JP2000195568A - 空気電池 - Google Patents
空気電池Info
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- JP2000195568A JP2000195568A JP10370380A JP37038098A JP2000195568A JP 2000195568 A JP2000195568 A JP 2000195568A JP 10370380 A JP10370380 A JP 10370380A JP 37038098 A JP37038098 A JP 37038098A JP 2000195568 A JP2000195568 A JP 2000195568A
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- current collector
- metal
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
(57)【要約】
【課題】空気電池の高容量化と放電特性および過放電耐
漏液特性の向上を図る。 【解決手段】負極作用物質９として亜鉛を使用し、正極
体８として金属集電体５を支持体とした触媒層６を使用
した空気電池であって、金属集電体として線径から線径
までの内寸法が０．２〜３．０ｍｍの金属網状体を用
い、かつ触媒層は厚さが１５０〜２８０μｍであって膨
張化黒鉛が導電材として添加されているものを用いる。
かかる金属集電体および触媒層を用いることによって、
高容量化を達成しながら、放電特性および過放電耐漏液
特性の優れたものとすることができる。
漏液特性の向上を図る。 【解決手段】負極作用物質９として亜鉛を使用し、正極
体８として金属集電体５を支持体とした触媒層６を使用
した空気電池であって、金属集電体として線径から線径
までの内寸法が０．２〜３．０ｍｍの金属網状体を用
い、かつ触媒層は厚さが１５０〜２８０μｍであって膨
張化黒鉛が導電材として添加されているものを用いる。
かかる金属集電体および触媒層を用いることによって、
高容量化を達成しながら、放電特性および過放電耐漏液
特性の優れたものとすることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、空気電池に関し、
さらに詳しくは、高容量化と安全性の向上を図った空気
電池に関する。
さらに詳しくは、高容量化と安全性の向上を図った空気
電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】空気電池は、金属集電体に圧着成形され
た触媒層をもつ正極組み立て体（正極）と、亜鉛粉およ
び電解液を含むゲル状の負極作用物質層（負極）との間
で、空気中の酸素を使用して電力を得ており、すでに実
用に供されている。すなわち、空気電池では、空気を利
用して正極および負極で、次のような電極反応をそれぞ
れ行っており、これによって１．４Ｖ程度の起電力を得
ている。 負極側：Ｚｎ＋２ＯＨ- →ＺｎＯ＋Ｈ2Ｏ＋２ｅ- 正極側： 1/2Ｏ2＋Ｈ2Ｏ＋２ｅ- →２ＯＨ-
た触媒層をもつ正極組み立て体（正極）と、亜鉛粉およ
び電解液を含むゲル状の負極作用物質層（負極）との間
で、空気中の酸素を使用して電力を得ており、すでに実
用に供されている。すなわち、空気電池では、空気を利
用して正極および負極で、次のような電極反応をそれぞ
れ行っており、これによって１．４Ｖ程度の起電力を得
ている。 負極側：Ｚｎ＋２ＯＨ- →ＺｎＯ＋Ｈ2Ｏ＋２ｅ- 正極側： 1/2Ｏ2＋Ｈ2Ｏ＋２ｅ- →２ＯＨ-
【０００３】近年、より高容量の空気電池の需要が高ま
っており、また耳穴式補聴器用空気電池の需要ととも
に、より信頼性の高い空気電池の開発が進められてい
る。高容量化に対しては、空気電池に内蔵されている触
媒層６を薄くすることで負極容積を増大させて高容量化
する試みがなされている。
っており、また耳穴式補聴器用空気電池の需要ととも
に、より信頼性の高い空気電池の開発が進められてい
る。高容量化に対しては、空気電池に内蔵されている触
媒層６を薄くすることで負極容積を増大させて高容量化
する試みがなされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、触媒層
を薄くすると、負極容積を増加することはできるが、触
媒層を薄くしたことによる不具合が生ずることがある。
例えば、集電体から触媒層が剥がれやすい、集電体への
触媒の充填が困難となる等の、触媒層の製造上の問題が
あり、また正極ケースと触媒層および金属集電体との接
触面積が小さくなるので電池の内部抵抗が高くなること
や、撥水性の低下、触媒層の脱離・ひび割れ等により過
放電耐漏液特性が悪くなるというような電池特性の問題
が挙げられる。
を薄くすると、負極容積を増加することはできるが、触
媒層を薄くしたことによる不具合が生ずることがある。
例えば、集電体から触媒層が剥がれやすい、集電体への
触媒の充填が困難となる等の、触媒層の製造上の問題が
あり、また正極ケースと触媒層および金属集電体との接
触面積が小さくなるので電池の内部抵抗が高くなること
や、撥水性の低下、触媒層の脱離・ひび割れ等により過
放電耐漏液特性が悪くなるというような電池特性の問題
が挙げられる。
【０００５】本発明は、上記問題に対処してなされたも
ので、空気電池の高容量化を図るとともに、製造性に優
れ、かつ安全性、信頼性に優れた空気電池を提供するこ
とを目的とするものである。
ので、空気電池の高容量化を図るとともに、製造性に優
れ、かつ安全性、信頼性に優れた空気電池を提供するこ
とを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は正極の金属集電
体と触媒層を改良することで上記目的を達成したもので
あって、すなわち、負極作用物質として亜鉛を使用し、
正極体として金属集電体を支持体とした触媒層を使用し
た空気電池において、金属集電体として線径から線径ま
での内寸法が０．２〜３．０ｍｍの金属網状体を用い、
触媒層は厚さが１５０〜２８０μｍであって膨張化黒鉛
が導電材として添加されているものであることを特徴と
する空気電池に関する。
体と触媒層を改良することで上記目的を達成したもので
あって、すなわち、負極作用物質として亜鉛を使用し、
正極体として金属集電体を支持体とした触媒層を使用し
た空気電池において、金属集電体として線径から線径ま
での内寸法が０．２〜３．０ｍｍの金属網状体を用い、
触媒層は厚さが１５０〜２８０μｍであって膨張化黒鉛
が導電材として添加されているものであることを特徴と
する空気電池に関する。
【０００７】ここで、線径から線径までの内寸法とは、
図２の（ａ）および（ｂ）に示す長さＡのことであり、
（ａ）は金属ネット、（ｂ）はエキスパンドメタルを示
している。また、膨張化黒鉛は０．５〜１０ｗｔ％程度
添加することが好ましい。
図２の（ａ）および（ｂ）に示す長さＡのことであり、
（ａ）は金属ネット、（ｂ）はエキスパンドメタルを示
している。また、膨張化黒鉛は０．５〜１０ｗｔ％程度
添加することが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を図１を参照して
説明する。図１はボタン型空気電池の要部構成断面図で
ある。図１において、１は底壁面に空気孔２を有する一
端が開口型の正極ケースである。正極ケース１内には、
その内底壁面上に拡散紙３、撥水膜４、金属集電体５を
支持体として圧着成形された触媒層６、セパレータ７が
順次積層配置されており、これらが正極組み立て体８を
形成している。拡散紙３はクラフト紙からなり、撥水膜
４はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）フィルム
からなっている。触媒層６は活性炭にマンガン酸化物、
膨張化黒鉛（導電材として）、ＰＴＦＥ粉末を混合し、
シート状に成形したものである。セパレータ７はポリプ
ロプレン微多孔質膜である。
説明する。図１はボタン型空気電池の要部構成断面図で
ある。図１において、１は底壁面に空気孔２を有する一
端が開口型の正極ケースである。正極ケース１内には、
その内底壁面上に拡散紙３、撥水膜４、金属集電体５を
支持体として圧着成形された触媒層６、セパレータ７が
順次積層配置されており、これらが正極組み立て体８を
形成している。拡散紙３はクラフト紙からなり、撥水膜
４はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）フィルム
からなっている。触媒層６は活性炭にマンガン酸化物、
膨張化黒鉛（導電材として）、ＰＴＦＥ粉末を混合し、
シート状に成形したものである。セパレータ７はポリプ
ロプレン微多孔質膜である。
【０００９】また、９は正極組み立て体８のセパレータ
７上に積層配置されたゲル状負極であり、３０〜４５重
量％の水酸化カリウム水溶液の電解液に、ポリアクリル
酸（ゲル化剤）および亜鉛粉末もしくは亜鉛合金粉末を
配合して調製したゲル状の混合体である。
７上に積層配置されたゲル状負極であり、３０〜４５重
量％の水酸化カリウム水溶液の電解液に、ポリアクリル
酸（ゲル化剤）および亜鉛粉末もしくは亜鉛合金粉末を
配合して調製したゲル状の混合体である。
【００１０】１０は負極ケースであり、その内壁面部が
前記負極活物質層９に電気的に接する一方、前記正極ケ
ース１の開口部を封止している。１１は前記負極ケース
１０および正極ケース１の被封止部間に介挿配置された
絶縁ガスケットであり、１２は前記空気孔２を封止する
ため正極ケース１外装壁面に貼着されたシールテープで
ある。ここで、負極ケース１０は、たとえばニッケル、
ステンレス鋼および銅の三層クラッド製であり、また絶
縁ガスケット１１はポリアミド樹脂系のものである。
前記負極活物質層９に電気的に接する一方、前記正極ケ
ース１の開口部を封止している。１１は前記負極ケース
１０および正極ケース１の被封止部間に介挿配置された
絶縁ガスケットであり、１２は前記空気孔２を封止する
ため正極ケース１外装壁面に貼着されたシールテープで
ある。ここで、負極ケース１０は、たとえばニッケル、
ステンレス鋼および銅の三層クラッド製であり、また絶
縁ガスケット１１はポリアミド樹脂系のものである。
【００１１】上記構造の空気電池において、下記表１に
示す金属集電体および触媒層を有する外径５．８ｍｍ，
総高２．１５ｍｍの電池（実施例１〜７）を、各例５０
個ずつ製作した。
示す金属集電体および触媒層を有する外径５．８ｍｍ，
総高２．１５ｍｍの電池（実施例１〜７）を、各例５０
個ずつ製作した。
【００１２】また、比較のため、下記表１に示す金属集
電体および触媒層を有する外径５．８ｍｍ，総高２．１
５ｍｍの電池（比較例１〜７）を、各例５０個ずつ製作
した。
電体および触媒層を有する外径５．８ｍｍ，総高２．１
５ｍｍの電池（比較例１〜７）を、各例５０個ずつ製作
した。
【００１３】なお、各例において膨張化黒鉛が添加され
た場合の膨張化黒鉛の添加量は５ｗｔ％である。
た場合の膨張化黒鉛の添加量は５ｗｔ％である。
【００１４】上記各実施例および比較例の空気電池につ
いて、(1) 触媒層の成形性の調査、(2) 内部抵抗の測
定、(3) ３ｋΩの連続放電を行った時の放電容量の測
定、(4) ２５℃−８５％ＲＨの環境下において３ｋΩで
１６８時間放電した過放電試験における漏液の調査を行
った。結果を表１に示す。
いて、(1) 触媒層の成形性の調査、(2) 内部抵抗の測
定、(3) ３ｋΩの連続放電を行った時の放電容量の測
定、(4) ２５℃−８５％ＲＨの環境下において３ｋΩで
１６８時間放電した過放電試験における漏液の調査を行
った。結果を表１に示す。
【００１５】
【表１】
【００１６】表１から明らかなように、実施例１〜４と
比較例１を比較すると、線径から線径までの内寸法が触
媒層の成形性に影響を与えていることがわかる。比較例
１のようにこの内寸法が０．１ｍｍであると金属ネット
の目開きが細かくなりすぎて触媒を充填することが困難
となり、触媒層を薄肉化することができなくなる。
比較例１を比較すると、線径から線径までの内寸法が触
媒層の成形性に影響を与えていることがわかる。比較例
１のようにこの内寸法が０．１ｍｍであると金属ネット
の目開きが細かくなりすぎて触媒を充填することが困難
となり、触媒層を薄肉化することができなくなる。
【００１７】同様に実施例１〜４と比較例２を比較する
と、線径から線径までの内寸法が触媒層の成形性、内部
抵抗および過放電漏液特性に影響を与えていることがわ
かる。比較例２のように内寸法を３．５ｍｍとすると、
金属ネットの目開きが大きくなりすぎて触媒が金属ネッ
トから脱離しやすくなり、ひび割れも発生し、そのため
成形後の触媒層の取り扱いが困難になり、さらに電解液
が透過しやすくなる。また、金属ネットの目開きが大き
くなったことで正極缶と金属ネットとの接触面積が減少
し、内部抵抗にも悪影響を及ぼすことになる。
と、線径から線径までの内寸法が触媒層の成形性、内部
抵抗および過放電漏液特性に影響を与えていることがわ
かる。比較例２のように内寸法を３．５ｍｍとすると、
金属ネットの目開きが大きくなりすぎて触媒が金属ネッ
トから脱離しやすくなり、ひび割れも発生し、そのため
成形後の触媒層の取り扱いが困難になり、さらに電解液
が透過しやすくなる。また、金属ネットの目開きが大き
くなったことで正極缶と金属ネットとの接触面積が減少
し、内部抵抗にも悪影響を及ぼすことになる。
【００１８】また、実施例２，５，６と比較例３，４と
を比較すると、触媒層の厚さが過放電耐漏液特性や放電
容量に影響を与えていることがわかる。これは、比較例
３では触媒層を薄くしすぎたために、触媒層の撥水性が
低下してしまい、過放電耐漏液特性が低下したためであ
る。また比較例４では触媒層が厚すぎたために負極内容
積が低下し、放電容量が低下することになったためであ
る。
を比較すると、触媒層の厚さが過放電耐漏液特性や放電
容量に影響を与えていることがわかる。これは、比較例
３では触媒層を薄くしすぎたために、触媒層の撥水性が
低下してしまい、過放電耐漏液特性が低下したためであ
る。また比較例４では触媒層が厚すぎたために負極内容
積が低下し、放電容量が低下することになったためであ
る。
【００１９】また、比較例５と比較例６との比較から触
媒層が薄くなると内部抵抗が高くなることがわかる。こ
れは正極ケースと触媒層との接触面積が小さくなるため
である。さらに比較例５と比較例７との比較から金属ネ
ットの目開きが大きくなると正極缶と金属集電体、およ
び金属集電体と触媒層との接触面積が減少し、電池の内
部抵抗が高くなることがわかる。内部抵抗が高すぎると
安定した放電ができず、放電容量も低下する。そこで内
部抵抗の上昇を抑えるために導電材として膨張化黒鉛を
添加すると、内部抵抗が低下し、安定な放電ができるよ
うになる。実施例２，４と比較例５，６，７とを比較す
ると、膨張化黒鉛を添加したことによって、内部抵抗が
上昇するという現象を補っていることがわかる。
媒層が薄くなると内部抵抗が高くなることがわかる。こ
れは正極ケースと触媒層との接触面積が小さくなるため
である。さらに比較例５と比較例７との比較から金属ネ
ットの目開きが大きくなると正極缶と金属集電体、およ
び金属集電体と触媒層との接触面積が減少し、電池の内
部抵抗が高くなることがわかる。内部抵抗が高すぎると
安定した放電ができず、放電容量も低下する。そこで内
部抵抗の上昇を抑えるために導電材として膨張化黒鉛を
添加すると、内部抵抗が低下し、安定な放電ができるよ
うになる。実施例２，４と比較例５，６，７とを比較す
ると、膨張化黒鉛を添加したことによって、内部抵抗が
上昇するという現象を補っていることがわかる。
【００２０】また、実施例２と実施例７とを比較する
と、エキスパンドメタルを使用しても金属ネットと同様
の特性が得られていることがわかる。なお、本発明は上
記実施例に限定されるものでなく、発明の趣旨を逸脱し
ない範囲でいろいろな変形をとることができる。たとえ
ば、上記実施例ではボタン形空気電池について説明した
が、円筒形空気電池であってもよい。
と、エキスパンドメタルを使用しても金属ネットと同様
の特性が得られていることがわかる。なお、本発明は上
記実施例に限定されるものでなく、発明の趣旨を逸脱し
ない範囲でいろいろな変形をとることができる。たとえ
ば、上記実施例ではボタン形空気電池について説明した
が、円筒形空気電池であってもよい。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
空気電池の高容量化を図るとともに、さらにその安全性
および信頼性を向上させることができる。
空気電池の高容量化を図るとともに、さらにその安全性
および信頼性を向上させることができる。
【図１】本発明の一実施例である空気電池の断面図。
【図２】本発明における線径から線径までの内寸法を説
明する図で、（ａ）は金属ネットの説明図、（ｂ）はエ
キスパンドメタルの説明図。
明する図で、（ａ）は金属ネットの説明図、（ｂ）はエ
キスパンドメタルの説明図。
１…正極ケース、２…空気孔、３…拡散紙、４…撥水
膜、５…集電体、６…触媒層、７…セパレータ、８…正
極組み立て体、９…ゲル状負極、１０…負極ケース、１
１…絶縁性ガスケット、１２…シールテープ。
膜、５…集電体、６…触媒層、７…セパレータ、８…正
極組み立て体、９…ゲル状負極、１０…負極ケース、１
１…絶縁性ガスケット、１２…シールテープ。
───────────────────────────────────────────────────── 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） 5H017 AA02 CC05 EE01 HH03 5H018 AA10 AS03 DD03 EE02 EE06 HH03 5H032 AA02 AS03 AS11 CC13 EE01 EE15 EE18 HH04
Claims (3)
- 【請求項１】 負極作用物質として亜鉛を使用し、正極
体として金属集電体を支持体とした触媒層を使用した空
気電池において、金属集電体として線径から線径までの
内寸法が０．２〜３．０ｍｍの金属網状体を用い、触媒
層は厚さが１５０〜２８０μｍであって膨張化黒鉛が導
電材として添加されているものであることを特徴とする
空気電池。 - 【請求項２】 金属網状体が金属ネットである請求項１
記載の空気電池。 - 【請求項３】 金属網状体がエキスパンドメタルである
請求項１記載の空気電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10370380A JP2000195568A (ja) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | 空気電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10370380A JP2000195568A (ja) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | 空気電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000195568A true JP2000195568A (ja) | 2000-07-14 |
Family
ID=18496766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10370380A Pending JP2000195568A (ja) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | 空気電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000195568A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005026143A (ja) * | 2003-07-04 | 2005-01-27 | Toshiba Battery Co Ltd | 空気電池 |
| JP2014072079A (ja) * | 2012-09-28 | 2014-04-21 | Toyota Motor Corp | 金属空気電池用の空気極 |
| WO2016084864A1 (ja) * | 2014-11-25 | 2016-06-02 | 東洋炭素株式会社 | 膨張黒鉛シート及びその膨張黒鉛シートを用いた電池 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0982372A (ja) * | 1995-09-14 | 1997-03-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ボタン形空気亜鉛電池 |
| JPH0992289A (ja) * | 1995-09-21 | 1997-04-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 空気亜鉛電池 |
| JPH10189006A (ja) * | 1996-12-25 | 1998-07-21 | Toshiba Battery Co Ltd | 空気電池 |
-
1998
- 1998-12-25 JP JP10370380A patent/JP2000195568A/ja active Pending
Patent Citations (3)
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| JPH0982372A (ja) * | 1995-09-14 | 1997-03-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ボタン形空気亜鉛電池 |
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| WO2016084864A1 (ja) * | 2014-11-25 | 2016-06-02 | 東洋炭素株式会社 | 膨張黒鉛シート及びその膨張黒鉛シートを用いた電池 |
| CN107108228A (zh) * | 2014-11-25 | 2017-08-29 | 东洋炭素株式会社 | 膨胀石墨片材和使用该膨胀石墨片材的电池 |
| JPWO2016084864A1 (ja) * | 2014-11-25 | 2017-08-31 | 東洋炭素株式会社 | 膨張黒鉛シート及びその膨張黒鉛シートを用いた電池 |
| US10056623B2 (en) | 2014-11-25 | 2018-08-21 | Toyo Tanso Co., Ltd. | Expanded graphite sheet and battery using the expanded graphite sheet |
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| JP2005019146A (ja) | 空気電池 |
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