JP2003507862A - 金属−空気電池のシール - Google Patents
金属−空気電池のシールInfo
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Abstract
(57)【要約】
（ａ）正端子と負端子を有する外装と、（ｂ）該外装の正端子に隣接する端子と、前記外装の負端子に隣接する端子を有するカソードと、（ｃ）アノードと、（ｄ）前記カソードとアノード間のセパレータと、（ｅ）前記外装の正端子に隣接するカソードの端子と前記外装の正端子の間のシールと、を具備することを特徴とする金属−空気電池が開示されている。前記シールはホットメルト材料を含んでいる。
Description
【０００１】
本発明は、全般的に金属−空気電気化学電池に関する。
【０００２】
電池は、電気エネルギ源として通常使用されている。電池は、通常アノードと
呼ばれている負極と、通常カソードと呼ばれている正極を備えている。アノード
は、酸化される活性材料即ち活物質を含み、カソードは還元される活性材料を含
みその材料は消費される。アノード活性材料は、カソードの活性材料を還元させ
る。アノード材料とカソード材料を直接接触するのを阻止するために、アノード
とカソードは、セパレータにより電気的に隔離されている。
呼ばれている負極と、通常カソードと呼ばれている正極を備えている。アノード
は、酸化される活性材料即ち活物質を含み、カソードは還元される活性材料を含
みその材料は消費される。アノード活性材料は、カソードの活性材料を還元させ
る。アノード材料とカソード材料を直接接触するのを阻止するために、アノード
とカソードは、セパレータにより電気的に隔離されている。
【０００３】
電池が、例えば携帯電話のようなデバイスの電気エネルギ源として使用された
ときには、アノードとカソードは電気的に接続され、デバイスを介して電子が流
れ、電力を得るためそれぞれ酸化、還元反応が起こる。アノードとカソードに接
触している電解液は、放電中電池のいたる所で電荷のバランスを維持するため、
電極間のセパレータを介して流れるイオンを含んでいる。
ときには、アノードとカソードは電気的に接続され、デバイスを介して電子が流
れ、電力を得るためそれぞれ酸化、還元反応が起こる。アノードとカソードに接
触している電解液は、放電中電池のいたる所で電荷のバランスを維持するため、
電極間のセパレータを介して流れるイオンを含んでいる。
【０００４】
金属−空気電気化学電池においては、カソードは、一つ以上の出入り口を介し
て外装に入る大気の成分として、電池に入る酸素を還元する触媒として作用する
材料を含んでいる。酸化亜鉛、または亜鉛酸塩がアノードに形成される。電池内
で起こるすべての電気化学的反応は、亜鉛金属を亜鉛イオンに酸化させ、空気か
らの酸素は水酸化イオンに還元させる。これらの化学反応が発生しているとき、
電子はアノードからカソードに伝達され、デバイスに電力を供給する。
て外装に入る大気の成分として、電池に入る酸素を還元する触媒として作用する
材料を含んでいる。酸化亜鉛、または亜鉛酸塩がアノードに形成される。電池内
で起こるすべての電気化学的反応は、亜鉛金属を亜鉛イオンに酸化させ、空気か
らの酸素は水酸化イオンに還元させる。これらの化学反応が発生しているとき、
電子はアノードからカソードに伝達され、デバイスに電力を供給する。
【０００５】
金属−空気電池は、電池外装とカソード間に空気の充満した空間を必要とする
。カソードは外装の内面に直接接触しないので、２個の成分間の電気的接続は他
の方法で行われなければならない。
。カソードは外装の内面に直接接触しないので、２個の成分間の電気的接続は他
の方法で行われなければならない。
【０００６】
更に外装は、空気流を流すため空気出入り口を有さなければならないので、外
装の両側はシールされていない。このため電解液が漏出するのを阻止するために
、外装の頂部と底部はシールされなければならない。金属−空気電池の外装の両
端をシールする方法は、例えば蓋、グロメット、リングのよう多数の部品を含ん
でいる。
装の両側はシールされていない。このため電解液が漏出するのを阻止するために
、外装の頂部と底部はシールされなければならない。金属−空気電池の外装の両
端をシールする方法は、例えば蓋、グロメット、リングのよう多数の部品を含ん
でいる。
【０００７】
本発明の金属−空気電池は、簡単なデザインに特徴がある。セル即ち電池の構
成単位、電池または外装の一つ以上の端子は、ホットメルト材料でシールされる
。ホットメルト材料の使用により、できるだけ製造工程を比較的迅速に低廉にす
ることができ、且つ使用されるカソード形状を多岐にできる。
成単位、電池または外装の一つ以上の端子は、ホットメルト材料でシールされる
。ホットメルト材料の使用により、できるだけ製造工程を比較的迅速に低廉にす
ることができ、且つ使用されるカソード形状を多岐にできる。
【０００８】
他の観点によれば、本発明は、（ａ）正端子と負端子を有する外装と、 （ｂ
）該外装の正端子に隣接する端子と、外装の負端子に隣接する端子を有するカソ
ードと、（ｃ）アノードと、（ｄ）前記カソードとアノード間のセパレータと、
（ｅ）前記外装の負端子に隣接するカソードの端子と外装の負端子の間のシール
と、を具備することを特徴とする金属−空気電池が開示されている。前記シール
はホットメルト材料を含んでいる。ある実施の形態では、シールは、主としてホ
ットメルト材料からなる。他の実施の形態では、ホットメルト材料は、導電性で
ある。
）該外装の正端子に隣接する端子と、外装の負端子に隣接する端子を有するカソ
ードと、（ｃ）アノードと、（ｄ）前記カソードとアノード間のセパレータと、
（ｅ）前記外装の負端子に隣接するカソードの端子と外装の負端子の間のシール
と、を具備することを特徴とする金属−空気電池が開示されている。前記シール
はホットメルト材料を含んでいる。ある実施の形態では、シールは、主としてホ
ットメルト材料からなる。他の実施の形態では、ホットメルト材料は、導電性で
ある。
【０００９】
ホットメルト材料は、全般的に室温では固体で、高温例えば約６０℃，８０℃
または１００℃以上の温度では液体である。ホットメルト材料を、電池外装の正
端子においてシールとして使用することは、様々な利点を提供する。第一に、多
くの円形の金属−空気電池に使用される例えば、蓋、グロメット、クリンプシー
ルのような部品を除去できる。第二には、不規則な形状のカソードチューブに緊
密なシールを提供できる。このシールは、例えば製造公差から生ずる不規則性に
適応できる。このシールは、セパレータやバリアが重なり合ってカソードが厚く
なっている、継ぎ目を備えるカソードに適合できる。第三には、導電性のホット
メルト材料が使用されたときには、材料は共にシールを形成し、カソード集電体
と電池外装間に電気的接続を提供できる。
または１００℃以上の温度では液体である。ホットメルト材料を、電池外装の正
端子においてシールとして使用することは、様々な利点を提供する。第一に、多
くの円形の金属−空気電池に使用される例えば、蓋、グロメット、クリンプシー
ルのような部品を除去できる。第二には、不規則な形状のカソードチューブに緊
密なシールを提供できる。このシールは、例えば製造公差から生ずる不規則性に
適応できる。このシールは、セパレータやバリアが重なり合ってカソードが厚く
なっている、継ぎ目を備えるカソードに適合できる。第三には、導電性のホット
メルト材料が使用されたときには、材料は共にシールを形成し、カソード集電体
と電池外装間に電気的接続を提供できる。
【００１０】
他の観点によれば、本発明は、（ａ）外装の正端子にホットメルト材料を設置
する工程と、（ｂ）外装をホットメルト材料が流動するのに充分な温度に加熱し
ている間、外装にカソードを挿入する工程と、（ｃ）カソードの端子と外装の正
端子間にシールを形成するため、カソードをホットメルト材料に押し込む工程と
、を具備することを特徴とそしている金属−空気電池の製造方法に関する。この
方法は、更にホットメルト材料を使用する外装の負端子にシールを形成する工程
も含んでいる。
する工程と、（ｂ）外装をホットメルト材料が流動するのに充分な温度に加熱し
ている間、外装にカソードを挿入する工程と、（ｃ）カソードの端子と外装の正
端子間にシールを形成するため、カソードをホットメルト材料に押し込む工程と
、を具備することを特徴とそしている金属−空気電池の製造方法に関する。この
方法は、更にホットメルト材料を使用する外装の負端子にシールを形成する工程
も含んでいる。
【００１１】
更に他の観点によれば、本発明は、（ａ）外装の負端子にホットメルト材料を
設置する工程と、（ｂ）外装をホットメルト材料が流動するのに充分な温度に加
熱している間、外装にカソードを設置する工程と、（ｃ）カソードの端子と外装
の負端子間にシールを形成するため、カソードをホットメルト材料に押し込む工
程と、を具備することを特徴とする金属−空気電池の製造方法に関する。
設置する工程と、（ｂ）外装をホットメルト材料が流動するのに充分な温度に加
熱している間、外装にカソードを設置する工程と、（ｃ）カソードの端子と外装
の負端子間にシールを形成するため、カソードをホットメルト材料に押し込む工
程と、を具備することを特徴とする金属−空気電池の製造方法に関する。
【００１２】
本発明の他の特徴や利点は、好ましい実施の形態の記載並びに請求の範囲の記
載から明瞭になる。
載から明瞭になる。
【００１３】
図１ａを参照すると、電池の外装２は、一次アルカリ電池に使用される外装に
類似している。この外装は、一端に“ピップ(pip)”と呼ばれるカップ状の突起
４を有している。
類似している。この外装は、一端に“ピップ(pip)”と呼ばれるカップ状の突起
４を有している。
【００１４】
これとは別に、外装６は、図１ｂに示されるように正の端子において平坦な面
８を有している。平坦な底部を持つ外装は、製造工程をより容易にし、例えば外
装の底部に対する溶接が容易になる。この外装はまた、より空間の利用効率の高
いデザインにでき、即ちピップ（図１ｂで陰を付けられた領域で示す）が活性材
料で充填できるので、従来無駄にしていた空気の空間を利用できる。かかる電池
は、電池パックとしての用途に有効である。
８を有している。平坦な底部を持つ外装は、製造工程をより容易にし、例えば外
装の底部に対する溶接が容易になる。この外装はまた、より空間の利用効率の高
いデザインにでき、即ちピップ（図１ｂで陰を付けられた領域で示す）が活性材
料で充填できるので、従来無駄にしていた空気の空間を利用できる。かかる電池
は、電池パックとしての用途に有効である。
【００１５】
他の実施の形態においては、電池は平坦な底の外装に組み立てられる。組立後
、ピップが外装に溶接される。ピップは、図１ｃの陰を付けられた領域として示
されている。組み立てられた電池は、対応するアルカリ電池と同じ全体の形状と
寸法をしており、そのためアルカリ電池として、同じ用途に使用できる。例えば
、円筒形のＡＡＡＡ，ＡＡＡ，ＡＡ，Ｃ，Ｄ電池に用いられる。
、ピップが外装に溶接される。ピップは、図１ｃの陰を付けられた領域として示
されている。組み立てられた電池は、対応するアルカリ電池と同じ全体の形状と
寸法をしており、そのためアルカリ電池として、同じ用途に使用できる。例えば
、円筒形のＡＡＡＡ，ＡＡＡ，ＡＡ，Ｃ，Ｄ電池に用いられる。
【００１６】
本発明による電池の組立を次に示す。図２ａを参照すると、ホットメルト材料
２０が外装２２の正端子に挿入される。例えば、ホットメルト材料のリングが、
シートから打ち抜かれ、次いで外装の底部に設置される。更にホットメルト材料
は、加熱・加圧ノズルを介して分配される。カソード２４が外装に押し込まれる
のとほぼ同時に熱が外装に加えられる。カソードチューブがホットメルト材料内
に押し込まれるとき、熱はホットメルト材料に流れ、それを柔軟にする。少なく
とも約１２０℃、少なくとも約１３０℃、または少なくとも約１４０℃の熱が、
ホットメルト材料を流動化するのに十分である。ホットメルト材料は、カソード
チューブの形状に合致するように特別にカットする必要はない。その代わりとし
てホットメルト材料は、その中に押し込まれるどの形状にも合致できる。ホット
メルト材料は、電池の正端子において、カソードと外装の間に緊密なシールを形
成するのに役立つ。
２０が外装２２の正端子に挿入される。例えば、ホットメルト材料のリングが、
シートから打ち抜かれ、次いで外装の底部に設置される。更にホットメルト材料
は、加熱・加圧ノズルを介して分配される。カソード２４が外装に押し込まれる
のとほぼ同時に熱が外装に加えられる。カソードチューブがホットメルト材料内
に押し込まれるとき、熱はホットメルト材料に流れ、それを柔軟にする。少なく
とも約１２０℃、少なくとも約１３０℃、または少なくとも約１４０℃の熱が、
ホットメルト材料を流動化するのに十分である。ホットメルト材料は、カソード
チューブの形状に合致するように特別にカットする必要はない。その代わりとし
てホットメルト材料は、その中に押し込まれるどの形状にも合致できる。ホット
メルト材料は、電池の正端子において、カソードと外装の間に緊密なシールを形
成するのに役立つ。
【００１７】
図１ａの底部左隅を拡大して円の領域で示す図２ｂを参照すると、電池のカソ
ード２４は、例えばワイヤ・スクリーンのような集電体２５を有している。活性
カソード混合物２６は、このスクリーンの上に沈着されている。この混合物は、
バインダ、カーボン粒子、過酸化物を還元する触媒を含んでいる。有効なバイン
ダは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粒子から形成された物を含んで
いる。有効な触媒は、例えば硝酸マンガンを加熱し、または過マンガン酸カリウ
ム還元することにより生成される例えばＭｎ２Ｏ３，Ｍｎ３Ｏ４，ＭｎＯ２のよ
うな酸化マンガンを含んでいる。
ード２４は、例えばワイヤ・スクリーンのような集電体２５を有している。活性
カソード混合物２６は、このスクリーンの上に沈着されている。この混合物は、
バインダ、カーボン粒子、過酸化物を還元する触媒を含んでいる。有効なバイン
ダは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粒子から形成された物を含んで
いる。有効な触媒は、例えば硝酸マンガンを加熱し、または過マンガン酸カリウ
ム還元することにより生成される例えばＭｎ２Ｏ３，Ｍｎ３Ｏ４，ＭｎＯ２のよ
うな酸化マンガンを含んでいる。
【００１８】
空気出入り口に面するカソード２４の外側は、ＰＴＦＥ膜２８によって被覆さ
れている。又膜は、電池から電解液が漏洩するのを阻止し、ＣＯ２が電池に漏れ
入るのを阻止する。
れている。又膜は、電池から電解液が漏洩するのを阻止し、ＣＯ２が電池に漏れ
入るのを阻止する。
【００１９】
電気接続が、カソード集電体２５と外装２２の間に成されなければならない。
この接続は、許容できる電池のインピーダンスレベルに応じて異なる方法で成さ
れる。低い電池インピーダンスが要求されるとき、導電性タブ例えば箔状タブが
、カソード集電体と外装の底部に溶接される。平坦な底を有する外装は、これら
の電池に有益であり、それはピップ（ｐｉｐ）で中断されるものより平坦面にタ
ブを取り付けるのが容易であるからである。加えて平坦な底部を有する外装が使
用されるとき、多数のタブが使用できる。カソード集電体と外装間の電気的接続
がタブを用いて行われたとき、非導電性のホットメルト材料は、電池の正端子に
おいてシールを形成するのに使用される。
この接続は、許容できる電池のインピーダンスレベルに応じて異なる方法で成さ
れる。低い電池インピーダンスが要求されるとき、導電性タブ例えば箔状タブが
、カソード集電体と外装の底部に溶接される。平坦な底を有する外装は、これら
の電池に有益であり、それはピップ（ｐｉｐ）で中断されるものより平坦面にタ
ブを取り付けるのが容易であるからである。加えて平坦な底部を有する外装が使
用されるとき、多数のタブが使用できる。カソード集電体と外装間の電気的接続
がタブを用いて行われたとき、非導電性のホットメルト材料は、電池の正端子に
おいてシールを形成するのに使用される。
【００２０】
これとは別に、カソード集電体２５を直接缶即ち外装２２の底部に溶接できる
。カソード集電体が缶２２の底部に溶接されたとき、活性材料を、集電体の一部
を露出するためまず除去しなければならない。平坦面を持つ缶は、より大きな溶
接面を提供し、加えて更にピップ（ｐｉｐ）で中断されるものより平坦面に集電
体を溶接するのが容易である。
。カソード集電体が缶２２の底部に溶接されたとき、活性材料を、集電体の一部
を露出するためまず除去しなければならない。平坦面を持つ缶は、より大きな溶
接面を提供し、加えて更にピップ（ｐｉｐ）で中断されるものより平坦面に集電
体を溶接するのが容易である。
【００２１】
より大きなインピーダンスが許容できるのであれば、異なる方法が、カソード
集電体と外装間に電気的接続をするために使用される。カソードチューブの底部
縁は、集電体２５の一部を露出するため活性材料２６が取り除かれている。カソ
ードチューブは、露出した集電体が底部缶に接触するまで、ホットメルト材料に
押し込まれる。この場合、ホットメルト材料は導電性でなければならない。
集電体と外装間に電気的接続をするために使用される。カソードチューブの底部
縁は、集電体２５の一部を露出するため活性材料２６が取り除かれている。カソ
ードチューブは、露出した集電体が底部缶に接触するまで、ホットメルト材料に
押し込まれる。この場合、ホットメルト材料は導電性でなければならない。
【００２２】
有効な導電性ホットメルト材料は、銀で被覆されたガラスビーズを含む樹脂を
備えている。これらの材料は、マサチュセッツ州ウォバーン（Woburn,Ma）のチ
ョメリックス（Chomerics）会社から市販され、且つ米国特許第4,011,360号に開
示されている。加えてデュラセル（Duracell）社に供給されるチョメリックス材
料が、使用され得る。これらの材料は、銀で被覆された粒子を含むポリアミド樹
脂である。例えば、サンプル数4389-16-1（０．５０８ｍｍの銀を被覆された銅
粒子を含むポリアミド樹脂）、4389-16-2及び4389-19-1（０．５０８ｍｍの銀粒
子を含むポリアミド樹脂）、及び4389-19-2（０．８８９ｍｍの銀を被覆したガ
ラスビーズ）が使用される。銀で被覆されたステンレススチール粒子を含むポリ
アミド樹脂、銀で被覆されたニッケル粒子、カーボン粒子もまた使用される。
備えている。これらの材料は、マサチュセッツ州ウォバーン（Woburn,Ma）のチ
ョメリックス（Chomerics）会社から市販され、且つ米国特許第4,011,360号に開
示されている。加えてデュラセル（Duracell）社に供給されるチョメリックス材
料が、使用され得る。これらの材料は、銀で被覆された粒子を含むポリアミド樹
脂である。例えば、サンプル数4389-16-1（０．５０８ｍｍの銀を被覆された銅
粒子を含むポリアミド樹脂）、4389-16-2及び4389-19-1（０．５０８ｍｍの銀粒
子を含むポリアミド樹脂）、及び4389-19-2（０．８８９ｍｍの銀を被覆したガ
ラスビーズ）が使用される。銀で被覆されたステンレススチール粒子を含むポリ
アミド樹脂、銀で被覆されたニッケル粒子、カーボン粒子もまた使用される。
【００２３】
純銀粒子は最高の性能を示すが、しかしそれは使用するには非常に高い。銀で
被覆された銅粒子や、銀で被覆されたステンレススチール粒子は、性能やコスト
面からバランスがとれている。
被覆された銅粒子や、銀で被覆されたステンレススチール粒子は、性能やコスト
面からバランスがとれている。
【００２４】
アスファルトシーラントもまた、導電性シール材料として使用できる。アスフ
ァルトシーラントは、ポリアミド樹脂を導電性にするのに使用される同じ導電性
粒子を装填することにより導電性にできる。
ァルトシーラントは、ポリアミド樹脂を導電性にするのに使用される同じ導電性
粒子を装填することにより導電性にできる。
【００２５】
導電性ホットメルト材料は、０．１オーム以下の電池のインピーダンスに適応
し且つＫＯＨと両立できるものであるべきである。材料が如何に良く電流を流す
かの目安である導電材料の体積抵抗は、例えばMil-G-833528パラ（para．）4.6.
11.に記載されたディスク方法を用いて測定できる。体積抵抗は、またチョメリ
ックス(chomerisc)ＥＭＩシールドリング・エンジニアリング・ハンドブックに
記載されている方法で測定される。２０センチメータ当たり１０−２０オームの
体積抵抗を有する材料が好ましいものである。
し且つＫＯＨと両立できるものであるべきである。材料が如何に良く電流を流す
かの目安である導電材料の体積抵抗は、例えばMil-G-833528パラ（para．）4.6.
11.に記載されたディスク方法を用いて測定できる。体積抵抗は、またチョメリ
ックス(chomerisc)ＥＭＩシールドリング・エンジニアリング・ハンドブックに
記載されている方法で測定される。２０センチメータ当たり１０−２０オームの
体積抵抗を有する材料が好ましいものである。
【００２６】
セパレータ材料のチューブがホットメルト材料に挿入された後、缶は冷却され
る。次いでセパレータチューブ２９が外装の中に挿入される。セパレータチュー
ブは、例えばポリプロピレンのような多孔質で、電気絶縁ポリマーであり、それ
は電解液を空気カソードに接触させるように働く。
る。次いでセパレータチューブ２９が外装の中に挿入される。セパレータチュー
ブは、例えばポリプロピレンのような多孔質で、電気絶縁ポリマーであり、それ
は電解液を空気カソードに接触させるように働く。
【００２７】
セパレータ材料のチューブが、外装に挿入された後、非導電性ホットメルト材
料がチューブの底部に設置される。ホットメルト材料が加熱され、材料が流動化
し且つチューブの底部を被覆する。ホットメルト材料が、アノードと導電性ホッ
トメルト材料間で接触しないように、非導電性絶縁物で形成される。
料がチューブの底部に設置される。ホットメルト材料が加熱され、材料が流動化
し且つチューブの底部を被覆する。ホットメルト材料が、アノードと導電性ホッ
トメルト材料間で接触しないように、非導電性絶縁物で形成される。
【００２８】
有効な非導電性ホットメルト材料は、イリノイ州エルジン（Elgin,Il）ヘンケ
ル・アドヒーシィブ(Henkel Adhesives)社から市販されているポリアミドを含
んでいる。好ましい材料は、ヘンケルから商標マクロメルト(MACROMELT)で売り
出されている。ポリアミド樹脂は、ＫＯＨに耐液性があり、この樹脂は全般的に
約１３０℃から約１５０℃の温度で流動化する。
ル・アドヒーシィブ(Henkel Adhesives)社から市販されているポリアミドを含
んでいる。好ましい材料は、ヘンケルから商標マクロメルト(MACROMELT)で売り
出されている。ポリアミド樹脂は、ＫＯＨに耐液性があり、この樹脂は全般的に
約１３０℃から約１５０℃の温度で流動化する。
【００２９】
他の例として、図３を参照すると、絶縁重合体のディスク３０が、チューブの
底部に挿入される。ディスクは、例えば強固なプラスチックにより形成される。
デイスクは正端子において、ホツトメルト材料がまだ柔軟であるとき挿入される
。挿入力は、ホットメルト材料を再流動化し、シールがディスクとセパレータチ
ューブの間に形成される。チューブの端部に絶縁層を設けるこの方法が使用され
たならば、ホットメルト材料の再流動化は、短絡を生じさせるため、非導電性ホ
ットメルト材料が電池の正端子でシールを形成するため使用される。
底部に挿入される。ディスクは、例えば強固なプラスチックにより形成される。
デイスクは正端子において、ホツトメルト材料がまだ柔軟であるとき挿入される
。挿入力は、ホットメルト材料を再流動化し、シールがディスクとセパレータチ
ューブの間に形成される。チューブの端部に絶縁層を設けるこの方法が使用され
たならば、ホットメルト材料の再流動化は、短絡を生じさせるため、非導電性ホ
ットメルト材料が電池の正端子でシールを形成するため使用される。
【００３０】
セパレータと絶縁物によって形成された内部空洞は、アノードゲル３２によっ
て充填される。アノードゲルは、亜鉛と電解液を含む混合物を含んでいる。亜鉛
と電解液の混合物は、電池から電解液の漏洩を阻止するのに役立ち、且つアノー
ド内に亜鉛の粒子を懸濁させるのに役立つ。
て充填される。アノードゲルは、亜鉛と電解液を含む混合物を含んでいる。亜鉛
と電解液の混合物は、電池から電解液の漏洩を阻止するのに役立ち、且つアノー
ド内に亜鉛の粒子を懸濁させるのに役立つ。
【００３１】
亜鉛材料は、鉛、インジウム、アルミニウム、またはビスマスと合金される亜
鉛粉末である。例えば、亜鉛は、約４００と６００ｐｐｍの間（例えば５００ｐ
ｐｍ）の鉛、４００と６００ｐｐｍの間（例えば５００ｐｐｍ）のインジウム、
約５０と９０ｐｐｍの間（例えば７０ｐｐｍ）のアルミニウムと合金化される。
他の例では、亜鉛は、他の金属添加物なしで鉛を含んでいる。亜鉛材料は、エア
ブロウン(airblown)またはスパン（spun）亜鉛である。適切な亜鉛粒子は、例え
ば、1998年9月18日に出願されたU.S.S.N.09/156,915、1997年8月1日に出願された
U.S.S.N.08/905,254、1998年７月1５日に出願されたU.S.S.N.09/115,867に記載
されており、本明細書では、その各々を全体的に参考例として挙げる。亜鉛は粉
末である。亜鉛の粒子は、球形または非球形である。例えば、亜鉛粒子は、尖っ
た形状（縦横比は少なくとも２）をしている。
鉛粉末である。例えば、亜鉛は、約４００と６００ｐｐｍの間（例えば５００ｐ
ｐｍ）の鉛、４００と６００ｐｐｍの間（例えば５００ｐｐｍ）のインジウム、
約５０と９０ｐｐｍの間（例えば７０ｐｐｍ）のアルミニウムと合金化される。
他の例では、亜鉛は、他の金属添加物なしで鉛を含んでいる。亜鉛材料は、エア
ブロウン(airblown)またはスパン（spun）亜鉛である。適切な亜鉛粒子は、例え
ば、1998年9月18日に出願されたU.S.S.N.09/156,915、1997年8月1日に出願された
U.S.S.N.08/905,254、1998年７月1５日に出願されたU.S.S.N.09/115,867に記載
されており、本明細書では、その各々を全体的に参考例として挙げる。亜鉛は粉
末である。亜鉛の粒子は、球形または非球形である。例えば、亜鉛粒子は、尖っ
た形状（縦横比は少なくとも２）をしている。
【００３２】
亜鉛材料は、主として６０メッシュと３２５メッシュとの間の寸法を持つ粒子
を含んでいる。例えば、亜鉛材料は、次のような粒子寸法の分布をしている。 ６０メッシュスクリーン上に０−３ｗｔ％ １００メッシュスクリーン上に４０−６０ ２００メッシュスクリーン上に３０−５０ｗｔ％ ３２５メッシュスクリーン上に０−３ｗｔ％ パンの上に０−０．５ｗｔ／％
を含んでいる。例えば、亜鉛材料は、次のような粒子寸法の分布をしている。 ６０メッシュスクリーン上に０−３ｗｔ％ １００メッシュスクリーン上に４０−６０ ２００メッシュスクリーン上に３０−５０ｗｔ％ ３２５メッシュスクリーン上に０−３ｗｔ％ パンの上に０−０．５ｗｔ／％
【００３３】
適切な亜鉛材料は、ベルギー オバーペルト（Overpelt Belgium）社のユニ
オンミニエル（Union Miniere）社、米国デュラセル（Duracell）社、米国ノラ
ンダ（Noranda）社、ドイツのグリロ（Grillo）社、または日本の東邦亜鉛会社
から市販されている。
オンミニエル（Union Miniere）社、米国デュラセル（Duracell）社、米国ノラ
ンダ（Noranda）社、ドイツのグリロ（Grillo）社、または日本の東邦亜鉛会社
から市販されている。
【００３４】
ゲル化剤は、ポリアクリラート吸収剤である。ポリアクリラート吸収剤は、米
国特許第4,541,871号（本明細書では参考例として挙げる）に記載されている方
法で測定して、ゲル化剤のグラム当たり約３０グラム以下の塩分の吸収性外皮（
envelope）を備えている。アノードゲルは、アノード混合物の中に乾燥亜鉛の重
量比でゲル化剤の１％以下を含んでいる。好ましくは、ゲル化剤含量は、重量比
で約０．２と０．８％の間、より好ましくは０．３と０．６重量％の間、且つ最
も好ましくは約０．３３重量％である。ポリアクリラート吸収剤は、懸濁重合に
より生成されたポリアクリル酸ナトリウムである。適切なポリアクリル酸ナトリ
ウムは、約１０５と１８０ミクロンの間の平均粒子寸法で、約７．５のｐＨ である。
国特許第4,541,871号（本明細書では参考例として挙げる）に記載されている方
法で測定して、ゲル化剤のグラム当たり約３０グラム以下の塩分の吸収性外皮（
envelope）を備えている。アノードゲルは、アノード混合物の中に乾燥亜鉛の重
量比でゲル化剤の１％以下を含んでいる。好ましくは、ゲル化剤含量は、重量比
で約０．２と０．８％の間、より好ましくは０．３と０．６重量％の間、且つ最
も好ましくは約０．３３重量％である。ポリアクリラート吸収剤は、懸濁重合に
より生成されたポリアクリル酸ナトリウムである。適切なポリアクリル酸ナトリ
ウムは、約１０５と１８０ミクロンの間の平均粒子寸法で、約７．５のｐＨ である。
【００３５】
適切なゲル化剤は、例えば米国特許第4,541,871号、米国特許第4,590,227号,
米国特許第4,507,438号に記載されている。
米国特許第4,507,438号に記載されている。
【００３６】
ある実施の形態では、アノードゲルは非イオン表面活性剤及び例えば水酸化イ
ンジウムまたは酢酸鉛のようなインジウムや鉛化合物を含んでいる。アノードゲ
ルは、約５０と５００ｐｐｍの間、好ましくは５０と２００ｐｐｍの間のインジ
ウムや鉛化合物を含んでいる。表面活性剤は、亜鉛面に被覆された、例えば非イ
オンアルキル燐酸塩または非イオンアリル燐酸塩（例えばローム・アンド・ハー
ス（Rohm & Haas）社の商品名ＲＡ６００，ＲＭ５１０）のような非イオン燐
酸塩表面活性剤である。アノードゲルは、亜鉛材料の面に被覆された表面活性剤
の約２０と１００ｐｐｍの間のものを含んでいる。表面活性剤は、ガス発生の抑
止剤としても働く。
ンジウムまたは酢酸鉛のようなインジウムや鉛化合物を含んでいる。アノードゲ
ルは、約５０と５００ｐｐｍの間、好ましくは５０と２００ｐｐｍの間のインジ
ウムや鉛化合物を含んでいる。表面活性剤は、亜鉛面に被覆された、例えば非イ
オンアルキル燐酸塩または非イオンアリル燐酸塩（例えばローム・アンド・ハー
ス（Rohm & Haas）社の商品名ＲＡ６００，ＲＭ５１０）のような非イオン燐
酸塩表面活性剤である。アノードゲルは、亜鉛材料の面に被覆された表面活性剤
の約２０と１００ｐｐｍの間のものを含んでいる。表面活性剤は、ガス発生の抑
止剤としても働く。
【００３７】
電解液は、水酸化カリウムの水性溶液である。電解液は、約３０と４０％の間
、好ましくは３５と４０％の間の水酸化カリウムを含んでいる。又電解液は、約
１と２％の間の酸化亜鉛を含んでいる。
、好ましくは３５と４０％の間の水酸化カリウムを含んでいる。又電解液は、約
１と２％の間の酸化亜鉛を含んでいる。
【００３８】
図２ａの上部左隅を拡大して円の領域で示す図４を参照すると、電池の頂部組
立体３４は、負の端部蓋３６と，ポッティング空洞４０を有するポッティングシ
ール３８と、集電体４２を備えている。組立体を作るために、ポッティングシー
ルが射出成型される。ポッティングシールを作るために有効な材料は、｛デラウ
エア州ウィルミントンのデュポン（Dupont,Wilmington,DE,）社から商品名ジー
テル（Zytel）１０１Ｆで市販されている、またはニューハンプシャー州マンチ
ェスタのナイルテック（Nyltech,Inc.,Manchester,NH）社から商品名ＮＹＣＯＡ
５２０で市販されている｝ナイロン６／６樹脂、且つデュポン社から市販されて
いるナイロン６１２樹脂を含んでいる。端部蓋３６や集電体４２は、図５ａと５
ｂに示すように一体に溶接される。頂部組立体は次いで、集電体にアスファルト
接着剤５０のような材料を添加することにより組み立てられ、次いで集電体を図
５ｃ−ｅに示すように、ポッティングシール３８に挿入される。ホットメルト材
料やアスファルトシーラント４４が、ポッティング空洞に配分される。頂部組立
体３４は、図４に示すようにカソード２４がポッティング空洞４０と係合するま
で、電池外装に挿入される。外装の上外周（即ちリップ）は、電池の頂部で頂部
組立体をシールするため、頂部組立体がすえ込み（swage）加工される。
立体３４は、負の端部蓋３６と，ポッティング空洞４０を有するポッティングシ
ール３８と、集電体４２を備えている。組立体を作るために、ポッティングシー
ルが射出成型される。ポッティングシールを作るために有効な材料は、｛デラウ
エア州ウィルミントンのデュポン（Dupont,Wilmington,DE,）社から商品名ジー
テル（Zytel）１０１Ｆで市販されている、またはニューハンプシャー州マンチ
ェスタのナイルテック（Nyltech,Inc.,Manchester,NH）社から商品名ＮＹＣＯＡ
５２０で市販されている｝ナイロン６／６樹脂、且つデュポン社から市販されて
いるナイロン６１２樹脂を含んでいる。端部蓋３６や集電体４２は、図５ａと５
ｂに示すように一体に溶接される。頂部組立体は次いで、集電体にアスファルト
接着剤５０のような材料を添加することにより組み立てられ、次いで集電体を図
５ｃ−ｅに示すように、ポッティングシール３８に挿入される。ホットメルト材
料やアスファルトシーラント４４が、ポッティング空洞に配分される。頂部組立
体３４は、図４に示すようにカソード２４がポッティング空洞４０と係合するま
で、電池外装に挿入される。外装の上外周（即ちリップ）は、電池の頂部で頂部
組立体をシールするため、頂部組立体がすえ込み（swage）加工される。
【００３９】
導電性や非導電性ホットメルト材料共にそしてシーラントが、電池の負端子を
シールするために使用される。非導電性材料は高価でないので好ましい。ホット
メルト材料は、前述したものと同様である。更にビバックス（BiWax）社から市
販されているアスファルトＢ１１２８のようなアスファルトシーラントが使用さ
れる。
シールするために使用される。非導電性材料は高価でないので好ましい。ホット
メルト材料は、前述したものと同様である。更にビバックス（BiWax）社から市
販されているアスファルトＢ１１２８のようなアスファルトシーラントが使用さ
れる。
【００４０】
前記ことは全般的に円筒形電池（例えばＡＡＡＡ，ＡＡＡ，ＡＡ，Ｃ，Ｄ電池
）について述べてきたが、導電性や非導電性ホットメルト材料はまた、円筒形電
池以外の金属−空気電池をシールするために使用できる。例えば、ボタン電池や
角形電池が、本明細書に記載した方法並びに材料を使用するホットメルト材料で
シールすることができる。
）について述べてきたが、導電性や非導電性ホットメルト材料はまた、円筒形電
池以外の金属−空気電池をシールするために使用できる。例えば、ボタン電池や
角形電池が、本明細書に記載した方法並びに材料を使用するホットメルト材料で
シールすることができる。
【００４１】
更に、導電性及び非導電性ホットメルト材料は、電池の極性が前述の電池に対
して逆になっている金属−空気電池をシールするのに使用される。例えば、前述
の電池は、全般的に外装が正、端部蓋が負である電池に関するものである。ホッ
トメルト材料は、外装が負、端部蓋が正である電池をシールするために使用でき
る。
して逆になっている金属−空気電池をシールするのに使用される。例えば、前述
の電池は、全般的に外装が正、端部蓋が負である電池に関するものである。ホッ
トメルト材料は、外装が負、端部蓋が正である電池をシールするために使用でき
る。
【００４２】
本出願で記載したすべての刊行物や特許は、それぞれ個々の刊行物や特許が特
別に且つ個別に参考として組み込まれるように開示されていれば、その同じ範囲
で本明細書で参考例として挙げる。
別に且つ個別に参考として組み込まれるように開示されていれば、その同じ範囲
で本明細書で参考例として挙げる。
【００４３】
他の実施の形態は、請求の範囲に含まれる。
【図１ａ】
電池の外装の斜視図である。
【図１ｂ】
電池の外装の斜視図である。
【図１ｃ】
電池の外装の斜視図である。
【図２ａ】
本発明の一実施の形態の電池の断面図である。
【図２ｂ】
本発明の一実施の形態の電池の断面図である。
【図３】
本発明の一実施の形態の電池の断面図である。
【図４】
本発明の一実施の形態の電池の頂部シールの断面図である。
【図５ａ】
頂部シールの断面図である。
【図５ｂ】
頂部シールの断面図である。
【図５ｃ】
頂部シールの断面図である。
【図５ｄ】
頂部シールの断面図である。
【図５ｅ】
頂部シールの断面図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，
ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ
Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ
，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，
ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ
Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ
，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，
ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，
ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ
Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ
，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，
ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ
Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ
，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，
ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ
Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ
，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，
ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ
Ｆターム(参考） 5H011 BB04 DD14 EE04 FF04 GG02
GG08 HH04 JJ25 KK04
5H022 AA16 BB03 BB06 BB12 BB19
CC03 CC12 EE06
5H032 AA01 AS01 BB02 BB04 CC01
CC04 CC06 CC09 CC11 EE04
HH06
Claims (28)
- 【請求項１】 （ａ）正端子と負端子を有する外装と、 （ｂ）該外装の正端子に隣接する端子と該外装の負端子に隣接する端子を有す
るカソードと、 （ｃ）アノードと、 （ｄ）該カソードと該アノードの間にあるセパレータと、 （ｅ）前記外装の正端子に隣接するカソードの端子と前記外装の正端子の間に
あり、ホットメルト材料を備えるシールと、 を具備することを特徴とする金属−空気電池。 - 【請求項２】 前記外装の正端子に隣接するカソードの端子と前記外装の正端子の間のシール
は、主としてホットメルト材料を備えることを特徴とする請求項１に記載の金属
−空気電池。 - 【請求項３】 前記ホットメルト材料は、導電性であることを特徴とする請求項１に記載の金
属−空気電池。 - 【請求項４】 前記カソードは、集電体を備え、この集電体の導電性タブは、カソード集電体
と前記外装の正端子の間の電気接続をなすことを特徴とする請求項１または２に
記載の金属−空気電池。 - 【請求項５】 前記電池は、円筒形電池であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに
記載の金属−空気電池。 - 【請求項６】 前記外装の正端子は、ほぼ平坦であることを特徴とする請求項１から３のいず
れかに記載の金属−空気電池。 - 【請求項７】 前記外装の負端子は、非導電性ホットメルト材料でシールされていることを特
徴とする請求項１から３のいずれかに記載の金属−空気電池。 - 【請求項８】 前記電池は，亜鉛−空気電池であることを特徴とする請求項１から３のいずれ
かに記載の金属−空気電池。 - 【請求項９】 前記電池はＡＡＡＡ電池であることを特徴とする請求項８に記載の金属−空気
電池。 - 【請求項１０】 前記電池はＡＡＡ電池であることを特徴とする請求項８に記載の金属−空気電
池。 - 【請求項１１】 前記電池はＡＡ電池であることを特徴とする請求項８に記載の金属−空気電池
。 - 【請求項１２】 前記電池はＣ電池であることを特徴とする請求項８に記載の金属−空気電池。
- 【請求項１３】 前記電池はＤ電池であることを特徴とする請求項８に記載の金属−空気電池。
- 【請求項１４】 （ａ）正端子と負端子を有する外装と、 （ｂ）該外装の正端子に隣接する端子と該外装の負端子隣接する端子を有する
カソードと、 （ｃ）アノードと、 （ｄ）該カソードと該アノードの間にあるセパレータと、 （ｅ）前記外装の負端子に隣接するカソードの端子と前記外装の負端子の間に
あり、ホットメルト材料を備えるシールと、 を具備することを特徴とする金属−空気電池。 - 【請求項１５】 前記外装の負端子に隣接するカソードの端子と前記外装の負端子の間にあるシ
ールは、主としてホットメルト材料を備えることを特徴とする請求項１４に記載
の金属−空気電池。 - 【請求項１６】 前記ホットメルト材料は、導電性であることを特徴とする請求項１４に記載の
金属−空気電池。 - 【請求項１７】 （ａ）外装の正端子にホットメルト材料を設置する工程と、 （ｂ）該外装を前記ホットメルト材料が充分流動する温度に加熱している間、
前記外装にカソードを設置する工程と、 （ｃ）カソードの端子と外装の正端子間にシールを形成するため、カソードを
ホットメルト材料に押し込む工程と、 を具備することを特徴とする金属−空気電池の製造方法。 - 【請求項１８】 前記電池は円筒形であることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
- 【請求項１９】 前記ホットメルト材料は導電性であることを特徴とする請求項１７に記載の方
法。 - 【請求項２０】 前記工程（ａ）は、シートからホットメルト材料のリングを打ち抜き、次いで
ホットメルト材料のリングを前記外装の正端子に設置する工程を備えていること
を特徴とする請求項１７に記載の方法。 - 【請求項２１】 前記方法は、更に電池の負端子をポッティングシールで密封する工程を備えて
いることを特徴とする請求項１７に記載の方法。 - 【請求項２２】 前記ポッティングシールは、その上に配設される非導電性ホットメルトを有す
ることを特徴とする請求項２１に記載の方法。 - 【請求項２３】 前記ポッティングシールは、その上に配設されるアスファルト接着剤を有する
ことを特徴とする請求項２１に記載の方法。 - 【請求項２４】 前記工程（ｂ）は、前記外装を少なくとも約１２０℃の温度に加熱する工程を
備えていることを特徴とする請求項１７に記載の方法。 - 【請求項２５】 前記工程（ｂ）は、外装を少なくとも約１４０℃の温度に加熱する工程を備え
ていることを特徴とする請求項１７に記載の方法。 - 【請求項２６】 （ａ）外装の負端子にホットメルト材料を設置する工程と、 （ｂ）該外装を前記ホットメルト材料が充分流動する温度に加熱している間、
前記外装にカソードを設置する工程と、 （ｃ）カソードの端子と外装の負端子の間にシールを形成するため、カソード
をホットメルト材料に押し込む工程と、 を具備することを特徴とする金属−空気電池の製造方法。 - 【請求項２７】 前記電池は、円筒形電池であることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
- 【請求項２８】 前記ホットメルト材料は、導電性であることを特徴とする請求項２８に記載の
方法。
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