば、放電反応が進行することによって、亜鉛電極121、及び、空気極122から電力を出力(放電)する。
A zinc air battery is mentioned as an example of a metal air battery. FIG. 17 is a schematic sectional view for explaining a discharge reaction in a zinc-air battery. As shown in FIG. 17, the zinc-
亜鉛空気電池100の放電反応において、亜鉛電極121を構成する金属亜鉛は、電解液120中の水酸化物イオンと反応し、テトラヒドロキソ亜鉛酸イオンとなり、亜鉛電極121中に電子を放出する。そして、テトラヒドロキソ亜鉛酸イオンは分解されて酸化亜鉛又は水酸化亜鉛となり、電解液120中に析出する。また、空気極122において、電子、水、及び、酸素が反応することによって水酸化物イオンが生成され、この水酸化物イオンは、電解液120中に移動する。このような放電反応が進行すると、亜鉛電極121を構成する金属亜鉛が消費され、電解液120中に酸化亜鉛及び水酸化亜鉛が溜まっていくことになる。したがって、亜鉛空気電池100による電力の出力(放電)を安定的に維持するためには、亜鉛電極121に金属亜鉛を供給することが求められる。
In the discharge reaction of the zinc-
亜鉛空気電池を例示したように、金属空気電池においては、放電とともに金属電極が酸化され、消費される。これに対して、金属電極を含む負極構造体を、電池筺体から着脱可能なカートリッジ(金属電極カートリッジ)にすることが提案されている。このような金属空気電池においては、金属電極カートリッジを空気極が設けられた電池筺体(放電装置)に取り付けることによって、放電が行われる。放電後、使用済みの金属電極カートリッジを新しい金属電極カートリッジに交換することによって、再放電を行うことができる。また、使用済みの金属電極カートリッジは、充電装置に取り付けて、負極を構成する金属の酸化物を還元することによって充電(再生)される(メカニカル充電方式)。メカニカル充電方式において、使用済み又は充電後の金属電極カートリッジは、放電装置と充電装置との間で保管及び運搬されることになる。 As illustrated in the zinc-air battery, in the metal-air battery, the metal electrode is oxidized and consumed with discharge. On the other hand, it has been proposed to make the negative electrode structure including the metal electrode into a cartridge (metal electrode cartridge) that can be attached to and detached from the battery housing. In such a metal-air battery, discharging is performed by attaching the metal electrode cartridge to a battery housing (discharger) provided with an air electrode. After discharging, the used metal electrode cartridge can be replaced with a new metal electrode cartridge to perform re-discharge. In addition, the used metal electrode cartridge is attached to a charging device and is charged (regenerated) by reducing the metal oxide forming the negative electrode (mechanical charging method). In the mechanical charging method, the used or charged metal electrode cartridge is stored and transported between the discharging device and the charging device.
しかしながら、充電後の金属電極カートリッジを電池筺体(放電装置)に取り付ける前に保管及び運搬する間に、負極の容量が低下してしまうことがあった。その結果、金属電極カートリッジを電池筺体に取り付けて放電を行うと、想定した容量の電力を出力(放電)することができないことがあった。そこで、本発明者らが種々検討したところ、このような負極の容量低下は、以下の原因で発生することが分かった。なお、以下では、金属電極が亜鉛電極である場合について説明するが、他の種類の金属電極である場合も同様である。 However, the capacity of the negative electrode may decrease during storage and transportation of the charged metal electrode cartridge before attachment to the battery housing (discharge device). As a result, when the metal electrode cartridge is attached to the battery housing and discharged, it may not be possible to output (discharge) the power of the assumed capacity. Therefore, as a result of various studies by the present inventors, it was found that such a decrease in the capacity of the negative electrode occurs due to the following reasons. In addition, although the case where the metal electrode is a zinc electrode will be described below, the same applies to the case where the metal electrode is another type of metal electrode.
[原因1]負極の酸化
下記式(A)に示すように、亜鉛電極(負極)を構成する金属亜鉛が酸化し、不動態(酸化亜鉛)に変化する。その結果、亜鉛電極の容量が低下してしまう。
Zn+1/2O2 → ZnO (A)
[Cause 1] Oxidation of Negative Electrode As shown in the following formula (A), metallic zinc forming the zinc electrode (negative electrode) is oxidized and becomes passive (zinc oxide). As a result, the capacity of the zinc electrode is reduced.
Zn + 1 / 2O 2 → ZnO (A)
[原因2]負極の自己腐食
下記式(B−1)及び(B−2)に示すように、亜鉛電極(負極)が、自身から浸み出した電解液(例えば、電解質水溶液)と接触し、自己腐食する。その結果、亜鉛電極の容量が低下してしまう。
Zn+2OH−+2H2O → Zn(OH)4 2−+H2 (B−1)
Zn+2H2O → Zn(OH)2+H2 (B−2)
[Cause 2] Self-corrosion of negative electrode As shown in the following formulas (B-1) and (B-2), a zinc electrode (negative electrode) comes into contact with an electrolytic solution (for example, an aqueous electrolyte solution) leached from itself. , Self-corrosive. As a result, the capacity of the zinc electrode is reduced.
Zn + 2OH - + 2H 2 O → Zn (OH) 4 2- + H 2 (B-1)
Zn + 2H 2 O → Zn (OH) 2 + H 2 (B-2)
以上のように、金属電極カートリッジを保管及び運搬する際には、負極の容量低下による放電容量の低下を抑制するという課題があり、その解決が強く求められていた。 As described above, when the metal electrode cartridge is stored and transported, there is a problem of suppressing a decrease in discharge capacity due to a decrease in capacity of the negative electrode, and there is a strong demand for its solution.
上記特許文献1には、負極の腐食を防止するために添加剤を用いることが記載されている。しかしながら、上記特許文献1に記載の発明において、この添加剤は、金属電極カートリッジの充放電時に電解液と接触することによって発生する負極の腐食を防止する目的で用いられるものであり、上記課題を解決するものではなかった。 The above-mentioned Patent Document 1 describes that an additive is used to prevent corrosion of the negative electrode. However, in the invention described in Patent Document 1 described above, this additive is used for the purpose of preventing corrosion of the negative electrode that occurs due to contact with the electrolytic solution during charge / discharge of the metal electrode cartridge, and It didn't settle.
上記特許文献2には、ボタン型の亜鉛空気電池が開示されている。しかしながら、上記特許文献2に記載の発明は、金属電極カートリッジに関するものではなく、上記課題を解決するものではなかった。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、放電容量の低下を抑制することができる金属電極カートリッジ収容物、金属電極カートリッジの保管方法、及び、金属電極カートリッジの運搬方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a metal electrode cartridge container, a method of storing a metal electrode cartridge, and a method of transporting a metal electrode cartridge, which can suppress a decrease in discharge capacity. The purpose is.
本発明者らは、放電容量の低下を抑制することができる金属電極カートリッジ収容物について種々検討したところ、上記[原因1]及び上記[原因2]を考慮した上で、下記の構成とすることを見出した。
(1)金属電極カートリッジの少なくとも一部を酸素透過抑制部材で覆う。
(2)金属電極カートリッジの酸素透過抑制部材の収容口側以外の表面と、酸素透過抑制部材との間の領域の少なくとも一部に、電解液を溜める空間を設ける。
よって、上記(1)の構成によれば、金属電極カートリッジへの酸素の侵入が抑制されるため、負極の酸化(上記[原因1])が抑制されることを見出した。また、上記(2)の構成によれば、負極から浸み出した電解液と負極との接触が抑制されるため、負極の自己腐食(上記[原因2])が抑制されることを見出した。以上により、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
The inventors of the present invention have made various studies on a metal electrode cartridge containing material capable of suppressing a decrease in discharge capacity, and have the following configuration in consideration of the above [Cause 1] and [Cause 2]. Found.
(1) At least a part of the metal electrode cartridge is covered with an oxygen permeation suppression member.
(2) A space for accumulating the electrolytic solution is provided in at least a part of a region between the surface of the metal electrode cartridge other than the accommodation port side of the oxygen permeation suppression member and the oxygen permeation suppression member.
Therefore, according to the above configuration (1), it has been found that the invasion of oxygen into the metal electrode cartridge is suppressed, so that the oxidation of the negative electrode (the above [Cause 1]) is suppressed. Further, according to the configuration of (2) above, it has been found that the contact between the electrolyte leached from the negative electrode and the negative electrode is suppressed, so that the self-corrosion of the negative electrode (the above [Cause 2]) is suppressed. . As described above, the present invention has been accomplished, and has arrived at the present invention, realizing that the above problems can be solved satisfactorily.
すなわち、本発明の一態様は、金属電極カートリッジと、上記金属電極カートリッジの少なくとも一部を覆う酸素透過抑制部材とを備え、上記金属電極カートリッジは、電極活物質を含む金属電極と、上記金属電極と電気的に接続される集電体とを有し、上記酸素透過抑制部材は、上記金属電極カートリッジの出し入れ可能な収容口を有し、上記金属電極カートリッジの上記収容口側以外の表面と、上記酸素透過抑制部材との間の領域の少なくとも一部に、電解液を溜める空間が設けられる金属電極カートリッジ収容物であってもよい。 That is, one aspect of the present invention includes a metal electrode cartridge and an oxygen permeation suppression member that covers at least a part of the metal electrode cartridge, wherein the metal electrode cartridge includes a metal electrode containing an electrode active material, and the metal electrode. And a current collector electrically connected to the oxygen permeation suppression member, the metal electrode cartridge has a storage port that can be taken in and out, a surface other than the storage port side of the metal electrode cartridge, It may be a metal electrode cartridge accommodation item in which a space for accumulating an electrolytic solution is provided in at least a part of a region between the oxygen permeation suppression member.
本発明の別の一態様は、上記金属電極カートリッジ収容物によって、充電装置から取り出した充電後の上記金属電極カートリッジを保管する金属電極カートリッジの保管方法であってもよい。 Another aspect of the present invention may be a method for storing a metal electrode cartridge, which stores the metal electrode cartridge after charging, which is taken out from a charging device, by using the metal electrode cartridge container.
本発明の更に別の一態様は、上記金属電極カートリッジ収容物によって、充電装置から取り出した充電後の上記金属電極カートリッジを、上記金属電極カートリッジを取り付ける電池筺体へ運搬する金属電極カートリッジの運搬方法であってもよい。 Yet another aspect of the present invention is a method for carrying a metal electrode cartridge, which carries the charged metal electrode cartridge taken out of a charging device to a battery housing to which the metal electrode cartridge is attached, by the metal electrode cartridge contents. It may be.
本発明によれば、放電容量の低下を抑制することができる金属電極カートリッジ収容物、金属電極カートリッジの保管方法、及び、金属電極カートリッジの運搬方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the metal electrode cartridge accommodation thing which can suppress a fall of discharge capacity, the storage method of a metal electrode cartridge, and the transportation method of a metal electrode cartridge can be provided.
以下に実施形態を掲げ、本発明について図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。なお、以下の説明において、同一部分又は同様な機能を有する部分には、アルファベットを付した以外は同様な符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は適宜省略する。また、各実施形態の構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよいし、変更されてもよい。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to embodiments, but the present invention is not limited to these embodiments. Note that, in the following description, the same parts or parts having the same function will be denoted by the same reference numerals in different drawings except that alphabets are attached, and repeated description thereof will be appropriately omitted. Further, the configurations of the respective embodiments may be appropriately combined or changed within a range not departing from the gist of the present invention.
[実施形態1]
実施形態1の金属電極カートリッジ収容物について、図1を参照して説明する。図1は、実施形態1の金属電極カートリッジ収容物を示す断面模式図である。
[Embodiment 1]
The metal electrode cartridge container according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a metal electrode cartridge container according to the first embodiment.
金属電極カートリッジ収容物1aは、金属電極カートリッジ2、及び、酸素透過抑制部材3aを備えている。
The metal
金属電極カートリッジ2は、金属電極4、及び、集電体5(以下、両者を合わせて負極とも言う。)を有している。
The
金属電極4は、集電体5の一部を覆っている。集電体5は、金属電極4から電力を取り出すための集電構造として用いられ、金属電極4と電気的に接続されている。なお、図1中、集電体5の底部は金属電極4で覆われているが、金属電極4で覆われていなくてもよい。例えば、集電体5の側面に金属電極4を加圧して配置すれば、集電体5の底部が金属電極4で覆われていない構成を作製することができる。
The
金属電極カートリッジ2は、更に、イオン選択部材6、多孔質部材7a、及び、負極筺体8を有していてもよい。
The
負極筺体8は、負極を収容するものであり、イオン選択部材6、及び、多孔質部材7aを介して、金属電極4を覆っている。負極筺体8には、イオン選択部材6、及び、多孔質部材7aと重畳する位置に複数の開口9が設けられている。また、負極筺体8の表面の一部には、放電時に金属電極4から金属電極カートリッジ2の外側に電力を取り出すための電力取り出し部10が設けられている。電力取り出し部10は、集電体5と電気的に接続されている。
The
酸素透過抑制部材3aは、金属電極カートリッジ2を収容している。酸素透過抑制部材3aは、金属電極カートリッジ2の少なくとも一部を覆うものであればよい。酸素透過抑制部材3aには、金属電極カートリッジ2の出し入れ可能な収容口11(図1中では、閉じた状態)が設けられている。また、酸素透過抑制部材3aは、突起部12を有している。突起部12は、金属電極カートリッジ2と直に接している。
The oxygen
金属電極カートリッジ2の収容口11とは反対側の表面(金属電極カートリッジ2の電力取り出し部10とは反対側の表面)と、酸素透過抑制部材3aとの間には、空間13が設けられている。空間13は、金属電極カートリッジ2の収容口11側以外の表面(金属電極カートリッジ2の電力取り出し部10側以外の表面)と、酸素透過抑制部材3aとの間の領域の少なくとも一部に設けられていればよい。実施形態1において、空間13は、突起部12が金属電極カートリッジ2と直に接することによって形成されるものである。
A
次に、金属電極カートリッジ収容物1aの各構成部材について、以下に説明する。
Next, each constituent member of the metal electrode
金属電極4は、電極活物質を含み、負極の構成要素である。電極活物質は、複数の金属粒子及び複数の金属酸化物粒子の少なくとも一方で構成される。電極活物質が複数の金属酸化物粒子を含有する場合、金属電極カートリッジ2を充電装置に取り付けて充電することで、金属電極カートリッジ2を高エネルギー状態にすることができる。電極活物質の内部には、上述した各粒子同士(後述する添加剤等も含む)が接触しない空隙(細孔)が存在する。電極活物質は、下記の材料を含んでいてもよい。
・上述した各粒子同士を結着するための結着剤
・電極活物質の腐食及びシェイプチェンジを抑制するための添加剤
・電極活物質の電気伝導性を維持及び向上させるための導電剤
・電極活物質のイオン伝導性を確保するためのイオン伝導体(例えば、イオン交換樹脂、層状複水酸化物等)
The
-Binder for binding the above-mentioned particles to each other-Additive for suppressing corrosion and shape change of the electrode active material-Conductive agent for maintaining and improving electric conductivity of the electrode active material-Electrode Ion conductor for ensuring the ionic conductivity of the active material (for example, ion exchange resin, layered double hydroxide, etc.)
金属電極4に含まれる電極活物質としては、例えば、亜鉛、リチウム、ナトリウム、カルシウム、アルミニウム、マグネシウム、鉄、銅、コバルト、カドミウム、パラジウム等の金属;これらの金属のうちの2種以上を含む合金;これらの金属及び/又は合金の混合物;これらの金属の酸化物が挙げられる。中でも、金属電極4が金属空気電池の負極を構成する場合は、電極活物質として亜鉛、リチウム、アルミニウム、又は、鉄を用いれば、常温作動させることができる。また、亜鉛、鉄、アルミニウム、及び、銅は、取り扱い性(安全性)に優れている。以上のような観点から、金属電極4としては、亜鉛を主成分とする亜鉛電極が特に好ましく用いられる。金属電極4は、集電体5に金属種を電析させて形成されるものであってもよい。
Examples of the electrode active material contained in the
金属電極4の形状としては特に限定されず、例えば、平板状、棒状等が挙げられる。中でも、平板状のものが好ましく用いられる。
The shape of the
金属電極4の厚みは、電池容量を大きくする観点からは0.1mm以上であることが好ましく、取り扱い性及び反応抵抗を良好にする観点からは50mm以下であることが好ましい。金属電極4の厚みが50mmよりも大きい場合、正極と集電体5との間の距離が長くなることに起因して抵抗が高くなり、充放電効率が低下する懸念がある。
The thickness of the
集電体5は、金属電極4と同じく負極の構成要素である。集電体5の材料としては、例えば、ニッケル、銅、鉄、アルミニウム、ステンレス、白金、炭素等が挙げられる。これらの材料には、耐食性を向上させるために、ニッケル、スズ、インジウム、ビスマス等のメッキを施すことが好ましい。
The
集電体5の形状としては特に限定されず、例えば、箔状、メッシュ状、平板状等が挙げられる。集電体5としては、例えば、箔がプレス打ち抜き加工されたもの、箔又は平板がエッチング加工されたもの等を用いてもよい。
The shape of the
イオン選択部材6は、水酸化物イオン及び水のみを透過し、他のアニオン(例えば、テトラヒドロキソ亜鉛酸イオン等)を透過しないものである。
The
イオン選択部材6の材料としては、例えば、ゼオライト、層状複水酸化物等が挙げられる。
Examples of the material of the
イオン選択部材6の形状は特に限定されないが、膜状又は袋状であることが好ましい。
The shape of the
イオン選択部材6の厚みは、0.03mm以上、1mm以下であることが好ましい。イオン選択部材6の厚みが0.03mm未満である場合、イオン選択部材6が、衝撃(振動)、充電時に発生するデンドライト等によって破損しやすくなる懸念がある。イオン選択部材6の厚みが1mmよりも大きい場合、金属電極カートリッジ2が厚くなり過ぎてしまい、好ましくない。
The thickness of the
多孔質部材7aは、親水性を有し、負極全体に電解液を拡散するものである。例えば、多孔質部材7aをアルカリ水溶液に最大12時間浸漬する場合、多孔質部材7aの内部までアルカリ水溶液が浸み込んでいれば、親水性であると考えられる。多孔質部材7aによれば、均一な充放電を実現することができる。
The
多孔質部材7aの材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等が挙げられ、これらの材料を親水化処理したものが好ましい。多孔質部材7aとしては、例えば、これらの材料(繊維状)から作製される不織布又は織布を用いることができる。また、多孔質部材7aは、耐電解液性(特に、耐アルカリ性)を有する材料で構成されていることが好ましい。
Examples of the material of the
多孔質部材7aの厚みは、0.1mm以上、1mm以下であることが好ましい。多孔質部材7aの厚みが0.1mm未満である場合、多孔質部材7aが衝撃(振動)によって破損しやすくなる懸念がある。また、充放電時に負極筺体8の複数の開口9を通過する電解液を、多孔質部材7aの平面方向に充分に拡散させることができず、その結果、負極として利用可能な面積(電極反応範囲)が小さくなる懸念がある。多孔質部材7aの厚みが1mmよりも大きい場合、金属電極カートリッジ2が厚くなり過ぎてしまい、好ましくない。
The thickness of the
負極筺体8は、イオン選択部材6、及び、多孔質部材7aと重畳する位置に複数の開口9が設けられるものである。このような構成によれば、負極とその外部(例えば、電解液)との間のイオン伝導を確保することができる。本明細書中、開口は、厚み方向(図1中の左右方向)に設けられる貫通口又は連通口を示す。貫通口とは、一方の面から反対側の面へ空間が抜けている(貫通している)ものである。連通口とは、一方向(厚み方向)に連続した空間が形成されているものである。負極筺体8は、例えば、複数の開口9が設けられた2つのフレームをクリップ等で固定して一体化したものであってもよい。
The
負極筺体8の材料としては、例えば、樹脂、金属、セラミックス等が挙げられる。負極筺体8は、安全性の観点から、絶縁性を有する材料で構成されていることが好ましい。樹脂としては、例えば、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリ酢酸ビニル、ABS、塩化ビニリデン、ポリアセタール、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、フッ素樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。金属としては、例えば、ニッケル、ステンレス等が挙げられる。セラミックスとしては、例えば、酸化アルミニウム(アルミナ)等が挙げられる。また、負極筺体8の材料としては、多孔質材を用いてもよい。多孔質材としては、例えば、多孔質セラミックス、ガラス繊維等が挙げられる。ここで、負極筺体8が導電性を有する材料(例えば、金属)で構成される場合、負極と負極筺体8とが電気的に接続されていれば、充電時に金属含有イオンが負極筺体8の表面に集まって金属が析出する。その結果、負極と正極との間で短絡が発生する懸念がある。そのため、負極筺体8が導電性を有する材料で構成される場合、負極と負極筺体8とは、電気的に絶縁されていることが好ましい。また、負極筺体8は、耐電解液性(特に、耐アルカリ性)を有する材料で構成されていることが好ましい。
Examples of the material of the
負極筺体8の厚みは、0.5mm以上、3mm以下であることが好ましい。負極筺体8の厚みが0.5mm未満である場合、衝撃(振動)に対する負極筺体8の耐久性が低下する懸念がある。負極筺体8の厚みが3mmよりも大きい場合、金属電極カートリッジ2が厚くなり過ぎてしまい、その結果、重量エネルギー密度及び体積エネルギー密度が減少する懸念がある。
The thickness of the
負極筺体8の開口率は、30%以上、70%以下であることが好ましい。負極筺体8の開口率が30%未満である場合、充放電時の負極の特性が低下する懸念がある。負極筺体8の開口率が70%よりも大きい場合、負極筺体8の強度が低下する懸念がある。本明細書中、負極筺体の開口率は、電極反応範囲である金属電極4の面積(厚み方向から見たときの断面積)に対する、複数の開口9の総面積(厚み方向から見たときの総面積)の割合を示す。なお、図1中、開口9の数は複数であるが、1つであってもよい。また、負極筺体8の材料が多孔質材である場合、上記開口率を空隙率に置き換えてもよい。
The aperture ratio of the
開口9の形状としては特に限定されず、例えば、円形状、楕円形状、多角形状等が挙げられる。開口9が円形状又は楕円形状である場合、開口9に気泡(ガス)が滞留しにくくなる。このような気泡は、例えば、充電時に外部(充電極等)から侵入した空気(主に酸素)に起因するもの、金属電極カートリッジ2を電池筺体に挿入する際に侵入した空気に起因するもの等である。開口9が多角形状(例えば、正方形状、長方形状、六角形状、菱形状等)である場合、負極筺体8の開口率をより大きくすることができる。
The shape of the
開口9の径は、3mm以上、10mm以下であることが好ましい。本明細書中、開口の径は、厚み方向から見た開口における全方向の長さの中で最大の長さを示す。例えば、開口9が円形状である場合、開口9の径は直径を示す。開口9が楕円形状である場合、開口9の径は長軸の長さを示す。開口9が多角形状である場合、開口9の径は対角線の長さを示す。
The diameter of the
金属電極カートリッジ2を充放電時に電解液に浸漬した後、金属電極カートリッジ2(例えば、負極)には電解液が付着していてもよい。
After the
電解液は、溶媒に電解質が溶解したものであり、イオン伝導性を有する液体である。電解液の種類としては、一般的に用いられる電解液であれば特に限定されず、金属電極4を構成する金属(電極活物質)の種類によって選択すればよく、水溶媒を用いた電解液(電解質水溶液)であってもよいし、有機溶媒を用いた電解液(有機電解液)であってもよい。金属電極4と電解液との組み合わせとしては、例えば、以下のものが挙げられる。金属電極4が亜鉛、アルミニウム、又は、鉄を主として含む場合は、電解液として、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液等のアルカリ性電解液を用いることができる。金属電極4がマグネシウムを主として含む場合は、電解液として塩化ナトリウム水溶液等の中性電解液を用いることができる。金属電極4が、リチウム、ナトリウム、カルシウムを主として含む場合は、電解液として酸性電解液を用いることができる。また、金属電極4がリチウムを主として含む場合は、電解液として有機電解液を用いることが好ましい。有機電解液としては、例えば、LiPF6、LiClO4、LiAsF6、LiBF4、Li(CF3SO2)2N、Li(CF3SO3)、LiN(C2F5SO2)2等の公知のリチウム塩を、非プロトン性で鎖状構造を有さない有機溶媒(エチレンカーボネート、テトラヒドロフラン等)に溶解したものを用いることができる。
The electrolytic solution is a solution of an electrolyte in a solvent and is a liquid having ion conductivity. The type of the electrolytic solution is not particularly limited as long as it is a commonly used electrolytic solution, and may be selected according to the type of the metal (electrode active material) forming the
電解液は、ゲル化剤を含み、ゲル化されていてもよい。ゲル化剤としては、電解液をゲル化するために一般的に用いられるゲル化剤であれば特に限定されず、例えば、ポリアクリル酸カリウム、ポリアクリル酸ナトリウム等のポリアクリル酸塩;親水基としてスルホ基を有する2−アクリルアミド−2メチルプロパンスルホン酸等が挙げられる。また、電解液は、他の添加剤を含んでいてもよい。 The electrolytic solution may contain a gelling agent and may be gelled. The gelling agent is not particularly limited as long as it is a gelling agent generally used for gelling an electrolytic solution, and examples thereof include polyacrylates such as potassium polyacrylate and sodium polyacrylate; hydrophilic groups Examples thereof include 2-acrylamido-2 methylpropane sulfonic acid having a sulfo group. Further, the electrolytic solution may contain other additives.
酸素透過抑制部材3aは、金属電極カートリッジ2を収容し、金属電極カートリッジ2への酸素の侵入を抑制するものである。酸素透過抑制部材3aによれば、負極の酸化(不動態化)を抑制することができる。
The oxygen
酸素透過抑制部材3aの材料としては、酸素透過性に加えて溶剤透過性も低く、かつ、薄型、軽量、及び、高強度の材料が適している。具体的には、酸素透過抑制部材3aとして、複数のプラスチックフィルムの各々の間に金属箔を配置した積層フィルムが好ましく用いられる。積層フィルムは、例えば、その層数が3層である場合、2つのプラスチックフィルムの間に1つの金属箔が配置された構成を有している。
As a material for the oxygen
積層フィルムは、各層の材料(プラスチックフィルム、及び、金属箔)を重ね合わせて熱融着することによって形成することができる。 The laminated film can be formed by stacking the materials of the respective layers (plastic film and metal foil) and heat-sealing them.
プラスチックフィルムとしては、例えば、ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン等の材料で構成される、金属箔と熱融着可能なフィルムを用いることができる。複数のプラスチックフィルムの中で、最も金属電極カートリッジ2側に配置されるプラスチックフィルムは、ポリオレフィン等の耐電解液性(特に、耐アルカリ性)を有する材料で構成されていることが好ましい。プラスチックフィルムの厚みは、10μm以上、100μm以下であることが好ましい。
As the plastic film, it is possible to use a film which is composed of a material such as polyamide, polyester, or polyolefin and can be heat-sealed to the metal foil. Of the plurality of plastic films, the plastic film disposed closest to the
金属箔としては、例えば、アルミニウム、銅、鉄、ステンレス等の箔を用いることができる。金属箔の厚みは、1μm以上、100μm以下であることが好ましい。 As the metal foil, for example, foil of aluminum, copper, iron, stainless steel or the like can be used. The thickness of the metal foil is preferably 1 μm or more and 100 μm or less.
酸素透過抑制部材3aとしては、上述した積層フィルムの他に、ラミネート包材が好ましく用いられる。ラミネート包材は、互いに性質の異なる複数のフィルムを貼り合わせたものである。貼り合わせ方法の代表例としては、エクストルージョンラミネート(押し出しラミネート)、及び、ドライラミネートが挙げられる。エクストルージョンラミネートは、溶融したPEをスリット状に各フィルムに流し込み、圧着及び冷却後に巻き取る方法である。ドライラミネートは、複数のフィルムを互いに接着剤を介して貼り合わせる方法である。
As the oxygen
ラミネート包材としては、例えば、OPP(oriented polypropylene:延伸ポリプロピレン)/EVOH(ethylene−vinylalcohol copolymer:エチレン−ビニルアルコール共重合体)/PE(polyethylene:ポリエチレン)、OPP/VMPET(vacuum metalized polyethylene terephthalate:真空蒸着ポリエチレンテレフタレート)/CPP(cast polypropylene:無延伸ポリプロピレン)、KOP(K coated oriented polypropylene:Kコートポリプロピレン)/PE、KOP/EVA(ethylene−vinyl acetate copolymer:エチレン−酢酸ビニル共重合体)、KOP/LLDPE(linear low density polyethylene:直鎖低密度ポリエチレン)、KOP/CPP、PET(polyethylene terephthalate:ポリエチレンテレフタレート)/PE、PET/EVA、PET/LLDPE、PET/CPP、KPET(K coated polyethylene terephthalate:Kコートポリエチレンテレフタレート)/PE、KPET/EVA、KPET/LLDPE、KPET/CPP、ON(oriented nylon:延伸ナイロン)/PE、ON/EVA、ON/LLDPE、ON/CPP、KON(K coated oriented nylon:Kコート延伸ナイロン)/PE、KON/CPP、PET/VMPET/PE、PET/VMPET/EVA、PET/VMPET/LLDPE等が挙げられる。なお、上記「/」は、その左右に記載された層が積層していることを意味する。例えば、「層A/層B」は層A及び層Bが積層している状態を示し、「層A/層B/層C」は層A、層B、及び、層Cが順に積層している状態を示す。 Examples of the laminate packaging material include OPP (oriented polypropylene: oriented polypropylene) / EVOH (ethylene-vinyl alcohol copolymer: ethylene-vinyl alcohol copolymer) / PE (polyethylene: polyethylene), OPP / VMPET (vacuum polyethylene). Vapor-deposited polyethylene terephthalate) / CPP (cast polypropylene: unstretched polypropylene), KOP (K coated oriented polypropylene: K-coated polypropylene) / PE, KOP / EVA (ethylene-vinyl acetate copolymer). (Ren-vinyl acetate copolymer), KOP / LLDPE (linear low density polyethylene: linear low density polyethylene), KOP / CPP, PET (polyethylene terephthalate) / PE, PET / EVA, PET / LLDPE, PET / CPP, KPET (K coated polyethylene terephthalate) / PE, KPET / EVA, KPET / LLDPE, KPET / CPP, ON (oriented nylon: stretched nylon) / PE, ON / EVA, ON / LLDPE, ON / CPP, KON (K coated oriented nylon) / P E, KON / CPP, PET / VMPET / PE, PET / VMPET / EVA, PET / VMPET / LLDPE, etc. are mentioned. In addition, the above "/" means that the layers described on the left and right sides thereof are laminated. For example, “Layer A / Layer B” indicates a state in which Layer A and Layer B are stacked, and “Layer A / Layer B / Layer C” is formed by stacking Layer A, Layer B, and Layer C in this order. Indicates that
酸素透過抑制部材3aの形状は特に限定されないが、金属電極カートリッジ2を効率的に保管及び運搬する観点から、袋状であることが好ましい。例えば、上述した積層フィルム同士を熱融着することによって、図1に示すような袋状の酸素透過抑制部材3aを形成することができる。金属電極カートリッジ2を袋状の酸素透過抑制部材3aに入れた後に密閉する方法としては、例えば、熱融着、チャック、クリップ等を用いる方法が挙げられる。中でも、熱融着を用いる方法が好ましく用いられる。
The shape of the oxygen
酸素透過抑制部材3aは、更に、金属電極カートリッジ2側の表面に酸素吸収剤の層を有していてもよい。これにより、金属電極カートリッジ2への酸素の侵入が充分に抑制される。
The oxygen
突起部12は、金属電極カートリッジ2と直に接することによって空間13を形成するものである。実施形態1において、突起部12は、上述した積層フィルム同士の熱融着部に相当する。突起部12の形状としては特に限定されず、例えば、断面視したときに、四角形、三角形等であってもよい。なお、図1中、突起部12の数は1つであるが、複数であってもよい。
The
空間13は、金属電極カートリッジ2を保管及び運搬する際に、負極から浸み出した電解液を溜める空間である。電解液を空間13に溜めることにより、その電解液と負極との接触を抑制することができる。その結果、負極の自己腐食を抑制することができる。
The
負極に接触する電解液の量が多いほど、負極の自己腐食による容量低下の度合いは大きくなる。そのため、酸素透過抑制部材3aの内部には、電解液が全く存在しないことが望ましい。しかしながら、電解液が全く存在しない場合は、金属電極カートリッジ2を電池筺体に取り付けた後に、電解液が金属電極カートリッジ2に浸み込むのに時間がかかってしまう。その結果、放電時の電池(例えば、金属空気電池)の始動性が低下してしまう。以上を考慮すると、最小限の電解液が電極活物質の細孔中に存在することが望ましいと考えられる。そこで、充電後に、負極から余分な電解液を取り除く作業を行ってもよいが、この作業には時間がかかってしまい、効率が悪い。これに対して、実施形態1によれば、金属電極カートリッジ2を酸素透過抑制部材3aに入れた後、図1に示すような縦置きの状態(収容口11が鉛直方向上部に配置されている状態)で保管及び運搬すると、重力の作用によって、余分な電解液を空間13(鉛直方向下部)に徐々に移動させることができる。すなわち、金属電極カートリッジ2の保管及び運搬中に、負極から余分な電解液を取り除く作業を自然に行うことができる。この場合、電極活物質の細孔中には、毛細管現象によって最小限の電解液が残ると考えられる。
The greater the amount of the electrolytic solution that contacts the negative electrode, the greater the degree of capacity decrease due to self-corrosion of the negative electrode. Therefore, it is desirable that the electrolytic solution does not exist at all inside the oxygen
続いて、金属電極カートリッジ2の保管方法、及び、金属電極カートリッジ2の運搬方法について、図2を参照して説明する。図2は、充電から放電までのフローを示す模式図であり、(a)は金属電極カートリッジを充電装置から取り出す様子を示し、(b)は充電後の金属電極カートリッジを保管及び運搬する様子を示し、(c)は充電後の金属電極カートリッジを電池筺体に取り付ける様子を示す。
Next, a method for storing the
(a)充電〜金属電極カートリッジの取り出し
まず、金属電極カートリッジ2を充電装置14に取り付けて、充電を行う。その後、図2(a)に示すように、充電装置14から充電後の金属電極カートリッジ2を取り出す。充電装置14には、負極と対向する充電極が設けられている。
(A) Charging-Removal of Metal Electrode Cartridge First, the
(b)金属電極カートリッジの保管及び運搬
充電後の金属電極カートリッジ2を酸素透過抑制部材3aに入れる。その結果、図2(b)に示すように、金属電極カートリッジ収容物1aが構成される。充電後の金属電極カートリッジ2は、金属電極カートリッジ収容物1aによって保管される。そして、充電後の金属電極カートリッジ2は、金属電極カートリッジ収容物1aによって後述する電池筺体15へ運搬される。
(B) Storage and Transport of Metal Electrode Cartridge The
(c)金属電極カートリッジの取り付け〜放電
充電後の金属電極カートリッジ2を酸素透過抑制部材3aから取り出す。その後、図2(c)に示すように、充電後の金属電極カートリッジ2を電池筺体15に取り付けて、放電を行う。電池筺体15には、負極と対向する正極が設けられている。正極の材料としては、負極を構成する金属よりも電気陰性度が高い材料を用いることができる。正極の材料としては、例えば、気体であれば、酸素、窒素、塩素等が挙げられ、液体であれば、四塩化炭素、過酸化水素等が挙げられ、固体であれば、金属硫化物、金属塩化物等が挙げられる。負極を構成する金属の種類によっては、正極を金属電極としてもよい。正極が空気極である場合は、金属空気電池が構成される。この場合、金属電極4、及び、集電体5は、金属空気電池の負極を構成することになる。空気極は、電子、水、及び、酸素から水酸化物イオンを生成する電極である。
(C) Attachment of metal electrode cartridge to
実施形態1によれば、下記の効果を奏することができる。
(1)金属電極カートリッジ2が酸素透過抑制部材3aに収容されているため、金属電極カートリッジ2への酸素の侵入が抑制され、その結果、負極の酸化(不動態化)が抑制される。
(2)空間13が設けられているため、負極から浸み出した電解液と負極との接触が抑制され、その結果、負極の自己腐食が抑制される。
以上より、充電後の金属電極カートリッジ2を電池筺体に取り付ける前に保管及び運搬する間において、負極の容量低下を抑制することができる。その結果、放電容量の低下を抑制することができる。
According to the first embodiment, the following effects can be achieved.
(1) Since the
(2) Since the
As described above, it is possible to suppress the decrease in the capacity of the negative electrode during the storage and transportation of the charged
[実施形態2]
図3は、実施形態2の金属電極カートリッジ収容物を示す断面模式図である。実施形態2は、金属電極カートリッジと酸素透過抑制部材との間に多孔質部材が配置されること以外、実施形態1と同様であるため、重複する点については説明を適宜省略する。
[Embodiment 2]
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a metal electrode cartridge container according to the second embodiment. The second embodiment is the same as the first embodiment except that the porous member is arranged between the metal electrode cartridge and the oxygen permeation suppression member, and thus the description of the overlapping points will be appropriately omitted.
金属電極カートリッジ収容物1bにおいて、金属電極カートリッジ2と酸素透過抑制部材3aとの間に、多孔質部材7bが配置されている。多孔質部材7bは、金属電極カートリッジ2の表面に配置されており、金属電極カートリッジ2と直に接している。多孔質部材7bは、金属電極カートリッジ2と酸素透過抑制部材3aとの間の少なくとも一部に配置されていればよい。例えば、多孔質部材7bが空間13に配置されて金属電極カートリッジ2と直に接し、空間13が多孔質部材7bの空隙を含んでいてもよい。多孔質部材7bは、上述した多孔質部材7aと同様である。
In the metal
実施形態1においては、金属電極カートリッジ2と酸素透過抑制部材3aとの隙間に、負極から浸み出した電解液が滞留してしまい、電解液が空間13に移動するのに時間がかかってしまう懸念がある。これに対して、実施形態2によれば、負極から浸み出した電解液が多孔質部材7bの内部に浸透し、重力の作用によって空間13に移動しやすくなる。
In the first embodiment, the electrolytic solution leached from the negative electrode stays in the gap between the
実施形態2によれば、実施形態1の効果に加えて、下記の効果を奏することができる。
(1)多孔質部材7bによって、負極から浸み出した電解液が空間13に移動しやすくなる。
(2)多孔質部材7bが負極から浸み出した電解液を保持するため、負極の自己腐食が充分に抑制される。
(3)金属電極カートリッジ収容物1bを横置きの状態(収容口11が水平方向に配置されている状態:図3に示す状態から90°回転させた状態)にしても、多孔質部材7bが負極から浸み出した電解液を保持するため、負極と電解液との接触が抑制される。
(4)金属電極カートリッジ収容物1bを横置きの状態にしても、多孔質部材7bが負極から浸み出した電解液を保持するため、金属電極カートリッジ2の収容口11側の表面への電解液の付着が防止される。その結果、金属電極カートリッジ2を取り扱う際に、電解液との接触が防止される。
(5)金属電極カートリッジ収容物1bを横置きの状態にしても、多孔質部材7bが負極から浸み出した電解液を保持するため、電力取り出し部10への電解液の付着が防止される。その結果、電解液による電力取り出し部10の腐食が防止される。
(6)多孔質部材7bが負極から浸み出した電解液を保持するため、金属電極カートリッジ2が適度な湿潤状態に保たれる。その結果、放電時の電池の始動性が向上する。
According to the second embodiment, the following effects can be achieved in addition to the effects of the first embodiment.
(1) The
(2) Since the
(3) Even if the metal electrode
(4) Since the
(5) Since the
(6) Since the
[実施形態3]
図4は、実施形態3の金属電極カートリッジ収容物を示す断面模式図である。実施形態3は、酸素透過抑制部材を覆う電極形状保持部材が配置されること以外、実施形態2と同様であるため、重複する点については説明を適宜省略する。
[Third Embodiment]
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a metal electrode cartridge container according to the third embodiment. The third embodiment is the same as the second embodiment except that the electrode shape holding member that covers the oxygen permeation suppression member is arranged, and thus the description of the overlapping points will be appropriately omitted.
金属電極カートリッジ収容物1cにおいて、酸素透過抑制部材3aの収容口11側の表面と収容口11とは反対側の表面とを除く表面(以下、第1の表面とも言う。)の一部を覆う位置に、電極形状保持部材16aが配置されている。電極形状保持部材16aは、酸素透過抑制部材3aの少なくとも一部を覆う位置に配置されていればよい。例えば、酸素透過抑制部材3aの第1の表面の一部を覆う位置に、2つの電極形状保持部材が対向して配置されていてもよい。この場合、2つの電極形状保持部材をクリップ、万力等によって固定してもよい。
In the metal electrode
従来の方法で金属電極カートリッジを保管及び運搬する場合、負極の自己腐食が原因で発生するガスによって金属電極が膨張したり、保管及び運搬中に受ける衝撃によって集電体から金属電極が剥がれたりすることがある。その結果、負極の内部において電子が伝導する経路が消失し、すなわち、金属電極内に放電に利用できない部分が発生してしまい、放電容量が低下してしまう。これに対して、実施形態3によれば、電極形状保持部材16aが負極を押さえるため、金属電極4の膨張及び剥がれが抑制される。その結果、金属電極4において放電に利用できない部分の発生が抑制され、放電容量の低下が充分に抑制される。
When the metal electrode cartridge is stored and transported by the conventional method, the metal electrode expands due to the gas generated due to the self-corrosion of the negative electrode, or the metal electrode peels off from the current collector due to the shock received during storage and transportation. Sometimes. As a result, the electron conduction path disappears inside the negative electrode, that is, a portion that cannot be used for discharging is generated in the metal electrode, and the discharge capacity decreases. On the other hand, according to the third embodiment, since the electrode
電極形状保持部材16aの材料としては、例えば、樹脂、金属、金属酸化物等が挙げられる。負極をより強く押さえる観点から、電極形状保持部材16aとしては、剛性(例えば、ヤング率)のより高い材料を選択することが好ましい。
Examples of the material of the electrode
電極形状保持部材16aのヤング率は、温度25℃において、2.0GPa以上であることが好ましい。ヤング率は、例えば、自由共振式固有振動法を採用した、日本テクノプラス社製の自由共振式ヤング率測定装置(製品名:JE−RT)を用いて測定することができる。
The Young's modulus of the electrode
電極形状保持部材16aの厚みは、1mm以上であることが好ましい。電極形状保持部材16aの厚みが1mm以上である場合、電極形状保持部材16aの剛性が充分に高まるため、負極をより強く押さえることができる。
The electrode
実施形態3によれば、実施形態2の効果に加えて、下記の効果を奏することができる。
(1)電極形状保持部材16aが負極を押さえるため、金属電極4の膨張及び剥がれが抑制される。その結果、金属電極4において放電に利用できない部分の発生が抑制され、放電容量の低下が充分に抑制される。
(2)電極形状保持部材16aが負極を押さえるため、負極から余分な電解液が効率的に取り除かれ、負極の容量低下が抑制される。
(3)電極形状保持部材16aが負極を押さえるため、酸素透過抑制部材3aの内部の空気が負極の表面に到達しにくくなる。その結果、負極の酸化が充分に抑制される。
(4)電極形状保持部材16aが負極を押さえるため、金属電極カートリッジ2が適度な湿潤状態に充分保たれる。
(5)電極形状保持部材16aによって、酸素透過抑制部材3aの破損が防止される。
(6)電極形状保持部材16aによって、金属電極4、負極筺体8等の破損が防止される。
(7)多孔質部材7bが、金属電極カートリッジ2、及び、電極形状保持部材16aによる押圧で収縮するため、多孔質部材7bが保持していた電解液が絞り出され、空間13に効率的に溜められる。
(8)多孔質部材7bが収縮可能であるため、電極形状保持部材16aの取り付けが容易になる。
According to the third embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects of the second embodiment.
(1) Since the electrode
(2) Since the electrode
(3) Since the electrode
(4) Since the electrode
(5) The electrode
(6) The electrode
(7) Since the
(8) Since the
[実施形態3の変形例1]
図5は、実施形態3の変形例1の金属電極カートリッジ収容物を示す断面模式図である。実施形態3の変形例1は、電極形状保持部材の形状が異なること以外、実施形態3と同様であるため、重複する点については説明を適宜省略する。
[Modification 1 of Embodiment 3]
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a metal electrode cartridge container according to the modified example 1 of the third embodiment. The first modification of the third embodiment is the same as the third embodiment except that the shape of the electrode shape holding member is different, and thus the description of the overlapping points will be appropriately omitted.
金属電極カートリッジ収容物1dにおいて、酸素透過抑制部材3aの第1の表面の一部に加えて、収容口11とは反対側の表面(以下、第2の表面とも言う。)を覆う位置に、電極形状保持部材16bが配置されている。すなわち、電極形状保持部材16bは、容器状である。
In the metal electrode
実施形態3の変形例1によれば、実施形態3の効果に加えて、下記の効果を奏することができる。
(1)電極形状保持部材16bが、酸素透過抑制部材3aの第1の表面の一部に加えて第2の表面も覆っているため、酸素透過抑制部材3aの破損が充分に防止される。
(2)電極形状保持部材16bが、酸素透過抑制部材3aの第1の表面の一部に加えて第2の表面も覆っているため、金属電極カートリッジ収容物1dの縦置きの状態(図5に示すような状態)での安定性が向上する。
According to the first modification of the third embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects of the third embodiment.
(1) Since the electrode
(2) Since the electrode
[実施形態3の変形例2]
図6は、実施形態3の変形例2の金属電極カートリッジ収容物を示す断面模式図である。実施形態3の変形例2は、電極形状保持部材の形状が異なること以外、実施形態3の変形例1と同様であるため、重複する点については説明を適宜省略する。
[
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a metal electrode cartridge container of
金属電極カートリッジ収容物1eにおいて、酸素透過抑制部材3bの収容口11側以外の表面の一部を覆う位置に、電極形状保持部材16cが配置されている。電極形状保持部材16cの、酸素透過抑制部材3bの底部側(酸素透過抑制部材3bの収容口11とは反対側)の表面は、酸素透過抑制部材3bに向かって突出している。これに伴い、酸素透過抑制部材3bの底部は、金属電極カートリッジ2に向かって突出している。空間13は、金属電極カートリッジ2と酸素透過抑制部材3bの底部との間に設けられている。電極形状保持部材16cは、酸素透過抑制部材3bの底部側の表面の少なくとも一部が酸素透過抑制部材3bに向かって突出していればよい。
In the metal
実施形態3の変形例2によれば、実施形態3の変形例1と同様の効果を奏することができる。 According to the second modification of the third embodiment, the same effect as that of the first modification of the third embodiment can be obtained.
[実施形態3の変形例3]
図7は、実施形態3の変形例3の金属電極カートリッジ収容物を示す断面模式図である。実施形態3の変形例3は、電極形状保持部材の形状が異なること以外、実施形態3の変形例1と同様であるため、重複する点については説明を適宜省略する。
[Modification 3 of Embodiment 3]
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a metal electrode cartridge container of Modification 3 of Embodiment 3. The third modification of the third embodiment is the same as the first modification of the third embodiment except that the shape of the electrode shape holding member is different. Therefore, the description of the overlapping points will be appropriately omitted.
金属電極カートリッジ収容物1fにおいて、酸素透過抑制部材3cの収容口11側以外の表面の一部を覆う位置に、電極形状保持部材16dが配置されている。電極形状保持部材16dの、酸素透過抑制部材3cの底部側(酸素透過抑制部材3cの収容口11とは反対側)の表面は、一部が傾斜しており、酸素透過抑制部材3cとは反対側に向かって窪んでいる。これに伴い、酸素透過抑制部材3cの底部は、一部が傾斜しており、金属電極カートリッジ2とは反対側に向かって窪んでいる。空間13は、金属電極カートリッジ2と酸素透過抑制部材3cの底部との間に設けられている。電極形状保持部材16dは、酸素透過抑制部材3cの底部側の表面の少なくとも一部が酸素透過抑制部材3cとは反対側に向かって窪んでいればよい。
In the metal electrode
実施形態3の変形例3によれば、実施形態3の変形例1と同様の効果を奏することができる。 According to the modified example 3 of the third embodiment, the same effect as that of the modified example 1 of the third embodiment can be obtained.
[実施形態3の変形例4]
図8は、実施形態3の変形例4の金属電極カートリッジ収容物を示す断面模式図である。実施形態3の変形例4は、電極形状保持部材の形状が異なること以外、実施形態3の変形例1と同様であるため、重複する点については説明を適宜省略する。
[
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a metal electrode cartridge container according to a modified example 4 of the third embodiment.
金属電極カートリッジ収容物1gにおいて、酸素透過抑制部材3dの収容口11側以外の表面の一部を覆う位置に、電極形状保持部材16eが配置されている。電極形状保持部材16eの、酸素透過抑制部材3dの底部側(酸素透過抑制部材3dの収容口11とは反対側)の表面の一部は、酸素透過抑制部材3dとは反対側に向かって窪んでいる。これに伴い、酸素透過抑制部材3dの底部の一部は、金属電極カートリッジ2とは反対側に向かって窪んでいる。空間13は、金属電極カートリッジ2と酸素透過抑制部材3dの底部との間に設けられている。
In the metal
実施形態3の変形例4によれば、実施形態3の変形例1と同様の効果を奏することができる。
According to
[実施形態4]
図9は、実施形態4の金属電極カートリッジ収容物を示す断面模式図である。実施形態4は、酸素透過抑制部材と多孔質部材とが貼り合わされていること以外、実施形態3の変形例1と同様であるため、重複する点については説明を適宜省略する。
[Embodiment 4]
FIG. 9 is a schematic sectional view showing a metal electrode cartridge container according to the fourth embodiment. The fourth embodiment is the same as the first modified example of the third embodiment except that the oxygen permeation suppression member and the porous member are bonded together, and thus the description of the overlapping points will be appropriately omitted.
金属電極カートリッジ収容物1hにおいて、酸素透過抑制部材3aと多孔質部材7bとは、接着部材17を介して貼り合わされている。図9中、接着部材17は、酸素透過抑制部材3aと多孔質部材7bとの間に配置されているが、多孔質部材7bの端部を覆うように配置されていてもよい。
In the metal
上述したように、多孔質部材7bによって、負極から浸み出した電解液が空間13に移動しやすくなる。しかしながら、金属電極カートリッジ2を酸素透過抑制部材3aから取り出す際に、多孔質部材7bが金属電極カートリッジ2に付着した状態で取り出される懸念がある。この場合、多孔質部材7bを金属電極カートリッジ2から取り外す作業が発生し、効率が悪くなってしまう。これに対して、実施形態4によれば、酸素透過抑制部材3aと多孔質部材7bとが接着部材17を介して貼り合わされているため、金属電極カートリッジ2を酸素透過抑制部材3aから取り出す際に、多孔質部材7bが金属電極カートリッジ2に付着した状態で取り出されることがない。また、多孔質部材7bの位置が固定されているため、金属電極カートリッジ2を酸素透過抑制部材3aに容易に入れることができる。
As described above, the
接着部材17としては、例えば、のり等の接着剤、粘着剤層を有する両面テープ等が挙げられる。接着部材17は、耐電解液性(特に、耐アルカリ性)を有する接着材料又は粘着材料を含むことが好ましい。
Examples of the
実施形態4によれば、実施形態3の変形例1の効果に加えて、下記の効果を奏することができる。
(1)酸素透過抑制部材3aと多孔質部材7bとが接着部材17を介して貼り合わされているため、酸素透過抑制部材3aに対する金属電極カートリッジ2の出し入れが容易になり、作業性が向上する。
According to the fourth embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects of the first modification of the third embodiment.
(1) Since the oxygen
[実施形態4の変形例1]
図10は、実施形態4の変形例1の金属電極カートリッジ収容物を示す断面模式図である。実施形態4の変形例1は、多孔質部材の形状が異なること以外、実施形態4と同様であるため、重複する点については説明を適宜省略する。
[Modification 1 of Embodiment 4]
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a metal electrode cartridge accommodation item of the first modification of the fourth embodiment. The first modification of the fourth embodiment is the same as the fourth embodiment except that the shape of the porous member is different, and thus the description of the overlapping points will be appropriately omitted.
金属電極カートリッジ収容物1jにおいて、金属電極カートリッジ2と酸素透過抑制部材3aとの間に、多孔質部材7cが配置されている。多孔質部材7cは、金属電極カートリッジ2の表面に配置されており、金属電極カートリッジ2と直に接している。多孔質部材7cは、金属電極カートリッジ2の外形に沿う形状を有している。多孔質部材7cは、負極筺体8の複数の開口9に合致する複数の凸部を表面に有している。複数の凸部は、多孔質部材7cの表面に予め設けられるものであってもよいし、多孔質部材7cが酸素透過抑制部材3aを介して電極形状保持部材16bに押さえられ、複数の開口9に入り込むことによって形成されるものであってもよい。
In the metal
上述したように、多孔質部材7cによって、負極から浸み出した電解液が空間13に移動しやすくなる。しかしながら、負極筺体8の複数の開口9に、負極から浸み出した電解液が滞留してしまい、電解液が空間13に移動するのに時間がかかってしまう懸念がある。これに対して、実施形態4の変形例1によれば、多孔質部材7cと金属電極カートリッジ2との接触面積が大きいため、負極から浸み出した電解液が多孔質部材7cの内部に効率良く浸透し、重力の作用によって空間13に移動しやすくなる。
As described above, the
実施形態4の変形例1によれば、実施形態4の効果に加えて、下記の効果を奏することができる。
(1)多孔質部材7cによって、負極から浸み出した電解液が空間13に効率良く移動する。
According to the first modification of the fourth embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects of the fourth embodiment.
(1) The electrolyte leached from the negative electrode efficiently moves to the
[実施形態5]
図11は、実施形態5の金属電極カートリッジ収容物を示す断面模式図である。実施形態5は、金属電極カートリッジ収容物の置き方が異なること以外、実施形態1と同様であるため、重複する点については説明を適宜省略する。
[Fifth Embodiment]
FIG. 11 is a schematic sectional view showing a metal electrode cartridge container according to the fifth embodiment. The fifth embodiment is the same as the first embodiment except that the method of placing the metal electrode cartridge contents is different, and thus the description of the overlapping points will be appropriately omitted.
金属電極カートリッジ収容物1kは、実施形態1の金属電極カートリッジ収容物1aを横置きにした状態(図1に示す状態から90°回転させた状態)に相当する。両者の相違点は、突起部12の位置、及び、空間13の位置である。
The metal electrode
酸素透過抑制部材3eは、複数の突起部12を有している。複数の突起部12は、金属電極カートリッジ2と直に接している。図11中、複数の突起部12は、金属電極カートリッジ2の両側(図11中の上側及び下側)に設けられているが、片側のみに設けられていてもよい。この場合、複数の突起部12が設けられる部分を下側(鉛直方向下部)に配置すればよい。これにより、後述する空間13に電解液を溜めることができる。
The oxygen
金属電極カートリッジ2の収容口11側以外の表面と酸素透過抑制部材3eとの間の領域のうち、金属電極カートリッジ2の収容口11とは反対側の表面と酸素透過抑制部材3eとの間以外の一部(鉛直方向下部)には、空間13が設けられている。実施形態5において、空間13は、複数の突起部12が金属電極カートリッジ2と直に接することによって形成されるものである。
Of the region between the surface of the
空間13は、金属電極カートリッジ2を保管及び運搬する際に、負極から浸み出した電解液を溜める空間である。電解液を空間13に溜めることにより、その電解液と負極との接触を抑制することができる。その結果、負極の自己腐食を抑制することができる。実施形態5によれば、金属電極カートリッジ2を酸素透過抑制部材3eに入れた後、図11に示すような横置きの状態で保管及び運搬すると、重力の作用によって、余分な電解液を空間13(鉛直方向下部)に徐々に移動させることができる。
The
実施形態5によれば、実施形態1の効果に加えて、下記の効果を奏することができる。
(1)金属電極カートリッジ収容物1kが横置き可能で積み重ねしやすいため、縦置きの状態(例えば、実施形態1)と比較して、保管及び運搬する際の効率が良い。
According to the fifth embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects of the first embodiment.
(1) Since the metal
[実施形態6]
図12は、実施形態6の金属電極カートリッジ収容物を示す断面模式図である。実施形態6は、金属電極カートリッジと酸素透過抑制部材との間に多孔質部材が配置されること以外、実施形態5と同様であるため、重複する点については説明を適宜省略する。
[Sixth Embodiment]
FIG. 12 is a schematic sectional view showing a metal electrode cartridge container according to the sixth embodiment. The sixth embodiment is the same as the fifth embodiment except that the porous member is arranged between the metal electrode cartridge and the oxygen permeation suppression member, and thus the description of the overlapping points will be appropriately omitted.
金属電極カートリッジ収容物1mにおいて、金属電極カートリッジ2と酸素透過抑制部材3eとの間に、多孔質部材7bが配置されている。多孔質部材7bは、金属電極カートリッジ2の表面に配置されており、金属電極カートリッジ2と直に接している。また、空間13は、多孔質部材7bの空隙を含んでいる(多孔質部材7bの空隙が空間13を兼ねる)。
In the metal
実施形態5においては、負極から浸み出した電解液が空間13に溜まるが、金属電極カートリッジ収容物1kを大きく揺らすと、電解液が負極と接触してしまう懸念がある。これに対して、実施形態6によれば、多孔質部材7bが負極から浸み出した電解液を保持するため、負極と電解液との接触が充分に抑制される。その結果、負極の自己腐食が充分に抑制される。
In the fifth embodiment, the electrolytic solution leached from the negative electrode is stored in the
実施形態6によれば、実施形態5の効果に加えて、下記の効果を奏することができる。
(1)多孔質部材7bが負極から浸み出した電解液を保持するため、負極の自己腐食が充分に抑制される。
(2)金属電極カートリッジ収容物1mの置き方を変えても(例えば、縦置きの状態に変えても)、多孔質部材7bが負極から浸み出した電解液を保持するため、負極と電解液との接触が抑制される。
(3)多孔質部材7bが負極から浸み出した電解液を保持するため、金属電極カートリッジ2の収容口11側の表面への電解液の付着が防止される。その結果、金属電極カートリッジ2を取り扱う際に、電解液との接触が防止される。
(4)多孔質部材7bが負極から浸み出した電解液を保持するため、電力取り出し部10への電解液の付着が防止される。その結果、電解液による電力取り出し部10の腐食が防止される。
(5)多孔質部材7bが負極から浸み出した電解液を保持するため、金属電極カートリッジ2が適度な湿潤状態に保たれる。その結果、放電時の電池の始動性が向上する。
According to the sixth embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects of the fifth embodiment.
(1) Since the
(2) Since the
(3) Since the
(4) Since the
(5) Since the
[実施形態7]
図13は、実施形態7の金属電極カートリッジ収容物を示す断面模式図である。実施形態7は、酸素透過抑制部材を覆う電極形状保持部材が配置されること以外、実施形態6と同様であるため、重複する点については説明を適宜省略する。
[Embodiment 7]
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing a metal electrode cartridge container according to the seventh embodiment. The seventh embodiment is the same as the sixth embodiment except that the electrode shape holding member that covers the oxygen permeation suppression member is arranged, and thus the description of the overlapping points will be appropriately omitted.
金属電極カートリッジ収容物1nにおいて、酸素透過抑制部材3eの収容口11側の表面と収容口11とは反対側の表面とを除く表面(以下、第3の表面とも言う。)の一部を覆う位置に、電極形状保持部材16aが配置されている。
In the metal electrode
実施形態7によれば、実施形態6の効果に加えて、下記の効果を奏することができる。
(1)電極形状保持部材16aが負極を押さえるため、金属電極4の膨張及び剥がれが抑制される。その結果、金属電極4において放電に利用できない部分の発生が抑制され、放電容量の低下が充分に抑制される。
(2)電極形状保持部材16aが負極を押さえるため、負極から余分な電解液が効率的に取り除かれ、負極の容量低下が抑制される。
(3)電極形状保持部材16aが負極を押さえるため、酸素透過抑制部材3eの内部の空気が負極の表面に到達しにくくなる。その結果、負極の酸化が充分に抑制される。
(4)電極形状保持部材16aが負極を押さえるため、金属電極カートリッジ2が適度な湿潤状態に充分保たれる。
(5)電極形状保持部材16aによって、酸素透過抑制部材3eの破損が防止される。
(6)電極形状保持部材16aによって、金属電極4、負極筺体8等の破損が防止される。
(7)多孔質部材7bが、金属電極カートリッジ2、及び、電極形状保持部材16aによる押圧で収縮するため、多孔質部材7bが保持していた電解液が絞り出され、空間13に効率的に溜められる。
(8)多孔質部材7bが収縮可能であるため、電極形状保持部材16aの取り付けが容易になる。
According to the seventh embodiment, the following effects can be achieved in addition to the effects of the sixth embodiment.
(1) Since the electrode
(2) Since the electrode
(3) Since the electrode
(4) Since the electrode
(5) The electrode
(6) The electrode
(7) Since the
(8) Since the
[実施形態7の変形例1]
図14は、実施形態7の変形例1の金属電極カートリッジ収容物を示す断面模式図である。実施形態7の変形例1は、電極形状保持部材の形状が異なること以外、実施形態7と同様であるため、重複する点については説明を適宜省略する。
[Modification 1 of Embodiment 7]
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing a metal electrode cartridge accommodation item of the first modification of the seventh embodiment. The first modification of the seventh embodiment is the same as the seventh embodiment except that the shape of the electrode shape holding member is different, and thus the description of the overlapping points will be appropriately omitted.
金属電極カートリッジ収容物1pにおいて、酸素透過抑制部材3eの第3の表面の一部に加えて、収容口11とは反対側の表面(以下、第4の表面とも言う。)を覆う位置に、電極形状保持部材16bが配置されている。すなわち、電極形状保持部材16bは、容器状である。
In the metal electrode
実施形態7の変形例1によれば、実施形態7の効果に加えて、下記の効果を奏することができる。
(1)電極形状保持部材16bによって、酸素透過抑制部材3eの破損が充分に防止される。
(2)電極形状保持部材16bが、酸素透過抑制部材3eの第3の表面の一部に加えて第4の表面も覆っているため、金属電極カートリッジ収容物1pを縦置きの状態にしても安定性が向上する。
According to the first modification of the seventh embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects of the seventh embodiment.
(1) The electrode
(2) Since the electrode
[実施形態8]
図15は、実施形態8の金属電極カートリッジ収容物を示す断面模式図である。実施形態8は、酸素透過抑制部材と多孔質部材とが貼り合わされていること以外、実施形態7の変形例1と同様であるため、重複する点については説明を適宜省略する。
[Embodiment 8]
FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing a metal electrode cartridge container according to the eighth embodiment. The eighth embodiment is the same as the first modified example of the seventh embodiment except that the oxygen permeation suppression member and the porous member are bonded together, and thus the description of the overlapping points will be appropriately omitted.
金属電極カートリッジ収容物1qにおいて、酸素透過抑制部材3eと多孔質部材7bとは、接着部材17を介して貼り合わされている。なお、図15中、接着部材17は、酸素透過抑制部材3eと多孔質部材7bとの間に配置されているが、多孔質部材7bの端部を覆うように配置されていてもよい。
In the metal electrode cartridge housing 1q, the oxygen
実施形態8によれば、実施形態7の変形例1の効果に加えて、下記の効果を奏することができる。
(1)酸素透過抑制部材3eと多孔質部材7bとが接着部材17を介して貼り合わされているため、酸素透過抑制部材3eに対する金属電極カートリッジ2の出し入れが容易になり、作業性が向上する。
According to the eighth embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects of the first modification of the seventh embodiment.
(1) Since the oxygen
[実施形態9]
図16は、実施形態9の金属電極カートリッジ収容物を示す断面模式図である。実施形態9は、複数の金属電極カートリッジが1つの酸素透過抑制部材に収容されていること以外、実施形態4と同様であるため、重複する点については説明を適宜省略する。
[Embodiment 9]
FIG. 16 is a schematic sectional view showing a metal electrode cartridge container according to the ninth embodiment. The ninth embodiment is the same as the fourth embodiment except that a plurality of metal electrode cartridges are housed in one oxygen permeation suppression member, and thus the description of the overlapping points will be appropriately omitted.
金属電極カートリッジ収容物1rにおいて、複数の金属電極カートリッジ2は、酸素透過抑制部材3fで仕切られて配置されている。また、酸素透過抑制部材3fを覆う位置に、電極形状保持部材16fが配置されている。更に、各金属電極カートリッジ2は、モジュール化部材18に接続されている。これにより、複数の金属電極カートリッジ2を一体化した状態(モジュール化された状態)で取り扱うことができる。
In the metal
金属空気電池は、単独の状態(単セル)での電圧が低い。そのため、実際には、複数の金属空気電池を直列に接続することによって、全体の電圧を高くする場合が多い。この場合、複数の金属電極カートリッジを1つずつ取り扱うと、すべての金属電極カートリッジを充電装置から取り出す作業と、すべての金属電極カートリッジを電池筺体(放電装置)に取り付ける作業とに、時間及び手間がかかってしまう。更に、酸素透過抑制部材及び電極形状保持部材の数が多く、作業の邪魔になる等の問題が発生してしまう。これに対して、実施形態9によれば、複数の金属電極カートリッジ2がモジュール化部材18によってモジュール化された状態で取り扱われるため、上述した問題が解決される。
The metal-air battery has a low voltage in a single state (single cell). Therefore, in practice, the total voltage is often increased by connecting a plurality of metal-air batteries in series. In this case, if a plurality of metal electrode cartridges are handled one by one, it takes time and effort to remove all the metal electrode cartridges from the charging device and to attach all the metal electrode cartridges to the battery housing (discharge device). It will take. Furthermore, the number of oxygen permeation suppression members and electrode shape holding members is large, which causes problems such as hindering work. On the other hand, according to the ninth embodiment, since the plurality of
モジュール化部材18の材料は、絶縁性を有する材料であってもよく、導電性を有する材料であってもよく、使用状況に応じて適宜選択可能である。
The material of the
電極形状保持部材16fとモジュール化部材18とは、固定部材によって固定されていてもよい。これにより、金属電極カートリッジ収容物1rの気密性が高まり、各金属電極カートリッジ2への酸素の侵入を充分に抑制することができる。また、金属電極カートリッジ収容物1rが直方体状になり、積み重ねしやすいため、保管及び運搬する際の効率が向上する。
The electrode
酸素透過抑制部材3fとモジュール化部材18とは、シール部材を介して貼り合わされていてもよい。これにより、金属電極カートリッジ収容物1rの気密性が高まり、各金属電極カートリッジ2への酸素の侵入を充分に抑制することができる。
The oxygen
実施形態9によれば、実施形態4の効果に加えて、下記の効果を奏することができる。
(1)複数の金属電極カートリッジ2がモジュール化された状態であっても、保管及び運搬する間における負極の容量低下が抑制される。
(2)複数の金属電極カートリッジ2がモジュール化されているため、すべての金属電極カートリッジ2を充電装置から取り出す作業と、すべての金属電極カートリッジ2を電池筺体に取り付ける作業とが容易になり、作業性が向上する。
(3)酸素透過抑制部材3f、及び、電極形状保持部材16fが各々1つずつであるため、作業スペースを確保しやすくなり、作業性が向上する。
According to the ninth embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects of the fourth embodiment.
(1) Even when the plurality of
(2) Since the plurality of
(3) Since there is only one oxygen
実施形態9は、実施形態4に対して、複数の金属電極カートリッジを1つの酸素透過抑制部材に収容してモジュール化する構成であるが、他の実施形態及び変形例に対して、複数の金属電極カートリッジを1つの酸素透過抑制部材に収容してモジュール化する構成であってもよい。 The ninth embodiment has a configuration in which a plurality of metal electrode cartridges are housed in one oxygen permeation suppression member and modularized as compared with the fourth embodiment, but a plurality of metal electrodes are provided in comparison with other embodiments and modifications. The electrode cartridge may be housed in one oxygen permeation suppression member to be modularized.
[付記]
本発明の一態様は、金属電極カートリッジ2と、上記金属電極カートリッジ2の少なくとも一部を覆う酸素透過抑制部材3aとを備え、上記金属電極カートリッジ2は、電極活物質を含む金属電極4と、上記金属電極4と電気的に接続される集電体5とを有し、上記酸素透過抑制部材3aは、上記金属電極カートリッジ2の出し入れ可能な収容口11を有し、上記金属電極カートリッジ2の上記収容口11側以外の表面と、上記酸素透過抑制部材3aとの間の領域の少なくとも一部に、電解液を溜める空間13が設けられる金属電極カートリッジ収容物1aであってもよい。この態様によれば、下記の効果を奏することができる。
(1)金属電極カートリッジ2が酸素透過抑制部材3aに収容されているため、金属電極カートリッジ2への酸素の侵入が抑制され、その結果、負極(金属電極4、及び、集電体5)の酸化(不動態化)が抑制される。
(2)空間13が設けられているため、負極から浸み出した電解液と負極との接触が抑制され、その結果、負極の自己腐食が抑制される。
[Appendix]
One aspect of the present invention includes a
(1) Since the
(2) Since the
上記態様において、上記空間13は、上記領域のうち、上記金属電極カートリッジ2の上記収容口11とは反対側の表面と上記酸素透過抑制部材3aとの間に設けられるものであってもよい。このような構成によれば、金属電極カートリッジ収容物1aを縦置きの状態で保管及び運搬することができる。
In the above aspect, the
上記態様において、上記空間13は、上記領域のうち、上記金属電極カートリッジ2の上記収容口11とは反対側の表面と上記酸素透過抑制部材(酸素透過抑制部材3e)との間以外の少なくとも一部に設けられるものであってもよい。このような構成によれば、金属電極カートリッジ収容物1kを横置きの状態で保管及び運搬することができる。
In the above aspect, the
上記態様において、上記酸素透過抑制部材3aは、突起部12を有し、上記突起部12は、上記金属電極カートリッジ2と直に接することによって、上記空間13を形成するものであってもよい。このような構成によれば、空間13が好ましく形成される。
In the above aspect, the oxygen
上記態様において、上記金属電極カートリッジ2と上記酸素透過抑制部材3aとの間の少なくとも一部に、親水性を有する多孔質部材7bが配置されていてもよい。このような構成によれば、下記の効果を奏することができる。
(1)多孔質部材7bによって、負極から浸み出した電解液が空間13に移動しやすくなる。
(2)多孔質部材7bが負極から浸み出した電解液を保持するため、負極の自己腐食が充分に抑制される。
(3)金属電極カートリッジ収容物1bを横置きの状態にしても、多孔質部材7bが負極から浸み出した電解液を保持するため、負極と電解液との接触が抑制される。
(4)金属電極カートリッジ収容物1bを横置きの状態にしても、多孔質部材7bが負極から浸み出した電解液を保持するため、金属電極カートリッジ2の収容口11側の表面への電解液の付着が防止される。その結果、金属電極カートリッジ2を取り扱う際に、電解液との接触が防止される。
(5)金属電極カートリッジ収容物1bを横置きの状態にしても、多孔質部材7bが負極から浸み出した電解液を保持するため、電力取り出し部10への電解液の付着が防止される。その結果、電解液による電力取り出し部10の腐食が防止される。
(6)多孔質部材7bが負極から浸み出した電解液を保持するため、金属電極カートリッジ2が適度な湿潤状態に保たれる。その結果、放電時の電池の始動性が向上する。
In the above aspect, the
(1) The
(2) Since the
(3) Since the
(4) Since the
(5) Since the
(6) Since the
上記態様において、上記多孔質部材7bは、上記金属電極カートリッジ2の表面に配置されていてもよい。このような構成によれば、多孔質部材7bを効果的に利用することができる。
In the above aspect, the
上記態様において、上記多孔質部材7bは、上記金属電極カートリッジ2と直に接し、上記空間13は、上記多孔質部材7bの空隙を含んでいてもよい。このような構成によれば、多孔質部材7bを効果的に利用することができる。
In the above aspect, the
上記態様において、上記酸素透過抑制部材3aと上記多孔質部材7bとは、接着部材17を介して貼り合わされていてもよい。このような構成によれば、酸素透過抑制部材3aに対する金属電極カートリッジ2の出し入れが容易になり、作業性が向上する。
In the above aspect, the oxygen
上記態様において、上記多孔質部材(多孔質部材7c)は、上記金属電極カートリッジ2の外形に沿う形状を有していてもよい。このような構成によれば、多孔質部材7cと金属電極カートリッジ2との接触面積が大きいため、負極から浸み出した電解液が多孔質部材7cの内部に効率良く浸透し、空間13に移動しやすくなる。
In the above aspect, the porous member (
上記態様において、上記酸素透過抑制部材3aは、袋状の形状を有していてもよい。このような構成によれば、金属電極カートリッジ2を効率的に保管及び運搬することができる。
In the above aspect, the oxygen
上記態様において、上記酸素透過抑制部材3aの少なくとも一部を覆う位置に、電極形状保持部材16aが配置されていてもよい。このような構成によれば、下記の効果を奏することができる。
(1)電極形状保持部材16aが負極を押さえるため、金属電極4の膨張及び剥がれが抑制される。その結果、金属電極4において放電に利用できない部分の発生が抑制され、放電容量の低下が充分に抑制される。
(2)電極形状保持部材16aが負極を押さえるため、負極から余分な電解液が効率的に取り除かれ、負極の容量低下が抑制される。
(3)電極形状保持部材16aが負極を押さえるため、酸素透過抑制部材3aの内部の空気が負極の表面に到達しにくくなる。その結果、負極の酸化が充分に抑制される。
(4)電極形状保持部材16aが負極を押さえるため、金属電極カートリッジ2が適度な湿潤状態に充分保たれる。
(5)電極形状保持部材16aによって、酸素透過抑制部材3aの破損が防止される。
(6)電極形状保持部材16aによって、金属電極4、負極筺体8等の破損が防止される。
(7)多孔質部材7bが、金属電極カートリッジ2、及び、電極形状保持部材16aによる押圧で収縮するため、多孔質部材7bが保持していた電解液が絞り出され、空間13に効率的に溜められる。
(8)多孔質部材7bが収縮可能であるため、電極形状保持部材16aの取り付けが容易になる。
In the above aspect, the electrode
(1) Since the electrode
(2) Since the electrode
(3) Since the electrode
(4) Since the electrode
(5) The electrode
(6) The electrode
(7) Since the
(8) Since the
上記態様において、上記電極形状保持部材(電極形状保持部材16b)は、上記酸素透過抑制部材3aの上記収容口11とは反対側の表面を覆っていてもよい。このような構成によれば、下記の効果を奏することができる。
(1)電極形状保持部材16bによって、酸素透過抑制部材3aの破損が充分に防止される。
(2)金属電極カートリッジ収容物1dの縦置きの状態での安定性が向上する。
In the above aspect, the electrode shape holding member (electrode
(1) The electrode
(2) The stability of the metal electrode
上記態様において、上記電極形状保持部材(電極形状保持部材16c)の上記酸素透過抑制部材(酸素透過抑制部材3b)側の表面の少なくとも一部は、上記酸素透過抑制部材(酸素透過抑制部材3b)に向かって突出していてもよい。このような構成によれば、電極形状保持部材16cを効果的に利用することができ、空間13が好ましく形成される。
In the above aspect, at least a part of the surface of the electrode shape holding member (electrode
上記態様において、上記電極形状保持部材(電極形状保持部材16d、又は、電極形状保持部材16e)の上記酸素透過抑制部材(酸素透過抑制部材3c、又は、酸素透過抑制部材3d)側の表面の少なくとも一部は、上記酸素透過抑制部材(酸素透過抑制部材3c、又は、酸素透過抑制部材3d)とは反対側に向かって窪んでいてもよい。このような構成によれば、電極形状保持部材16d(電極形状保持部材16e)を効果的に利用することができ、空間13が好ましく形成される。
In the above aspect, at least the surface of the electrode shape holding member (electrode
上記態様において、上記金属電極カートリッジ2と、上記金属電極カートリッジ2とは別の少なくとも1つの金属電極カートリッジとは、上記酸素透過抑制部材(酸素透過抑制部材3f)で仕切られて配置されていてもよい。このような構成によれば、下記の効果を奏することができる。
(1)複数の金属電極カートリッジ2がモジュール化された状態であっても、保管及び運搬する間における負極の容量低下が抑制される。
(2)複数の金属電極カートリッジ2がモジュール化されているため、すべての金属電極カートリッジ2を充電装置から取り出す作業と、すべての金属電極カートリッジ2を電池筺体に取り付ける作業とが容易になり、作業性が向上する。
(3)酸素透過抑制部材3f、及び、電極形状保持部材16fが各々1つずつであるため、作業スペースを確保しやすくなり、作業性が向上する。
In the above aspect, the
(1) Even when the plurality of
(2) Since the plurality of
(3) Since there is only one oxygen
上記態様において、上記金属電極4、及び、上記集電体5は、金属空気電池の負極を構成するものであってもよい。このような構成によれば、金属電極カートリッジ2を用いることによって、金属空気電池を構成することができる。
In the above aspect, the
本発明の別の一態様は、上記金属電極カートリッジ収容物1aによって、充電装置14から取り出した充電後の上記金属電極カートリッジ2を保管する金属電極カートリッジ2の保管方法であってもよい。この態様によれば、金属電極カートリッジ2を保管する間における負極の容量低下が抑制される。その結果、放電容量の低下が抑制される。
Another aspect of the present invention may be a method of storing the
本発明の更に別の一態様は、上記金属電極カートリッジ収容物1aによって、充電装置14から取り出した充電後の上記金属電極カートリッジ2を、上記金属電極カートリッジ2を取り付ける電池筺体15へ運搬する金属電極カートリッジ2の運搬方法であってもよい。この態様によれば、金属電極カートリッジ2を運搬する間における負極の容量低下が抑制される。その結果、放電容量の低下が抑制される。
Still another aspect of the present invention is a metal electrode for carrying the charged
1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g、1h、1j、1k、1m、1n、1p、1q、1r:金属電極カートリッジ収容物
2:金属電極カートリッジ
3a、3b、3c、3d、3e、3f:酸素透過抑制部材
4:金属電極
5:集電体
6:イオン選択部材
7a、7b、7c:多孔質部材
8:負極筺体
9:開口
10:電力取り出し部
11:収容口
12:突起部
13:空間
14:充電装置
15:電池筺体
16a、16b、16c、16d、16e、16f:電極形状保持部材
17:接着部材
18:モジュール化部材
100:亜鉛空気電池
120:電解液
121:亜鉛電極
122:空気極
1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1j, 1k, 1m, 1n, 1p, 1q, 1r: Metal electrode cartridge container 2:
Claims (20)
前記金属電極カートリッジの少なくとも一部を覆う酸素透過抑制部材とを備え、
前記金属電極カートリッジは、電極活物質を含む金属電極と、前記金属電極と電気的に接続される集電体と、前記金属電極と前記集電体を収容する筐体と、を有し、
前記酸素透過抑制部材は、前記金属電極カートリッジの出し入れ可能な収容口を有し、
前記筐体は、前記筐体の厚み方向に設けられた貫通口を有し、
前記筐体の前記収容口側以外の表面と、前記酸素透過抑制部材との間の領域の少なくとも一部に、電解液を溜める空間が設けられることを特徴とする金属電極カートリッジ収容物。 A metal electrode cartridge,
An oxygen permeation suppressing member that covers at least a part of the metal electrode cartridge;
The metal electrode cartridge has a metal electrode containing an electrode active material, a current collector electrically connected to the metal electrode, and a housing that houses the metal electrode and the current collector .
The oxygen permeation suppression member has a storage port into / from which the metal electrode cartridge can be inserted / removed,
The housing has a through hole provided in the thickness direction of the housing,
Said receiving port other than the side surface of the casing, the oxygen in at least a portion of the region between the transmission suppressing member, a metal electrode cartridge receiving product and a space is provided for storing an electrolytic solution.
前記突起部は、前記金属電極カートリッジと直に接することによって、前記空間を形成するものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の金属電極カートリッジ収容物。 The oxygen permeation suppression member has a protrusion,
The metal electrode cartridge accommodation object according to any one of claims 1 to 3, wherein the protrusion forms the space by directly contacting the metal electrode cartridge.
前記空間は、前記多孔質部材の空隙を含むことを特徴とする請求項5又は6に記載の金属電極カートリッジ収容物。 The porous member is in direct contact with the metal electrode cartridge,
The metal electrode cartridge container according to claim 5 or 6, wherein the space includes a void of the porous member.
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