CN104584319B - 金属空气电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供能够使剥落的电极活性物质的小片参与放电反应从而具有高发电效率的金属空气电池。本发明的金属空气电池的特征在于，具备储存电解液的电解液槽、设置在所述电解液槽中且作为阳极的金属电极和作为阴极的空气极，所述金属电极具有集流体和设置在所述集流体上且由电极活性物质构成的电极活性物质部，所述集流体具有支撑所述电极活性物质部的支撑部和配置在所述电解液槽的底与所述电极活性物质部之间的卡止部，所述卡止部具有从所述电极活性物质部的侧面突出到所述电解液槽的侧壁侧的电解液槽中的突出部。
Description
技术领域
本发明涉及金属空气电池。
背景技术
以具有包含金属的电极活性物质的金属电极作为阳极、以空气极作为阴极的金属空气电池具有高的能量密度，因此，作为下一代电池受到关注。
使用金属空气电池作为二次电池时，在充电时在电池内部从金属电极向空气极生成树枝状的枝晶，有时会导致短路。因此，提出了如下的系统：使用金属空气电池作为一次电池，对作为副产物的金属氧化物等进行还原处理，由此，制造包含金属的电极活性物质，并供给至金属空气电池中(例如，参考专利文献1)。
作为用作一次电池的金属空气电池，可以列举锌空气电池。图7是用于说明锌空气电池的放电反应的示意性截面图。如图7所示，锌空气电池具有在碱性电解液103中设置含有作为电极活性物质的金属锌的锌电极101、在与电解液103接触的阴离子交换膜106上设置空气极105的结构，通过进行放电反应，由锌电极101和空气极105输出电力。另外，空气极105通常使用在碳载体上负载空气极催化剂而得到的空气极。
锌空气电池的放电反应中，锌电极101的金属锌与碱性电解液103中的氢氧根离子反应，形成四羟基合锌(II)酸根离子，向锌电极101中释放电子。然后，该四羟基合锌(II)酸根离子脱水，以氢氧化锌或氧化锌的形式析出到电解液中。另外，空气极105中，通过电子、水与氧反应而生成氢氧根离子，该氢氧根离子使阴离子交换膜106导电，并迁移到碱性电解液103中。这样的放电反应进行时，锌电极101的金属锌被消耗，因此，向锌空气电池供给作为电极活性物质的金属锌。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平7-45270号公报
发明内容
发明所要解决的问题
以往的金属空气电池中，放电反应进行时，作为电极活性物质的金属的小片有时会从金属电极上剥落。电荷无法从该剥落的小片迁移至金属电极，因此，小片无法参与放电反应，金属空气电池的发电效率降低。
本发明鉴于这样的情况而完成，提供能够使剥落的电极活性物质的小片参与放电反应从而具有高发电效率的金属空气电池。
用于解决问题的方法
本发明提供一种金属空气电池，其特征在于，
具备储存电解液的电解液槽、设置在上述电解液槽中且作为阳极的金属电极和作为阴极的空气极，
上述金属电极具有集流体和设置在上述集流体上且由电极活性物质构成的电极活性物质部，
上述集流体具有支撑上述电极活性物质部的支撑部和配置在上述电解液槽的底与上述电极活性物质部之间的卡止部，
上述卡止部具有从上述电极活性物质部的侧面突出到上述电解液槽的侧壁侧的电解液槽中的突出部。
发明效果
根据本发明，具有储存电解液的电解液槽、设置在上述电解液槽中且作为阳极的金属电极和作为阴极的空气极，因此，能够由金属电极和空气极输出电力。
根据本发明，金属电极具有集流体和设置在上述集流体上且由电极活性物质构成的电极活性物质部，因此，能够利用集流体将通过电极反应产生的电荷集流。
根据本发明，集流体具有支撑电极活性物质部的支撑部，因此，能够抑制在由于电极反应的进行而使电极活性物质被消耗时电极活性物质部发生崩溃的情况。
根据本发明，上述集流体具有配置在上述电解液槽的底与上述电极活性物质部之间的卡止部，上述卡止部具有从上述电极活性物质部的侧面突出到上述电解液槽的侧壁侧的电解液槽中的突出部，因此，在由于电极反应的进行而使电极活性物质被消耗从而使电极活性物质的小片从电极活性物质部剥落时，电极活性物质的小片落到卡止部的突出部上，能够将电极活性物质的小片与卡止部电连接。因此，能够在剥落的电极活性物质的小片中进行电极反应，能够将该电极反应中产生的电荷利用卡止部进行集流。因此，剥落的电极活性物质的小片也能够用于放电反应，能够提高金属空气电池的发电效率。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的金属空气电池的构成的概略截面图。
图2是图1的由虚线包围的范围A中的金属空气电池的概略截面图。
图3的(a)～(c)分别是本发明的一个实施方式的金属空气电池中包含的金属电极的概略截面图。
图4的(a)和(b)分别是本发明的一个实施方式的金属空气电池中包含的金属电极的概略截面图。
图5的(a)～(d)分别是本发明的一个实施方式的金属空气电池中包含的金属电极的概略截面图。
图6是表示本发明的一个实施方式的金属空气电池的构成的概略截面图。
图7是用于说明锌空气电池的放电反应的示意性截面图。
具体实施方式
本发明的金属空气电池的特征在于，具备储存电解液的电解液槽、设置在上述电解液槽中且作为阳极的金属电极和作为阴极的空气极，上述金属电极具有集流体和设置在上述集流体上且由电极活性物质构成的电极活性物质部，上述集流体具有支撑上述电极活性物质部的支撑部和配置在上述电解液槽的底与上述电极活性物质部之间的卡止部，上述卡止部具有从上述电极活性物质部的侧面突出到上述电解液槽的侧壁侧的电解液槽中的突出部。
本发明的金属空气电池中，优选上述卡止部以使从上述电极活性物质部剥落的上述电极活性物质的小片在上述突出部卡止的方式设置。
根据这样的构成，剥落的电极活性物质的小片也能够用于放电反应，能够提高金属空气电池的发电效率。
本发明的金属空气电池中，优选上述支撑部为板状，其端部与上述卡止部接合。
根据这样的构成，能够在板状的支撑部的主要表面支撑电极活性物质部，能够将卡止部配置到该电极活性物质部与电解液槽的底之间。另外，能够抑制在将金属电极插入电解液槽内时电极活性物质部发生损伤的情况。
本发明的金属空气电池中，优选上述支撑部为板状，其端部以可装卸的方式安装在上述卡止部。
根据这样的构成，能够将金属电极以卸下卡止部的状态进行搬运、储存，能够效率良好地搬运、储存电极活性物质。另外，通过在支撑部上使电极活性物质电解析出后，将卡止部安装到支撑部上，能够容易地制作本发明的金属空气电池中包含的金属电极。
本发明的金属空气电池中，优选上述卡止部固定在上述电解液槽上。
根据这样的构成，能够同时进行安装支撑部和卡止部的工序和将金属电极插入电解液槽内的工序，能够减少工序数，从而能够降低成本。
本发明的金属空气电池中，优选上述卡止部以能够收容从上述电极活性物质部剥落的上述电极活性物质的小片的方式设置。
根据这样的构成，能够将掉到突出部上的电极活性物质的小片收容到卡止部，能够将多个电极活性物质的小片与卡止部电连接。因此，能够将多数剥落的电极活性物质的小片用于放电反应，能够提高金属空气电池的发电效率。
本发明的金属空气电池中，优选上述支撑部为板状，上述电极活性物质部设置在上述支撑部的第一主要表面上和第二主要表面上。
根据这样的构成，能够增加由支撑部支撑的电极活性物质的量，能够增加金属电极中含有的电极活性物质的量。另外，能够缩短进行电极反应的电极活性物质部的表面与支撑部的距离，能够效率良好地对通过电极反应产生的电荷进行集流。
本发明的金属空气电池中，优选上述支撑部和上述卡止部由一个板状构件构成。
根据这样的构成，能够容易地在金属电极上制作卡止部。
本发明的金属空气电池中，优选上述支撑部和上述卡止部各自由金属板构成。
根据这样的构成，能够容易地制作具有支撑部和卡止部的集流体。
本发明的金属空气电池中，优选上述支撑部由金属板构成，上述卡止部由网状的金属线构成。
根据这样的构成，能够使小的粒子从卡止部的间隙落到电解液槽的底上，能够将大的电极活性物质的小片与卡止部电连接。由此，能够将从电极活性物质部剥落的电极活性物质效率良好地在卡止部上用于电极反应。
本发明的金属空气电池中，优选上述电极活性物质为金属锌、金属钙、金属镁、金属铝、金属铁、金属锂或金属钠。
根据这样的构成，能够将构成电极活性物质部的金属作为金属空气电池的电极活性物质。
本发明的金属空气电池中，优选上述金属电极以能够插入上述电解液槽内并且能够从上述电解液槽内拔出的方式设置。
根据这样的构成，通过将电极活性物质被消耗的使用过的金属电极从电解液槽中拔出，并将使用前的金属电极插入电解液槽中，能够向金属空气电池供给电极活性物质。
本发明的金属空气电池中，优选还具备设置在上述金属电极与上述空气极之间的离子交换膜，上述离子交换膜的一个主要表面与上述电解液槽中储存的电解液接触，另一个主要表面与上述空气极接触。
根据这样的构成，能够对在空气极与电解液之间迁移的离子种进行限定，能够抑制在空气极上析出金属、碳酸化合物。
以下，使用附图对本发明的一个实施方式进行说明。在附图和下述记载中示出的构成为例示，本发明的范围不限于附图和下述记载中示出的内容。
金属空气电池的构成
图1、6是表示本实施方式的金属空气电池的构成的概略截面图，图2是图1的由虚线包围的范围A中的金属空气电池的概略截面图。另外，图2中示意性地示出了在进行放电反应时从电极活性物质部4剥落的电极活性物质的小片15。图3(a)～(c)、图4(a)、(b)、图5(a)～(d)分别是本实施方式的金属空气电池中包含的金属电极的概略截面图。
本实施方式的金属空气电池45的特征在于，具备储存电解液3的电解液槽1、设置在电解液槽1中且作为阳极的金属电极5和作为阴极的空气极6，金属电极5具有集流体10和设置在集流体10上且由电极活性物质构成的电极活性物质部4，集流体10具有支撑电极活性物质部4的支撑部11和设置在电解液槽1的底与电极活性物质部4之间的卡止部12，卡止部12具有从电极活性物质部4的侧面突出到电解液槽1的侧壁侧的电解液槽1中的突出部13。
以下，对本实施方式的金属空气电池45进行说明。
1.金属空气电池
本实施方式的金属空气电池45是以金属电极5作为负极(阳极)、以空气极6作为正极(阴极)的电池。例如为锌空气电池、锂空气电池、钠空气电池、钙空气电池、镁空气电池、铝空气电池、铁空气电池等。另外，本实施方式的金属空气电池45可以为一次电池，也可以为二次电池，更优选一次电池。通过将本实施方式的金属空气电池45作为一次电池，能够避免在作为二次电池利用时成为问题的、从金属电极5向空气极6生成树枝状的枝晶的情况，能够抑制金属电极5与空气极6发生短路。
2.电解液槽、电解液
电解液槽1为储存电解液3的电解槽，由对电解液具有耐腐蚀性的材料构成。另外，电解液槽1具有能够在其中设置金属电极5的结构。另外，电解液槽1具有能够使储存的电解液3中含有的离子迁移到空气极6的结构。由此，能够使离子经由储存在电解液槽1中的电解液3在金属电极5与空气极6之间传导。另外，电解液槽1的内壁的一部分可以由离子交换膜8构成。由此，能够使电解液3中含有的离子经由离子交换膜8迁移到空气极6。
电解液3为在溶剂中溶解电解质而具有离子导电性的液体。电解液3的种类根据构成电极活性物质部4的金属的种类而不同，可以为使用水溶剂的电解液(电解质水溶液)，也可以为使用有机溶剂的电解液(有机电解液)。
例如，在锌空气电池、铝空气电池、铁空气电池、镁空气电池的情况下，电解液可以使用氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液等碱性水溶液、或者氯化钠水溶液等中性附近的电解液。另外，在锂金属电池、钠空气电池、钙空气电池的情况下，可以使用有机电解液。
另外，电解液槽1具有由固体电解质构成的间壁，可以在由间壁隔开的一侧储存电解质水溶液，在另一侧储存有机电解液。
3.金属电极
金属电极5设置在电解液槽1中，作为金属空气电池45的阳极。另外，金属电极5具有集流体10和电极活性物质部4，电极活性物质部4设置在集流体10上并且由作为电极活性物质的金属构成。
根据这样的构成，能够使电解液槽1中储存的电解液3与电极活性物质部4的表面接触，能够在电极活性物质部4的表面进行电极反应。通过该电极反应，作为构成电极活性物质部4的电极活性物质的金属被消耗，电极活性物质部4逐渐缩小。另外，通过该电极反应产生的电荷由集流体10进行集流，并传导至外部电路。
利用图1或图6所示的金属空气电池45进行发电时，在金属电极5和空气极6上各自进行电极反应。通过金属电极5上的电极反应而使构成电极活性物质部4的金属的大部分被消耗时，金属电极5使用完毕。将使用完的金属电极5与盖构件17一同从金属空气电池主体上拆下，并从电解液槽1内拔出。另外，在图6所示的金属空气电池45中，此时，支撑部11被从卡止部12上拆下。然后，将使用完的金属电极5从盖构件17上拆下，将图3～5所示的使用前的金属电极5与盖构件17连接。将该金属电极5插入到电解液槽1内，将金属电极5、盖构件17组装到金属空气电池主体中。另外，在图6所示的金属空气电池45中，此时，将支撑部11安装到卡止部12上。这样，将使用后的金属电极5与使用前的金属电极5替换，由此，能够向金属空气电池45供给作为电极活性物质的金属。
在电极活性物质部4的表面进行电极反应时，作为电极活性物质的金属的小片15有时会从电极活性物质部4剥落。作为小片15剥落的原因之一，认为是电极反应的进行速度在电极活性物质部4的表面的反应面内变得不均匀。电极反应的进行速度变得不均匀时，在电极反应的进行速度快的部分，金属的消耗速度变快，在电极反应的进行速度慢的部分，金属的消耗速度变慢。并且认为，由于金属的消耗速度快的部分的金属的消耗，金属的消耗速度慢的部分的金属从电极活性物质部4分离，金属的小片15从电极活性物质部4剥落。
作为电极反应的进行速度变得不均匀的原因，认为是如下所述的原因。首先认为，从集流体10的表面至电极活性物质部4的表面的距离在反应面内是不均匀的，在通过电极反应产生的电荷容易被集流的部分与通过电极反应产生的电荷不易被集流的部分，电极反应的进行速度变得不均匀。另外认为，在电极活性物质部4的表面存在温度分布，在高温部分与低温部分，电极反应的进行速度变得不均匀。另外认为，与电极活性物质部4的表面接触的电解液存在电解质浓度的高低，导致电极反应的进行速度变得不均匀。此外认为，由于构成电极活性物质部4的金属的组织存在组成不同的部分、晶界、微小凹凸而使电极反应的进行速度变得不均匀。
电极活性物质部4由作为金属空气电池45的电极活性物质的金属构成。例如，在锌空气电池的情况下，电极活性物质部4由金属锌构成，在铝空气电池的情况下，电极活性物质部4由金属铝构成，在铁空气电池的情况下，电极活性物质部4由金属铁构成，在镁空气电池的情况下，电极活性物质部4由金属镁构成。
另外，在锂金属电池、钠空气电池、钙空气电池的情况下，金属电极5分别由金属锂、金属钠、金属钙构成。
另外，作为构成电极活性物质部4的金属，在上述例中列举了由一种金属元素构成的金属，但电极活性物质部4也可以由合金构成。
构成电极活性物质部4的金属例如通过矿石等的精炼、金属氧化物的利用干法或湿法等的还原等来制造。另外，在通过电解析出来制造作为电极活性物质的金属的情况下，可以使金属电解析出到集流体10上。这种情况下，可以通过在表面上析出有金属的支撑部11上安装卡止部12来制作金属电极5。
另外，电极活性物质部4可以为电解析出到集流体10上的金属层，也可以为通过使金属浆料干燥而成形的金属块，还可以为通过将粉末状的金属压实而成形的金属块。
例如，将集流体10的支撑部11浸渍到含有金属离子作为电解质的电解液中作为阴极，在阳极与阴极之间施加电压，由此，能够使金属电解析出到支撑部11上。
集流体10是对电极活性物质部4中产生的电荷进行集流的部分。另外，集流体10具有支撑电极活性物质部4的支撑部11和配置在电解液槽1的底与电极活性物质部4之间的卡止部12。另外，支撑部11与卡止部12电连接。另外，集流体10由具有导电性且对电解液具有耐腐蚀性的材料构成。
支撑部11为支撑电极活性物质部4且具有导电性的部分，在支撑部11的表面上设置有电极活性物质部4。支撑部11可以为板状。另外，支撑部11例如可以由不锈钢、镍等的金属板构成，也可以由包含不锈钢、镍等的网状的金属线构成。通过设置支撑部11，能够抑制在进行电极反应而使作为电极活性物质的金属被消耗时电极活性物质部4发生崩溃的情况。
在支撑部11为板状的情况下，可以将电极活性物质部4设置在支撑部11的第一主要表面上和第二主要表面上。由此，能够增加金属电极5中含有的电极活性物质的量，通过将金属电极5组装到金属空气电池45中，能够增加向金属空气电池45供给的电极活性物质的量。
另外，可以将电极活性物质部4以使电极活性物质部4的表面实质上与支撑部11的表面平行的方式进行设置。由此，能够抑制在电极活性物质部4的表面上产生通过电极反应产生的电荷容易被集流的部分和通过电极反应产生的电荷不易被集流的部分。
集流体10中包含的卡止部12为配置在电解液槽1的底与电极活性物质部4之间的部分，具有从电极活性物质部4的侧面突出到电解液槽1的侧壁侧的电解液槽中的突出部13。另外，卡止部12具有导电性。通过使集流体10具有卡止部12，在由于电极反应的进行而使金属的小片15从电极活性物质部4剥落时，金属的小片15会落到突出部13上。由此，能够利用卡止部12从金属的小片15进行集流，能够在金属的小片15的表面上进行电极反应。由此，能够将金属的小片15用于金属空气电池的放电反应，能够提高金属空气电池45的发电效率。
另外，集流体10中包含的卡止部12可以以能够使从电极活性物质部4剥落的电极活性物质的小片15卡止的方式进行设置。
例如，在金属空气电池45具有图1、2所示的构成的情况下，在电极活性物质部4的与电解液3接触的表面即侧面进行电极反应。在电极活性物质部4的侧面进行电极反应时，作为电极活性物质的金属被消耗，电极活性物质部4逐渐变薄。另外，伴随着该金属的消耗，金属的小片15从电极活性物质部4的侧面剥落。该剥落的金属的小片15落下到卡止部12的突出部13上，小片15与卡止部12电连接。因此，能够在小片15的表面上进行电极反应，能够将该电极反应中产生的电荷利用卡止部12进行集流。
卡止部12只要能够使从电极活性物质部4剥落的电极活性物质的小片15卡止，则可以为板状，也可以为网状。例如，可以由不锈钢、镍等的金属板构成，也可以由包含不锈钢、镍等的网状的金属线构成。
另外，在支撑部11和卡止部12均由金属板构成的情况下，可以如图4(b)所示的金属电极5那样使金属板弯曲而形成支撑部11和卡止部12。
另外，集流体5可以具有在支撑部11的端部连接卡止部12而成的结构。由此，能够将卡止部12容易地配置到电解液槽1的底与电极活性物质部4之间。
另外，如图1、2、图4(a)所示，电极活性物质部4可以以被支撑部11和卡止部12这两者支撑的方式进行设置，也可以以仅被支撑部11支撑的方式进行设置。在将电极活性物质部4以被支撑部11和卡止部12这两者支撑的方式进行设置时，能够抑制电极活性物质部4从支撑部11剥离。另外，在将电极活性物质部4以仅被支撑部11支撑的方式进行设置时，能够增加卡止部12所能卡止的金属的小片15的量，能够提高金属空气电池45的发电效率。
例如，可以如图1、图3(a)、图4(a)所示将支撑部11的端部接合在卡止部12上，也可以如图3(b)、(c)所示将支撑部11的端部以可装卸的方式设置在卡止部12上。另外，图3(b)是利用嵌合构件16将支撑部11连接在卡止部12上时的金属电极5的截面图，图3(c)是将支撑部11从卡止部12上拆下时的金属电极5的截面图。另外，在此，示出了将支撑部11以可装卸的方式设置在卡止部12上的例子，但也可以将卡止部12以可装卸的方式设置在支撑部11上。
另外，例如，可以如图6所示以下述方式设置：卡止部12被固定在电解液槽1中，在将支撑部11插入电解液槽1内时，支撑部11的端部与卡止部12连接。
另外，在将在支撑部11上安装有卡止部12的金属电极5插入电解液槽1内的情况下，利用卡止部12，能够抑制电极活性物质部4碰到电解液槽1而发生破损。
卡止部12可以以能够收容从电极活性物质部4剥落的电极活性物质的小片15的方式进行设置。卡止部12例如可以如图5(a)所示具有突出部13相对于其他部分倾斜的构成，也可以如图5(b)所示突出部13具有侧壁，也可以如图5(c)所示具有以V字形倾斜的结构，还可以如图5(d)所示具有圆弧状的结构。卡止部12具有这样的结构时，落下到突出部13上的电极活性物质的小片15被收容到卡止部12内，大部分的小片15能够与卡止部12电连接。由此，能够进一步提高金属空气电池45的发电效率。
金属电极5也可以具有多个卡止部12。由此，能够增加卡止部12所能卡止的金属的小片15的量，能够提高金属空气电池45的发电效率。例如，可以如图4(a)所示的金属电极5那样，将金属电极5制成卡止部12与电极活性物质部4交替重叠的结构。
4.空气极、离子交换膜
空气极6为由大气中的氧气、水和电子生成氢氧根离子(OH-)的电极。空气极6例如由导电性的多孔性载体和负载在多孔性载体上的空气极催化剂构成。由此，能够在空气极催化剂上共存氧气、水和电子，能够进行电极反应。电极反应中使用的水可以从大气中供给，也可以从电解液供给。
多孔性载体可以列举例如：乙炔黑、炉法炭黑、槽法炭黑、科琴黑等炭黑、石墨、活性炭等导电性碳粒子。另外，也可以使用气相法碳纤维(VGCF)、碳纳米管、碳纳米线等碳纤维。
空气极催化剂可以列举例如包含铂、铁、钴、镍、钯、银、钌、铱、钼、锰、它们的金属化合物、以及含有这些金属中的两种以上的合金的微粒。该合金优选为含有铂、铁、钴、镍中的至少两种以上的合金，可以列举例如铂-铁合金、铂-钴合金、铁-钴合金、钴-镍合金、铁-镍合金等、铁-钴-镍合金。
另外，空气极6中含有的多孔性载体可以进行表面处理，以使阳离子基团以固定离子的形式存在于多孔性载体的表面上。由此，能够使氢氧根离子在多孔性载体的表面传导，因此，在空气极催化剂上生成的氢氧根离子容易迁移。
另外，空气极6可以具有负载在多孔性载体上的阴离子交换树脂。由此，能够使氢氧根离子在阴离子交换树脂中传导，因此，在空气极催化剂上生成的氢氧根离子容易迁移。
空气极6可以以直接与大气接触的方式设置，也可以以与空气流路26接触的方式设置。由此，能够向空气极6供给氧气。另外，在设置空气流路26的情况下，通过使加湿后的空气在空气流路26中流动，能够在向空气极6供给氧气的同时还供给水。空气流路26例如可以设置在图1、6所示的金属空气电池45中包含的集流构件25中。由此，能够形成空气流路26，并且能够通过集流构件25将空气极6与外部电路连接，能够将金属空气电池45的电力输出到外部电路。另外，可以对空气极表面进行拒水处理，以使电解液不会通过空气极渗出到外部。
空气极6可以以与电解液槽1中储存的电解液3接触的方式进行设置。由此，空气极6中生成的氢氧根离子能够容易地迁移到电解液3中。另外，容易将空气极6中的电极反应所需的水从电解液3供给至空气极6。
另外，空气极6可以以与接触到电解液槽1中储存的电解液3的离子交换膜8接触的方式进行设置。离子交换膜8可以为阴离子交换膜。由此，空气极6中产生的氢氧根离子能够在阴离子交换膜中传导并迁移到电解液中。
通过设置离子交换膜8，能够对在空气极6与电解液3之间传导的离子种进行限定。在离子交换膜8为阴离子交换膜的情况下，由于阴离子交换膜具有作为固定离子的阳离子基团，因此电解液中的阳离子无法传导至空气极6。与此相对，由于空气极6中生成的氢氧根离子为阴离子，因此能够向电解液传导。由此，能够进行金属空气电池45的电池反应，并且能够防止电解液3中的阳离子迁移到空气极6。由此，能够抑制空气极6中的金属、碳酸化合物的析出。
另外，通过设置离子交换膜8，能够抑制电解液中含有的水过量供给至空气极6。
作为离子交换膜8，可以列举例如全氟磺酸类、全氟羧酸类、苯乙烯乙烯基苯类、季铵类的固体高分子电解质膜(阴离子交换膜)。
在将空气极6以与离子交换膜8接触的方式进行设置的情况下，例如可以如图1、6所示，以在离子交换膜8上形成空气极6并将其用电解液槽1和集流构件25夹持的方式进行设置。
标号说明
1：电解液槽3：电解液4：电极活性物质部5：金属电极6：空气极
8：离子交换膜 10：集流体 11：支撑部 12：卡止部
13：突出部 15：电极活性物质的小片 16：嵌合构件 17：盖构件 25：集流构件 26：空气流路 28：间隔物 31：螺栓 32：螺帽 45：金属空气电池
101：锌电极 103：碱性电解液 105：空气极 106：阴离子交换膜 108：金属锌的小片
Claims (13)
1.一种金属空气电池，其特征在于，
具备储存电解液的电解液槽、设置在所述电解液槽中且作为阳极的金属电极和作为阴极的空气极，
所述金属电极具有集流体和设置在所述集流体上且由电极活性物质构成的电极活性物质部，
所述集流体具有支撑所述电极活性物质部的支撑部和配置在所述电解液槽的底与所述电极活性物质部之间的卡止部，并且所述电极活性物质部仅被所述支撑部支撑，
所述卡止部具有从所述电极活性物质部的侧面突出到所述电解液槽的侧壁侧的电解液槽中的突出部。
2.如权利要求1所述的金属空气电池，其中，所述卡止部以使从所述电极活性物质部剥落的所述电极活性物质的小片在所述突出部卡止的方式设置。
3.如权利要求1或2所述的金属空气电池，其中，所述支撑部为板状，其端部与所述卡止部接合。
4.如权利要求1或2所述的金属空气电池，其中，所述支撑部为板状，其端部以可装卸的方式安装在所述卡止部。
5.如权利要求4所述的金属空气电池，其中，所述卡止部固定在所述电解液槽上。
6.如权利要求1或2所述的金属空气电池，其中，所述卡止部以能够收容从所述电极活性物质部剥落的所述电极活性物质的小片的方式设置。
7.如权利要求1或2所述的金属空气电池，其中，
所述支撑部为板状，
所述电极活性物质部设置在所述支撑部的第一主要表面上和第二主要表面上。
8.如权利要求1或2所述的金属空气电池，其中，所述支撑部和所述卡止部由一个板状构件构成。
9.如权利要求1或2所述的金属空气电池，其中，所述支撑部和所述卡止部各自由金属板构成。
10.如权利要求1或2所述的金属空气电池，其中，
所述支撑部由金属板构成，
所述卡止部由网状的金属线构成。
11.如权利要求1或2所述的金属空气电池，其中，所述电极活性物质为金属锌、金属钙、金属镁、金属铝、金属铁、金属锂或金属钠。
12.如权利要求1或2所述的金属空气电池，其中，所述金属电极以能够插入所述电解液槽内并且能够从所述电解液槽内拔出的方式设置。
13.如权利要求1或2所述的金属空气电池，其中，
还具备设置在所述金属电极与所述空气极之间的离子交换膜，
所述离子交换膜的一个主要表面与所述电解液槽中储存的电解液接触，另一个主要表面与所述空气极接触。
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