JP2000268888A - Air battery - Google Patents

Air battery

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JP2000268888A
JP2000268888A JP11072087A JP7208799A JP2000268888A JP 2000268888 A JP2000268888 A JP 2000268888A JP 11072087 A JP11072087 A JP 11072087A JP 7208799 A JP7208799 A JP 7208799A JP 2000268888 A JP2000268888 A JP 2000268888A
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JP
Japan
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air
air battery
carbon material
positive electrode
battery
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Withdrawn
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JP11072087A
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Japanese (ja)
Inventor
Ryosuke Takagi
良介 高木
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an air battery equipped with excellent load characteristics. SOLUTION: This air battery includes a current collector 5 and catalyst layer 6 in lamination and uses the oxygen in the air as positive electrode active material, wherein the catalyst layer 6 contains a carbon material adsorbing positive electrode active material, and the specific surface area per unit weight of carbon material should range between 900 and 1500 m2/g, while the mean particle size of the carbon material should preferably be 8 to 60 μm. It is also preferable that the carbon material is formed by baking wood powder.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、空気中の酸素を正
極反応に利用する空気極を備える空気電池に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an air battery having an air electrode utilizing oxygen in air for a positive electrode reaction.

【0002】[0002]

【従来の技術】電池には、空気中の酸素を正極反応に利
用する空気極を有する一次電池である、いわゆる空気電
池がある。この空気電池は、正極活物質として酸素を用
いるため、二酸化マンガン等の粉体を充填する必要がな
く、空気極を薄型化することができるといった特徴を有
している。このように、空気電池では、正極である空気
極を薄型化することができるため、その分、負極の容積
を大きくすることができる。したがって、空気電池は、
容積当たりの放電容量が極めて大きい、高エネルギ密度
を達成した電池となっている。
2. Description of the Related Art As a battery, there is a so-called air battery which is a primary battery having an air electrode utilizing oxygen in air for a positive electrode reaction. Since the air battery uses oxygen as the positive electrode active material, it does not need to be filled with a powder such as manganese dioxide, and has a feature that the air electrode can be thinned. As described above, in the air battery, since the thickness of the air electrode serving as the positive electrode can be reduced, the volume of the negative electrode can be increased accordingly. Therefore, the air battery
The battery has a very large discharge capacity per volume and achieves a high energy density.

【0003】また、空気電池は、少なくとも1以上の空
気孔が穿設されてなる電池缶内に、多孔体電極材料を有
する空気極と、負極活物質及び電解液からなるゲル状負
極合剤とがセパレータを介して収納されるような構成と
なっている。そして、この空気電池では、電池缶に形成
された空気孔から外部の空気が流入し、流入した空気中
に含まれる酸素が多孔体電極材料に吸着して正極反応を
起こす。
[0003] An air battery comprises a battery can having at least one or more air holes, an air electrode having a porous electrode material, and a gelled negative electrode mixture comprising a negative electrode active material and an electrolytic solution. Are stored via a separator. In this air battery, external air flows in from an air hole formed in the battery can, and oxygen contained in the flowed-in air is adsorbed on the porous electrode material to cause a positive electrode reaction.

【0004】ところで、空気極は、酸素還元能を有する
触媒材料と炭素材料と結着剤とを混練してペーストを形
成し、このペーストをニッケルネット等の集電体に塗布
した後に乾燥させ、一方の主面に撥水膜を配設すること
により形成される。そして、このように形成された空気
極では、集電体に塗布されてなる層が触媒層となり、こ
の触媒層で空気中の酸素を用いた正極反応が起こること
となる。
Meanwhile, the air electrode is formed by kneading a catalyst material having an oxygen reducing ability, a carbon material, and a binder to form a paste, applying the paste to a current collector such as a nickel net, and then drying the paste. It is formed by disposing a water-repellent film on one main surface. In the air electrode thus formed, the layer applied to the current collector serves as a catalyst layer, and a positive electrode reaction using oxygen in the air occurs in the catalyst layer.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した空
気電池においては、空気極に絶縁体である結着剤が多量
に含有されるため、内部抵抗が高くなってしまい、その
結果、負荷特性に優れないといった問題があった。言い
換えると、従来の空気電池では、十分な特性を得られて
いないのが現状であった。
However, in the above-described air battery, since the air electrode contains a large amount of a binder which is an insulator, the internal resistance is increased, and as a result, the load characteristics are reduced. There was a problem that it was not excellent. In other words, at present, sufficient characteristics have not been obtained with the conventional air battery.

【0006】そこで、本発明は、優れた負荷特性を示す
空気電池を提供することを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide an air battery exhibiting excellent load characteristics.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成した
本発明に係る空気電池は、集電体と積層された触媒層を
有し、空気中の酸素を正極活物質とする空気電池におい
て、上記触媒層は、上記正極活物質を吸着する炭素材料
を含有し、上記炭素材料の単位重量当たりの比表面積が
900m2/g〜1500m2/gであることを特徴とす
る。
According to the present invention, there is provided an air battery having a catalyst layer laminated with a current collector, wherein oxygen in the air is used as a positive electrode active material. the catalyst layer contains a carbon material that adsorbs the positive electrode active material, the specific surface area per unit weight of the carbon material characterized in that it is a 900m 2 / g~1500m 2 / g.

【0008】以上のように構成された本発明に係る空気
電池は、触媒層に含有される炭素材料の比表面積を所定
の値に規定することによって、十分な量の酸素を当該炭
素材料に吸着させることができる。そして、この空気電
池では、炭素材料に吸着した酸素量に応じた負荷特性を
示すこととなる。
In the air battery according to the present invention having the above-described structure, a sufficient amount of oxygen is adsorbed on the carbon material by defining the specific surface area of the carbon material contained in the catalyst layer to a predetermined value. Can be done. Then, in this air battery, load characteristics according to the amount of oxygen adsorbed on the carbon material are exhibited.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る空気電池の具
体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説
明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, specific embodiments of an air battery according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0010】実施の形態として示す空気電池は、図1に
示すように、空気孔1を少なくとも1以上有する正極缶
2内に、空気中の酸素を正極反応に利用する空気極3と
負極合剤4とを備える。この空気電池では、空気極3が
集電体5、触媒層6及び撥水膜7とから構成されるとと
もに中空筒状に形成され、正極缶2内部に拡散紙9を介
して収納されている。そして、負極合剤は、筒状に形成
された空気極3の内周面で構成される空間内に、セパレ
ータ8を介して充填されている。すなわち、この空気極
3の内周面には、セパレータ8が接するように配設され
ており、このセパレータ8で囲まれる空間内に負極合剤
4が充填されている。
As shown in FIG. 1, an air battery shown as an embodiment has a cathode can 2 having at least one air hole 1 and an air cathode 3 utilizing oxygen in the air for a cathode reaction and a cathode mixture. 4 is provided. In this air battery, the air electrode 3 is formed of a current collector 5, a catalyst layer 6, and a water-repellent film 7, is formed in a hollow cylindrical shape, and is housed inside the positive electrode can 2 via a diffusion paper 9. . The negative electrode mixture is filled via a separator 8 into a space defined by the inner peripheral surface of the air electrode 3 formed in a cylindrical shape. That is, the separator 8 is disposed on the inner peripheral surface of the air electrode 3 so as to be in contact therewith, and the space surrounded by the separator 8 is filled with the negative electrode mixture 4.

【0011】ここで、集電体5としては、導電性を有す
る金属ネット、エキスパンドメタル、パンチングメタル
等が用いられ、例えば、ステンレス、ニッケル、或いは
ステンレスや鉄にニッケルメッキを施したものが用いら
れる。
Here, as the current collector 5, a conductive metal net, expanded metal, punched metal, or the like is used. For example, stainless steel, nickel, or stainless steel or iron plated with nickel is used. .

【0012】また、触媒層6は、正極活物質である酸素
を吸着するとともに、この酸素を用いた正極反応を生じ
させる層である。この触媒層6は、所定の比表面積に規
定された炭素材料に、酸素還元触媒能を有する金属化合
物を付着させてなる複合触媒を結着剤とともに混練して
ペーストととし、このペーストを集電体5に塗布するこ
とにより形成される。
The catalyst layer 6 is a layer that adsorbs oxygen as a positive electrode active material and causes a positive electrode reaction using the oxygen. The catalyst layer 6 is formed by kneading a composite catalyst obtained by adhering a metal compound having an oxygen reduction catalytic ability to a carbon material having a predetermined specific surface area together with a binder to form a paste. It is formed by applying to the body 5.

【0013】この触媒層6において、炭素材料の比表面
積は、900m2/g〜1600m2/gであり、より好
ましくは、1000m2/g〜1500m2/gである。
なお、炭素材料の比表面積は、いわゆる、N2−BET
法に従って測定された値である。このような炭素材料を
製造するには、木粉等の材料を焼成し、更に、賦活処理
する。特に、この時、焼成の条件をコントロールするこ
とによって炭素材料の比表面積を制御することができ
る。
[0013] In the catalyst layer 6, the specific surface area of the carbon material is 900m 2 / g~1600m 2 / g, more preferably 1000m 2 / g~1500m 2 / g.
The specific surface area of the carbon material is a so-called N 2 -BET.
It is a value measured according to the method. In order to produce such a carbon material, a material such as wood powder is fired and further activated. In particular, at this time, the specific surface area of the carbon material can be controlled by controlling the firing conditions.

【0014】また、炭素材料は、その平均粒径が8μm
〜60μmであることが好ましく、更には、10μm〜
50μmであることがより好ましい。なお、炭素材料の
平均粒径は、いわゆる、レーザ散乱法に従って測定され
た値である。
Further, the carbon material has an average particle size of 8 μm.
To 60 μm, more preferably 10 μm to
More preferably, it is 50 μm. The average particle size of the carbon material is a value measured according to a so-called laser scattering method.

【0015】さらに、この触媒層6において、炭素材料
に付着される金属化合物としては、従来公知の材料を使
用することができる。例えば、金属化合物としては、酸
素還元触媒活性の高い白金族元素や銀等の貴金属や、マ
ンガン酸化物等を使用することができる。
Further, as the metal compound to be attached to the carbon material in the catalyst layer 6, a conventionally known material can be used. For example, as the metal compound, a noble metal such as a platinum group element or silver having a high oxygen reduction catalytic activity, a manganese oxide, or the like can be used.

【0016】さらにまた、結着剤は、従来公知の材料を
使用することができる。例えば、結着剤としては、ポリ
テトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂結着剤を使用す
ることができる。なお、このフッ素樹脂結着剤は、界面
活性剤の作用により水性ディスパージョンの状態で使用
することが好ましい。そして、この結着剤は、炭素材料
及び金属化合物からなる複合触媒に対して所定の割合で
混合させる。このとき、結着剤と複合材料との比率は、
使用目的に応じて適宜選択することができる。
Further, as the binder, conventionally known materials can be used. For example, as the binder, a fluororesin binder such as polytetrafluoroethylene can be used. The fluororesin binder is preferably used in the form of an aqueous dispersion by the action of a surfactant. Then, the binder is mixed at a predetermined ratio with the composite catalyst composed of the carbon material and the metal compound. At this time, the ratio between the binder and the composite material is
It can be appropriately selected according to the purpose of use.

【0017】結着剤と複合材料とを均一に混練する方法
としては、例えば、フッ素樹脂結着剤を使用する場合、
フッ素樹脂結着剤の水性ディスパージョン中に複合触媒
を水やアルコール等を用いて分散させてペースト状にす
ればよい。そして、結着剤と複合材料とを混練してなる
ペーストは、転写ローラ方式により集電体5状に塗布さ
れ、その後、乾燥される。
As a method of uniformly kneading the binder and the composite material, for example, when a fluororesin binder is used,
The composite catalyst may be dispersed in an aqueous dispersion of a fluororesin binder using water, alcohol, or the like to form a paste. Then, the paste obtained by kneading the binder and the composite material is applied in the form of a current collector 5 by a transfer roller method, and then dried.

【0018】一方、撥水膜7としては、気体透過能及び
撥水性を有するフッ素樹脂多孔膜が用いられる。この撥
水膜7は、負極合剤4の漏液を防止するとともに、酸素
を透過させるために配設された膜である。
On the other hand, as the water repellent film 7, a fluororesin porous film having gas permeability and water repellency is used. The water-repellent film 7 is a film provided to prevent liquid leakage of the negative electrode mixture 4 and allow oxygen to pass therethrough.

【0019】また、この空気電池において、空気極3の
一方端部3aには、負極合剤4の漏液を防止するため金
属製の封止部材10が配設されている。この封止部材1
0は、所定の厚みの金属平板を折り曲げることにより形
成される。
In this air battery, a metal sealing member 10 is provided at one end 3a of the air electrode 3 to prevent the negative electrode mixture 4 from leaking. This sealing member 1
0 is formed by bending a metal flat plate having a predetermined thickness.

【0020】さらに、空気極3の他方端部3bには、断
面略コ字状とされた金属製のリング部材14が配設され
るとともに、このリング部材14と接着するようにガス
ケット15が配設されている。また、このガスケット1
5には、釘状の負極集電体16が貫通するとともにこの
負極集電体16の基端部に電気的に接続された負極端子
板17が配設されている。そして、空気極3の他方端部
3bは、リング部材14及びガスケット15により封止
されることとなる。
Further, a metal ring member 14 having a substantially U-shaped cross section is disposed at the other end 3b of the air electrode 3, and a gasket 15 is disposed so as to adhere to the ring member 14. Has been established. In addition, this gasket 1
5 is provided with a negative electrode terminal plate 17 penetrated by a nail-shaped negative electrode current collector 16 and electrically connected to the base end of the negative electrode current collector 16. Then, the other end 3 b of the air electrode 3 is sealed by the ring member 14 and the gasket 15.

【0021】さらにまた、この空気電池において、空気
極3は、一方端部3aが封止部材10により封止され、
且つ、他方端部3bがリング部材14及びガスケット1
5により封止された状態で、正極缶2内に配設される。
ここで、ガスケット15は、正極缶2の内径とほぼ等し
い外径を有しており、当該正極缶2の内周面に接するよ
うにはめ込められている。また、このガスケット15
は、例えば、絶縁性の樹脂を用いて形成されるため、正
極缶2と負極端子板17との間のリークを防止すること
ができる。
Furthermore, in this air battery, the air electrode 3 has one end 3a sealed by a sealing member 10,
The other end 3b is the ring member 14 and the gasket 1
5 is disposed in the positive electrode can 2 while being sealed.
Here, the gasket 15 has an outer diameter substantially equal to the inner diameter of the positive electrode can 2 and is fitted so as to be in contact with the inner peripheral surface of the positive electrode can 2. In addition, this gasket 15
Is formed using, for example, an insulating resin, so that leakage between the positive electrode can 2 and the negative electrode terminal plate 17 can be prevented.

【0022】さらに、この空気電池には、正極缶2の外
周面に外装フィルム18が巻装されている。この外装フ
ィルム18は、空気孔1に対応する位置に、外部の空気
が流入する流入孔19が形成されており、空気極3に対
する空気の供給を可能なものとしている。また、一般に
空気電池の最外殻には、企業名や注意書き等を印刷した
ラベルが貼られている。したがって、この外装フィルム
18には、このような印刷性を持たせることができる。
このような場合には、外装フィルム10としては、印刷
しやすい、表面が平滑なフィルムを用いることが好まし
く、特に、エステル系樹脂、イミド系樹脂、アミド系樹
脂、シリコーン系樹脂、ウレタン系樹脂、アクリル系樹
脂、スチレン系樹脂、ビニル系樹脂、オレフィン系樹
脂、セルロース系樹脂、ポリカーボネート、ポリアセタ
ール、及びこれらを含む共重合体が好ましく用いられ
る。
Further, in this air battery, an exterior film 18 is wound around the outer peripheral surface of the positive electrode can 2. The exterior film 18 is provided with an inflow hole 19 into which external air flows in a position corresponding to the air hole 1, so that air can be supplied to the air electrode 3. Generally, a label printed with a company name, a precautionary statement, and the like is attached to the outermost shell of the air battery. Accordingly, the exterior film 18 can have such printability.
In such a case, it is preferable to use a film that is easy to print and has a smooth surface as the exterior film 10, and particularly, an ester resin, an imide resin, an amide resin, a silicone resin, a urethane resin, Acrylic resins, styrene resins, vinyl resins, olefin resins, cellulose resins, polycarbonates, polyacetals, and copolymers containing these are preferably used.

【0023】以上のように構成された空気電池では、外
部の空気が流入孔19から流入して、空気極3に供給さ
れることとなる。そして、この空気電池では、空気極3
で空気中の酸素を利用した正極反応が起こることとな
る。このとき、空気中の酸素は、触媒層6中の炭素材料
に吸着し、触媒層6中の金属化合物の酸素還元触媒作用
により正極反応を引き起こす。
In the air battery configured as described above, external air flows in from the inflow hole 19 and is supplied to the air electrode 3. And in this air battery, the air electrode 3
As a result, a positive electrode reaction utilizing oxygen in the air occurs. At this time, the oxygen in the air is adsorbed by the carbon material in the catalyst layer 6 and causes a positive electrode reaction by the oxygen reduction catalytic action of the metal compound in the catalyst layer 6.

【0024】このとき、上述した空気電池では、炭素材
料の比表面積が、900m2/g〜1600m2/gとさ
れ、より好ましくは、1000m2/g〜1500m2
gとされているため、当該炭素材料の単位重量当たりの
酸素吸着量が大となっている。すなわち、上述した空気
電池では、触媒層6の容積を増大させることなく、酸素
吸着量を増加させることができる。
[0024] At this time, in the air battery described above, the specific surface area of the carbon material is a 900m 2 / g~1600m 2 / g, more preferably, 1000m 2 / g~1500m 2 /
g, the amount of oxygen adsorbed per unit weight of the carbon material is large. That is, in the above-described air battery, the amount of adsorbed oxygen can be increased without increasing the volume of the catalyst layer 6.

【0025】これにより、この空気電池では、正極反応
が効率よく発生することとなり、重負荷での放電特性に
優れたものとなる。また、この空気電池では、上述した
ように、炭素材料の比表面積を規定することによって、
長期間の保存を経た後においても優れた放電特性を示す
ことができる。これに対して、炭素材料の比表面積を9
00m2/g未満とすると、重負荷での放電特使が優れ
た値を示さなくなってしまう。また、炭素材料の比表面
積が1600m2/gを超える場合にも、重負荷での放
電特性が優れたものとはならない。
Thus, in this air battery, the positive electrode reaction occurs efficiently, and the discharge characteristics under heavy load are excellent. Also, in this air battery, as described above, by defining the specific surface area of the carbon material,
Excellent discharge characteristics can be exhibited even after long-term storage. In contrast, the specific surface area of the carbon material is 9
If it is less than 00 m 2 / g, the discharge envoy under heavy load will not show an excellent value. Also, when the specific surface area of the carbon material exceeds 1600 m 2 / g, the discharge characteristics under heavy load are not excellent.

【0026】また、上述した空気電池において、炭素材
料の平均粒子径が8μm〜60μm、さらに、10μm
〜50μmであることが好ましい。炭素材料の平均粒径
をこのように規定することによって、さらに優れた放電
特性を示すこととなる。
In the above-described air battery, the carbon material has an average particle diameter of 8 μm to 60 μm, and more preferably 10 μm
It is preferably from 50 μm to 50 μm. By defining the average particle size of the carbon material in this manner, more excellent discharge characteristics are exhibited.

【0027】ところで、上述した実施の形態では、図1
に示したように、筒型の空気電池を例示したが、本発明
は、このような構成に限定されるものではない。すなわ
ち、本発明に係る空気電池は、いわゆる、ボタン型の空
気電池であっても良い。
By the way, in the embodiment described above, FIG.
As described above, a cylindrical air battery is illustrated, but the present invention is not limited to such a configuration. That is, the air battery according to the present invention may be a so-called button-type air battery.

【0028】[0028]

【実施例】本発明に係る空気電池の具体的な実施例及び
この実施例と比較するための比較例を作製し、これら実
施例及び比較例に関して特性を評価した。
EXAMPLES Specific examples of the air battery according to the present invention and comparative examples for comparison with this example were produced, and the characteristics of these examples and comparative examples were evaluated.

【0029】実施例1 以下のようにして空気極を作製する。先ず、触媒層を形
成するためのペーストを作製する。
Example 1 An air electrode is manufactured as follows. First, a paste for forming a catalyst layer is prepared.

【0030】β−マンガン酸化物粉末(MnO2)と、
活性炭(比表面積1154m2/g、平均粒径32.6
μm)及びカーボンブラックの混合物(以下、AC+C
Bと略称する。)と、撥水性のフッ素樹脂結着剤として
固形分60%のポリテトラフルオロエチレン(以下、P
TFEと略称する。)とを、MnO2:AC+CB:P
TFE=2:2:1となるように混合した。これによ
り、触媒層を形成するためのペーストを作製した。な
お、この活性炭は、木粉を焼成することにより形成され
たものである。
Β-manganese oxide powder (MnO 2 )
Activated carbon (specific surface area 1154 m 2 / g, average particle size 32.6
μm) and a mixture of carbon black (hereinafter, AC + C
Abbreviated as B. ) And polytetrafluoroethylene (hereinafter referred to as P) having a solid content of 60% as a water-repellent fluororesin binder.
Abbreviated as TFE. ) And MnO 2 : AC + CB: P
It mixed so that TFE = 2: 2: 1. Thus, a paste for forming a catalyst layer was prepared. In addition, this activated carbon was formed by baking wood flour.

【0031】次に、このペーストを、シート状であっ
て、ニッケルメッキを施したステンレス(SUS30
4)ネット上に厚さ0.5mmとなるように塗布・乾燥
させ、触媒層シートを作製した。そして、この触媒層シ
ートの一主面に、厚さ0.1mmの多孔性PTFE膜を
圧着させることによって、空気極シートを作製した。
Next, this paste is made of a sheet-shaped nickel-plated stainless steel (SUS30).
4) It was applied on a net to a thickness of 0.5 mm and dried to prepare a catalyst layer sheet. Then, a porous PTFE film having a thickness of 0.1 mm was pressure-bonded to one main surface of the catalyst layer sheet to produce an air electrode sheet.

【0032】次に、このようにして作製した空気極シー
トを用いて、直径23mm、高さ3mmのボタン型の電
池を作製した。このボタン型の電池は、図2に示すよう
に、鉄にニッケルメッキを施した正極ケース30、正極
ケース30に穿設された空気孔31、空気を拡散させる
空気拡散材32、空気極シートを直径22.5mmに打
ち抜いてなる空気極33、空気拡散材32と空気極33
との間に圧着することなく配設された多孔性PTFE膜
34、微細孔ポリプロピレンフィルムからなるセパレー
タ35、天然パルプ材からなる電解液保持材36、ナイ
ロンからなるガスケット37、銅/ステンレス/ニッケ
ルのクラッド材からなる負極カップ38、亜鉛合金粒と
ゲル化剤と水酸化カリウム溶液との混合物よりなるゲル
状負極合剤39及び空気孔シール40とを、従来のボタ
ン型空気電池と同様に組み立てる。これにより、実施例
1の空気電池が作製されることとなる。
Next, a button-type battery having a diameter of 23 mm and a height of 3 mm was manufactured using the air electrode sheet thus manufactured. As shown in FIG. 2, this button-type battery includes a positive electrode case 30 in which nickel is plated on iron, an air hole 31 formed in the positive electrode case 30, an air diffusion material 32 for diffusing air, and an air electrode sheet. Air electrode 33, air diffusing material 32 and air electrode 33 punched to a diameter of 22.5 mm
And a separator 35 made of a microporous polypropylene film, an electrolyte holding material 36 made of a natural pulp material, a gasket 37 made of nylon, a copper / stainless steel / nickel A negative electrode cup 38 made of a clad material, a gelled negative electrode mixture 39 made of a mixture of zinc alloy particles, a gelling agent and a potassium hydroxide solution, and an air hole seal 40 are assembled in the same manner as a conventional button-type air battery. Thus, the air battery of Example 1 is manufactured.

【0033】実施例2 実施例2では、比表面積が1420m2/g、平均粒径
が32.6μmである活性炭を使用した以外は実施例1
と同様にして空気電池を作製した。
Example 2 In Example 2, an activated carbon having a specific surface area of 1420 m 2 / g and an average particle size of 32.6 μm was used.
In the same manner as in the above, an air battery was produced.

【0034】実施例3 実施例3では、比表面積が1027m2/g、平均粒径
が18.8μmである活性炭を使用した以外は実施例1
と同様にして空気電池を作製した。
Example 3 In Example 3, an activated carbon having a specific surface area of 1027 m 2 / g and an average particle size of 18.8 μm was used.
In the same manner as in the above, an air battery was produced.

【0035】実施例4 実施例4では、比表面積が1280m2/g、平均粒径
が54.8μmである活性炭を使用した以外は実施例1
と同様にして空気電池を作製した。
Example 4 In Example 4, an activated carbon having a specific surface area of 1280 m 2 / g and an average particle size of 54.8 μm was used.
In the same manner as in the above, an air battery was produced.

【0036】実施例5 実施例5では、比表面積が1485m2/g、平均粒径
が8.1μmである活性炭を使用した以外は実施例1と
同様にして空気電池を作製した。
Example 5 In Example 5, an air battery was fabricated in the same manner as in Example 1, except that activated carbon having a specific surface area of 1485 m 2 / g and an average particle size of 8.1 μm was used.

【0037】実施例6 実施例6では、比表面積が1471m2/g、平均粒径
が62.3μmである活性炭を使用した以外は実施例1
と同様にして空気電池を作製した。
Example 6 Example 6 was repeated except that activated carbon having a specific surface area of 1471 m 2 / g and an average particle size of 62.3 μm was used.
In the same manner as in the above, an air battery was produced.

【0038】実施例7 実施例7では、比表面積が967m2/g、平均粒径が
26.3μmである活性炭を使用した以外は実施例1と
同様にして空気電池を作製した。
Example 7 In Example 7, an air battery was fabricated in the same manner as in Example 1, except that activated carbon having a specific surface area of 967 m 2 / g and an average particle size of 26.3 μm was used.

【0039】実施例8 実施例8では、比表面積が1428m2/g、平均粒径
が12.6μmであり、椰子殻を焼成してなる活性炭を
使用した以外は実施例1と同様にして空気電池を作製し
た。
Example 8 In Example 8, air was produced in the same manner as in Example 1 except that the specific surface area was 1,428 m 2 / g, the average particle size was 12.6 μm, and activated carbon obtained by firing coconut shells was used. A battery was manufactured.

【0040】実施例9 実施例9では、比表面積が1496m2/g、平均粒径
が38.22μmであり、フェノールを焼成してなる活
性炭を使用した以外は実施例1と同様にして空気電池を
作製した。
Example 9 In Example 9, an air cell was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the specific surface area was 1496 m 2 / g, the average particle size was 38.22 μm, and activated carbon obtained by calcining phenol was used. Was prepared.

【0041】比較例1 比較例1では、比表面積が1627m2/g、平均粒径
が22.14μmである活性炭を使用した以外は実施例
1と同様にして空気電池を作製した。
Comparative Example 1 In Comparative Example 1, an air battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that activated carbon having a specific surface area of 1627 m 2 / g and an average particle size of 22.14 μm was used.

【0042】比較例2 比較例2では、比表面積が896m2/g、平均粒径が
35.36μmであり、PANを焼成してなる活性炭を
使用した以外は実施例1と同様にして空気電池を作製し
た。
Comparative Example 2 In Comparative Example 2, an air battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the specific surface area was 896 m 2 / g, the average particle size was 35.36 μm, and activated carbon obtained by firing PAN was used. Was prepared.

【0043】比較例3 比較例3では、比表面積が1753m2/g、平均粒径
が28.54μmであり、石炭からなる活性炭を使用し
た以外は実施例1と同様にして空気電池を作製した。
Comparative Example 3 In Comparative Example 3, an air battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the specific surface area was 1753 m 2 / g, the average particle size was 28.54 μm, and activated carbon made of coal was used. .

【0044】比較例4 比較例4では、比表面積が1685m2/g、平均粒径
が6.0μmであり、椰子殻を焼成してなる活性炭を使
用した以外は実施例1と同様にして空気電池を作製し
た。
COMPARATIVE EXAMPLE 4 Comparative Example 4 was carried out in the same manner as in Example 1 except that the specific surface area was 1685 m 2 / g, the average particle size was 6.0 μm, and activated carbon obtained by firing a coconut shell was used. A battery was manufactured.

【0045】特性評価 これら実施例1乃至実施例9及び比較例1乃至比較例4
に関して、重負荷閉回路電圧特性試験、内部抵抗値特性
試験及び重負荷放電特性試験を、保存前及び長期保存後
(60℃、40日保存)について行った。
Evaluation of Characteristics These Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 4
, A heavy load closed circuit voltage characteristic test, an internal resistance value characteristic test, and a heavy load discharge characteristic test were performed before storage and after long-term storage (stored at 60 ° C. for 40 days).

【0046】<重負荷閉回路電圧特性試験>空気孔シー
ルを開封して10分後に、20Ωの負荷抵抗を5秒間接
続し、そのときの閉回路電圧(CCV、単位[V])を
測定した。この試験によれば、電池電圧が高いほど好ま
しい。
<Heavy Load Closed Circuit Voltage Characteristics Test> Ten minutes after opening the air hole seal, a load resistance of 20Ω was connected for 5 seconds, and the closed circuit voltage (CCV, unit [V]) at that time was measured. . According to this test, the higher the battery voltage, the better.

【0047】<内部抵抗値特性試験>空気孔シールを開
封して10分後に、電池に1μA、1kHzの交流電流
を印加し、このときの交流抵抗(Ri、単位[mΩ])
を測定した。この試験によれば、抵抗値が小さいほど好
ましい。
<Internal Resistance Value Characteristic Test> 10 minutes after opening the air hole seal, an AC current of 1 μA and 1 kHz was applied to the battery, and the AC resistance (Ri, unit [mΩ]) at this time was applied.
Was measured. According to this test, the smaller the resistance value, the better.

【0048】<重負荷放電特性試験>空気孔シールを開
封して10分後に、電池に42Ωの負荷抵抗を接続し、
電池電圧が0.9Vを下回るまでの放電容量(単位[m
Ah])を測定した。この試験によれば、数値が大きい
ほど、放電容量が大きいこととなり好ましい。
<Heavy Load Discharge Characteristics Test> Ten minutes after opening the air hole seal, a 42 Ω load resistance was connected to the battery.
Discharge capacity until the battery voltage falls below 0.9 V (unit [m
Ah]). According to this test, the larger the numerical value, the larger the discharge capacity, which is preferable.

【0049】これら重負荷閉回路電圧特性試験、内部抵
抗値特性試験及び重負荷放電特性試験の結果とともに、
使用した活性炭の諸物性を表1に示す。
Together with the results of the heavy load closed circuit voltage characteristic test, internal resistance value characteristic test and heavy load discharge characteristic test,
Table 1 shows various physical properties of the activated carbon used.

【0050】[0050]

【表1】 [Table 1]

【0051】この表1から明らかなように、比較例1乃
至比較例4に示したような、活性炭の比表面積が900
〜1600m2/gの範囲を外れている空気電池は、重
負荷閉回路電圧特性試験、内部抵抗値特性試験及び重負
荷放電特性試験のうちで少なくとも1以上の試験が良好
な結果を示さなかった。これに対して、実施例1乃至実
施例9に示したような、活性炭の比表面積が900〜1
600m2/gの範囲内であるような空気電池は、重負
荷閉回路電圧特性試験、内部抵抗値特性試験及び重負荷
放電特性試験のいずれも良好な結果となっている。
As is clear from Table 1, the specific surface area of the activated carbon was 900 as shown in Comparative Examples 1 to 4.
Air batteries outside the range of 11600 m 2 / g did not show good results in at least one of the heavy load closed circuit voltage characteristic test, internal resistance value characteristic test, and heavy load discharge characteristic test. . On the other hand, as shown in Examples 1 to 9, the activated carbon has a specific surface area of 900 to 1
The air battery having the range of 600 m 2 / g has good results in all of the heavy load closed circuit voltage characteristic test, the internal resistance value characteristic test, and the heavy load discharge characteristic test.

【0052】また、この表1の結果から、平均粒径が8
μm〜60μmの範囲内であって、原料が木粉であるよ
うな活性炭を使用した場合には、最も優れた結果を示し
ていることが判る。
From the results shown in Table 1, the average particle size was 8
It can be seen that the best results are obtained when activated carbon in the range of μm to 60 μm and the raw material is wood flour is used.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
係る空気電池は、炭素材料の単位重量当たりの比表面積
が900m2/g〜1500m2/gの範囲内に規定され
ているため、優れた負荷特性を示すことができる。
Effect of the Invention] As described above in detail, the air cell according to the present invention, the specific surface area per unit weight of the carbon material is specified within a range of 900m 2 / g~1500m 2 / g And excellent load characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る空気電池の一構成例を示す断面図
である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing one configuration example of an air battery according to the present invention.

【図2】実施例で作製したボタン型空気電池の要部断面
図である。
FIG. 2 is a sectional view of a main part of the button-type air battery manufactured in the example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 空気孔、2 正極缶、3 空気極、4 負極合剤、
5 集電体、6 触媒層、7 撥水膜、8 セパレー
タ、10 封止部材、11 第1の環状部、12第2の
環状部、13 底部、14 リング部材、15 ガスケ
ット、16 負極集電体、17 負極端子板、18 外
装フィルム、19 流入孔
1 air hole, 2 positive electrode can, 3 air electrode, 4 negative electrode mixture,
Reference Signs List 5 current collector, 6 catalyst layer, 7 water-repellent film, 8 separator, 10 sealing member, 11 first annular portion, 12 second annular portion, 13 bottom portion, 14 ring member, 15 gasket, 16 negative electrode current collector Body, 17 negative electrode terminal plate, 18 exterior film, 19 inflow hole

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 集電体と積層された触媒層を有し、空気
中の酸素を正極活物質とする空気電池において、 上記触媒層は、上記正極活物質を吸着する炭素材料を含
有し、 上記炭素材料の単位重量当たりの比表面積が900m2
/g〜1600m2/gであることを特徴とする空気電
池。
1. An air battery having a catalyst layer laminated with a current collector and using oxygen in air as a positive electrode active material, wherein the catalyst layer contains a carbon material that adsorbs the positive electrode active material, Specific surface area per unit weight of the carbon material is 900 m 2
/ G to 1600 m 2 / g.
【請求項2】 上記炭素材料の平均粒径が8μm〜60
μmであることを特徴とする請求項1記載の空気電池。
2. The carbon material has an average particle size of 8 μm to 60 μm.
The air battery according to claim 1, wherein the diameter of the air battery is μm.
【請求項3】 上記炭素材料は、木粉を焼成することに
より得られることを特徴とする請求項1記載の空気電
池。
3. The air battery according to claim 1, wherein the carbon material is obtained by firing wood powder.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9054383B2 (en) 2012-01-18 2015-06-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Porous carbonaceous composite material, positive electrode and lithium air battery including the material, and method of preparing the material

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9054383B2 (en) 2012-01-18 2015-06-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Porous carbonaceous composite material, positive electrode and lithium air battery including the material, and method of preparing the material

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Effective date: 20060606