JP2003520411A

JP2003520411A - 空気再生電池

Info

Publication number: JP2003520411A
Application number: JP2001553601A
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: 2001-01-17
Publication date: 2003-07-02
Also published as: AR027242A1; HK1047501A1; AU2001229559A1; WO2001054211A3; CN1404638A; EP1252665A2; WO2001054211A2; WO2001054211A9; US6270921B1; CN1189974C

Abstract

(57)【要約】柱状空気再生電池に関する。電池は、中央の長手方向軸と、この中央の長手方向軸に垂直の主面を有するカソードを含んでいる。更に電池は、中央の長手方向軸を有する少なくとも一つの空気出入り口を備えるカソード缶を具備し、カソードは出入り口の長手方向軸に垂直の主面を含んでいる。

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を流し、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、僅かなまた
は無放電期間中、そのカソードを再充電するため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低いとき、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。しかしながらカソードが湿潤し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】柱状電池は、ほぼ長方形状をしている。例えば角型柱状電池は、携帯電話に用
いるのに適するように２個の平行な長方形面を有する比較的平坦な面をしている
。より大まかに言えば、角型柱状電池は、平行面にある２個の多面体の面として
、且つ他の面は平行四辺形のような面として形成されている。例えば、多面体の
面が長方形であれば、電池は長方形の角型柱状をしている。多面体の面が円形で
あれば、電池は円柱状になる。

【０００９】一つの観点によれば、本発明は、低速度放電または放電しない期間、カソード
を再充電することを特徴とする角型柱状空気再生電池に関する。電池は全般的に
、カソードに対し良好な空気配分をし、且つ薄い外形をしている導電性または非
導電性の缶で製造される。電池は高電圧を得るために互いに積み上げられる。

【００１０】他の観点によれば、本発明は、中央の長手方向軸と、この中央の長手方向軸に
垂直の主面を有するカソードを含んでいることを特徴とする空気再生電池に関す
る。更に電池は、中央の長手方向軸を有する少なくとも一つの空気出入り口を備
えるカソード缶を具備し、該カソードは、出入り口の前記長手方向軸に垂直の主
面を含んでいる。

【００１１】他の観点によれば、本発明は、外面を持つ側部を有するカソード缶と、該カソ
ード缶内に配置されたカソードと、該カソードに隣接するセパレータと、外面を
持つ側部を有するアノード缶と、該アノード缶内に配置されたアノードと、を具
備し、前記カソード缶とアノード缶は、該缶の両側部の外面がほぼ同一平面にな
るように互いに密封されることを特徴とする空気再生電池にかかる。更に電池の
缶は、カソード缶内に少なくとも一つの空気出入り口を含んでいる。

【００１２】他の観点によれば、本発明は、（ａ）外面を有する側部を備えるアノード缶内
にアノード材料を設置する工程と、（ｂ）外面を有する側部を備えるカソード缶
内にカソード材料を設置する工程と、（ｃ）該カソード缶にセパレータを設置す
る工程と、（ｄ）前記カソード缶とアノード缶は、該缶の両側部の外面がほぼ同
一平面になるように互いに密封される工程と、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かかる。本方法は更に、カソード缶に膜を設置する工程と
、該カソード缶に少なくとも一つの空気出入り口を設ける工程と、および／また
はアノード缶にアノード電流接点を設ける工程と、を具備している。更に前記ア
ノード缶とカソード缶は、機械的にかしめることにより密封される。前記膜は、
カソード缶に対して積層されまたは接着される。

【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と図２を参照すると、角型柱状空気再生電池１０は、金属アノード缶２０
と金属カソード缶５０を備えている。アノード缶２０は、シール３０とアノード
材料４０を備えている。カソード缶５０は、空気拡散層６０、膜７０、カソード
８０、セバレータ９０と少なくとも一つの空気出入り口１００を具備している。
アノード缶２０とカソード缶５０とは、カソード缶５０内にシーラント１１０を
付着し、且つシール３０上でカソード缶５０を機械的にかしめることにより、一
体に密封される。

【００１５】アノード缶２０は、トリクラッドすなわち三重合せ板、またはバイクラッド材
料であり、通常０．２乃至０．５ｍｍ厚である。バイクラッド材料は、銅の内面
を持つステンレス鋼である。好ましくは内面は、ほぼ７０％の銅とほぼ３０％の
亜鉛を有する真鍮である。トリクラッド材料は缶の外面にニッケル層を有し、缶
２０の内面に銅または真鍮（７０％Ｃｕ／３０％Ｚｎ）層を有するステンレス鋼
からなる。銅は廉価であり、たとえばフラッシュ（ｆｌａｓｈ）溶融またはホッ
ト溶着により容易に付着できるが、アノード材料４０内の亜鉛と反応する。真鍮
は、アノード缶２０がアノード材料４０と反応しないように制限するので好まし
い。全般的に約６０ミクロン厚の真鍮層は、通常バイクラッドやトリクラッド材
料を形成するためホットプレスされる。電池１０が重放電を受けなければ、アノ
ード缶２０は、その内面に錫を含んでいる。錫はアノード材料４０と反応せず、
良好な初期ガス化特性を備えている。錫は缶の内面上の連続層である。錫層は、
約１と１２ミクロンの間、好ましくは約２と７ミクロンの間、そして最も好まし
くは約４ミクロン厚のメッキ層である。錫は、金属ストリップの上に予備メッキ
されるか、アノード缶２０上に事後メッキされる。たとえば錫は、［たとえばロ
ードアイランドのテクニクス（Ｔｅｃｈｎｉｃｓ，ＲｈｏｄｅＩｓｌａｎｄ）
から市販されているメッキ液を用いて］液浸メッキすることにより沈積される。
メッキ層は光沢仕上がりや、艶消し仕上がりとなる。また被膜は銀または金化合
物を含んでいる。

【００１６】アノード缶２０は、実質的に垂直、すなわちアノード缶２０の底面に対して垂
直である側部１２０を有する角型柱状をしている。側部１２０は、また以下記載
するがシール３０とカソード５０に合致する形状をしている。電池の大きさは、
電池の応用や用途に依存している。通常、アノード缶２０は、それ以外の寸法も
使用できるといえ、幅約３０ｍｍ、長さ４０ｍｍ、高さ２．０ｍｍである。

【００１７】シール３０は、以下詳述するが、アノード缶２０の周囲の周りをしっかり嵌着
し、アノード缶５０がシール３０上でかしめられるような形状にされている。シ
ール３０は、通常０．５ｍｍ厚のナイロンからなる。

【００１８】アノード材料４０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。

【００１９】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。

【００２０】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
）。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】カソード缶５０についてみると、カソード缶５０は、通常３乃至５ミクロン厚
のニッケルの内外層を有する冷間圧延鋼からなる。鋼は通常０．２５乃至０．５
ｍｍ厚である。普通カソード缶５０は、直立した壁のある角型柱状でアノード缶
２０とシール３０と合致する大きさをしているので、カソード缶５０は、以下記
載するようにアノード缶２０と密封される。たとえばカソード缶５０は、幅３３
ｍｍ、長さ４３ｍｍ、高さ４ｍｍである。

【００２５】カソード８０の再充電は、一部カソード８０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１００は、
空気をカソード８０に到達させるので、ＭｎＯ_２カソードは再充電される。カ
ソード缶５０の口１００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、また製造コストを増加することになる。口１００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、口１
００は、普通、カソード缶５０の周囲から６．３５ｍｍ離間し、他の口から３．
１７５ｍｍ離間して、カソード缶５０に一様に分布されている。

【００２６】空気拡散層６０は、通常カソード缶５０の底部に隣接して配置される。シーラ
ント材料、たとえばビワックス社（ＢｉＷａｘ）から市販されているアスファル
ト（Ａｓｐｈａｌｔ）Ｂ１１２８のようなアスファルトシーラントが、空気拡散
層６０が所定位置に固着するためカソード缶５０にまず設置される。電池１０の
放電中、アノード４０からの亜鉛（Ｚｎ）は酸化亜鉛（ＺｎＯ）に酸化され、ア
ノード４０の体積を増加し、カソード８０をカソード缶５０の底部に向けて押圧
する。空気拡散層６０は、カソード８０が缶５０の空気出入り口１００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８０と缶５０間に空気拡散ス
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
６０は、通常０．１乃至０．２ｍｍ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｛Ｗｈａｔｍ
ａｎ（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】膜７０は、通常空気拡散層６０に隣接して配置されている。膜７０は、たとえ
ばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のような空気通過材料である。通常
約０．１ｍｍ厚の膜７０は、カソード缶に密着または積層される。

【００２８】カソード８０は、通常膜７０に隣接している。図２を参照すると、カソード８
０は、主面１３０，１４０と側部１５０を有する平面である。ここで使用する“
主面”は、最大の面積を有する面である。カソード８０は、主面１３０と１４０
が電池１０の中央軸（Ａ）に垂直であるように、カソード缶５０内に設置されて
いる。ここで使用する“中央軸”は、主面に垂直に伸びる軸である。カソード８
０の主面１３０、１４０は、また空気出入り口１００の中央軸（Ｂ）に垂直であ
る。カソード８０は、カーソド８０の特定寸法が、電池１０の寸法の関数である
とはいえ、０．４乃至０．７ｍｍの厚さである。長方形角柱状の電池は、長方形
カソードを有し、円柱状電池は、円形カソードを有している。

【００２９】カソード８０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８０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８０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８０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８０のＭｎＯ_２は、電気的合成ＭｎＯ_２
（ＥＭＤ）と、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８０のＭｎＯ_２は、例えばネバダ
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。

【００３０】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の放電に付随
する電気化学反応を妨害することなしに、耐湿潤性（カソードが電解質で浸漬さ
れることを制限すること）に充分な量存在する。

【００３１】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８０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。

【００３２】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について、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
されると、空気はＭｎＯ_２を再充電するために入り込めない。

【００３３】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。

【００３４】更に、不適切な電解質のはじき出しを有するカソード８０は、良好なイオン導
電度を備えているが、イオン集中勾配は、湿潤や浸漬をきたし、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、Ｍ
ｎＯ_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（Ｂｌａ
ｃｋＰｅａｒｌｓＣａｂｏｔ，Ｂｉｌｅｒｉｃａ，ＭＡ）、カボット社のバ
ルカンＸＣ−７２（ＶｕｌｃａｎＸＣ−７２）、モナーチ１３００（Ｍｏｎａ
ｒｃｈ），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（ＫｅｔｊｅｎＢｌａ
ｃｋ）及びＰＷＡである。

【００３５】カソード８０に隣接するセパレータ９０は、アノード４０をカソード８０から
電気的に絶縁するために使用される。全般的に０．０５乃至０．０８ｍｍ厚のセ
パレータ９０は、通常カソード８０上に被覆されたポリビニールアクリレート（
ＰＶＡ）である。セパレータ９０は、有機的成長を阻止するため変型剤や防かび
剤を有する２０％ＰＶＡの水性溶液を用いてそのままカソード８０上に被覆され
る。そのまま被覆されたセパレータは、本明細書に参考例として組み込まれる例
えば１９９９年３月２９日に出願されたＵ．Ｓ．Ｓ．Ｎ．０９／２８０，３６７
号に記載されている。またセパレータは９０は、通常そのままの被覆は、少ない
抵抗損より薄いセパレータを提供できるとはいえ、微少な多孔質ポリプロピレン
膜［ニュージャージ州サミットのセラネーゼ社の商品名セルガード（Ｃｅｌｇａ
ｒｄ）５５５０、Ｃｅｌａｎｅｓｅ、（Ｓｕｍｍｉｔ，ＮｅｗＪｅｒｓｅｙ）
］である。

【００３６】電池１０は、それぞれの内容物を内部に納めたまま、アノード缶２０と、カソ
ード缶５０を互いに密封することにより組立られる。アスファルトシーラントシ
は１１０［たとえばビワックス社の商品名アスファルトＢ１１２８（Ａｓｐｈａ
ｌｔＢ１１２８，ＢｉＷａｘＣｏｒｐ．）］は、普通電解質の漏洩を追加
して保護するために、カソード缶５０に設置されている。通常缶２０，５０は、
適切な寸法のダイに設置され、且つカソード５０の縁はシール３０とアノード缶
２０上に機械的にかしめられ、電池１０を密封する。かしめ作業は、またカソー
ド８０やシーラント１１０に対して押圧し、電解質の漏洩をさらに防止できる。

【００３７】図５に示す本発明の他の実施の形態では、柱状電池２００はコイン型形状をし
ている。電池２００は、円形カソード缶２１０と円形アノード缶２２０を具備し
ており、それらが互いに組み合わせられたとき、中央長手方向軸（Ｃ）を有する
円形柱として形成される。電池２００の特定の寸法は、電池の応用や用途の関数
として決まる。電池２００は、図１に示す電池１０と同様な断面構成をしており
、電池１０と同様に組立られる。電池２００のカソードの主面は、長手軸Ｃに対
して垂直である。

【００３８】図６に示す本発明の他の実施の形態においては、電池３００は、非金属または
非導電材料、たとえばプラスチックからなる缶３１０，３２０を具備している。
アノード缶３１０やカソード缶３２０は、それぞれ側部３３０，３４０を有して
いる。両側部３３０，３４０は、それぞれ外面３５０，３６０を有している。ア
ノード缶３１０とカソード缶３２０は、互いに密封されるので、その側部の外面
３５０，３６０は同一平面になる。電池３００は超音波シールにより密封される
。電池１０と２００と同様に、組立られた電池３００は、中央長手方向軸（Ｄ）
を有する角型柱状をしている。

【００３９】電池３００の内部構造は、電池１０のものとほぼ同様である。カソード缶３２
０は、少なくとも一つの空気出入り口３７０を備え、それぞれは電池３００の中
央軸（Ｄ）に平行の中央長手軸を有している。カソード缶３２０は、シーラント
３８５で固着された空気拡散層３８０と、膜３９０と、中央長手軸に垂直に配置
されたカソード４００並びにセパレータ４１０を具備している。アノード缶３１
０は、アノード材料４２０と、集電体４３０を備えている。

【００４０】缶３１０と３２０は、非導電性であるので、電池をデバイス内で動作するため
に、電流接続は缶３１０，３２０内で形成される。通常アノード缶３１０は、リ
ベットを受け入れる穴（図示せず）を備えている。リベット４４０は、アノード
集電体４３０にたとえば溶接により電気的に接続される。電池３００の一様な特
性を得るため、アノード集電体４３０は、全般的にアノード缶３１０内部の空洞
を一様に貫通して伸びる形状、たとえばジグザグ形状の電線のようにまたはアノ
ード缶３１０を貫通して伸びる板やグリッドのような形状をしている。

【００４１】同様にカソード缶３２０は、また電流接点（図示せず）を備えている。用途に
応じてカソード電流接点は、カソード４００の金属グリッドにたとえば溶接によ
り電気的に接続されるリベットである。他方導電性タブは、カソード４００に溶
接され且つ電池３００の外へ伸びる。

【００４２】実施例金属缶を有する柱状空気再生電池（ＡＡ）が次のように準備された。カソード
は適切な寸法（たとえば約４２．２ｍｍ×２９．５ｍｍ）に切断された。カソー
ドの部分が、集電体一部を露出するため（たとえば約２．８ｍｍ×１９．６ｍｍ
）切り捨てられた。集電体は、カソードの主面に対し約９０度折り曲げられた。

【００４３】アスファルトシーラントが、カソード缶の底部に設置された。空気拡散層が、
カソード缶に設置された。膜が、空気拡散層上に設置された。カソードは膜の上
に置かれた。集電体が、カソード缶の側部に溶接された。より多くのシーラント
材料が、カソードの縁に押し拡げられた。セパレータは、カソードの上に設置さ
れた。

【００４４】シールは、アノード缶に嵌着された。アノード材料は、アノード缶内に設置さ
れた。装填されたアノード缶とカソード缶は互いに組立られ、且つ組立体は互い
にかしめられた。組立られた電池は、約４４ｍｍ×３１ｍｍ×４．５ｍｍだった
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の金属カソード缶と金属アノード缶を有する柱状空気再
生電池の断面図である。

【図２】金属カソード缶と金属アノード缶を有する柱状空気再生電池の簡略化した展開
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５】コイン型電池の斜視図である。

【図６】非金属カソード缶と非金属アノード缶を有する柱状空気再生電池の断面図であ
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，ＺＷＦターム(参考） 5H021 AA02 AA06 BB12 EE04 EE10 5H024 AA02 AA14 BB08 BB14 CC02 CC03 CC06 CC09 DD01 DD03 DD09 DD10 DD11 DD15 EE09 FF08 5H050 BA04 BA20 CA00 CA05 CB13 DA02 DA19 GA22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カソードと、アノードおよびセパレータを具備することを特徴とする柱状空気
再生電池。
【請求項２】前記電池は中央の長手方向軸を有し、前記カソードは該中央の長手方向軸に垂
直の主面を備えることを特徴とする請求項１に記載の電池。
【請求項３】前記電池は、中央の長手方向軸を有する少なくとも一つの空気出入り口を備え
るカソード缶を更に具備し、前記カソードは、該空気出入り口の中央の長手方向
軸に垂直の主面を備えることを特徴とする請求項１に記載の電池。
【請求項４】前記カソードは、二酸化マンガンを含んでいることを特徴とする請求項１に記
載の電池。
【請求項５】前記アノードは、亜鉛を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の電池。
【請求項６】前記電池は、長方形の角型柱状をしていることを特徴とする請求項１に記載の
電池。
【請求項７】前記電池は、円形柱状をしていることを特徴とする請求項１に記載の電池。
【請求項８】外面を有する側部を備えるカソード缶と、該カソード缶内に配置されたカソードと、該カソードに隣接するセパレータと、外面を有する側部を備えるアノード缶と、該アノード缶内に配置されたアノードと、を具備し、前記アノード缶とカソード缶の側部の外面はほぼ同一面であることを
特徴とする空気再生電池。
【請求項９】前記カソード缶の内側に配置された空気拡散層を更に備えることを特徴とする
請求項８に記載の電池。
【請求項１０】前記カソード缶の内側に配置された膜を更に備えることを特徴とする請求項８
に記載の電池。
【請求項１１】前記電池は、該膜とカソード缶の間に空間を更に備えることを特徴とする請求
項１０に記載の電池。
【請求項１２】前記膜は、ポリテトラフルオロエチレンとポリエチレンからなる群から選択さ
れることを特徴とする請求項１０に記載の電池。
【請求項１３】前記カソード缶内に少なくとも一つの空気出入り口を更に備えることを特徴と
する請求項８に記載の電池。
【請求項１４】前記アノードは、亜鉛を含んでいることを特徴とする請求項８に記載の電池。
【請求項１５】前記カソードは、二酸化マンガンを含んでいることを特徴とする請求項８に記
載の電池。
【請求項１６】前記電池は、柱状電池であることを特徴とする請求項８に記載の電池。
【請求項１７】前記カソード缶は、非導電性であることを特徴とする請求項８に記載の電池。
【請求項１８】前記アノード缶は、非導電性であることを特徴とする請求項８に記載の電池。
【請求項１９】（ａ）外面を有する側部を備えるアノード缶内にアノード材料を設置する工程
と、（ｂ）外面を有する側部を備えるカソード缶内にカソードを設置する工程と、（ｃ）前記カソード缶内にセパレータを挿入する工程と、（ｄ）前記アノード缶とカソード缶を、両缶の側部の外面がほぼ同一平面にな
るように互いに密封する工程と、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２０】前記カソード缶内に膜を設置する工程を更に含むことを特徴とする請求項１９
に記載の方法。
【請求項２１】前記工程（ｃ）は、前記カソードにそのままで膜を被覆する工程を含むことを
特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】前記カソード缶内に少なくとも一つの空気取り入れ口を設ける工程を更に含む
ことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】前記アノード缶上にアノード電流接点を設ける工程を更に含むことを特徴とす
る請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】前記工程（ｄ）は、超音波密封を含むことを特徴とする請求項１９に記載の方
法。
【請求項２５】前記電池は、柱状電池であることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２６】前記アノードは、亜鉛を含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２７】前記カソードは、二酸化マンガンを含むことを特徴とする請求項１９に記載の
方法。