JP2000077107A

JP2000077107A - 空気亜鉛電池

Info

Publication number: JP2000077107A
Application number: JP10242999A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Ogata; 秀之小方; Yuichi Kikuma; 祐一菊間; Machi Ohashi; 真智大橋; Hiroshi Watabe; 浩史渡部
Original assignee: Toshiba Battery Co Ltd
Current assignee: FDK Twicell Co Ltd
Priority date: 1998-08-28
Filing date: 1998-08-28
Publication date: 2000-03-14

Abstract

(57)【要約】【課題】空気亜鉛電池の拡散層に用いられるクラフト紙
や不織布は、その切り口のケバ立ちや強度不足による曲
りによって漏液が発生し、これを阻止するためにバイン
ダーを塗布すると目詰まりにより放電性能が低下する。
本発明は放電性能を低下させることなく、漏液を防止す
ることを目的とする。【解決手段】空気亜鉛電池の空気拡散層９として、網状
構造体を用い、かつ網状構造体は網目の交点を１０〜９
５％熱圧縮したものを用いたので、切り口にケバが発生
せず空気の拡散性もよい。また網状構造体も網目の結着
力が強いのでホツレが生じない。そのため電解液の漏液
を防止し、放電特性が低下しない。網状構造体としては
例えばステンレス等の金属や合成樹脂製のものが使用で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は空気亜鉛電池に関
し、さらに詳しくは、空気拡散層を改良した空気亜鉛電
池に関する。

【０００２】

【従来の技術】亜鉛を負極とし、空気中の酸素を正極と
する空気亜鉛電池は、正極作用物質を電池内に詰め込む
必要がないため、同じ大きさの電池であれば負極作用物
質である亜鉛をより多く詰め込むことが可能で、アルカ
リマンガン電池や酸化銀電池に比較して大容量が得られ
るという特徴があり、需要が拡大してきている。

【０００３】一般に空気亜鉛電池は、正極ケース底部に
段差を設けて、その上段に正極体や絶縁ガスケット、ゲ
ル状亜鉛負極、負極ケースなどを収容し、下段は空気拡
散層としている。この空気拡散層は、正極ケース底部の
空気孔から入った空気を正極体の全体に拡散させる役割
をもち、空気拡散層が大きいほど拡散はスムースに進む
ので放電しやすくなる。通常、この空気拡散層にはクラ
フト紙や不織布などからなる空気拡散紙が配置されてい
る。

【０００４】ところで空気亜鉛電池では、放電の進行に
伴って負極の亜鉛が酸化亜鉛となって体積が増加する
と、正極体がそれによって圧迫を受け、空気拡散層の方
へ曲がってくる。この正極体の曲がりがひどくなると、
空気拡散層が狭くなり、放電が正常に進まなくなる上
に、曲りによって正極体の撥水膜に亀裂が生じ、アルカ
リ電解液が漏液することがある。拡散紙は曲がろうとす
る正極体を支え、前述の問題の発生を防いでいる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、従来
の空気拡散層にはクラフト紙や不織布などからなる空気
拡散紙が使われていたが、従来のクラフト紙や不織布な
どからなる空気拡散紙は、細かい繊維をバインダーや繊
維同士の絡み付きによってシート状にしたものなので、
繊維の密度が不均一となり、部分的に空気の拡散が悪い
ところができる。電池に組み込まれる空気拡散紙はこの
シート状ものを打ち抜いて使用するので、このように拡
散紙が不均一であると電池にばらつきができ、急激な空
気拡散の必要な重負荷放電を行った場合、放電できるも
のとできないものが生ずる。

【０００６】また、所定の形状に打ち抜いて空気拡散紙
とする場合に、打ち抜きにより繊維の一部がはずれて切
り口から飛び出し、ケバが発生することが避けられなか
った。ケバが発生したまま電池に組み込むと、放電末期
や過放電時にゲル状亜鉛負極の体積増加により撥水膜周
辺部に染み出てきている電解液と接触し、毛細管現象に
より電解液を誘引するので、電解液が拡散紙にまでしみ
込み、さらに空気孔から漏液することがある。

【０００７】従来はこれらの問題に対して、ポリビニル
アルコール等のバインダーを拡散紙に塗布し、繊維の接
着を強くする等の方策がとられたが、不織布の目がバイ
ンダーにより詰まってしまうので、空気の透過が悪くな
り、放電性能が低下するという問題があった。

【０００８】本発明は上記問題に対処してなされたもの
で、空気亜鉛電池において空気拡散層の強度を向上させ
て漏液を防止するとともに、放電性能が低下しないよう
にすることを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、空気亜鉛電
池の空気拡散層として網状構造体を使用し、かつこの網
状構造体として網目の交点を１０〜９５％熱圧縮したも
のを使用することによって達成することができた。すな
わち本発明は、空気孔を有する正極ケースの底部段差の
下段部分に空気拡散層が配置され、上記底部段差の上段
部分に撥水膜、正極体、セパレータが収容され、該セパ
レータを介してゲル状亜鉛負極を収容した負極ケースが
配置された空気亜鉛電池において、空気拡散層が網目の
交点を１０〜９５％熱圧縮した網状構造体であることを
特徴とするものである。

【００１０】本発明の空気亜鉛電池では空気拡散層とし
て網状構造体を使用するので、従来のクラフト紙や不織
布のようなケバの発生がなく、そのため電解液の漏液が
防止できる。また、空気透過性も優れているので、放電
性能が低下することがない。また、網状構造体の網目の
交点が１０〜９５％熱圧縮されているので，交点の決着
力が強化され、打ち抜いた時に網目のほつれが生じな
い。

【００１１】網目の交点を１０〜９５％熱圧縮するに
は、網状構造体の網目に加熱した加圧ローラーで熱を加
えながら加圧すればよい。これによって網目の交点がつ
ぶれる（図２参照）。熱圧縮の割合はローラーの加圧力
を変えることによって調節する。なお、圧縮率は、熱圧
縮前の網目の交点の厚さに対する熱圧縮で交点のつぶれ
た度合いで、熱圧縮により熱圧縮前の厚さの１／２にな
ったもの、つまり交点を形成する２本の線の合計線径の
うち、１本の線径に相当する厚さ分がつぶれたもの、を
１００％とした。このように熱圧縮した後焼結加工する
か、焼結加工した後熱圧縮して空気拡散層として使用す
るとよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】（実施例１〜３）本発明の実施の
形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施
例である空気亜鉛電池（ＰＲ４４型）の断面図である。
図１において、１は負極ケース、２はゲル状亜鉛負極、
３はセパレータ、４は絶縁ガスケット、５は正極触媒
層、６は正極集電体、７は正極ケース、８は撥水膜、９
は空気拡散層、１０は空気孔である。正極ケース７は底
面に空気孔１０を設けてあり、底部に段部がある。段部
の上段にはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）か
らなる撥水膜８、正極触媒層５および正極集電体６から
なる正極体、およびセパレータ３が設置されている。セ
パレータ３の上部には絶縁ガスケット４を介して負極ケ
ース１が配置されており、負極ケース１の内部にはゲル
状亜鉛負極２が充填され、ゲル状亜鉛負極２はセパレー
タ３に接している。

【００１３】正極ケース７の段部の下段には空気拡散層
９が設けられている。本実施例では、この空気拡散層は
線径０．０３ｍｍ、２５０メッシュのステンレス製金網
で網目の交点を１０％（実施例１），５０％（実施例
２），９０％（実施例３）熱圧縮したものからなってい
る。

【００１４】なお、上記において正極体は、前述の撥水
膜８とは別のＰＴＦＥ膜、ニッケルメッキされたステン
レスネット製の正極集電体６、正極触媒層５から構成さ
れ、正極触媒層５は、活性炭，マンガン酸化物，ＰＴＦ
Ｅ粉および導電剤を混合したものからなっている。ま
た、ゲル状亜鉛負極２は、鉛５００ｐｐｍを添加した亜
鉛合金粉，３０ｗｔ％水酸化カリウム水溶液（アルカリ
電解液）およびポリアクリル酸（ゲル化剤）を混合攪拌
したものである。絶縁ガスケット４と負極ケース１との
間にはアルカリ電解液の漏液防止のためにポリアミド樹
脂等のシール剤が塗布されている。

【００１５】（比較例１）空気拡散層としてクラフト紙
を用い、それ以外は実施例と同様にして図１の空気亜鉛
電池を作成した。

【００１６】（比較例２）空気拡散層としてビニロン、
レーヨンおよびマーセル化パルプを原料とした不織布を
用い、それ以外は実施例と同様にして図１の空気亜鉛電
池を作成した。

【００１７】（比較例３）空気拡散層として線径０．０
３ｍｍ、２５０メッシュのステンレス製金網で網目の交
点を熱圧縮しないものを用い、それ以外は実施例と同様
にして図１の空気亜鉛電池を作成した。

【００１８】（比較例４）空気拡散層として線径０．０
３ｍｍ、２５０メッシュのステンレス製金網で網目の交
点を１００％熱圧縮したものを用い、それ以外は実施例
と同様にして図１の空気亜鉛電池を作成した。

【００１９】（評価）上記実施例１〜３および比較例１
〜４について、各種評価を行った。まず、実施例１〜３
および比較例１〜４の空気拡散層に使用した材料を所定
の形状に１０００個打ち抜き、ケバ，ホツレの発生を調
べた。結果は表１に示す通りで、実施例１〜３および比
較例４に使用しているステンレス製金網では金網を構成
する金属線が所定形状の外に飛び出しているものは１個
もなかった。また、比較例１に使用しているクラフト紙
についてもケバの発生はなかった。

【００２０】一方、空気拡散を容易にした不織布を用い
た比較例２では、所定の形状に打ち抜いた時に、繊維一
部がはずれて切り口から飛び出すようなケバが発生し、
ケバの長さも長かった。比較例３ではケバの発生は見ら
れなかったが、金網の線と線がくっついていないために
金属線のホツレが発生した。

【００２１】次に実施例１〜３および比較例１〜４の電
池各５０個について、６２０Ω−４００時間の放電を行
い、過放電状態として空気孔からの漏液の有無を調べ
た。結果は表１に示す通りで、比較例２ではケバが発生
しているために漏液が発生している。さらに比較例３で
は、ホツレの発生により正極の撥水膜に傷が付き、それ
が原因となる漏液が発生している。ケバ，ホツレの発生
してしない実施例１〜３および比較例１，４では漏液が
発生していない。

【００２２】さらに、実施例１〜３および比較例１〜４
の電池各２０個について、６２０Ωおよび１２０Ωの各
連続放電試験を行った。表１に結果を示す。各数値は２
０個の電池の平均値である。比較例１の電池は空気拡散
が十分でないため、重負荷放電において性能が劣ってい
る。比較例２では比較例１より空気拡散のよい不織布を
使用しているため、比較例１より重負荷放電の性能は向
上しているが、完全な改善までには至っていない。比較
例４では網目の交点の圧縮し過ぎにより横方向への空気
の拡散が阻害されてしまっているため、急激な空気の拡
散を必要とする重負荷放電では性能が劣ってしまってい
る。一方、本発明の実施例はいずれも空気の透過性も拡
散性もよく、急激な空気拡散の必要な重負荷放電におい
ても優れた性能を示している。

【００２３】

【表１】

【００２４】以上の結果から明らかなように、本発明の
電池は、空気拡散層に用いていた不織布やクラフト紙で
従来問題となっていたケバ発生の問題、空気拡散不足に
よる重負荷放電特性の問題を解決し、優れた性能を確保
することができる。

【００２５】なお、上記実施例では、拡散層にステンレ
ス製の網状構造体を用いたが、本発明はこれに限られる
ことはなく、樹脂製の網状構造体等ケバの発生しない他
の材質の網状構造体も同様に効果がある。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の空気亜鉛
電池は、空気拡散層を改良したことによって、放電性能
を低下させることなく漏液防止効果が向上しており、本
発明によれば、従来に比べて安全で信頼性の高い空気電
池を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である空気亜鉛電池の断面
図。

【図２】本発明における空気拡散層の網状構造体の
（ａ）熱圧縮前と（ｂ）熱圧縮後の状態を示す図。

【符号の説明】

１…負極ケース、２…ゲル状亜鉛負極、３…セパレー
タ、４…絶縁ガスケット、５…正極触媒層、６…正極集
電体、７…正極ケース、８…撥水膜、９…空気拡散層、
１０…空気孔。

フロントページの続き (72)発明者大橋真智東京都品川区南品川三丁目４番10号東芝電池株式会社内 (72)発明者渡部浩史東京都品川区南品川三丁目４番10号東芝電池株式会社内Ｆターム(参考） 5H032 AA02 AS03 AS11 BB02 CC02 CC07 EE09 HH01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】空気孔を有する正極ケースの底部段差の
下段部分に空気拡散層が配置され、上記底部段差の上段
部分に撥水膜、正極体、セパレータが収容され、該セパ
レータを介してゲル状亜鉛負極を収容した負極ケースが
配置された空気亜鉛電池において、空気拡散層が網目の
交点を１０〜９５％熱圧縮した網状構造体であることを
特徴とする空気亜鉛電池。
【請求項２】網状構造体が、網目の交点を１０〜９５
％熱圧縮した後焼結加工した網状構造体である請求項１
記載の空気亜鉛電池。
【請求項３】網状構造体が、網目の交点を焼結加工し
た後１０〜９５％熱圧縮した網状構造体である請求項１
記載の空気亜鉛電池。