CN110088974A - 电池槽及具备其的金属空气电池 - Google Patents
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Abstract
一种电池槽(20)，其是容纳包含空气电极(14)及隔板(16)的电极组的电池槽(20)，其具备：主壁(21，22)，与空气电极(14)对置配置、及围绕部(31)，设于主壁(21，22)的周缘部，围绕对置配置的空气电极(14)的侧缘部(14b)；围绕部(31)构成为被与空气电极(14)对置配置的隔板(16)的边缘部(16a)覆盖。
Description
技术领域
以下的公开涉及容纳至少包含电极及隔板的电极组的电池槽、及具备其的金属空气电池。
背景技术
金属空气电池具备空气电极(正极)、金属负极(负极)、及电解质层(电解液)而构成(例如参照专利文献1)。
在专利文献1中公开了如下构成的金属空气电池，其是具有正极、负极，于其间插入隔板，容纳于由层压片材(该层压片材由复合合成树脂膜形成)成形的外装容器中的金属空气电池，外装容器由正极侧层压片材和负极侧层压片材构成，正极侧层压片材的至少一层具有一个以上空气孔，且至少一层是具有疏水性的膜。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2004-288572号公报
发明内容
本发明所要解决的技术问题
在上述构成的金属空气电池中，正极、负极、及正极与负极之间的隔板并未固定在外装容器内，因此存在如下问题：在隔板产生位置偏移等情况下，存在正极与负极短路的可能性。
本公开是为了解决该问题点而发明的，其目的在于提供具有如下结构的电池槽及具备其的金属空气电池，该电池槽通过设为用隔板确实地覆盖空气电极的结构，即便是正极、负极、隔板等并不固定于电池槽(外装容器)内，也可以防止短路。
解决问题的方案
为了解决上述课题，本公开的电池槽是容纳包含空气电极及隔板的电极组的电池槽，其特征在于，具备：主壁，与所述空气电极对置配置、及围绕部，设于所述主壁的周缘部，围绕对置配置的所述空气电极的侧部；所述围绕部构成为被与所述空气电极对置配置的所述隔板的边缘部覆盖。
根据该构成，通过使设于电池槽的围绕部围绕空气电极，与该空气电极对置配置的隔板覆盖围绕部，由此使隔着隔板而配置在空气电极的相反侧的电极与空气电极确实地分离，在这些电极间并不短路。
而且，根据本公开的电池槽，可以设为如下的构成：所述围绕部是围绕所述空气电极侧面的一部分，在所述空气电极的厚度方向上比所述空气电极厚的凸部。
而且，根据本公开的电池槽，可以设为如下的构成：其具有自所述主壁的周缘部竖立设置的侧壁，所述围绕部是自所述侧壁起与所述主壁平行地延伸设置的压板，所述空气电极的侧部安装于所述压板与所述主壁之间。
而且，根据本公开的电池槽，可以设为如下的构成：于所述主壁设有多个孔，在所述多个孔与所述空气电极之间配置有疏水膜，所述疏水膜的边缘部夹在所述围绕部与所述主壁之间。
而且，根据本公开的电池槽，可以设为如下的构成：利用所述围绕部在对置配置的所述空气电极与所述隔板之间形成间隙。
而且，根据本公开的电池槽，可以设为如下的构成：在所述主壁设有多个孔，在所述多个孔与所述空气电极之间配置有疏水膜，所述疏水膜及所述空气电极各自的边缘部重叠，且夹在所述围绕部与所述主壁之间。
而且，根据本公开的电池槽，可以设为如下的构成：所述空气电极的边缘部的一部分在所述空气电极的厚度方向上比所述空气电极的中央部薄，所述空气电极的边缘部的一部分夹在所述围绕部与所述主壁部之间。
而且，根据本公开的电池槽，可以设为如下的构成：其更具有集电极，配置于所述空气电极与所述隔板之间的间隙。
而且，本公开的金属空气电池的特征在于，具备：电池槽、所述空气电极、所述隔板、及第一电极，在所述空气电极的相反侧与所述隔板对置。
此处，所谓第一电极，在金属空气电池为原电池的情况下是金属负极，在金属空气电池为蓄电池的情况下为析氧电极。
而且，根据本公开的金属空气电池，可以设为如下的构成：其更具备第二电极，在所述空气电极的相反侧与所述第一电极对置。该构成的金属空气电池是蓄电池的情况，因此第一电极为析氧电极、第二电极为金属负极。然而，也可以是第一电极为金属负极、第二电极为析氧电极。
发明效果
根据本公开，通过使设于电池槽的围绕部围绕空气电极，与该空气电极对置配置的隔板覆盖围绕部，由此使隔着隔板而配置在空气电极的相反侧的电极与空气电极分离(绝缘)，因此可抑制这些电极间的短路。
附图说明
图1是表示具有本公开的电池槽的金属空气电池的基本构成的一例的概略透视图。
图2是分解表示金属空气电池的基本构成的各构成构件的概略透视图。
图3是沿图1的A-A线的概略剖视图。
图4是局部放大表示第一实施方式的电池槽的结构及隔板的形状的概略剖视图。
图5是局部放大表示第二实施方式的电池槽的结构及隔板的形状的概略剖视图。
图6是局部放大表示第三实施方式的电池槽的结构及隔板的形状的概略剖视图。
图7是局部放大表示第四实施方式的电池槽的结构及隔板的形状的概略剖视图。
图8是局部放大表示第五实施方式的电池槽的结构及隔板的形状的概略剖视图。
图9是局部放大表示第六实施方式的电池槽的结构及隔板的形状的概略剖视图。
图10是局部放大表示第七实施方式的电池槽的结构及隔板的形状的概略剖视图。
图11是局部放大表示第八实施方式的电池槽的结构及隔板的形状的概略剖视图。
图12是局部放大表示第九实施方式的电池槽的结构及隔板的形状的部分透视图。
图13A是表示第十实施方式的电池槽的结构的概略透视图。
图13B是局部放大表示第十实施方式的电池槽的结构的概略剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本公开的实施方式加以说明。
<金属空气电池的基本构成的说明>
图1是表示具备本公开的第一实施方式的电池槽20的金属空气电池1的基本构成的一例的概略透视图，图2是分解表示金属空气电池的基本构成的各构成构件的概略透视图，图3是沿图1的A-A线的概略剖视图。另外，在图3中，为了可以容易地观察内部构成而设为比实际尺寸更宽地进行图示的示意性剖视图。
实施方式的金属空气电池1例示了三极型金属空气蓄电池，其由如下构件构成：金属负极2，含有成为电极活性物质的金属；析氧电极13，在充电时用作正极；空气电极14，在放电时用作正极；隔板(隔膜)16，安装于金属负极12与析氧电极13之间及析氧电极13与空气电极14之间，这些构件在至少一部分浸渍于电池槽(壳体)20内的电解液17中的状态下相互平行地配置。
亦即，实施方式的金属空气电池1中，金属负极12、析氧电极13、空气电极14分别隔着隔板16而在电池槽20内平行地配置。而且，在实施方式的金属空气电池1中，成为在各极间具有电解液17的液层的结构，但也可以是各极间接触的结构(亦即，极间并无液层的结构)。
该金属空气电池1例如可适用于锌空气电池、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、铁空气电池等中，尤其可适用于金属负极为锌类的锌空气电池中。锌空气电池无需如例如锂空气电池那样使用可燃性的电解液(电解质)，可利用碱类电解液(电解质)，因此具有安全性高的优点。而且，锌空气电池可以比锂空气电池更低的成本制造负极，因此具有容易大容量化的优点。
在实施方式的金属空气电池1中，如图2及图3所示那样，在空气电极14与金属负极12之间配置着析氧电极13。而且，成为如下的构成：在放电时，并不伤害析氧电极13地进行空气电极14与金属负极12之间的放电，在充电时，在析氧电极13与金属负极12之间进行充电。
另外，在图2及图3中，在金属负极12的两面侧设有析氧电极13和空气电极14，但也可以是仅在金属负极12的任一单侧的表面设置析氧电极13和空气电极14的构成。亦即，金属负极12、析氧电极13及空气电极14可用于两个面、单个面的任意情况。而且，配置为金属负极12、析氧电极13、空气电极14的顺序或析氧电极13、金属负极12、空气电极14的顺序即可。
其次，对构成金属空气电池1的各构件进行具体的说明。
(空气电极14的说明)
空气电极14是具有氧还原能力，且在放电时作为正极起作用的多孔性电极。而且，空气电极14还可以具有多孔性的气体扩散层和多孔性的空气电极催化剂层，所述空气电极催化剂层设于气体扩散层上，含有具有氧还原能力的催化剂。
在空气电极14中使用碱性水溶液作为电解液的情况下，在具有氧还原能力的空气电极用催化剂上产生如下的放电反应，即由电解液等供给的水、由大气供给的氧气、与电子进行反应而生成氢氧根离子(OH-)。亦即，在空气电极14中，在氧(气相)、水(液相)、电子导体(固相)共存的三相界面进行放电反应。
而且，空气电极14设置为大气中所含的氧气可扩散。例如，空气电极14可设置为至少空气电极14的表面的一部分暴露于大气中。在图2及图3所示的金属空气电池1中，在后述的电池槽20设有空气吸入口24，大气中所含的氧气可经由空气吸入口24而扩散至空气电极14中。另外，也可以经由该空气吸入口24而将水供给至空气电极14。
空气电极催化剂层还可以包含例如导电性的多孔性载体和担载于多孔性载体上的具有氧还原能力的空气电极用催化剂。由此可以在空气电极用催化剂上形成氧气、水和电子共存的三相界面，从而可进行放电反应。而且，空气电极催化剂层还可以含有粘合剂，还可以含有疏水树脂作为粘合剂。通过使用疏水树脂作为粘合剂，可抑制电解液经由空气电极14而泄漏。疏水树脂例如为聚四氟乙烯(PTFE)。
而且，由空气电极催化剂层和气体扩散层构成的空气电极14可通过将担载有空气电极用催化剂的多孔性载体涂布或层叠于疏水性的多孔性基材(气体扩散层)上而制作。而且，气体扩散层还可以作为空气电极用集电体而发挥功能。在这种情况下，气体扩散层例如是利用疏水树脂进行了表面处理的碳纸或碳布、或者由炭黑与疏水树脂形成的多孔性片材。疏水树脂是为了防止电解液泄漏而设置的，具有气液分离功能。亦即，防止电解液自电池槽20泄漏，且并不妨碍对空气电极催化剂层供给氧气。
另一方面，除了空气电极催化剂层、气体扩散层以外，空气电极14还可以更具备空气电极用集电体14a(参照图3)。在这种情况下，气体扩散层可使用绝缘性的多孔性疏水树脂片材(疏水膜)。而且，空气电极用集电体14a优选为多孔性且具有电子传导性的材料。在使用碱性水溶液作为电解液的情况下，自耐腐蚀性的观点考虑，优选使用镍、或对不锈钢等金属原材料的表面实施镀镍而获得的材料。可通过使用网、延展金属、冲孔金属、金属粒子或金属纤维的烧结体、发泡金属等而将空气电极用集电体14a设为多孔性。而且，空气电极用集电体14a优选配置于空气催化剂层与隔板16之间。
而且，空气电极14可与空气电极端子14t电连接。由此可将在空气电极催化剂层中所产生的电荷取出到未图示的外部电路。
(析氧电极13的说明)
析氧电极13是具有析氧能力，在充电时作为正极发挥作用的多孔性电极。在析氧电极13中使用碱性水溶液作为电解液的情况下，产生由氢氧根离子(OH-)生成氧、水、电子的反应(充电反应)。亦即，在析氧电极13中，在氧(气相)、水(液相)、电子导体(固相)共存的三相界面中进行充电反应。
而且，析氧电极13设置为由于进行充电反应而生成的氧气可扩散。例如，析氧电极13可设置为至少析氧电极的一部分与外部气体连通。在图3所示的金属空气电池1中，电池槽20的上部与外部气体连通，由于进行充电反应而生成的氧扩散到多孔性析氧电极13的细孔中，自电池槽20的上部排出到外部气体中。
析氧电极13优选为多孔性且具有电子传导性的材料。在使用碱性水溶液作为电解液的情况下，自耐腐蚀性、对析氧反应的催化能力的观点考虑，优选使用镍、或对不锈钢等金属原材料的表面实施镀镍而获得的材料。作为析氧电极，可通过使用网、延展金属、冲孔金属、金属粒子或金属纤维的烧结体、发泡金属等而将析氧电极13设为多孔性。而且，析氧电极13还可以在表面更具备具有析氧能力的催化剂粒子以促进充电反应。
另一方面，析氧电极13还可以更具备析氧电极用集电体。析氧电极用集电体优选为多孔性且具有电子传导性的材料。
而且，析氧电极13可与析氧电极端子13t电连接。由此可将充电反应所需的电荷自未图示的外部电路供给到析氧电极13。
(金属负极12的说明)
金属负极12是由含有金属元素的活性物质构成的电极，在放电时产生活性物质的氧化反应，在充电时产生还原反应。作为金属元素，使用锌、锂、钠、钙、镁、铝、铁等。在金属元素为锌的情况下，在放电时产生金属锌的氧化反应。
亦即，锌氧化的结果有如下情况：作为锌酸盐离子而溶解于电解液中的情况，及直接生成氧化锌或氢氧化锌的情况。
另一方面，在充电时产生还原为金属锌的还原反应。
亦即，存在如下情况：由于溶解于电解液中的锌酸盐离子的还原而生成锌的情况，及氧化锌或氢氧化锌直接还原为锌的情况。
如上所示，放电反应、充电反应均是除了活性物质(锌)以外，还产生与氢氧根离子(OH-)相关的反应，因此金属负极12必须是与电解液有效率地相接触的结构，所述电解液作为活性物质与氢氧根离子(OH-)的传导路径起作用。例如，通过将金属负极12设为由活性物质粒子形成的多孔性电极，使电解液渗透到活性物质粒子的粒子间的空隙中，因此可使活性物质粒子与电解液的接触界面变宽。而且，金属负极12还可以更含有粘合剂。通过含有粘合剂，可使活性物质彼此粘着。
而且，活性物质可以是还原状态的金属，也可以是氧化状态的金属。在金属元素为锌的情况下，在还原状态下为金属锌，在氧化状态下为氧化锌。因此，含锌的金属负极13还可以在放电后从电池槽20中取出，将氧化锌还原为锌。
另一方面，金属负极12还可以更具备未图示的金属负极集电体。作为金属负极集电体，优选为多孔性且具有电子传导性的材料。自抑制自身腐蚀的观点考虑，优选使用氢超电压高的材料、或对不锈钢等金属原材料的表面镀上氢超电压高的材料而获得的材料。可通过使用网、延展金属、冲孔金属、金属粒子或金属纤维的烧结体、发泡金属等而将金属负极集电体设为多孔性。
而且，金属负极12可与金属负极端子12t电连接。由此可将在金属负极12中消耗/生成的电荷授受到未图示的外部电路。
(隔板16的说明)
隔板16防止在电极间形成电子传导路径而造成短路的现象，由电子绝缘性材料而形成。例如，抑制在充电时由金属负极12还原析出的金属枝晶到达析氧电极13或空气电极14而造成短路的现象。
作为隔板16，可利用多孔性树脂片材、离子交换膜等固体电解质片材。在各电极间配置隔板16的情况下，如果由于隔板16而妨碍离子传导，则无法产生电池的充电反应及放电反应，但通过使用上述材料，可经由配置在各电极间的隔板16而产生离子传导。
(电解液的说明)
电解液17是电解质溶解于溶剂中而具有离子导电性的液体。电解液的种类因金属电极中所含的电极活性物质的种类而异，可以是使用水溶剂的电解液(电解质水溶液)。
例如，在锌空气电池、铝空气电池、铁空气电池的情况下，电解液可使用氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液等碱性水溶液，在镁空气电池的情况下，电解液可使用氯化钠水溶液。在锂空气电池的情况下，可使用有机性电解液。
在电解液中还可以添加电解质以外的有机添加物或无机添加物，也可以通过高分子添加物使其凝胶化。
(电池槽20的说明)
电池槽20是在其内部容纳浸渍于电解液17中的金属负极12、析氧电极13、空气电极14的壳体(外装容器)，形成为内部设为空腔的长方体状。亦即，形成为矩形状的第一主壁21与第二主壁22对置配置，这些第一主壁21及第二主壁22的左右两侧缘部及下边缘部此三者通过侧壁23进行连接，成为上边缘部侧敞开的形状。如上所述地形成的电池槽20相对于宽度方向X及高度方向Z而言，较小地形成厚度方向(侧壁23的宽度方向)Y的尺寸。具体而言，电池槽20的尺寸是宽度方向X(横)例如为200mm、厚度方向Y(深度)例如为20.84mm、高度方向Z(纵)例如为135mm。
在对置的第一主壁21及第二主壁22中，以对内部进行开口的方式形成有空气吸入口(多个孔)24。亦即，电池槽20构成为经由空气吸入口24而将空气吸入到内部。空气吸入口24被沿着第一主壁21及第二主壁22的宽度方向X或高度方向Z而设置的多个横杆25分开。多个横杆25抑制空气电极14由于电解液17的压力而向外侧膨胀。
而且，电池槽20的上边缘部设为电解液投入口26，可经由电解液投入口26而向内部补充电解液17。而且，在电池槽20中，可安装地设置有闭合该电解液投入口26的内盖27及外盖28。
构成电池槽20及内盖27的材料如果是对电解液17具有耐腐蚀性的材料，就没有特别限定，例如为聚氯乙烯(PVC)、聚乙酸乙烯酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂、偏二氯乙烯、聚甲醛、聚乙烯、聚丙烯、聚异丁烯、氟树脂、环氧树脂等。
以上，完成了空气电极14、析氧电极13、金属负极12、隔板16及电池槽20的说明。
另外，在上述实施方式中例示了三极型金属空气蓄电池，但在原电池的情况下，成为省略了析氧电极13的方式。而且，在二极型金属空气蓄电池的情况下，使用具有氧还原能力和析氧能力此两者的空气电极14，成为省略了析氧电极13的方式。例如，在二极型金属空气蓄电池中所使用的空气电极14包含空气电极催化剂层，所述空气电极催化剂层不仅包含空气电极用催化剂，还包含具有析氧能力的催化剂粒子。
图4是局部放大表示第一实施方式的电池槽20的结构及隔板16的形状的概略剖视图，是对图2的符号B所示的圆圈部分进行放大的概略剖视图，是图3的符号C所示的圆圈部分的更详细的剖视图。另外，在图4中，仅图示了第一主壁21侧，在第二主壁22中也是同样的结构。
第一实施方式的电池槽20在与空气电极14对置配置的第一主壁21(及第二主壁22)的周缘部(在第一实施方式中为整个周边)具备围绕部31，所述围绕部31围绕对置配置的空气电极14的侧缘部14b。
在第一实施方式中，围绕部31是仅围绕空气电极14的侧面14c，在空气电极14的厚度方向Y上比空气电极14厚的阶梯状凸部。亦即，围绕部(凸部)31形成为矩形的框架形状，空气电极14成为刚好嵌入到该框架形状的围绕部(凸部)31内的结构。
另一方面，隔板16形成为比空气电极14大一圈的尺寸，如果将该隔板16与空气电极14对置配置，则在图4的纸面上，隔板16的周缘部16a载置于围绕部(凸部)31的上表面31a上。亦即，空气电极14成为完全被围绕部(凸部)31、隔板16及其周缘部16a覆盖的状态。而且，隔板16以如下方式设定其尺寸：即使在电池槽20内产生稍许的位置偏移，也不会自围绕部(凸部)31的上表面31a脱离。
因此，即便在该隔板16上对置配置析氧电极13或金属负极12(原电池的情况)，也可以通过隔板16和围绕部(凸部)31使空气电极14与析氧电极13或金属负极12完全分离，即便在电池槽20内，各极(空气电极14、析氧电极13、金属负极12)或隔板16产生位置偏移，空气电极14与析氧电极13或金属负极12也不会接触而短路。
而且，通过使围绕部(凸部)31的厚度比空气电极14的厚度厚，可在空气电极14与隔板16之间形成间隙，在该间隙形成电解液17的层，因此由于空气电极14的放电反应而产生的副产物(离子)的扩散性提高，因此可降低空气电极14的放电反应时的电阻。
而且，通过在第一主壁21的周缘部形成凸部的围绕部31，对第一主壁21进行增强，从而使对于内压的强度提高。
另外，在上述第一实施方式中，围绕部(凸部)31形成在第一主壁21(及第二主壁22)的周缘部的整个周边上，但也可以无需设于整个周边，而是设于第一主壁21(及第二主壁22)的各边缘部的多个部位。例如，可以设在各边缘部的两个角部与中央部此三个部位。这在以后的实施方式中也如此。
<第二实施方式>
图5是局部放大表示第二实施方式的电池槽20的结构及隔板16的形状的概略剖视图，是对图2的符号B所示的圆圈部分进行放大的概略剖视图。另外，在图5中，仅图示了第一主壁21侧，在第二主壁22中也是同样的结构。
第二实施方式的电池槽20在与空气电极14对置配置的第一主壁21(及第二主壁22)的周缘部(在第二实施方式中为整个周边)具备围绕部31，所述围绕部31围绕对置配置的空气电极14的侧缘部14b。
在第二实施方式中，电池槽20具备自第一主壁21的周缘部竖立设置的侧壁23，围绕部31是自侧壁23起与第一主壁21平行地延伸设置的压板。而且，空气电极14的侧缘部14b成为安装于该围绕部(压板)31与第一主壁21之间而由两侧夹着的结构。
另一方面，隔板16形成为比空气电极14大一圈的尺寸，如果将该隔板16与空气电极14对置配置，则在图5的纸面上，隔板16的周缘部16a载置于围绕部(压板)31的上表面31a上。亦即，空气电极14成为完全被围绕部(压板)31与隔板16覆盖的状态。而且，隔板16以如下方式设定其尺寸：即使在电池槽20内产生稍许的位置偏移，也不会自围绕部(凸部)31的上表面31a脱离。
因此，即便在该隔板16上对置配置析氧电极13或金属负极12(原电池的情况)，也可以通过隔板16和围绕部(压板)31使空气电极14与析氧电极13或金属负极12完全分离，即便在电池槽20内，各极(空气电极14、析氧电极13、金属负极12)或隔板16产生位置偏移，空气电极14与析氧电极13或金属负极12也不会接触而短路。
而且，在空气电极14与隔板16之间形成围绕部(压板)31的厚度之程度的间隙，在该间隙形成电解液17的层，因此由于空气电极14的反应而产生的副产物(离子)的扩散性提高，因此可降低空气电极14的反应时的电阻。
而且，在第二实施方式中，通过围绕部(压板)31、侧壁23与第一主壁21，以从三个方向包着空气电极14的侧缘部14b的方式进行覆盖。由此包着空气电极14的侧缘部14b而可减低或防止电解液17泄漏。在这种情况下，通过嵌入成型使围绕部(压板)31与空气电极14的侧缘部14b一体化，由此可设为电解液17更难泄漏的结构。
而且，通过在侧壁23的周缘部形成突起状的围绕部(压板)31，对第一主壁21与侧壁23进行增强，从而使对于内压的强度提高。
<第三实施方式>
图6是局部放大表示第三实施方式的电池槽20的结构及隔板16的形状的概略剖视图，是对图2的符号B所示的圆圈部分进行放大的概略剖视图。另外，在图6中，仅图示了第一主壁21侧，在第二主壁22中也是同样的结构。
第三实施方式的电池槽20的结构与第二实施方式的电池槽20的结构(参照图5)相同。不同之处是在第二实施方式中，在空气电极14与隔板16之间形成围绕部(压板)31的厚度之程度的间隙，但在第三实施方式中，在该间隙部分中，使空气电极14的厚度增加该间隙之程度地形成，设为空气电极14与隔板16接触(或密接)的结构。
<第四实施方式>
图7是局部放大表示第四实施方式的电池槽20的结构及隔板16的形状的概略剖视图，是对图2的符号B所示的圆圈部分进行放大的概略剖视图。另外，在图7中，仅图示了第一主壁21侧，在第二主壁22中也是同样的结构。
第四实施方式的电池槽20的结构与第一实施方式的电池槽20的结构(参照图4)相同。不同之处是在空气电极14与第一主壁21(及第二主壁22)的多个孔(空气吸入口24)之间配置有疏水膜18的方面。该疏水膜18如果是具有通气性及疏水性的膜即可，一般情况下，可使用在空气电极14中所使用的绝缘性的多孔性疏水树脂片。
而且，在第四实施方式中，在疏水膜18的相反侧的空气电极14的单面贴合有空气电极用集电体14a。但是，空气电极14也可以是在空气电极用集电体14a的两个面贴合有空气电极的结构。
根据第四实施方式，通过在空气电极14与第一主壁21的多个孔(空气吸入口24)之间配置疏水膜18，可防止电解液17自空气吸入口24向电池槽20外部泄漏。
<第五实施方式>
图8是局部放大表示第五实施方式的电池槽20的结构及隔板16的形状的概略剖视图，是对图2的符号B所示的圆圈部分进行放大的概略剖视图。另外，在图8中，仅图示了第一主壁21侧，在第二主壁22中也是同样的结构。
第五实施方式的电池槽20的结构与第四实施方式的电池槽20的结构(参照图7)基本相同，不同之处是疏水膜18的侧缘部(周缘部)18a埋入到凸部的围绕部31的下侧的状态(亦即，夹在围绕部31与第一主壁21之间的状态)的方面。因此，疏水膜18的形状成为比第四实施方式的电池槽20中的疏水膜18的形状大的形状。
如上所示，在第五实施方式中设为通过围绕部31、侧壁23与第一主壁21，以从三个方向包着疏水膜18的侧缘部18a的方式进行覆盖的结构。由此包着疏水膜18的侧缘部18a而可减低或防止电解液17自空气吸入口24泄漏。在这种情况下，通过嵌入成型使围绕部(压板)31与疏水膜18的侧缘部18a一体化，由此可设为电解液17更难泄漏的结构。
<第六实施方式>
图9是局部放大表示第六实施方式的电池槽20的结构及隔板16的形状的概略剖视图，是对图2的符号B所示的圆圈部分进行放大的概略剖视图。另外，在图9中，仅图示了第一主壁21侧，在第二主壁22中也是同样的结构。
第六实施方式的电池槽20的结构与第二实施方式的电池槽20的结构(参照图5)基本相同，不同之处是在空气电极14与第一主壁21(及第二主壁22)的多个孔(空气吸入口24)之间配置有疏水膜18的方面，及空气电极14的侧缘部14b与疏水膜18的侧缘部18a此两者成为安装于围绕部(压板)31与第一主壁21之间而由两侧夹着的结构的方面。
如上所示，在第六实施方式中设为通过围绕部31、侧壁23与第一主壁21，以从三个方向包着空气电极14的侧缘部14b和疏水膜18的侧缘部18a此两者的方式进行覆盖的结构。由此包着空气电极14的侧缘部14b和疏水膜18的侧缘部18a而可减低或防止电解液17自空气吸入口24泄漏。在这种情况下，通过嵌入成型使围绕部(压板)31与空气电极14的侧缘部14b及疏水膜18的侧缘部18a一体化，由此可设为电解液17更难泄漏的结构。
<第七实施方式>
图10是局部放大表示第七实施方式的电池槽20的结构及隔板16的形状的概略剖视图，是对图2的符号B所示的圆圈部分进行放大的概略剖视图。另外，在图10中，仅图示了第一主壁21侧，在第二主壁22中也是同样的结构。
第七实施方式的电池槽20在与空气电极14对置配置的第一主壁21(及第二主壁22)的周缘部(在第七实施方式中为整个周边)具备围绕部31，所述围绕部31围绕对置配置的空气电极14的侧缘部14b。
在第七实施方式中，围绕部31仅围绕空气电极14的侧面14c，成为在空气电极14的厚度方向Y比空气电极14厚的多阶(在该例中为二阶)的阶梯状凸部。亦即，围绕部(以下称为阶梯状凸部)31形成为矩形的框架形状，空气电极14成为刚好嵌入到该框架形状的阶梯状凸部31的第一阶的阶差部内的结构。
另一方面，与空气电极14对置配置的第一隔板16A形成为比空气电极14大一圈的尺寸，如果使该第一隔板16A与空气电极14对置配置，则第一隔板16A的周缘部16a载置于阶梯状凸部31的第一阶的上表面31d上。亦即，空气电极14成为被阶梯状凸部31的第一阶的侧壁部与第一隔板16A及其周缘部16a完全覆盖的状态。而且，第一隔板16A以如下方式设定其尺寸：即使在电池槽20内产生稍许的位置偏移，也不会自阶梯状凸部31的第一阶的上表面31d脱离。
另一方面，该第一隔板16A上的对置配置的析氧电极13也形成为比空气电极14大一圈的尺寸，如果将该析氧电极13载置于第一隔板16A上而对置配置，则成为如下的结构：析氧电极13的周缘部13b载置于阶梯状凸部31的第一阶的上表面31d上，且嵌入到第二阶的阶差部内。然而，析氧电极13优选形成为略小于第一隔板16A的尺寸。
另一方面，与该析氧电极13对置配置的第二隔板16B形成为比析氧电极13大一圈的尺寸。因此，如果使该第二隔板16B与析氧电极13对置配置，则在图10的纸面上，第二隔板16B的周缘部16a载置于阶梯状凸部31的第二阶的上表面31e上。亦即，析氧电极13成为被阶梯状凸部31的第二阶的侧壁部与第二隔板16B及其周缘部16a完全覆盖的状态。而且，第二隔板16B以如下方式设定其尺寸：即使在电池槽20内产生稍许的位置偏移，也不会自阶梯状凸部31的第二阶的上表面31e脱离。
因此，即便在该第二隔板16B上对置配置金属负极12，也可以通过第二隔板16B与阶梯状凸部31使析氧电极13与金属负极12完全分离，即便在电池槽20内，各极(空气电极14、析氧电极13、金属负极12)或第一及第二隔板16A、16B产生位置偏移，空气电极14与析氧电极13或析氧电极13与金属负极12也不会接触而短路。
而且，通过使阶梯状凸部31的各阶的厚度比空气电极14的厚度、及析氧电极13的厚度厚，在空气电极14与第一隔板16A之间、及析氧电极13与第二隔板16B之间分别形成间隙，在该间隙形成电解液17的层，因此可提高空气电极14的放电反应所产生的副产物(离子)的扩散性，因此可降低空气电极14放电反应时的电阻。
而且，通过在第一主壁21的周缘部形成阶梯状凸部31，对第一主壁21进行增强，从而使对于内压的强度提高。
<第八实施方式>
图11是局部放大表示第八实施方式的电池槽20的结构及隔板16的形状的概略剖视图，是对图2的符号B所示的圆圈部分进行放大的概略剖视图。另外，在图11中，仅图示了第一主壁21侧，在第二主壁22中也是同样的结构。
第八实施方式的电池槽20的结构例示了应用于第五实施方式的电池槽20的结构(参照图8)中的情况，也可以应用于其他的第一实施方式～第四实施方式、第六实施方式、第七实施方式中。
亦即，在第八实施方式中，在图11的纸面上，在凸部的围绕部31的上表面31a形成有用以定位的突起部32，在该围绕部31上所载置的隔板16的周缘部16a的对置的部位形成有用以定位的孔19。由此，在与空气电极14对置配置隔板16时，通过使隔板16的周缘部16a上所形成的孔19与围绕部31上所形成的突起部32嵌合，可同时进行隔板16的装着与定位。而且，由于对隔板16进行了定位，因此在电池槽20内抑制位置偏移。
另外，此种突起部32与孔19只要形成在围绕部31及隔板16的周缘部的至少一个部位即可，也可以形成在例如对角线方向的两个部位或四个部位、对置边缘部的两个部位或两个部位等视需要的多个部位。
<第九实施方式>
图12是局部放大表示第九实施方式的电池槽20的结构及隔板16的形状的概略剖视图，是对图2的符号B所示的圆圈部分进行放大的概略剖视图。另外，在图12中，仅图示了第一主壁21侧，在第二主壁22中也是同样的结构。
第九实施方式的电池槽20的结构例示了应用于第一实施方式的电池槽20的结构(参照图4)中的情况，也可以应用于其他的第二实施方式～第八实施方式中。
亦即，在第九实施方式中，在凸部的围绕部31的上表面31a上沿着厚度方向Y形成有用以定位的肋片33，在该围绕部31上所载置的隔板16的周缘部16a的对置部位形成有用以定位的缺口槽16b。由此，在与空气电极14对置配置隔板16时，通过将隔板16的周缘部16a上所形成的缺口槽16b嵌合到围绕部31上所形成的肋片33，可同时进行隔板16的安装与定位。而且，由于对隔板16进行了定位，因此在电池槽20内抑制位置偏移。
另外，此种肋片33与缺口槽16b只要形成在围绕部31及隔板16的周缘部的至少一个部位即可，也可以形成在例如对角线方向的两个部位或四个部位等视需要的多个部位。
<第十实施方式>
图13A是表示第十实施方式的电池槽20的结构的概略透视图，图13B是对图13A的符号D所示的圆圈部分进行放大的概略剖视图。另外，在图13A及图13B中，仅图示了第一主壁21侧，在第二主壁22中也是同样的结构。
第十实施方式的电池槽20在与空气电极14对置配置的第一主壁21(及第二主壁22)的周缘部(整个周边)具备框体形状的围绕部31，所述围绕部31围绕对置配置的空气电极14的侧缘部14b，但在第十实施方式中，将该框体形状的围绕部31构成为与电池槽20的第一主壁21不同的部分。而且，通过将该不同部分的围绕部31嵌合到第一主壁21，如图13B所示那样设为如下构成：在与空气电极14对置配置的第一主壁21的周缘部，以围绕对置配置的空气电极14的侧缘部14b的方式配置围绕部31。
另外，图13A中的符号21a是使围绕部31嵌入到第一主壁21时的定位轮毂，夹入到围绕部31、侧壁23及定位轮毂21a之间而进行定位。另外，该定位轮毂21a在图13A中仅设于角部的一个部位，也可以设于多个部位。
如上所述，通过将围绕部31设为不同的部分，可以并不变更电池槽20自身规格地，根据电极等构件的规格变更而重新编入形状不同的围绕部31，由此可实现设计变更工作与制造成本的削减。
本公开可以并不脱离其精神或主要特征地以其他各种方式实施。因此，上述实施方式在每个方面不过是单纯的例示，并不进行限定性的解释。本发明的范围如权利要求所示，完全不受说明书正文拘束。另外，属于权利要求的均等范围的变形或变更为本公开的范围内。
本国际申请主张基于2016年12月27日提出申请的日本专利申请第2016-253971号的优先权，日本专利申请第2016-253971号的所有内容通过参考而引用至本国际申请中。
产业上的可利用性
本公开的金属空气电池可广泛适用于作为电力供给装置而使用的所有用途中。
附图标记说明
1 金属空气电池
12 金属负极
12t 金属负极端子
13 析氧电极
13t 析氧电极端子
14 空气电极
14a 空气电极用集电体
14b 侧缘部
14t 空气电极端子
16 隔板(隔膜)
16A 第一隔板
16B 第二隔板
16a 周缘部(边缘部)
16b 缺口槽
17 电解液
18 疏水膜
18a 侧缘部(周缘部)
19 孔
20 电池槽
21 第一主壁
22 第二主壁
23 侧壁
24 空气吸入口(多个孔)
25 横杆
26 电解液投入口
27 内盖
28 外盖
31 围绕部(凸部，压板)
31a 上表面
31d 第一阶的上表面
31e 第二阶的上表面
32 突起部
33 肋片
Claims (13)
1.一种电池槽，其是容纳包含空气电极及隔板的电极组的电池槽，其特征在于，具备：
主壁，与所述空气电极对置配置、及
围绕部，设于所述主壁的周缘部，围绕对置配置的所述空气电极的侧部；
所述围绕部构成为被与所述空气电极对置配置的所述隔板的边缘部覆盖。
2.根据权利要求1所述的电池槽，其特征在于，
所述围绕部是围绕所述空气电极侧面的一部分，在所述空气电极的厚度方向上比所述空气电极厚的凸部。
3.根据权利要求1所述的电池槽，其特征在于，
其具有自所述主壁的周缘部竖立设置的侧壁，
所述围绕部是自所述侧壁起与所述主壁平行地延伸设置的压板，
所述空气电极的侧部安装于所述压板与所述主壁之间。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电池槽，其特征在于，
于所述主壁设有多个孔，
在所述多个孔与所述空气电极之间配置有疏水膜，
所述疏水膜的边缘部夹在所述围绕部与所述主壁之间。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电池槽，其特征在于，
利用所述围绕部在对置配置的所述空气电极与所述隔板之间形成间隙。
6.根据权利要求1至6中任一项所述的电池槽，其特征在于，
在所述主壁设有多个孔，在所述多个孔与所述空气电极之间配置有疏水膜，
所述疏水膜及所述空气电极各自的边缘部重叠，且夹在所述围绕部与所述主壁之间。
7.根据权利要求1至7中任一项所述的电池槽，其特征在于，
所述空气电极的边缘部的一部分在所述空气电极的厚度方向上比所述空气电极的中央部薄，
所述空气电极的边缘部的一部分夹在所述围绕部与所述主壁部之间。
8.根据权利要求5所述的电池槽，其特征在于，
其更具有集电极，配置于所述空气电极与所述隔板之间的间隙。
9.一种金属空气电池，其特征在于，具备：
根据权利要求1至8中任一项所述的电池槽、
所述空气电极、
所述隔板、及
第一电极，在所述空气电极的相反侧与所述隔板对置。
10.根据权利要求9所述的金属空气电池，其特征在于，
其更具备第二电极，在所述空气电极的相反侧与所述第一电极对置。
11.根据权利要求9或10所述的金属空气电池，其特征在于，
所述第一电极是金属负极。
12.根据权利要求10所述的金属空气电池，其特征在于，
所述第一电极是金属负极，且所述第二电极是析氧电极。
13.根据权利要求10所述的金属空气电池，其特征在于，
所述第一电极是析氧电极，所述第二电极是金属负极。
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