JP2003520410A

JP2003520410A - 空気再生電池

Info

Publication number: JP2003520410A
Application number: JP2001553600A
Authority: JP
Inventors: アレクサンダー、カプラン; ビート、ブー
Original assignee: ザジレットカンパニー
Priority date: 2000-01-19
Filing date: 2001-01-16
Publication date: 2003-07-02
Also published as: US6372370B1; WO2001054210A2; AU2001230941A1; WO2001054210A3

Abstract

(57)【要約】（ａ）カソード組立体を、少なくとも一つの空気出入り口を有する壁を備える缶に挿入する工程と、（ｂ）アノード材料を前記缶に設置する工程と、（ｃ）集電体を有するシール組立体を前記缶に挿入する工程と、（ｄ）前記缶を密封する工程と、を具備することを特徴とする電池の組立方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、全般的に空気再生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
呼ばれる負の電極と、通常カソードと呼ばれる正の電極を含んでいる。アノード
は酸化される活性材料を含み、カソードは還元される活性材料を含んでいる。ア
ノード活性材料は、カソード活性材料を還元することができる。アノード材料と
カソード材料の直接の反応を阻止するために、アノードとカソードはセパレータ
により互いに電気的に絶縁されている。

【０００３】電池が、デバイスの電気エネルギ源として使用されるとき、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、それぞれ酸化と還元反応
を行なわせ電力を発生させる。アノードとカソードと接触する電解質は、放電中
電池全体の電荷バランスを維持するため電極間のセバレータを介して流れるイオ
ンを含んでいる。

【０００４】空気補助または空気修復電池として知られている空気再生電池は、僅かのまた
は無放電期間中、そのカソードを再充電するために、空気を使用する電池である
。空気再生電池の一つの型は、アノードとして亜鉛粉末を、カソードとして二酸
化マンガン（ＭｎＯ_２）を、そして電解質として水酸化ナトリウムの水溶液を用
いている。アノードにおいて、亜鉛は亜鉛酸塩に酸化される。

【０００５】Ｚｎ＋４ＯＨ⁻→Ｚｎ（ＯＨ）_４ ^２−＋２ｅ⁻ カソードにおいて、ＭｎＯ_２はオキシハイドレート・マンガンに還元される
。

【０００６】ＭｎＯ_２＋Ｈ_２Ｏ＋ｅ⁻ →ＭｎＯＯＨ＋ＯＨ⁻ 電池が不使用の時または放電速度がきわめて遅いとき、大気中の酸素が電池に
入り、カソードと反応する。オキシハイドレート・マンガンは酸化されＭｎＯ_２を形成する。

【０００７】１／２Ｏ_２＋ＭｎＯＯＨ→ＭｎＯ_２＋ＯＨ⁻ 高速度放電中、空気再生電池は、新鮮な（還元されてない）ＭｎＯ_２を還元
することにより通常のアルカリ電池のように動作する。低速度放電や電流の流れ
ない休止の期間には、消費された（還元された）ＭｎＯ_２は、大気中の酸素に
より新鮮な状態に修復または再充電される。酸素は再充電のためＭｎＯ_２に到
達しなければならないので、電池のカソードは電解質により完全に湿潤状態に置
かれなければならない。カソードが湿った電解質に浸漬されていれば、カソード
内の空気伝達特性は劣化し、ＭｎＯ_２の再充電は妨害される。

【０００８】本発明は全般的に、カソードに良好な空気配分をし電解質の漏洩に対して保護
できる空気再生電池に関する。

【０００９】一つの観点においては、本発明は空気再生電池の組立方法に特徴がある。この
方法は、（ａ）カソード組立体を、少なくとも一つの空気出入り口を有する壁を
備える缶に挿入する工程と、（ｂ）アノード材料を前記缶に設置する工程と、（
ｃ）集電体を有するシール組立体を前記缶に挿入する工程と、（ｄ）前記缶を密
封する工程と、を具備することを特徴とする。空気出入り口は、電池に入る空気
の拡散通路を縮め、それにより電池の再充電効率を改善できる。

【００１０】他の観点によれば、本発明は、（ａ）底部蓋をカソード組立体の端部の上に設
置する工程と、（ｂ）カソード組立体と底部蓋を、缶に挿入する工程と、（ｃ）
アノード材料を缶に挿入する工程と、（ｄ）集電体を有するシール組立体を缶に
挿入する工程と、（ｅ）缶を密封する工程と、を具備することを特徴とする空気
再生電池の組立方法に関する。この方法はまた、カソードに隣接してバリア層を
設置する工程と、缶の中に溝を形成する工程と、バリア層に隣接して空気拡散層
を設置する工程とを具備している。底部蓋は、カソードが缶と良好な電気接続が
できるようにし、全般的に電解質の漏洩を阻止する。溝と空気拡散層は、カソー
ド組立体が空気出入り口を妨害しないように制限されている。

【００１１】他の観点によれば、本発明は、壁を有する缶と、この缶の壁にある少なくとも
一つの空気出入り口と、該缶に配置されたアノード材料と、該缶の中のカソード
組立体とを具備することを特徴とする空気再生電池に関する。

【００１２】他の観点によれば、本発明は、缶と、該缶の中のカソード組立体と、該カソー
ド組立体の端部に配置された底部蓋と、前記缶の中に配置されたアノード材料と
を具備することを特徴とする空気再生電池に関する。該電池は、バリア層と缶の
中の溝と、拡散層を具備している。電池は、円筒形の電池で及び／または空気再
生電池である。

【００１３】本発明の他の特徴や利点は、好ましい実施の形態の記載、及び請求の範囲の記
載で明瞭にされる。

【００１４】

【発明の実施の形態】

図１を参照すると、円筒形空気再生電池１０は、缶２０の壁内に少なくとも一
つの空気出入り口２５を持つ壁を有する缶２０を備えている。缶２０は、空洞を
確定するため缶２０の内部に嵌合するように形成されたカソード組立体３０を備
えている。カソード組立体３０は、セパレータ４０、カソード５０、バリア層６
０と、空気拡散層７０を備えている。更にカソード組立体３０は、カソード５０
に溶接されたタブ８０と、カソード組立体３０の端部に設置され且つタブ８０に
溶接された底部蓋９０を備える。カソード組立体３０の空洞の内側にアノード１
００が挿入されている。カソード組立体３０の他の端部に、集電体１４０を含む
シール組立体１６０が配置されている。缶２０は、電池１０を形成するため、例
えば機械的クリンブにより密封される。全般的には、電池１０の組立方法は、缶
２０の中にカソード組立体３０とアノード１００を設置する工程と、電池１０を
形成するため缶２０を密封する工程を含んでいる。

【００１５】電池の寸法は、電池の応用や用途に応じて決められる。缶２０の全体の寸法は
、国際電気技術委員会（ＩＥＣ）によって規定されている。例えば、円筒形ＡＡ
ＡＡ，ＡＡＡ，ＡＡ，ＣまたはＤ電池が用意されている。缶は典型的には、ニッ
ケルメッキ鋼（ノースカロライナ州シャロッテのトーマススチール社製）（Ｔｈ
ｏｍａｓＳｔｅｅｌＣｏ．，Ｃｈａｒｌｏｔｔｅ，ＮＣ）で製造される。

【００１６】カソード５０の再充電能力は、一部カソード５０内の大気中の酸素の拡散速度
と、酸素とＭｎＯ_２間の化学反応速度により決定される。空気出入り口２５は
、空気をカソード４０に到達させるので、ＭｎＯ_２カソードが再充電できる。
缶２０の出入り口２５の数を最大化することは、電池１０の性能を最適化できる
が、しかしながら製造コストを増加することになる。出入り口２５は缶２０の壁
にまたは缶２０の端部に設置することができる。缶２０の壁に設けられた出入り
口２５は、缶２０に入る空気の拡散通路を減少するので、電池１０の再充電効率
を改善することになる。出入り口２５は、全般的に０．３ｍｍの直径をしており
、通常レーザ穿孔に形成される。一様な性能を得るため、出入り口２５は、普通
缶２０に一様に分布されている。図２を参照すると、ＡＡ缶のスチールシートの
出入り口の分布パターンの一例が示されている。

【００１７】カソード５０に、カソード５０の導電特性を改善するために集電体（図示せず
）が形成されている。集電体は、電気導電金属または合金、例えばニッケルメッ
キ鋼のエキスパンドメタルのグリッドである。グリッドは、カソード５０の望ま
しい形状に容易に形成することができ、カソード５０が、以下記載のタブ８０と
底部蓋９０に良好な電気的接続をするのに役立つ。

【００１８】カソード５０は、ＭｎＯ_２、疎水性バインダ、及びカーボン粒子を含む材料
の混合物を含んでいる。カソード５０は好ましくは、ニッケルメッキ鋼グリッド
上に形成される。グリッドはカソード５０の集電体として役立ち、良好な電気接
続を得るためカソード缶２０に通常溶接される。カソード５０は、６０−９３％
、好ましくは８０−９３％のＭｎＯ_２、２−２５％のバインダそして残りはカ
ーボン粒子を含んでいる。カソード５０の特定の寸法は、電池１０の寸法や用途
例えば放電の深さの関数であるとはいえ、カソード５０は、好ましくは０．４乃
至１．４ｍｍの厚さである。カソード５０のＭｎＯ_２は、電気的合成ＭｎＯ_２（ＥＭＤ）、化学的合成ＭｎＯ_２（ＣＭＤ）と、ＥＭＤとＣＭＤの混合、ま
たは化学的に変性されたＭｎＯ_２（ｐ−ＣＭＤ）を含んでいる。好ましくはカ
ソード５０はＥＭＤを含んでいる。カソード５０のＭｎＯ_２は、例えばノバダ
州ヘンダーソンのケル−マックギー化学会社（Ｋｅｒｒ−ＭｃＧｅｅＣｈｅｍ
ｉｃａｌＣｏｒｐ．）（Ｈｅｎｄｅｒｓｏｎ，ＮＶ）から購入することができ
る。

【００１９】バインダは、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、他のフルオロ
エチレン、またはポリエチレンのような重合体であり、ＭｎＯ_２の放電に含ま
れる電気化学反応を妨害することなしに、耐湿潤性（即ちカソードが電解質で浸
漬されることを制限すること）を得るのにに充分な量存在する。

【００２０】有効なガス拡散電極については、電子的導電度、イオン導電度及びガス拡散特
性間のバランスが最適化されなければならない。このバランスは、カソードにお
けるバインダ、ＭｎＯ_２、及びカーボンの有効量で達成できる。カソードがあ
まりにも電解質をはじく性質が大きければ、電解質の浸透に対して有効で且つガ
ス伝達特性に対して有効であるが、イオン導電度は貧弱で、ＭｎＯ_２の放電効
率は悪い。カソード５０の再充電特性は、大気中の酸素のカソード５０に対する
拡散速度や、酸素とＭｎＯ_２間の化学反応速度により決定される。

【００２１】図３を参照すると、耐湿潤性の利点が開示されている。カソード混合物の中で
単に１％のＰＴＦＥを含むものに関しては、１％のＰＴＦＥで製造されたカソー
ドの放電効率は、開放型でも閉鎖型の電池でも実質的に異ならない。カソードは
電解質で浸漬され、そして空気はＭｎＯ_２を再充電するために入り込めない。

【００２２】図４を参照すると、カソードのＰＴＦＥの量が７％の時、開放型の電池のＭｎ
Ｏ_２の放電効率は、閉鎖型電池よりも７倍以上高い。この結果空気が電池に入
り込みそしてＭｎＯ_２を再充電できることを開示している。好ましくは、カソ
ード５０は、２−２５％の間、より好ましくは２−７％の間のＰＴＦＥを含んで
いる。

【００２３】更に、不適切な電解質のはじき出しをするカソード５０は、良好なイオン導電
度を備えているが、イオン集中勾配によって、湿潤や水浸しになり、ガス拡散特
性やＭｎＯ_２の再充電に対して有害になる。５−１５％間のカーボン量を添加
することは、効果的な電子やイオン導電度を得ることができる。カーボン粒子は
、ＭｎＯ_２の再充電を可能にする効果的な量のカーボンが存在する大きな表面
積をしている。それのみに限定されないが、使用されるカーボンの異なる型は、
マサチューセッツ州ビレリカのカボット社の商品名ブラックパール２０００（Ｂ
ｌａｃｋＰｅａｒｌｓＣａｂｏｔ，Ｂｉｌｅｒｉｃａ，ＭＡ）、カボット社
のバルカンＸＣ−７２（ＶｕｌｃａｎＸＣ−７２）、モナーチ１３００（Ｍｏ
ｎａｒｃｈ），シャビニガンブラック（ＳｈａｗｉｎｎｉｇａｎＢｌａｃｋ）
、プリンテックス（Ｐｒｉｎｔｅｘ）、ケッチェンブラック（ＫｅｔｊｅｎＢ
ｌａｃｋ）及びＰＷＡである。

【００２４】カソード５０は、導電性タブ８０に、例えば溶接により取り付けれられる。タ
ブ８０は、前述したようにカソード５０と底部蓋９０の間に良好な電気接続を提
供する。約０．１×３×１５ｍｍのタブ８０は、純粋なニッケルの平坦な平面で
ある。タブ８０が取り付けられたカソード５０は、缶２０内に嵌合するように形
成されている。例えば電池が円筒形であれば、カソード５０は、適切な寸法のマ
ンドレルに巻かれ円筒カソード組立体３０が形成される。

【００２５】カソード組立体３０は、バリア層６０に巻き取られる。電池１０が古くなると
、アノード材料４０の電解質はカソード５０を介して、例えばカソード５０を通
してウィッキング動作（ｗｉｃｋｉｎｇ）により移動し、電池１０から漏洩する
。通常０．１乃至０．２ｍｍ厚の、例えばＰＴＦＥのような空気透過性材料であ
るバリア層６０は、電池１０から電解質の漏洩を制限する。

【００２６】バリア層６０は、空気拡散層７０で包まれる。電池１０の放電中、アノード１
００からの亜鉛（Ｚｎ）は酸化亜鉛（ＺｎＯ）に酸化され、アノード１００の体
積が増加し、カソード５０を缶２０の側に向け押圧する。空気拡散層７０は、カ
ソード５０が缶２０の空気出入り口２５を遮断したり孔を塞ぐことを制限するこ
とにより、カソード５０と缶２０間の空気拡散スペースを維持する働きをするの
で、電池１０の再充電を可能にする。空気拡散層７０は、通常０．１乃至０．２
ｍｍ厚の、例えばフィルタ材料［例えばニュージャージー州のクリフトンのファ
ットマン社から商品名グレード５４｛Ｗｈａｔｍａｎ（Ｃｌｉｆｔｏｎ，ＮＪ）
Ｇｒａｄｅｓ５４｝，Ｆ４９０−０８やＦ４９０−０２］のような多孔質または
繊維性材料である。

【００２７】更に、図５Ａ及びＢに示すように、カソード５０が空気出入り口２５を遮断す
るのを制限するために、空気拡散層７０の使用に加えて、溝２００が缶２０に形
成される。溝２００は、通常、空気拡散層７０の厚さに近似する約０．１乃至０
．２ｍｍの幅、缶２０内に延在する。図５Ａを参照すると、膨張するアノード材
料１００が、普通カソード組立体３０の中央で最も膨らむので、溝２００は、電
池１０の中央の周りに延在する。図５Ｂに示す他の実施の形態では、電池１０は
、電池１０の高さ方向に沿って離間した複数個の溝２００を備えている。溝２０
０は、通常カソード組立体３０が缶２０に挿入されるという電池１０の組立て後
、形成される。缶２０は押し込み車の周りに電池１０を回転することにより変型
される。

【００２８】底部蓋９０がカソード組立体３０の一端に設置される。底部蓋９０は、電解質
の漏洩を減少し、且つカソード５０と缶２０との間に良好な電気接続を成すため
にカソード組立体３０を含んでいる。底部蓋９０は、カソード組立体３０の端部
上にそして缶２０内に嵌合するように構成される。例えば円筒形電池１０につい
ては、底部蓋９０は、図１に示されているように、缶２０と接触する底部面を有
する缶として形成されている。更に底部蓋９０は、カソード組立体３０が設置さ
れる溝１５０を確定している。底部蓋９０をカソード組立体３０に設置する前に
、シーラント（図示せず）が電解質がカソード組立体３０を介して且つ電池１０
の外へ漏洩するのを制限するためのバリアとして、溝１５０に設置される。シー
ラントは普通例えばビワックス（ＢｉＷａｘＣｏｒｐ．）社から市販されてい
る商品名アスファルト（Ａｓｐｈａｌｔ）Ｂ１１２８のようなアスファルトシー
ラントである。底部蓋９０は、通常例えば溶接によりタブ８０に結合される。溶
接は底部蓋９０をカソード組立体３０に固着し、缶２０と底部蓋９０とカソード
５０間に良好な電気接続を提供する。

【００２９】セパレータ４０がカソード組立体３０に設置される。セパレータ４０はアノー
ド１００を包み、カソード５０とアノード１００の直接反応により電池１０を短
絡しないようにアノード１００をカソード５０から電気的に絶縁するように用い
られる。全般的に０．０５乃至０．０８ｍｍ厚のセパレータ４０は、多孔質で電
気絶縁高分子、例えばポリプロピレン［（セルガード（Ｃｅｌｇａｒｄ）５５５
０）、ニュージャージ州サミットのセラネーゼ（Ｃｅｌａｎｅｓｅ（Ｓｕｍｍｉ
ｔ，ＮｅｗＪｅｒｓｅｙ）］またはポリビニールアクリレート（ＰＶＡ）であ
り、アノード材料１００の電解質がカソード５０と接触させる。図１を参照する
と、セバレータ４０は開放端と閉鎖端を有するチューブである。セパレータ４０
は、カソード組立体３０の内部に嵌合するように、適切な寸法のマンドレル上に
形成される。

【００３０】頂部蓋１３０は、カソード組立体３０の開放端に設置される。図１を参照する
と、例えば、通常ナイロンのような非導電材料からなる頂部蓋１３０は、セパレ
ータ４０とカソード組立体３０の開放端に嵌合し、以下記載のようにシール１２
０と合致する寸法をしている。底部蓋９０に関するように、頂部蓋１３０も溝１
７０を確定する。カソード組立体３０を頂部蓋１３０内に設置する前に、アスフ
ァルトシーラント（図示せず）が電解質の漏洩に対するバリアとして働くために
溝１７０に設置される。

【００３１】カソード組立体３０が、缶２０内に設置されるので、カソード５０は缶２０と
電気的に接続される。カソード３０は、タブ８０と底部蓋９０を介して缶２０と
電気的に接続される。タブ８０と底部蓋９０が使用されないときは、カソード３
０は缶と直接接続される。カソード３０を缶２０と直接接続するために、カソー
ド材料は、まず集電体を取り除かなければならない。次いで集電体は缶２０に溶
接される。

【００３２】アノード材料１００は、通常亜鉛、電解質やゲル剤を含む混合物を含んでいる
ゲルである。亜鉛の内容物は、重量比で約６０と８０％の間、好ましくは重量比
で約７０％である。電解質は、水酸化カリウム（９Ｎ）の水性溶液である。電解
質は、重量比で約２５と３５％、好ましくは約３０％の水酸化ナトリウムを含ん
でいる。また電解質は、約１と２％の間の酸化亜鉛を含んでいる。

【００３３】以下詳細に記載するゲル化剤は、電池から電解質の漏洩を阻止する働きをし、
亜鉛の粒子を懸濁するのに役立つ。

【００３４】亜鉛材料は、鉛、インジウム、アルミニウムまたはビスマスで合金化される亜
鉛粉末である。例えば亜鉛は、約４００と６００ｐｐｍの間（例えば５００ｐｐ
ｍ）の鉛と、４００と６００ｐｐｍの間（例えば５００ｐｐｍ）のインジウムと
、又は５０と９０ｐｐｍの間（例えば７０ｐｐｍ）のアルミニウムと合金化され
る。亜鉛材料は、エアーブローン（ａｉｒｂｌｏｗｎ）又はスパン（ｓｐｕｎ
）亜鉛である。適切な亜鉛粒子は、本明細書にそのすべてが参考例として組み込
まれる例えば１９９８年９月１８日に出願されたＵ．Ｓ．Ｓ．Ｎ．０９／１５６
，９１５号、１９９７年８月１日に出願されたＵ．Ｓ．Ｓ．Ｎ．０８／９０５，
２５４号、１９９８年７月１５日に出願されたＵ．Ｓ．Ｓ．Ｎ．０９／１１５，
８６７号に記載されている。亜鉛は粉末である。亜鉛の粒子は、球面か非球面で
ある。例えば亜鉛粒子は、針状形である（アスペクト比が少なくとも２である）
。

【００３５】亜鉛材料は、６０メッシュと３２５メッシュの間の寸法の主たる粒子を含む。
例えば亜鉛材料は次の粒子寸法分布をしている。；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４０−６０ｗｔ％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％パン上に０−０．５ｗｔ％適切な亜鉛材料は、ベルギーのオバーペルト（Ｏｖｅｒｐｅｌｔ，Ｂｅｌｇｉ
ｕｍ）社の商品名ユニオンミニエール（ＵｎｉｏｎＭｉｎｉｅｒｅ）、米国の
ジュラセル（Ｄｕｒａｃｅｌｌ）社、米国のノランダ（Ｎｏｒａｎｄａ）社、ド
イツのグリロ（Ｇｒｉｌｌｏ）社、日本の東邦亜鉛社から市販されている。

【００３６】ゲル化剤は吸収性ポリアクリレートである。吸収性ポリアクリレートは、本明
細書で参考例として組み入れる米国特許第４，５４１，８７１号に記載されてい
る測定方法で、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を
含んでいる。アノードゲルは、アノード混合物の中で亜鉛の乾燥重量比で１％以
下のゲル化剤を含む。好ましくはゲル化剤の内容は、重量比で約０．２と０．８
％の間、より好ましくは重量比で約０．３と０．６％の間、最も好ましくは重量
比で約０．３３％である。吸収性ポリアクリレートは、懸濁重合により形成され
たポリアクリレートナトリウムである。適切なポリアクリレートナトリウムは、
平均粒子寸法が約１０５と１８０ミクロンの間で、ｐＨは約７．５である。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４，５９
０，２２７号、米国特許第４，５０７，４３８号に記載されている。

【００３７】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と、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又は鉛の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
インジウム又は鉛の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又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）社から商品名ＲＡ６００又はＲＭ５１０で
市販されている）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
鉛材料の表面に被覆された約２０と１００ｐｐｍの間の表面活性剤を含む。表面
活性剤はガス発生阻止剤としても役立つ。

【００３８】アノード材料１００が缶２０の中に設置された後、支持板１１０、シール１２
０、及び集電体１４０を含む密封組立体１６０が、缶２０内に設置される。密封
組立体１６０は、アノード材料１００が漏洩することを阻止するのに役立ち、且
つ電池１０がデバイスに使用されたとき、アノード１００を外部回路に電気的に
接続するために設けられる。シール１２０に嵌合する大きさの導電体から成る支
持板１１０は、集電体１４０と電気的に接続されている。通常棒または釘から成
る集電体１４０は、アノード材料１００の腐食作用に耐える真鍮のような導電材
料から成る。また集電体１４０は、例えば通常ナイロンのような非導電材料から
成るシール１２０と合致するように製造されている。図１を参照すると、シール
１２０は、集電体１４０を受け入れ、且つ頂部蓋１３０と合致するように作られ
ているので、アノード材料１００は電池１０から漏洩しない。

【００３９】電池１０は、支持板１１０の上で缶２０を機械的にかしめることにより密封さ
れる。組み立てられた電池１０は，適切な寸法のダイに設置され、缶２０のリム
即ち縁は、支持板１１０とシール１２０の上で機械的にかしめられ、電池１０は
密封される。更に、貯蔵中、例えば電池１０の膨張、収縮に基づいて電池１０が
漏洩することを防ぐために、缶２０の密封は、例えばアスファルトシーラント（
ビワックス社）のようなシーラントを、かしめに沿って設けることも含まれてい
る。

【００４０】仕上がった電池は、全体的な形状や大きさが、対応するアルカリ電池と同じな
ので、アルカリ電池と同じ用途に使用できる。

【００４１】実験例円筒形空気再生電池（ＡＡ）が次のように用意された。カソードプラーク（ｐ
ｌａｑｕｅ）が電池の寸法に応じて望ましい大きさに切断された。カソードの下
部左側のコーナにある４乃至５ｍｍの区域が、集電体（ｇｒｉｄ）を露出するた
め切り捨てられた。約１０ｍｍの長さのタブが、露出した集電体に溶接された。
カソードマンドレル上で緊締した巻回を得るため、カソードはカソードマンドレ
ルの直径より小さい直径の第一のマンドレルの周囲に予備巻回された。底部蓋は
タブに溶接された。カソードはカソードマンドレルにできるだけ緊締して設置さ
れた。

【００４２】予備切断されたテフロン（登録商標）（Ｔｅｆｌｏｎ）層が、切断長より約５
％長めに伸長された。きちんと合わせるために、層を引っ張りながら、テフロン
（登録商標）層がカソードの周りに巻回された。フィルタ紙からなる空気拡散層
が、テフロン（登録商標）層に隣接してカソードの周りに巻回された。注射器を
用いてシーラントが底部蓋に押し拡げられた。カソードはカソードマンドレルか
ら摺動（約２−３ｍｍ）し、カソードの端部は底部蓋にカソードの嵌合を容易に
するため、僅かに折り曲げられた。底部蓋は、カソード、テフロン（登録商標）
層、フイルタ紙が底部蓋の中に確実に保持されるように、カソードの端部に設置
された。

【００４３】カソードの形状を保護するため、Ｏリングがカソードの周りに設置され、そし
てカソードはマンドレルから取り外された。予備切断されたセパレータがカソー
ドに挿入された。注射器を用いてシーラントが頂部蓋に押し拡げられた。頂部蓋
は、カソード、テフロン（登録商標）層、且つフィルタ紙が頂部蓋の内側に確実
に保持されるように、カソードの他端に設置された。カソードは電池の缶に挿入
された。

【００４４】他の材料が、カソード組立体に設置された。集電体は、補助組立体を形成する
ため、支持板に溶接された。集電体が、シールを介して挿入された。シーラント
が、電解質の漏洩を追加的に保護するため、シールの上に設置された。補助組立
体とシールが頂部蓋上に設置された。電池は適切な寸法のダイに置かれ、且つ電
池は、シールや支持板の上で電池缶の縁を機械的にかしめられることにより密封
された。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の円筒形空気再生電池の断面図である。

【図２】空気出入り口を有する包まれていない電池缶の展開図である。

【図３】１％ＰＴＦＥを含むカソードを有する開放型及び閉鎖型電池について、電圧（
Ｖ）対電流（ｍＡ／ｇＭｎＯ_２）の関係を示すグラフである。

【図４】７％ＰＴＦＥを含むカソードを有する開放型及び閉鎖型電池について、電圧（
Ｖ）対電流（ｍＡ／ｇＭｎＯ_２）の関係を示すグラフである。

【図５Ａ】溝を有する電池缶の断面図である。

【図５Ｂ】溝を有する電池缶の断面図である。

───────────────────────────────────────────────────── 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，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，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，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）少なくとも一つの空気出入り口を有する壁を備える缶にカソード組立体
を挿入する工程と、（ｂ）アノード材料を前記缶に設置する工程と、（ｃ）集電体を有するシール組立体を前記缶に挿入する工程と、（ｄ）前記缶を密封する工程と、を具備することを特徴とする空気再生電池の組立方法。
【請求項２】前記カソード組立体に、タブを結合する工程を更に備えることを特徴とする請
求項１に記載の方法。
【請求項３】前記カソード組立体に隣接して、バリアを設置する工程を更に備えることを特
徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】前記缶の壁に、溝を形成する工程を更に備えることを特徴とする請求項１に記
載の方法。
【請求項５】前記カソード組立体に隣接して、空気拡散層を設置する工程を更に備えること
を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】前記カソード組立体の端部に、底部蓋を設置する工程を更に備えることを特徴
とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】前記工程（ｄ）は、機械的かしめ工程を備えることを特徴とする請求項１に記
載の方法。
【請求項８】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に記載の方法。
【請求項９】前記電池は、ＡＡＡ電池であることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】前記電池は、ＡＡ電池であることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１１】前記電池は、Ｃ電池であることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１２】前記電池は、Ｄ電池であることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１３】（ａ）カソード組立体の端部に底部蓋を設置する工程と、（ｂ）前記カソード組立体と前記底部蓋を、前記缶に挿入する工程と、（ｃ）アノード材料を前記缶に設置する工程と、（ｄ）集電体を有するシール組立体を前記缶に挿入する工程と、（ｅ）前記缶を密封する工程と、を具備することを特徴とする空気再生電池の組立方法。
【請求項１４】前記カソード組立体に、タブを結合する工程を更に備えることを特徴とする請
求項１３に記載のカソード。
【請求項１５】前記カソード組立体に隣接して、バリア層を更に設置することを特徴とする請
求項１３に記載の方法。
【請求項１６】前記缶に、溝を形成する工程を更に備えることを特徴とする請求項１３に記載
の方法。
【請求項１７】前記カソード組立体に隣接して、空気拡散層を設置する工程を更に備えること
を特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】前記工程（ｅ）は、機械的かしめ工程を含むことを特徴とする請求項１３に記
載の方法。
【請求項１９】前記電池は、円筒形電池であることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】壁を有する缶と、前記缶の壁内の少なくとも一つの空気出入り口と、前記缶内に配置されたアノード材料と、前記缶内に配置されたカソードを有するカソード組立体と、を具備することを特徴とする空気再生電池。
【請求項２１】前記カソード組立体は、バリア層を含むことを特徴とする請求項２０に記載の
電池。
【請求項２２】前記缶は、溝を含むことを特徴とする請求項２０に記載の電池。
【請求項２３】前記カソード組立体は、空気拡散層を含むことを特徴とする請求項２０に記載
の電池。
【請求項２４】前記カソード組立体は、タブに結合されていることを特徴とする請求項２０に
記載の電池。
【請求項２５】前記カソード組立体は、底部蓋に接続されていることを特徴とする請求項２０
に記載の電池。
【請求項２６】前記カソード組立体は、二酸化マンガンを含んでいることを特徴とする請求項
２０に記載の電池。
【請求項２７】前記アノード材料は、亜鉛を含んでいることを特徴とする請求項２０に記載の
電池。
【請求項２８】前記電池は、円筒形電池であることを特徴とする請求項２０に記載の電池。
【請求項２９】缶と、前記缶内に配置されたカソード組立体と、前記カソード組立体の端部に配置された底部蓋と、前記缶内に配置されたアノード材料と、を具備することを特徴とする空気再生電池。
【請求項３０】前記カソード組立体は、バリア層を含むことを特徴とする請求項２９に記載の
電池。
【請求項３１】前記缶の壁は、溝を含むことを特徴とする請求項２９に記載の電池。
【請求項３２】前記カソード組立体は、空気拡散層を含むことを特徴とする請求項２９に記載
の電池。
【請求項３３】前記カソード組立体は、タブに結合されていることを特徴とする請求項２９に
記載の電池。
【請求項３４】前記カソード組立体は、二酸化マンガンを含んでいることを特徴とする請求項
２９に記載の電池。
【請求項３５】前記アノード材料は、亜鉛を含んでいることを特徴とする請求項２９に記載の
電池。
【請求項３６】前記電池は、円筒形電池であることを特徴とする請求項２９に記載の電池。