JP2002151167A

JP2002151167A - 空気電池

Info

Publication number: JP2002151167A
Application number: JP2000343733A
Authority: JP
Inventors: Seiji Maeda; 征児前田
Original assignee: Nippon Mitsubishi Oil Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 2000-11-10
Filing date: 2000-11-10
Publication date: 2002-05-24

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、使用者が直接電解液に触れること
なく、操作性が簡便で、緊急時においても確実に電池を
動作させうる空気電池構造を提供することを目的とす
る。【解決手段】予め電解液を収納した電解液収納容器２
０と、複数の単電池を結束した集合電池を収納するケー
スを兼ね、電解液を溜めその中に集合電池を浸漬して発
電を行う電池槽１とを空気電池セットとして提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、使用時に注水して
活状態として使用することのできる空気電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】空気電池は、空気中の酸素を活物質とし
て用いるものであり、空気極での酸素の還元と金属極で
の電子放出を伴う金属の溶解とを組み合わせて発電を行
う電池である。そして、使用時に電解液を注水して、電
極を浸漬して使用可能な状態とすることができ、また注
水前は長期保存が可能であることから、非常用・緊急用
電池としての用途が知られている。例えば、自動車のバ
ッテリが上がったときにバッテリを充電するための用途
や、非常用ボートに搭載して、緊急時に注水して使用を
開始する用途に用いられる。

【０００３】例えば特開平７−１３０４０６号公報に
は、図９に示すような単電池１０１を、複数個結束して
集合電池とした空気電池が記載されている。単電池１０
１は、平板状の負極１０２と、この負極１０２の両側を
取り囲むように配置された正極１０３と、この負極１０
２と正極１０３の間に挿入されるセパレーター１０４
と、正極１０３の外側を取り囲むスペーサー１０５と、
正極１０３に密着して設けられる集電体１０６と、この
集電体１０６に接続された正極集電端子１０７と、負極
１０２に接続された負極集電端子１０８と、セパレータ
ー１０４と一体的に形成される電解液供給体１０９と、
スペーサー１０５と一体的に形成される被覆体１１０と
から構成されている。

【０００４】ここで、負極はマグネシウムもしくはその
合金、亜鉛もしくはその合金またはアルミニュウムもし
くはその合金等で構成され、正極は、石油系黒鉛粉末を
主成分とする膜によって構成し、多孔性であり、集電体
１０６に密着している。集電体は、ニッケル、銅等の金
属メッシュで構成される。正極１０３は、石油系黒鉛粉
末に活性炭、必要に応じて触媒を加え、これにポリテト
ラフルオルエチレン分散液を加えて混合して製造したも
のである。

【０００５】セパレーター１０４は、撥水処理を行なっ
ていないグラスペーパー等の吸水性材料で構成され、正
極１０３（集電体１０６）と負極１０２とを電気的に絶
縁するとともに、その一端に連設される電解液供給体１
０９からＫＣｌ液やＮａＣｌ液からなる電解液を毛細管
現象によって吸上げ、負極と正極とを湿らせるものであ
る。なお、セパレーター１０４および電解液供給体１０
９の材料としては、グラスペーパーの他にグラス繊維、
紙ペーパーなどの吸水性材料が使用される。

【０００６】必要な電圧を得るには、図１０（（ａ）正
面図、（ｂ）上面図、（ｃ）側面図）に示すように、単
電池１０１を３方向を囲むホルダー１１４と補強用ブリ
ッジ１１５、１１６で結束して集合電池１１３として用
いる。

【０００７】使用時には、図１１に示すように、電解液
１５０を満たしたトレー１５１に、このように結束した
集合電池の電解液供給体１０９を浸漬して、電解液を毛
管現象により吸い上げて両電極間に供給し、発電を開始
することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】空気電池は、電解液が
電池の外に漏洩しないような密封型か、上部が開口した
トレイに電解液を注ぐ開放型に大別される。開放型は密
封型と比較して軽量化でき、低コストであることから緊
急用の空気電池には主として開放型が用いられている。
しかし、開放型の場合は、使用開始時に電解液を注入す
る等、使用者が直接電解液を扱う必要があり、操作性の
面で劣る問題があった。即ち、図１２（ａ）に示すよう
な上面および側面に開口２０１、２０２、２０３等を有
する結束部材２００を用いて単電池２０５を結束した集
合電池２０６を、使用時には、図１２（ｂ）に示すよう
な電解液を満たしたトレー２０７に浸漬する必要があ
る。その際、使用者は、集合電池を浸漬する前にトレー
２０７中で所定量の食塩（ＮａＣｌ）を水に溶解して電
解液を調製するか、あるいは先にトレーに集合電池に設
置しておいてから調製した電解液を注ぐ。しかし、緊急
時には操作を急ぐあまり、食塩水を十分に溶解しないま
ま集合電池を浸漬し、その結果、濃度の薄い食塩水が電
極に接触して単電池の動作不良を引き起こしたりするこ
とが発生することがあった。

【０００９】また、開放型は、転倒時には電解液が漏れ
る構造のため、電解液が例えば充電中の自動車のバッテ
リの上面にこぼれたり、安全面で劣る問題があった。

【００１０】また、このような構造では、電池は使い捨
てであるため、電解液用のトレー、結束部材などを含め
て廃棄するしかなく、廃棄物処理の面で環境負荷が大き
い問題があった。

【００１１】そこで、本発明は、使用者が直接電解液に
触れることなく、操作性が簡便で、緊急時においても確
実に電池を動作させうる空気電池構造を提供することを
目的とする。

【００１２】また、本発明は、使用者が直接電解液に触
れることなく、操作性が簡便で、電解液の漏れ等のない
空気電池構造を提供することを目的とする。

【００１３】さらに本発明は、再利用が可能で廃棄部材
を低減した空気電池構造を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、以下の事項に
関する。

【００１５】（１）複数の単電池を結束した集合電池
と、電解液を収納した電解液収納容器と、電解液を溜め
その中に集合電池を浸漬して発電を行う電池槽とを備え
る空気電池。

【００１６】（２）前記電池槽は、集合電池を保持す
る蓋部材と共に用いられて集合電池を収納するケースを
兼ねる共に、電解液を注水する際に、前記電解液収納容
器を受け入れる受容部が設けられていることを特徴とす
る上記１記載の空気電池。

【００１７】（３）前記電池槽の受容部には、電解液
収納容器に穿孔して収納されている電解液の注水を可能
とする穿孔機構が設けられていることを特徴とする上記
（２）記載の空気電池。

【００１８】（４）前記電解液収納容器が、穿孔可能
な弱膜部を有していることを特徴とする上記（３）記載
の空気電池。

【００１９】（５）前記電池槽に電解液収納容器をセ
ットしたときに、電池槽の受容部の内面と電解液収納容
器の間を密着させるシール部材を有する上記（１）〜
（４）のいずれかに記載の空気電池。

【００２０】（６）前記集合電池は、複数の単電池が
ひもまたはベルトで結束され、外部コードとの接続が、
はんだ付けを用いずに取り替え可能な接続であることを
特徴とする上記（１）〜（５）のいずれかに記載の空気
電池。

【００２１】（７）上記（１）〜（６）のいずれかの
空気電池に用いられる、電解液を収納した電解液収納容
器。

【００２２】（８）上記（６）の空気電池に用いら
れ、複数の単電池がひもまたはベルトで結束され、外部
コードとの接続が、はんだ付けを用いずに取り替え可能
な接続であることを特徴とする集合電池。

【００２３】このように本発明においては、電解液が予
め溶液として提供されるので、使用者が自分で電解液を
調製する必要がないため、不適当な濃度の溶液を使用す
ることにより空気電池を使用不可能にしてしまう問題も
生じない。従って、緊急時に簡単に確実に発電すること
ができる。

【００２４】また、本発明の１態様においては、電池槽
と電解液収納容器の間が密着しているので、電解液を注
水した後に電池を転倒しても、液が直ちに漏れてくるこ
とがなく、電力を供給している機器を濡らすこともなく
安全性が高い。

【００２５】さらに本発明の異なる態様においては、集
合電池が簡単な方法で結束されており、さらに外部コー
ドとの接続も半田等の加熱等を必要としない取り外しの
簡単な接続で行われているので、集合電池のみの廃棄が
可能で、廃棄物量も少なく、また、電池槽等の再利用も
可能になる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、まず最初に図面を参照しな
がら本発明の１例により具体的に説明する。

【００２７】図１は、本発明に用いられる電池槽の１例
を示す図である。また、図４は、図１の電池槽の断面図
である。この例の電池槽１は、集合電池の収納ケースを
兼ねて硬質塩化ビニール等のプラスチック材料で形成さ
れており、図２に示すような集合電池１０を、蓋部材３
を用いて収納することができるようになっている。電池
槽１および蓋部材３にはそれぞれ複数の通気窓２、４が
設けられて、空気極への空気の供給を容易にしている。

【００２８】電池槽１には、電解液の注水ために図３に
示すような電解液収納容器２０を受け入れるのに必要な
空間である受容部６が設けられている。この例では受容
部の底に、先端の尖った突起７が設けられ、電解液収納
容器をセットする際に収納容器を破って穴をあけること
ができる穿孔機構として働く。

【００２９】図３は、電解液収納容器の１例を示す図で
ある。この例で示す収納容器は、例えば厚手のポリエチ
レンで形成されており、内部に電解液を収納した上で、
上部の開口が金属箔とポリマーフィルムの積層フィルム
２１で密封されている。積層フィルム２１は、電池槽の
受容部の底部に設けられた突起７が容易に突き刺さる程
度の強度であり、穿孔可能な弱膜部として機能する。そ
して、図５に示すように、使用時に上部開口を下にして
電池槽の受容部にセットして押圧すると、積層フィルム
２１が破られて電解液が注水される。

【００３０】注水された電解液は、電池槽１の底に満た
され、集合電池に吸い上げられると反応が開始するので
電池として使用が可能になる。

【００３１】本発明の空気電池の使用方法を、自動車用
バッテリの充電を例にとって、図６、図７を用いて説明
する。

【００３２】空気電池は、湿気を避けるために、例えば
アルミラミネートフィルム袋にシリカゲルを入れて保存
されているので、図６（ａ）に示すように、まず空気電
池が収納されている電池槽１をアルミラミネート袋３０
より取り出し、図６（ｂ）に示すようにシリカゲル３１
を取り出す。図６（ｃ）に示すように、コード５ａ、５
ｂをバッテリ３２の端子に接続する。

【００３３】次に、図７（ｄ）に示すように、電池槽１
をしっかりとした水平な場所に置き、電解液（ここでは
塩水）が入った電解液収納容器２０を受容部にセットし
上から強く押さえると電解液が電池槽に流れて出て、反
応を開始する。図７（ｅ）に示すように、使用中は、電
解液収納容器２０をそのままにしたまま約２５〜３０分
放置する。このとき空気の供給を容易にするためと、放
熱および発生するガスを逃がすために、電池槽の上面を
塞がないようにする。バッテリの充電終了後、外部コー
ドをバッテリからはずした後、図７（ｆ）に示すように
電池槽１から電解液収納容器を取り外し、電池槽に残っ
た電解液を捨てる。普通の塩水であるので、通常の排水
と同様に流すことができる。

【００３４】以上、本発明の空気電池の１例を説明した
が、本発明では種々の変更が可能であり、各部材につい
て、さらに以下に説明する。

【００３５】本発明に用いられる空気電池(単電池、集
合電池）は、特に制限はなく、例えば図９、図１０で説
明したような従来の空気電池を用いることができる。集
合電池の結束方法については、例えば図１２（ａ）で示
した結束部材２００のように、上部および側面を覆うケ
ース状の結束方式を用いることもできるが、集合電池を
廃棄するときに廃棄物の量が多くなる問題がある。そこ
で、図２で示したように、単電池１１をひも１３（ベル
ト等でもよい）を用いて結束すると、廃棄物の量を著し
く低減できるので好ましい。また、図２で示した例で
は、両端の単電池に平板端子１２ａ、１２ｂを設け、電
極の外部引出しを行うのに、蓋部材の方に外部コードに
接続したバネ等の圧接端子を設けておき、電池槽に収納
したときに、外部コード５ａ、５ｂと電気的接続ができ
るようになっている。図１３は、その詳細な図であり、
蓋部材３に圧接端子１４を取り付けておき、蓋部材を取
り付けたときに、圧接端子の先端が平板端子１２ａ、１
２ｂと当接する。このように、集合電池に直接外部コー
ドをはんだ付けをしないことにより、集合電池のみを廃
棄することが可能であるので好ましい。集合電池と外部
コードの接続方式としては、これに限らず、取り外しが
できるものが好ましく、その他、ねじ式ターミナル方
式、チャック方式等が好ましい。チャック方式では、例
えば図１４に示すように集合電池の方にピン状端子１５
を設け、チャック状端子１６を用いて接続ができるよう
にすることができる。

【００３６】このように集合電池の取り外しおよび廃棄
が簡単にできるように構成されていると、集合電池のみ
を取り替えて、電池槽を再利用することが可能である。

【００３７】電池槽に設けられる穿孔機構は、電解液収
納容器の弱膜部を破ることができるように構成されてい
れば、特に制限はなく、前述の例では、電池槽と同じ材
料で形成されているが、異なる材料でもよく、また形状
も弱膜部を破ることができる程度の形状であればよい。

【００３８】また、受容部と電解液収納容器との形状に
ついては、図６、図７で示した例のように、必ずしもぴ
ったりと嵌らなくてもよい。しかし、図５に示すよう
に、電解液収納容器２０の形状を電池槽の受容部にちょ
うど嵌るような形状にしておき、さらに電池槽の受容部
の内面周囲に、図１に示すようにシール部材８を設けて
電解液収納容器との隙間を密着させておくことにより、
電池を転倒しても電解液が容易に漏洩しないような構造
とすることができる。即ち、電解液の量としては、電池
反応の進行と共に電解液の量が減少しても十分に間に合
うように余分な量を供給するので、電池に吸い上げられ
た以外にも電池槽の底部に多量の電解液が存在してい
る。従って、従来のトレーを電池槽として用いた場合、
または受容部と電解液収納容器の形状が合わないときに
は、特に電解液の漏洩が問題になるが、上述のように電
解液収納容器と電池槽の受容部との形状を合わせて、さ
らに電池槽の受容部の内面周囲にシール部材を設けるこ
とで、電解液の漏洩を防止することができ、より安全に
使用することができる。なお、集合電池の上部の蓋部材
には通気窓が設けられて開放されているが、集合電池の
セパレータ等が存在しているので転倒させても短時間で
あれば液漏れは起きない。

【００３９】シール部材８としては、電解液収納容器の
材料等を勘案して、材料および形状を決めることができ
るが、特に例えばゴム（例えばシリコンゴム、特に柔ら
かいものが好ましい。）、発泡ウレタン等の弾性材料を
用いることができる。

【００４０】電解液収納容器の形状、材料も、本発明の
趣旨に合うように適宜選ぶことができる。弱膜部以外を
ガラス等の固い材料で形成してもよい。また、弱膜部に
ついては、前述のように破れやすいラミネートフィルム
等の他に、弱膜部分のみ膜厚の薄いフィルムで形成する
など、適宜設定すればよい。なお、流通過程で弱膜部を
傷つけるのを防止するために、弱膜部に保護カバー（ま
たは保護フィルム）を被せておき、使用時にはがして用
いるようにしてもよい。さらに、穿孔機構が針等の特に
鋭い構造になっているときは、特に弱膜部を設けなくて
もよい場合もある。

【００４１】また、図８に、電解液収納容器の形状の異
なる１例を示す。この電解液収納容器２３は、電池槽の
突起７（またはその他の穿孔機構）を避けるような凹部
２４を底に有する形状をしており、パッケージを小さく
できる利点がある。

【００４２】また、電解液は、通常空気電池に用いられ
るものであれば制限はないが、安全で処理が簡単な塩、
特に食塩（ＮａＣｌ）が好ましい。塩の濃度は電池にあ
わせて適宜選ぶことができるが、例えば２０重量％程度
のものが用いられる。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、使用者が直接電解液に
触れることなく、操作性が簡便で、緊急時においても確
実に電池を動作させうる空気電池構造を提供することが
できる。

【００４４】また、本発明によれば、使用者が直接電解
液に触れることなく、操作性が簡便で、電解液の漏れ等
のない空気電池構造を提供することができる。

【００４５】さらに本発明によれば、再利用が可能で廃
棄部材を低減した空気電池構造を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いられる電池槽の１例を示す図であ
る。

【図２】本発明に用いられる集合電池の１例を示す図で
ある。

【図３】本発明に用いられる電解液収納容器の１例を示
す図である。

【図４】図１に示した電池槽の断面図である。

【図５】電池槽に電解液収納容器をセットし始めた様子
を示す図である。

【図６】本発明の空気電池の使用方法を示す図である。

【図７】図６に引き続き本発明の空気電池の使用方法を
示す図である。

【図８】本発明に用いられる電解液収納容器の異なる１
例を示す図である。

【図９】空気電池の単電池を示す図である。

【図１０】単電池を束ねた集合電池を示す図である。

【図１１】空気電池を電解液に浸漬した様子を示す図で
ある。

【図１２】従来の空気電池を示す図である。

【図１３】圧接端子を用いた接続方法を示す図である。

【図１４】チャック方式を用いた接続方法を示す図であ
る。

【符号の説明】

１電池槽２、４通気窓３蓋部材５ａ、５ｂ外部コード６受容部７突起８シール部材１０集合電池１１単電池１２ａ、１２ｂ平板端子１３ひも１４圧接端子１５ピン状端子１６チャック状端子２０電解液収納容器２１積層フィルム２３電解液収納容器２４凹部３０アルミラミネート袋３１シリカゲル３２バッテリ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の単電池を結束した集合電池と、電解液を収納した電解液収納容器と、電解液を溜めその中に集合電池を浸漬して発電を行う電
池槽とを備える空気電池。
【請求項２】前記電池槽は、集合電池を保持する蓋部
材と共に用いられて集合電池を収納するケースを兼ねる
共に、電解液を注水する際に、前記電解液収納容器を受
け入れる受容部が設けられていることを特徴とする請求
項１記載の空気電池。
【請求項３】前記電池槽の受容部には、電解液収納容
器に穿孔して収納されている電解液の注水を可能とする
穿孔機構が設けられていることを特徴とする請求項２記
載の空気電池。
【請求項４】前記電解液収納容器が、穿孔可能な弱膜
部を有していることを特徴とする請求項３記載の空気電
池。
【請求項５】前記電池槽に電解液収納容器をセットし
たときに、電池槽の受容部の内面と電解液収納容器の間
を密着させるシール部材を有する請求項１〜４のいずれ
かに記載の空気電池。
【請求項６】前記集合電池は、複数の単電池がひもま
たはベルトで結束され、外部コードとの接続が、はんだ
付けを用いずに取り替え可能な接続であることを特徴と
する請求項１〜５のいずれかに記載の空気電池。
【請求項７】請求項１〜６のいずれかの空気電池に用
いられる、電解液を収納した電解液収納容器。
【請求項８】請求項６の空気電池に用いられ、複数の
単電池がひもまたはベルトで結束され、外部コードとの
接続が、はんだ付けを用いずに取り替え可能な接続であ
ることを特徴とする集合電池。