JP2000277178A

JP2000277178A - 空気電池

Info

Publication number: JP2000277178A
Application number: JP11084619A
Authority: JP
Inventors: Ryosuke Takagi; 良介高木
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-03-26
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 2000-10-06
Also published as: EP1039571A1; US6426162B1

Abstract

(57)【要約】【課題】筒状に形成された空気極の少なくとも一方端
部を確実に封止し、優れた漏液特性を有する。【解決手段】空気極と、空気極の少なくとも一方端部
に内周面に円周に沿って当接された保持部材と、空気極
を介して保持部材と対向する位置に配設され外周面に円
周に沿って当接されたリング状ガスケットと、リング状
ガスケット及び空気極を保持部材とともに挟み込み空気
極の端部を閉塞する封止部材とを備え、リング状ガスケ
ットは、封止部材及び保持部材により挟み込まれること
により封止部材と空気極との間を封止する。

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。

【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。

【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。

【０００４】このような空気電池では、空気極の内部に
充填されたゲル状負極合剤の漏液を防止するため、筒状
に形成された空気極の両端部を封止していた。具体的に
は、一方の開口端部を、金属製のリングと樹脂製のガス
ケットとを一体に成形してなる封止部材を用い、金属製
のリングをカシメ加工することにより封止していた。ま
た、他方端部は、金属製のリングや金属製のカップを用
いて、金属製のリング等をカシメ加工することにより封
止していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな空気電池において、空気極の両端部を確実に封止し
て漏液特性を向上させることが重要となる。しかしなが
ら、上述した空気電池においては、空気極の両端部にお
ける漏液特性が十分であるとはいえないといった問題が
あった。

【０００６】そこで、本発明は、筒状に形成された空気
極の少なくとも一方端部を確実に封止し、優れた漏液特
性を有する空気電池を提供することを目的とする。

【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、中空筒状に形成された空気極
と、上記空気極の少なくとも一方端部に、当該空気極の
内周面に円周に沿って当接された保持部材と、上記空気
極を介して上記保持部材と対向する位置に配設され、当
該空気極の外周面に円周に沿って当接されたリング状ガ
スケットと、上記リング状ガスケット及び上記空気極を
上記保持部材とともに挟み込み、上記空気極の端部を閉
塞する封止部材とを備え、上記リング状ガスケットは、
上記封止部材及び上記保持部材により挟み込まれること
により、上記封止部材と上記空気極との間を封止してい
ることを特徴とするものである。

【０００８】以上のように構成された本発明に係る空気
電池では、空気極の外周側に位置する封止部材と当該空
気極との間にリング状ガスケットを配設している。この
ため、この空気電池では、中空筒状に形成された空気極
内を、封止部材とリング状ガスケットにより確実に封止
することができる。

【０００９】また、上述した目的を達成した本発明に係
る空気電池は、中空筒状に形成された空気極と、上記空
気極よりも大径の円筒形状に形成され、内部に上記空気
極を配設する外周缶と、上記外周缶の少なくとも一方端
部側の外周面の少なくとも一部を、径方向に圧縮させて
なる絞り溝と、上記空気極と上記外周缶との間に配設さ
れ、上記外周缶の一方端部側の内周面に円周に沿って当
接されたリング状ガスケットと、上記空気極を介して上
記リング状ガスケットと対向する位置に、上記空気極の
内周面に円周に沿って当接された保持部材とを備え、上
記リング状ガスケットは、上記外周缶に形成された絞り
溝及び上記保持部材により挟み込まれることにより、上
記外周缶と上記空気極との間を封止していることを特徴
とするものである。

【００１０】以上のように構成された本発明に係る空気
電池では、空気極と外周缶との間にリング状ガスケット
が配設されている。また、この空気電池では、外周缶の
少なくとも一部に絞り溝が形成されており、この絞り溝
がリング状ガスケットを押圧している。このため、この
空気電池では、中空筒状に形成された空気極内を、外周
缶及びリング状ガスケットにより確実に封止することが
できる。

【００１１】

【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。

【００１２】先ず、第１の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。

【００１３】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。触媒層６としては、酸素還元触媒能を有する種々
の金属酸化物に、活性炭、ポリテトラフルオロエチレン
等の分散液を添加した混合物よりなる。撥水膜７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。

【００１４】また、この空気電池においては、図１及び
図２に示すように、空気極３の長手方向の両端部に、空
気極３の内周面に接するように配設されて空気極３を内
周面側から保持する保持部材１０と、空気極３の外周面
側に接するように配設されたリング状ガスケット１１
と、このリング状ガスケット１１を空気極３の外周面に
押圧するように配設された封止部材１２とを有してい
る。なお、この図２に示すように、撥水膜７は、触媒層
６に圧着された圧着撥水膜７ａと、この圧着撥水膜７ａ
に圧着することなく配設された非圧着撥水膜７ｂとから
なる。

【００１５】さらに、これら保持部材１０と封止部材１
２とは、互いに近接する方向に押圧力が加えられること
により空気極３に配設されるため、リング状ガスケット
１１を介して撥水膜７（圧着撥水膜７ａ及び非圧着撥水
膜７ｂ）を変形させる。なお、このとき、図示しない
が、これら保持部材１０と封止部材１２に加えられた押
圧力によって、触媒層６の一部も変形することとなる。

【００１６】このように、この空気電池では、空気極３
の外周面側に位置する封止部材１２と空気極３との間に
リング状ガスケット１１を配設しているため、封止部材
１２と空気極３との間を確実に封止することができる。
このため、空気極３内に充填された負極合剤４が空気極
３内から漏液してしまうようなことが防止されることと
なる。

【００１７】具体的に、空気極３の一方端部３ａは、図
３に示すように、保持部材１０及び封止部材１２が一体
に形成されてなる第１の金属封止材１４が配設されると
ともに、空気極３と封止部材１２との間にリング状ガス
ケット１１が配設されている。また、この第１の金属封
止材１４は、板状の金属材料を所定の形状に折り曲げる
ことにより形成される。この第１の金属封止材１４で
は、封止部材１２を径方向に圧縮させた状態で、リング
状ガスケット１１を介して空気極３に取りつけられるこ
ととなる。このため、リング状ガスケット１１は、圧着
撥水膜７ａ及び非圧着撥水膜７ｂを変形させた状態で、
第１の金属封止材１４により空気極３とともに挟み込ま
れる。

【００１８】特に、この空気電池では、空気極３の端部
から測定した封止部材１２の高さをＨｃａとし、空気極
３の端部から測定した保持部材１０の高さをＨｃｂと
し、空気極３の端部から測定したリング状ガスケット１
１の高さをＨｇとすると、これらＨｃａ、Ｈｃｂ及びＨ
ｇは、Ｈｃａ≧ＨｇＨｃｂ≧Ｈｇなる関係を満足している。言い換えると、この空気電池
において、リング状ガスケット１１は、保持部材１０及
び封止部材１２と比較して低く形成されているため、全
側面を封止部材１２に当接させている。このため、この
空気電池では、封止部材１２が効率よくリング状ガスケ
ット１１を押圧することができ、その結果、空気極３内
を確実に封止する。

【００１９】また、この第１の金属封止材１４は、導電
性を有しているため、触媒層６と保持部材１０との間で
空気極３に対して電気的に接続することができる。そし
て、この第１の金属封止材１４は、その上面部で正極缶
２に対して電気的に接続されている。

【００２０】一方、空気極３の他方端部３ｂは、空気極
３の開口端部とされ、保持部材１０及び封止部材１１が
一体に形成されるとともに断面が略コ字状に形成された
第２の金属封止材１５が配設されている。また、この空
気極３の他方の端部３ｂにおいても、空気極３と封止部
材１２との間にリング状ガスケット１１を配設してい
る。この第２の金属封止材１５においても、封止部材１
２を径方向に圧縮させた状態で、リング状ガスケット１
１を介して空気極３に取りつけられることとなる。この
ため、リング状ガスケット１１は、圧着撥水膜７ａ及び
非圧着撥水膜７ｂを変形させた状態で、第２の金属封止
材１５により空気極３とともに挟み込まれる。

【００２１】また、この第２の金属封止材１５において
も、図示しないが、空気極３の端部から測定した封止部
材１２の高さをＨｃａとし、空気極３の端部から測定し
た保持部材１０の高さをＨｃｂとし、空気極３の端部か
ら測定したリング状ガスケット１１の高さをＨｇとする
と、これらＨｃａ、Ｈｃｂ及びＨｇは、Ｈｃａ≧ＨｇＨｃｂ≧Ｈｇなる関係を満足している。これによって、空気極３の他
方端部３ｂにおいても、封止部材１２が効率よくリング
状ガスケット１１を押圧することができ、その結果、空
気極３内を確実に封止することができる。

【００２２】さらに、空気極３の他方端部３ｂにおいて
は、第２の金属封止材１５と接着するようにガスケット
１６が配設されている。このガスケット１６は、絶縁性
を有する樹脂等から形成され、第２の金属封止材１５と
接着されることによって、空気極３内を密閉することが
できる。すなわち、空気極３の他方端部３ｂは、第２の
金属封止材１５及びガスケット１６により封止されるこ
ととなる。また、このガスケット１５には、釘状の負極
集電体１７が貫通するとともに負極集電体１７の基端部
に電気的に接続された負極端子板１８が配設されてい
る。したがって、この空気電池では、空気極３内に充填
された負極合剤、負極集電体１７及び負極端子板１８が
電気的に接続されることとなる。

【００２３】さらにまた、この空気電池には、正極缶２
の外周面に外装フィルム１９が巻装されている。この外
装フィルム１９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２０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１９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１９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。

【００２４】以上のように構成された空気電池では、外
部の空気が流入孔から流入して、空気極に供給されるこ
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。

【００２５】このとき、上述した空気電池では、空気極
３の両端部において、リング状ガスケット１１を配設す
ることにより空気極３内を確実に封止している。このた
め、この空気電池では、空気極３と封止部材１２との間
を閉塞することができ、空気極３内の負極合剤の漏液を
確実に防止できる。したがって、この空気電池は、漏液
特性に優れ、安定した電力を供給することができる。

【００２６】ところで、上述した空気電池において、リ
ング状ガスケット１１は、図４に示すように、略円筒形
を呈し、一方の端部１１ａが他方の端部１１ｂと比較し
て小径とされたものであってもよい。すなわち、リング
状ガスケット１１としては、円錐台形状を呈するもので
あってもよい。この場合、比較的小径とされた一方の端
部１１ａを空気極３の端面側に位置するように、リング
状ガスケット１１を空気極３に取りつける。言い換える
と、リング状ガスケット１１は、比較的大径とされた他
方の端部１１ｂ側から空気極３の両端部に取りつけられ
る。

【００２７】このように、このリング状ガスケット１１
では、比較的大径とされた他方の端部１１ｂ側から空気
極３を取りつけるため、空気極３に対して容易に取りつ
けることができる。すなわち、この場合には、リング状
ガスケット１１を圧入することなく、空気極３に取りつ
けることができる。また、この空気電池では、比較的小
径とされた一方の端部１１ａが空気極３の端面側に位置
するため、リング状ガスケット１１が空気極３に対して
確実に密着することとなる。

【００２８】また、このリング状ガスケットは、上述し
たように、断面形状が略方形であるものに限定されず、
図５（ａ），（ｂ）に示すように、空気極３の端面と係
合するような係合部２１を有するような構成であっても
良い。この係合部２１を有するリング状ガスケット１１
としては、図５（ａ）に示すように、断面形状が略Ｌ字
状を呈するものや、図５（ｂ）に示すように、断面形状
が略Ｊ字状を呈するものが例示される。これら図５
（ａ），（ｂ）に示したようなリング状ガスケット１１
は、空気極３に取りつけられる際に、空気極３の端面に
係合部２１を係合させることで位置決めされる。

【００２９】このように、リング状ガスケット１１に係
合部２１を形成した場合には、空気極３の端面に係合部
２１を係合させることでリング状ガスケット１１を位置
決めするため、リング状ガスケット１１を空気極３に対
して正確に取りつけることができる。また、この場合、
係合部２１は、空気極３の端面に対して密着するため、
この空気極３の端面を封止することができる。したがっ
て、この場合、リング状ガスケットは、封止部材１０と
空気極３との間を封止するだけでなく、封止部材及び保
持部材の間の連結部と空気極３との間をも封止すること
ができる。したがって、この場合には、空気極３内を更
に確実に封止することができるため、更に優れた漏液特
性を示すことができる。

【００３０】なお、保持部材１０及び封止部材１２は、
上述した実施の形態において一体に形成されて第１の金
属封止材１４を構成しているが、これに限定されず、図
６に示すように、それぞれ異なる部材として形成されて
いても良い。すなわち、この場合、保持部材１０及び封
止部材１２は、それぞれ異なる径を有する有底筒状に形
成される。すなわち、保持部材１０は、空気極３の内径
と略々同寸法の外径を有する有底筒状に形成されるとと
もに、封止部材１２は、リング状ガスケット１１の外径
と略々同寸法の内径を有する有底筒状に形成される。

【００３１】この場合、先ず、このように構成された保
持部材１０を空気極３の一方端部３ａの内周面と接する
ように配設するとともに、一方端部３ａの外周面にリン
グ状ガスケット１１を介して封止部材１２を配設する。
その後、封止部材１２を径方向に収縮させることによ
り、保持部材１０及び封止部材１２の間にリング状ガス
ケット１１及び空気極３を挟み込む。これにより、リン
グ状ガスケット１１は、圧着撥水膜７ａ及び非圧着撥水
膜７ｂを変形させた状態で、空気極３と封止部材１２と
の間を封止することができる。

【００３２】次に、本発明に係る空気電池の第２の実施
の形態について説明する。第２の実施の形態として示す
空気電池では、図７に示すように、正極缶２と空気極３
との間に第１のリング状ガスケット３０が配設されると
ともに空気極３の内周面に接する保持部材３１が配設さ
れている。なお、この図７では、ガスケット３２と、こ
のガスケット３２上に配設されたニュートラルカバ３３
とを有する負極側、すなわち、空気極３の他方端部３ｂ
を示している。しかしながら、本実施の形態に示す空気
電池においては、空気極３の一方端部３ａ、すなわち、
正極側を上述したような構成としても良い。

【００３３】また、この空気電池では、正極缶２の第１
のリング状ガスケット３０と対向する部分に絞り溝３４
を形成している。この絞り溝３４は、正極缶２の円周方
向に絞り加工を施すことにより形成され、正極缶２の円
周方向の少なくとも一部に形成される。このように形成
された絞り溝３４は、第１のリング状ガスケット３０を
押圧して、第１のリング状ガスケット３０と空気極３と
を密着させる。言い換えると、この空気電池では、第１
のリング状ガスケット３０及び空気極３を、保持部材３
１と絞り溝３４とで挟み込んでいる。

【００３４】これにより、第１のリング状ガスケット３
０は、圧着撥水膜７ａ及び非圧着撥水膜７ｂを変形させ
た状態で、空気極３と正極缶２との間を確実に封止する
ことができる。したがって、この空気電池は、正極缶２
と空気極３との間を確実に封止して、優れた漏液特性を
有することとなる。なお、この場合も、図示しないが、
触媒層６を変形させていてもよい。

【００３５】さらに、この空気電池において、絞り溝３
４は、空気極３の中心軸方向に正極缶２を切断したとき
にできる断面形状が円弧形状を呈していることが好まし
い。このとき、絞り溝３４の円弧形状の曲率半径をＲｂ
とし、絞り溝３４の底部における正極缶２の内径をＲａ
とし、絞り溝３４の基端部における正極缶２の内径をＲ
ｐとすると、これらＲｂ、Ｒａ及びＲｐがＲｂ≧Ｒｐ−Ｒａなる関係を満足することが好ましい。このようにＲｂ、
Ｒａ及びＲｐの関係を規定することによって、絞り溝３
４は、正極缶２に長手方向から加わる力に対して、押し
潰されることなる所定の形状を維持するにたる十分な強
度を有することとなる。したがって、この場合、空気電
池は、正極缶２と空気極との間を確実に封止するととも
に、優れた強度を有して形状安定性に優れたものとな
る。

【００３６】また、この絞り溝３４は、例えば、曲率半
径Ｒｂが０．５〜５．０ｍｍの範囲となるような形状と
される。曲率半径Ｒｂを０．５〜５．０ｍｍの範囲に来
ていることによって、空気電池の寸法を、単１〜単４と
した場合に対応したものとなる。

【００３７】さらに、この空気電池では、図７中Ｃｅｓ
で示すように、ガスケット３２と空気極３の他方端部３
ｂとの間が離間していることが好ましい。このように、
ガスケット３２と空気極３の他方端部３ｂとを離間させ
ることによって、ガスケット３２を正極缶２に嵌合させ
る際に、空気極３を屈曲させるようなことが防止され
る。このため、空気電池は、更に漏液特性に優れたもの
となる。この時、空気極３の他方端部３ｂとガスケット
３２との間は、０．３〜２．０ｍｍであることが好まし
い。空気極３の他方端部３ｂとガスケット３２との間隔
が０．３ｍｍ未満である場合には、正極缶２にガスケッ
ト３２を嵌合させる際に空気極３を屈曲させるおそれが
あり好ましくない。また、空気極３の他方端部３ｂとガ
スケット３２との間隔が２．０ｍｍを超える場合には、
この間隔に負極合剤が入り込み易くなり、内部短絡を助
長してしまうため好ましくない。

【００３８】一方、この空気電池においては、図８に示
すように、第１のリング状ガスケット３０と空気極３と
の間に封止部材３５を配設したような構成であっても良
い。言い換えると、空気電池は、正極缶２に形成された
絞り溝３４と封止部材３５との間に第１のリング状ガス
ケット３０を配設したような構成であっても良い。

【００３９】具体的に、封止部材３５は、図９に示すよ
うに、保持部材３１と一体に形成されたものであっても
良い。この場合に、空気極３は、保持部材３１及び封止
部材３５により挟み込まれることとなり確実に保持され
ることとなる。また、保持部材３１及び封止部材３５
は、図１０に示すように、それぞれ有底筒状に形成され
たものであってもよい。この場合も、空気極３は、保持
部材３１及び封止部材３５により挟み込まれることとな
り確実に保持されることとなる。

【００４０】これらの場合も、正極缶２に形成された絞
り溝３４により第１のリング状ガスケットが封止部材３
５に対して押圧されることとなり、正極缶２と封止部材
３５との間を確実に封止することができる。なお、この
とき、空気極３の圧着撥水膜７ａ及び非圧着撥水膜７ｂ
は、封止部材３５により押圧されて変形することとな
る。

【００４１】また、封止部材３５を有するような空気電
池においては、図１１に示すように、空気極３と封止部
材３５との間に第２のリング状ガスケット３６を配設す
ることが好ましい。すなわち、この空気電池では、正極
缶２及び封止部材３５の間に第１のリング状ガスケット
３０が配設されるとともに、封止部材３５及び空気極３
の間に第２のリング状ガスケット３６が配設されてい
る。

【００４２】具体的に、図１２に示すように、保持部材
３１と封止部材３５とが一体に形成されている場合に
は、先ず、空気極３の外周面に第２のリング状ガスケッ
ト３６を配設した状態で、保持部材３１と封止部材３５
と間に空気極３を挿入させる。そして、封止部材３５を
径方向に収縮させることによって、保持部材３１及び封
止部材３５により空気極３及び第２のリング状ガスケッ
ト３６を挟み込む。これにより、封止部材３５と空気極
３との間は、確実に封止されることとなる。

【００４３】次に、封止部材３５の外周面に第１のリン
グ状ガスケット３０を配設した状態で正極缶２内に、空
気極３及び第１のリング状ガスケット３０等を挿入させ
る。その後、正極缶２の所定の位置に絞り加工を施し
て、第１のリング状ガスケット３０を押圧するような絞
り溝３４を形成する。これにより、正極缶２と封止部材
３５との間は、確実に封止されることとなる。

【００４４】このように図１２に示した空気電池では、
第１のリング状ガスケット３０により正極缶２と封止部
材３５との間が確実に封止されるとともに、第２のリン
グ状ガスケット３６により封止部材３５と空気極３との
間が確実に封止されることとなる。したがって、この空
気電池では、空気極３内に充填された負極合剤４の漏液
を確実に防止することができる。

【００４５】また、空気電池は、図１３に示すように、
保持部材３１及び封止部材３５がそれぞれ異なる部材と
して形成されていてもよい。すなわち、この場合、保持
部材３１及び封止部材３５は、ぞれぞれ、所定の径を有
し、底部に開口部を有するような筒状を呈するように形
成される。具体的に、保持部材３１は、空気極３の内径
と略々同寸法の外径を有する有底筒状に形成されるとと
もに、封止部材３５は、第２のリング状ガスケット３６
の外径と略々同寸法の内径を有する有底筒状に形成され
る。

【００４６】この場合、先ず、保持部材１０を空気極３
の内周面と接するように配設するとともに、空気極３の
外周面に第２のリング状ガスケット３６を介して封止部
材３５を配設する。その後、封止部材３５を径方向に収
縮させることにより、保持部材３１及び封止部材３５の
間に第２のリング状ガスケット３６及び空気極３を挟み
込む。これにより、第２のリング状ガスケット３６は、
圧着撥水膜７ａ及び非圧着撥水膜７ｂを変形させた状態
で、空気極３と封止部材３５との間を封止することがで
きる。

【００４７】そして、封止部材３５の外周面に第１のリ
ング状ガスケット３０を配設した状態で正極缶２内に、
空気極３及び第１のリング状ガスケット３０等を挿入さ
せる。その後、正極缶２の所定の位置に絞り加工を施し
て、第１のリング状ガスケット３０を押圧するような絞
り溝３４を形成する。これにより、正極缶２と封止部材
３５との間は、確実に封止されることとなる。

【００４８】このように図１３に示した空気電池では、
第１のリング状ガスケット３０により正極缶２と封止部
材３５との間が確実に封止されるとともに、第２のリン
グ状ガスケット３６により封止部材３５と空気極３との
間が確実に封止されることとなる。したがって、この空
気電池では、空気極３内に充填された負極合剤４の漏液
を確実に防止することができる。

【００４９】特に、これら図１２及び図１３に示した空
気電池において、空気極３の端面から測定した封止部材
３５の高さをＨｃａとし、空気極３の端面から測定した
保持部材３１の高さをＨｃｂとし、空気極３の端面から
測定した第２のリング状ガスケット３６の高さをＨｇと
すると、これらＨｃａ、Ｈｃｂ及びＨｇは、Ｈｃａ≧ＨｇＨｃｂ≧Ｈｇなる関係を満足している。言い換えると、これらの空気
電池において、第２のリング状ガスケット３６は、保持
部材３１及び封止部材３５と比較して低く形成されてい
るため、全側面を封止部材３５に当接させている。この
ため、この空気電池では、封止部材３５が効率よく第２
のリング状ガスケット３６を押圧することができ、その
結果、空気極３内を確実に封止することができる。

【００５０】＜実験例＞上述したような空気電池の漏液
特性等を検証するため、以下に示すような各種サンプル
を作製し、これらサンプルを用いて実験を行った。

【００５１】［実験１］サンプル１以下のようにして空気極を作製する。先ず、マンガン酸
化物とカーボンブラックと活性炭と固形分６０％のポリ
テトラフルオロエチレンの水性分散液とを、固形分比が
３：１：３：３となるように混合し、ペースト状の触媒
層混合物を得た。そして、このペースト状の触媒層混合
物を、約６０度に加熱したプレスローラ間に通して圧延
し、０．６ｍｍの厚さのシートを形成した。次に、この
シートを、ニッケルメッキした中空円筒状焼結ステンレ
スネットからなる集電体に巻き付け圧着し、この状態で
乾燥及びプレスロール工程を行い、厚さが０．５ｍｍの
中空円筒状触媒層を形成した。次に、この中空円筒状触
媒層の周面に、酸素ガス透過能を有する厚さ０．１ｍｍ
の撥水性のポリテトラフルオロエチレン多孔膜からなる
撥水膜を巻装した後にプレスロール工程を行った。そし
て、この撥水膜の巻き始め側の端部と巻き終わり側の端
部とを、空気極外周寸法に対して５％（約２ｍｍ）とな
るように厚さ５０μｍのポリエチレンフィルムを介して
重ね合わせる。この状態で、２５０度で熱処理すること
にりポリエチレンフィルムが溶融することとなって、撥
水膜の巻き始め側の端部と巻き終わり側の端部とを溶着
した。

【００５２】そして、この空気極の両端部に、保持部材
及び封止部材から構成される断面略コ字状の金属封止材
を取りつけ、その後、封止部材を径方向に圧縮すること
により空気極に金属封止材を配設した。これにより外径
がφ１３ｍｍ、高さ４４ｍｍの円筒型空気極が形成され
た。なお、これら金属封止材において、Ｈｃａは１０ｍ
ｍであり、Ｈｃｂは１０ｍｍである。

【００５３】次に、この円筒型空気極を正極缶内に挿入
し、正極缶の開口端部側に位置する金属封止材の外周面
に樹脂からなる断面略Ｌ字状のリング状ガスケットを取
りつけ、その後、正極缶の外周面に絞り加工を施して絞
り溝を形成した。このとき、絞り溝は、曲率半径Ｒｂが
０．３ｍｍとなるように形成された。

【００５４】次に、正極缶内に配設された空気極の内周
面を覆うように、セパレータとして、セロハン続いて不
織布を挿入した。そして、この空気極のセパレータ内
に、亜鉛合金粉末、酸化亜鉛、ゲル化剤、電解液を６：
１：１：２の割合で混合してなるゲル状の負極合剤を充
填した。その後、正極缶の開口端部にガスケット、ニュ
ートラルカバ、負極端子板及び負極集電体からなる封口
構造体を嵌合した。このとき、封口構造体のガスケット
と空気極とは圧着されることとなり、Ｃｅｓは０ｍｍと
なる。

【００５５】最後に、正極缶の外周側面に、空気孔が形
成された外装フィルムを貼り付け、更に、当該空気孔を
覆う空気孔シールを貼り付けてサンプル１の空気電池が
完成した。なお、この空気電池は、外径がφ１４ｍｍ、
高さが４８ｍｍであった。

【００５６】サンプル２〜サンプル４これらサンプル２〜サンプル４では、金属封止材の封止
部材と空気極との間に、表１に記載するような断面形状
を有する樹脂製のリング状ガスケットを配設した以外は
サンプル１と同様に空気電池を作製した。

【００５７】サンプル５サンプル５では、金属封止材の保持部材及び空気極の間
と封止部材及び空気極の間とにそれぞれ断面略長方形の
リング状ガスケットを配設した以外はサンプル１と同様
に空気電池を作製した。

【００５８】サンプル６サンプル６では、空気極を覆うような断面略Ｕ字状のリ
ング状ガスケットを配設した以外はサンプル１と同様に
空気電池を作製した。

【００５９】そして、これらサンプル１〜サンプル６の
空気電池を用いて、耐漏液特性及び閉回路電圧を測定し
た。このとき、耐漏液特性としては、空気電池１０００
個を６０℃の空気恒温槽に入れ、所定の日数保存した後
に漏液した空気電池の個数を測定した。また、閉回路電
圧は、完成した空気電池から空気孔シールを剥がし、３
０秒後に４２Ωの負荷で０．５秒間放電させ、この時の
電圧を閉回路電圧（ＣＣＶ）とした。結果を表１に示
す。

【００６０】

【表１】

【００６１】この表１からわかるように、金属封止材の
封止部材と空気極との間にリング状ガスケットを配設し
たサンプル（サンプル２〜サンプル４）は、所定の閉回
路電圧を維持しつつ優れた耐漏液特性を示した。これに
対して、金属封止材の封止部材と空気極との間にリング
状ガスケットを配設していないサンプル１では、耐漏液
特性の点であまり好ましい結果を示さなかった。また、
空気極と保持部材との間にリング状ガスケットを配設し
たもの（サンプル５及びサンプル６）は、空気極との電
気的な接続が十分でないため、閉回路電圧が低くなって
しまう。

【００６２】［実験２］実験２では、金属封止材の保持
部材及び封止部材とリング状ガスケットとの高さの関係
が耐漏液特性に与える影響について検証する。

【００６３】サンプル７〜サンプル１５サンプル７〜サンプル１５では、金属封止材の封止部材
と空気極との間に配設されるリング状ガスケットを表２
に示すようなものとした以外は、サンプル２と同様に空
気電池を作製した。

【００６４】これらサンプル７〜サンプル１５を用いて
耐漏液特性（保存日数４０日）を測定した結果を表２に
示す。

【００６５】

【表２】

【００６６】この表２からわかるように、Ｈｃａ、Ｈｃ
ｂ及びＨｇが「Ｈｃａ≧Ｈｇ」及び「Ｈｃｂ≧Ｈｇ」な
る関係を満足している空気電池（サンプル２〜サンプル
１０）は、優れた耐漏液特性を示している。これに対し
て、ＨｇがＨｃａ及びＨｃｂの少なくとも一方より大き
いような空気電池（サンプル１１〜サンプル１５）は、
４０日後の耐漏液特性があまり良好な結果を示さない。

【００６７】［実験３］実験３では、絞り溝の形状が耐
漏液特性に与える影響について検証する。

【００６８】サンプル１６〜サンプル１８サンプル１６〜サンプル１８では、正極缶に形成された
絞り溝の形状を表３に示すように規定した以外は、サン
プル２と同様に空気電池を作製した。

【００６９】これらサンプル１６〜サンプル１８を用い
て耐漏液特性（保存日数４０日）を測定した結果を表３
に示す。

【００７０】

【表３】

【００７１】この表３からわかるように、Ｒｂ、Ｒｐ及
びＲａが「Ｒｂ≧Ｒｐ−Ｒａ」なる関係を有している空
気電池（サンプル１６及びサンプル１７）は、優れた耐
漏液特性を示す。これに対して、「Ｒｂ＜Ｒｐ−Ｒａ」
なる関係を有している空気電池（サンプル１８）では、
漏液特性が良好でない。これは、絞り溝の強度が十分で
ないことに起因している。

【００７２】［実験４］実験４では、絞り溝の曲率半径
が耐漏液特性に及ぼす影響について検証した。

【００７３】サンプル１９〜サンプル２２サンプル１９〜サンプル２２では、絞り溝の曲率半径Ｒ
ｂを表４に示したように規定した以外は、サンプル２と
同様に空気電池を作製した。

【００７４】これらサンプル１９〜サンプル２２を用い
て耐漏液特性（保存日数４０日）を測定した結果を表４
に示す。

【００７５】

【表４】

【００７６】この表４からわかるように、絞り溝の曲率
半径Ｒｂを０．５〜１．０ｍｍの範囲内としたサンプル
１９〜サンプル２１は、優れた耐漏液特性を示す。これ
に対して、絞り溝の曲率半径Ｒｂが上記範囲を逸脱する
空気電池（サンプル１及びサンプル２２）は、良好な耐
漏液特性を示さない。

【００７７】［実験５］実験５では、正極缶の開口端部
に配設された金属封止材における封止部材の形状及び保
持部材の材質が耐漏液特性に与える影響を検証した。

【００７８】サンプル２３〜サンプル３１サンプル２３〜サンプル３１では、正極缶の開口端部に
配設された金属封止材における封止部材の形状及び保持
部材の材質を表５に示すように規定した以外は、サンプ
ル２と同様に空気電池を作製した。

【００７９】これらサンプル２３〜サンプル３１を用い
て耐漏液特性（保存日数４０日、６０日及び８０日）を
測定した結果を表５に示す。

【００８０】

【表５】

【００８１】この表５からわかるように、金属封止材に
おける封止部材を径方向に圧縮することにより空気缶と
封止部材との間を封止する構造を有する場合、優れた漏
液特性を示す。また、保持部材の材質を金属とすること
によって、径方向に圧縮された封止部材を保持部材が支
えることができる。

【００８２】［実験６］実験６では、金属封止材とガス
ケット等の封口構造体との間隔が耐漏液性に及ぼす影響
を検証した。

【００８３】サンプル３２〜サンプル３５サンプル３２〜サンプル３５では、空気極の高さを変更
し、空気極に取り付けられた金属封止材とガスケット等
の封口構造体との間隔を表６に示すように規定した以外
は、サンプル２と同様に空気電池を作製した。

【００８４】これらサンプル３２〜サンプル３５を用い
て耐漏液特性（保存日数１００日）を測定した結果を表
６に示す。

【００８５】

【表６】

【００８６】この表６からわかるように、金属封止材と
封口構造体との間隔を０．３〜２．０ｍｍの範囲で形成
した空気電池（サンプル３３及びサンプル３４）は、１
００日の保存に対しても漏液を殆ど発生させないといっ
た、優れた耐漏液特性を示す。これに対して、サンプル
３２の空気電池では、封口構造体と金属封止材とが接触
しているため、当該封口構造体を嵌合する際に金属封止
材及び空気極を屈曲させてしまう。その結果、サンプル
３２の空気電池では、１００日間の保存後に多少の漏液
を生じたサンプルが発生してしまった。また、サンプル
３５の空気電池では、封口構造体と金属封止材とが２．
０ｍｍ以上離間しており、この隙間に負極合剤が入りや
すくなっているため、内部短絡が発生しやすくなってし
てしまう。その結果、サンプル３５の空気電池では、１
００日間の保存後に多少の漏液を生じたサンプルが発生
してしまった。

【００８７】

【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、封止部材及び保持部材によりリング状
ガスケット及び空気極を挟み込むため、空気極の両端部
を確実に封止して漏液特性を向上させることができる。

【００８８】また、本発明に係る空気電池は、外周缶に
形成された絞り溝及び保持部材によりリング状ガスケッ
ト及び空気極を挟み込むため、空気極の両端部を確実に
封止して漏液特性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【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。

【図２】図１に示した空気電池の一部を拡大して示す要
部断面図である。

【図３】空気極の一方端部を拡大して示す空気電池の要
部断面図である。

【図４】一例として示すリング状ガスケットの斜視図で
ある。

【図５】他の例として示すリング状ガスケットの断面図
である。

【図６】空気極の一方端部を拡大して示す他の例の空気
電池の要部断面図である。

【図７】第２の実施の形態として示す空気電池の要部断
面図である。

【図８】第２の実施の形態の他の例として示す空気電池
の要部断面図である。

【図９】第２の実施の形態の更に他の例として示す空気
電池の要部断面図である。

【図１０】第２の実施の形態の更に他の例として示す空
気電池の要部断面図である。

【図１１】第２の実施の形態の更に他の例として示す空
気電池の要部断面図である。

【図１２】第２の実施の形態の更に他の例として示す空
気電池の要部断面図である。

【図１３】第２の実施の形態の更に他の例として示す空
気電池の要部断面図である。

【符号の説明】

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保持部材、１１リング状ガスケット、１２
封止部材、１３底部、１６ガスケット、１７負
極集電体、１８負極端子板、１９外装フィルム、２
０流入孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中空筒状に形成された空気極と、上記空気極の少なくとも一方端部に、当該空気極の内周
面に円周に沿って当接された保持部材と、上記空気極を介して上記保持部材と対向する位置に配設
され、当該空気極の外周面に円周に沿って当接されたリ
ング状ガスケットと、上記リング状ガスケット及び上記空気極を上記保持部材
とともに挟み込み、上記空気極の端部を閉塞する封止部
材とを備え、上記リング状ガスケットは、上記封止部材及び上記保持
部材により挟み込まれることにより、上記封止部材と上
記空気極との間を封止していることを特徴とする空気電
池。
【請求項２】上記封止部材は、有底筒状を呈してお
り、上記空気極の少なくとも一方端部に嵌合されたこと
を特徴とする請求項１記載の空気電池。
【請求項３】上記封止部材及び上記保持部材は、導電
性を有し、上記保持部材及び上記空気極の間で電気的に
導通するとともに、上記封止部材と上記保持部材との間
で電気的に導通することを特徴とする請求項１記載の空
気電池。
【請求項４】上記封止部材及び上記保持部材は、正極
を構成することを特徴とする請求項１記載の空気電池。
【請求項５】上記封止部材と上記保持部材とは、一体
に形成されたことを特徴とする請求項１記載の空気電
池。
【請求項６】上記リング状ガスケットは、上記空気極
の端面に係合する係合部を有することを特徴とする請求
項１記載の空気電池。
【請求項７】上記リング状ガスケットは、略円筒形状
を呈し、一方の端部が他方の端部よりも小径とされたこ
とを特徴とする請求項１記載の空気電池。
【請求項８】上記リング状ガスケットは、小径とされ
た上記一方の端部が上記空気極の端面側に位置すること
を特徴とする請求項７記載の空気電池。
【請求項９】上記リング状ガスケットは、上記空気極
の端面に係合する係合部を有することを特徴する請求項
７記載の空気電池。
【請求項１０】上記空気極の端面から測定した上記封
止部材の高さをＨｃａとし、上記空気極の端面から測定
した上記保持部材の高さをＨｃｂとし、上記空気極の端
面から測定した上記リング状ガスケットの高さをＨｇと
すると、これらＨｃａ、Ｈｃｂ及びＨｇは、Ｈｃａ≧ＨｇＨｃｂ≧Ｈｇなる関係を満足することを特徴とする請求項１記載の空
気電池。
【請求項１１】中空筒状に形成された空気極と、上記空気極よりも大径の円筒形状に形成され、内部に上
記空気極を配設する外周缶と、上記外周缶の少なくとも一方端部側の外周面の少なくと
も一部を、径方向に圧縮させてなる絞り溝と、上記空気極と上記外周缶との間に配設され、上記外周缶
の一方端部側の内周面に円周に沿って当接されたリング
状ガスケットと、上記空気極を介して上記リング状ガスケットと対向する
位置に、上記空気極の内周面に円周に沿って当接された
保持部材とを備え、上記リング状ガスケットは、上記外周缶に形成された絞
り溝及び上記保持部材により挟み込まれることにより、
上記外周缶と上記空気極との間を封止していることを特
徴とする空気電池。
【請求項１２】上記絞り溝は、上記外周缶を中心軸方
向に切断したときの断面形状が曲率半径をＲｂとする略
円弧状の溝であり、上記絞り溝の底部における上記外周
缶の内径をＲａとし、上記絞り溝の基端部における上記
外周缶の内径をＲｐとすると、これらＲｂ、Ｒａ及びＲ
ｐは、Ｒｂ≧Ｒｐ−Ｒａなる関係を満足することを特徴とする請求項１１記載の
空気電池。
【請求項１３】上記絞り溝の曲率半径Ｒｂは、０．５
ｍｍから５．０ｍｍであることを特徴とする請求項１２
記載の空気電池。
【請求項１４】上記保持部材は金属からなることを特
徴とする請求項１１記載の空気電池。
【請求項１５】上記リング状ガスケットと上記空気極
の外周との間に封止部材を配設したことを特徴とする請
求項１１記載の空気電池。
【請求項１６】上記封止部材は、底面に開口部を有す
る有底筒状を呈し、上記空気極の少なくとも一方端部に
嵌合されたことを特徴とする請求項１５記載の空気電
池。
【請求項１７】上記保持部材と上記封止部材とは、一
体に形成されたことを特徴とする請求項１５記載の空気
電池。
【請求項１８】上記空気極を介して上記保持部材と対
向する位置に配設されるとともに、上記封止部材と上記
空気極とにより挟み込まれる第２のリング状ガスケット
を備えることを特徴とする請求項１５記載の空気電池。
【請求項１９】上記第２のリング状ガスケットは、上
記空気極の端面に係合する係合部を有することを特徴と
する請求項１８記載の空気電池。
【請求項２０】上記第２のリング状ガスケットは、略
円筒形状を呈し、一方の端部が他方の端部よりも小径と
されたことを特徴とする請求項１８記載の空気電池。
【請求項２１】上記第２のリング状ガスケットは、小
径とされた上記一方の端部が上記空気極の端面側に位置
することを特徴とする請求項２０記載の空気電池。
【請求項２２】上記第２のリング状ガスケットは、上
記空気極の端面に係合する係合部を有することを特徴す
る請求項２１記載の空気電池。
【請求項２３】上記空気極の端面から測定した上記封
止部材の高さをＨｃａとし、上記空気極の端面から測定
した上記保持部材の高さをＨｃｂとし、上記空気極の端
面から測定した上記第２のリング状ガスケットの高さを
Ｈｇとすると、これらＨｃａ、Ｈｃｂ及びＨｇは、Ｈｃａ≧ＨｇＨｃｂ≧Ｈｇなる関係を満足することを特徴とする請求項１８記載の
空気電池。
【請求項２４】上記外周缶の上記絞り溝が形成された
側の一方端部に配設され、当該外周缶の一方端部を閉塞
するガスケットを備え、上記空気極の端面と上記ガスケ
ットとの間が離間していることを特徴とする請求項１１
記載の空気電池。
【請求項２５】上記空気極の端面と上記ガスケットと
の間が０．３ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることを特徴
とする請求項２４記載の空気電池。