JP2014026916A - Electrode assembly and metal air battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電極集合体および金属空気電池に関する。 The present invention relates to an electrode assembly and a metal-air battery.
金属からなる電極活物質を有する金属電極をアノードとし、空気極をカソードとする金属空気電池は、高いエネルギー密度を有するため、次世代の電池として注目されている。
金属空気電池を二次電池として用いると充電時に電池内部において金属電極から空気極に向けて樹枝状のデンドライトが生成し短絡の原因となる場合がある。このため、金属空気電池を一次電池として用い、副生成物である金属酸化物などを還元処理することにより、金属からなる電極活物質を製造し金属空気電池に供給するシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
A metal-air battery using a metal electrode having an electrode active material made of metal as an anode and an air electrode as a cathode has a high energy density, and thus has attracted attention as a next-generation battery.
When a metal-air battery is used as a secondary battery, dendritic dendrites may be generated from the metal electrode toward the air electrode inside the battery during charging, which may cause a short circuit. For this reason, a system has been proposed in which a metal-air battery is used as a primary battery and a metal oxide, which is a by-product, is reduced to produce an electrode active material made of metal and supplied to the metal-air battery ( For example, see Patent Document 1).
一次電池として用いられる金属空気電池として亜鉛空気電池が挙げられる。図１８は亜鉛空気電池の放電反応を説明するための模式的な断面図である。亜鉛空気電池は、図１８に示すようにアルカリ性電解液１０３中に電極活物質である金属亜鉛を含む亜鉛電極１０１を設け、空気極１０５を電解液１０３と接するアニオン交換膜１０６上に設けた構造を有しており、放電反応が進行することにより亜鉛電極１０１と空気極１０５とから電力を出力する。なお、空気極１０５は、一般的にカーボン担体に空気極触媒を担持したものが用いられる。 A zinc-air battery is an example of a metal-air battery used as a primary battery. FIG. 18 is a schematic cross-sectional view for explaining the discharge reaction of the zinc-air battery. As shown in FIG. 18, the zinc-air battery has a structure in which a zinc electrode 101 containing metallic zinc as an electrode active material is provided in an alkaline electrolyte 103 and an air electrode 105 is provided on an anion exchange membrane 106 in contact with the electrolyte 103. As the discharge reaction proceeds, electric power is output from the zinc electrode 101 and the air electrode 105. The air electrode 105 is generally a carbon carrier carrying an air electrode catalyst.
亜鉛空気電池の放電反応において、亜鉛電極１０１の金属亜鉛がアルカリ性電解液１０３中の水酸化物イオンと反応し、水酸化亜鉛となり亜鉛電極１０１中に電子を放出する。その後、この水酸化亜鉛は脱水して酸化亜鉛が電解液中に析出する。また、空気極１０５において、電子と水と酸素が反応することにより水酸化物イオンが生成され、この水酸化物イオンは、アニオン交換膜１０６を導電し、アルカリ性電解液１０３に移動する。このような放電反応が進行すると、亜鉛電極１０１の金属亜鉛が消費されるため、亜鉛空気電池に電極活物質である金属亜鉛を供給する必要がある。 In the discharge reaction of the zinc-air battery, the metal zinc of the zinc electrode 101 reacts with hydroxide ions in the alkaline electrolyte solution 103 to become zinc hydroxide and discharge electrons into the zinc electrode 101. Thereafter, the zinc hydroxide is dehydrated and zinc oxide is precipitated in the electrolyte. Further, hydroxide ions are generated by the reaction of electrons, water, and oxygen in the air electrode 105, and the hydroxide ions conduct through the anion exchange membrane 106 and move to the alkaline electrolyte 103. When such a discharge reaction proceeds, the zinc metal of the zinc electrode 101 is consumed. Therefore, it is necessary to supply the zinc-air battery with metallic zinc as an electrode active material.
また、複数の金属電極を電解液槽中に挿入することにより、金属空気電池に金属からなる電極活物質を供給する金属空気電池が提案されている（例えば、特許文献２参照）。 In addition, a metal-air battery that supplies an electrode active material made of metal to a metal-air battery by inserting a plurality of metal electrodes into an electrolyte bath has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
しかし、従来の金属空気電池を一次電池として用いるシステムでは、製造した金属からなる電極活物質を金属空気電池の設置場所まで運搬する必要があり、運搬中に電極活物質の表面が空気酸化され、金属酸化物が形成される。このため、電極活物質を金属空気電池内に供給する前に電極活物質の表面を酸化させない工夫をする必要がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、金属からなる電極活物質の表面に金属酸化物が形成されることを抑制して電極活物質を運搬することができる電極集合体を提供する。
However, in a system using a conventional metal-air battery as a primary battery, it is necessary to transport the manufactured electrode active material made of metal to the place where the metal-air battery is installed, and the surface of the electrode active material is air-oxidized during transport, A metal oxide is formed. For this reason, before supplying an electrode active material in a metal air battery, it is necessary to devise so that the surface of an electrode active material may not be oxidized.
The present invention has been made in view of such circumstances, and an electrode assembly capable of transporting an electrode active material while suppressing formation of a metal oxide on the surface of the electrode active material made of metal. I will provide a.
本発明は、少なくとも２つの電池用電極体を備え、各電池用電極体は、少なくとも２つの金属電極と、前記少なくとも２つの金属電極にそれぞれ接続された連結部材とを備え、各金属電極は、金属からなる電極活物質部を有し、前記少なくとも２つの電池用電極体は、隣接する２つの前記金属電極が積層するように組み合わされたことを特徴とする電極集合体を提供する。 The present invention includes at least two battery electrode bodies, each battery electrode body includes at least two metal electrodes and a connecting member connected to each of the at least two metal electrodes, and each metal electrode includes: There is provided an electrode assembly comprising an electrode active material portion made of metal, wherein the at least two battery electrode bodies are combined so that two adjacent metal electrodes are laminated.
本発明によれば、少なくとも２つの電池用電極体は、隣接する２つの金属電極が積層するように組み合わされているため、本発明の電極集合体を分解することにより電池用電極体を得ることができる。
また、電池用電極体が組み合わされた状態で電極活物質部を有する電池用電極体を運搬・貯蔵することができるため、単位体積当りの運搬・貯蔵できる電極活物質の量を多くすることができ、電極集合体のエネルギー密度を高くすることができる。従って、電極活物質を高いエネルギー密度で運搬したり、貯蔵したりすることができる。
さらに、隣接する２つの金属電極が積層されているため、隣接する２つの金属電極に含まれる電極活物質部の対向する表面が空気に触れることを抑制することができ、この電極活物質部の表面に金属酸化物が形成されることを抑制することができる。このため、本発明の電極集合体を分解し得られる各電池用電極体が備える金属電極の電極活物質部の表面は金属酸化物の形成が抑制されており、電極活物質部をそのまま電池に供給することができる。その結果、電極活物質部の表面の金属酸化物を除去する工程を行う必要がなくコストを低減することができ、また、電池に供給する電極活物質の量を多くすることができる。
According to the present invention, since at least two battery electrode bodies are combined so that two adjacent metal electrodes are laminated, a battery electrode body is obtained by disassembling the electrode assembly of the present invention. Can do.
In addition, since the battery electrode body having the electrode active material portion can be transported and stored in a state where the battery electrode bodies are combined, the amount of the electrode active material that can be transported and stored per unit volume can be increased. And the energy density of the electrode assembly can be increased. Therefore, the electrode active material can be transported or stored at a high energy density.
Furthermore, since two adjacent metal electrodes are laminated, it is possible to prevent the opposing surfaces of the electrode active material parts included in the two adjacent metal electrodes from being exposed to air. Formation of a metal oxide on the surface can be suppressed. For this reason, formation of metal oxide is suppressed on the surface of the electrode active material portion of the metal electrode provided in each battery electrode body obtained by decomposing the electrode assembly of the present invention, and the electrode active material portion is directly used as a battery. Can be supplied. As a result, it is not necessary to perform a step of removing the metal oxide on the surface of the electrode active material portion, the cost can be reduced, and the amount of the electrode active material supplied to the battery can be increased.
本発明によれば、電池用電極体は、少なくとも２つの金属電極と、前記少なくとも２つの金属電極にそれぞれ接続された連結部材とを備え、各金属電極は、金属からなる電極活物質部を有するため、各金属電極を電池に組み込むことにより、各金属電極を電池の電極とすることができる。このことにより、電池用電極体により電極活物質が供給された電池により発電することができる。
また、複数の金属電極を電池の電極とすることができるため、電池に供給する電極活物質の量を多くすることができる。このことにより、この電池用電極体を備える電池の発電量を大きくすることができる。
According to the present invention, the battery electrode body includes at least two metal electrodes and a connecting member connected to each of the at least two metal electrodes, and each metal electrode has an electrode active material portion made of metal. Therefore, each metal electrode can be used as a battery electrode by incorporating each metal electrode into the battery. Thereby, it is possible to generate electric power with the battery supplied with the electrode active material by the battery electrode body.
Moreover, since several metal electrodes can be used as the electrode of a battery, the quantity of the electrode active material supplied to a battery can be increased. Thereby, the electric power generation amount of a battery provided with this battery electrode body can be increased.
本発明の電極集合体は、少なくとも２つの電池用電極体を備え、各電池用電極体は、少なくとも２つの金属電極と、前記少なくとも２つの金属電極にそれぞれ接続された連結部材とを備え、各金属電極は、金属からなる電極活物質部を有し、前記少なくとも２つの電池用電極体は、隣接する２つの前記金属電極が積層するように組み合わされたことを特徴とする。 The electrode assembly of the present invention includes at least two battery electrode bodies, and each battery electrode body includes at least two metal electrodes and connecting members respectively connected to the at least two metal electrodes, The metal electrode has an electrode active material portion made of metal, and the at least two battery electrode bodies are combined so that two adjacent metal electrodes are laminated.
本発明において、金属電極とは、金属空気電池、アルカリ・マンガン電池、マンガン電池などの電池の電極であり、電極活物質である金属を備える。
本発明において、連結部材とは、複数の金属電極を連結する部材である。
本発明において、電池用電極体とは電池の電極となる金属電極を含むものであり、電池の一部を構成できるものをいう。
本発明において、電極集合体とは少なくとも２つの電池用電極体が組み合わされたものをいい、主に電池用電極体を輸送するときや貯蔵するときに形成される。
In the present invention, the metal electrode is an electrode of a battery such as a metal-air battery, an alkaline / manganese battery, or a manganese battery, and includes a metal that is an electrode active material.
In the present invention, the connecting member is a member that connects a plurality of metal electrodes.
In the present invention, the battery electrode body includes a metal electrode serving as a battery electrode and can constitute a part of the battery.
In the present invention, the electrode assembly refers to a combination of at least two battery electrode bodies, and is mainly formed when the battery electrode bodies are transported or stored.
本発明の電極集合体において、前記少なくとも２つの電池用電極体は、隣接する２つの前記電極活物質部の対向する表面が露出しないように組み合わされたことが好ましい。
このような構成によれば、この電極活物質部の表面に金属酸化物が形成されることを抑制することができる。
本発明の電極集合体において、前記少なくとも２つの電池用電極体は、隣接する２つの前記金属電極に含まれる前記電極活物質部が接触するように組み合わされたことが好ましい。
このような構成によれば、この電極活物質部の接触面に金属酸化物が形成されることを抑制することができる。
本発明の電極集合体において、各金属電極は、前記電極活物質部を支持しかつ前記連結部材に接続された支持用集電体をさらに有することが好ましい。
このような構成によれば、金属電極の破損を抑制することができる。また、金属電極を用いて電池を構成した際、電極活物質部が電池反応の進行に伴い分離してしまうことを抑制することができる。さらに、支持用集電体を導電率の高い材料で構成することにより、金属電極を用いて電池を構成した際、配線抵抗を小さくすることができる。
本発明の電極集合体において、前記電池用電極体は、金属空気電池用電極体であることが好ましい。
このような構成によれば、各金属電極を金属空気電池に組み込むことにより、各金属電極を金属空気電池のアノードとすることができる。このことにより、電池用電極体により電極活物質が供給された金属空気電池により発電することができる。
本発明の電極集合体において、前記電池用電極体は、金属空気電池に装着可能に形成されたことが好ましい。
このような構成によれば、電極集合体を分解して得られる電池用電極体をすぐに金属空気電池に装着することができ、電極活物質部の表面に金属酸化物が形成されることを抑制することができる。
本発明の電極集合体において、前記連結部材は、少なくとも１つの主要面を有し、
前記少なくとも２つの金属電極は、それぞれ前記連結部材の１つの主要面に、実質的に垂直となるように接続され、前記少なくとも２つの電池用電極体は、１つの電池用電極体に含まれる２つの金属電極の間に、他の電池用電極体に含まれる金属電極が配置されるように組み合わされたことが好ましい。
このような構成によれば、電極集合体に含まれる隣接する２つの金属電極に含まれる電極活物質部を接触させることができ、電極活物質部の表面に金属酸化物が形成されることを抑制することができる。また、単位体積当りの運搬・貯蔵できる電極活物質の量を多くすることができる。
本発明の電極集合体において、４つの前記電池用電極体を備え、４つの電池用電極体は、１つの電池用電極体に含まれる２つの金属電極の間に、他の３つの電池用電極体にそれぞれ含まれる金属電極が配置されるように組み合わされたことが好ましい。
このような構成によれば、電極集合体に含まれる隣接する２つの金属電極に含まれる電極活物質部を接触させることができ、電極活物質部の表面に金属酸化物が形成されることを抑制することができる。また、単位体積当りの運搬・貯蔵できる電極活物質の量を多くすることができる。
In the electrode assembly of the present invention, it is preferable that the at least two battery electrode bodies are combined so that the opposing surfaces of the two adjacent electrode active material portions are not exposed.
According to such a structure, it can suppress that a metal oxide is formed in the surface of this electrode active material part.
In the electrode assembly of the present invention, it is preferable that the at least two battery electrode bodies are combined so that the electrode active material portions included in the two adjacent metal electrodes are in contact with each other.
According to such a structure, it can suppress that a metal oxide is formed in the contact surface of this electrode active material part.
In the electrode assembly of the present invention, each metal electrode preferably further includes a support current collector that supports the electrode active material portion and is connected to the connecting member.
According to such a configuration, damage to the metal electrode can be suppressed. Moreover, when a battery is configured using metal electrodes, it is possible to prevent the electrode active material part from being separated as the battery reaction proceeds. Furthermore, by configuring the supporting current collector with a material having high conductivity, the wiring resistance can be reduced when a battery is configured using metal electrodes.
In the electrode assembly of the present invention, the battery electrode body is preferably a metal-air battery electrode body.
According to such a configuration, each metal electrode can be used as an anode of the metal-air battery by incorporating each metal electrode into the metal-air battery. Thereby, it is possible to generate power with the metal-air battery supplied with the electrode active material by the battery electrode body.
In the electrode assembly of the present invention, the battery electrode body is preferably formed so as to be attachable to a metal-air battery.
According to such a configuration, the battery electrode body obtained by disassembling the electrode assembly can be immediately attached to the metal-air battery, and the metal oxide is formed on the surface of the electrode active material portion. Can be suppressed.
In the electrode assembly of the present invention, the connecting member has at least one main surface,
The at least two metal electrodes are respectively connected to one main surface of the connecting member so as to be substantially perpendicular, and the at least two battery electrode bodies are included in one battery electrode body 2. It is preferable to combine so that the metal electrode contained in the other battery electrode body may be arrange | positioned between two metal electrodes.
According to such a configuration, the electrode active material part included in two adjacent metal electrodes included in the electrode assembly can be brought into contact, and the metal oxide is formed on the surface of the electrode active material part. Can be suppressed. In addition, the amount of electrode active material that can be transported and stored per unit volume can be increased.
The electrode assembly of the present invention includes four battery electrode bodies, and the four battery electrode bodies are disposed between two metal electrodes included in one battery electrode body, and the other three battery electrodes. It is preferable that the metal electrodes included in the body are combined so as to be arranged.
According to such a configuration, the electrode active material part included in two adjacent metal electrodes included in the electrode assembly can be brought into contact, and the metal oxide is formed on the surface of the electrode active material part. Can be suppressed. In addition, the amount of electrode active material that can be transported and stored per unit volume can be increased.
本発明の電極集合体において、前記金属電極は、前記連結部材に着脱可能に接続されたことが好ましい。
このような構成によれば、金属電極を連結部材から取り外した後、電極集合体を分解することができる。
本発明の電極集合体において、前記電池用電極体は、前記金属電極上に設けられた第１絶縁部材をさらに備え、第１絶縁部材は、前記連結部材と共に前記金属電極を挟むように配置されたことが好ましい。
このような構成によれば、電池用電極体を電池に装着し、放電反応を進行させた際、金属電極と電解液槽などとを絶縁することができ、短絡電流が流れることを抑制することができる。また、電極集合体を形成する際に、電極活物質部が傷ついたり、変形したりすることを抑制することができる。
In the electrode assembly of the present invention, it is preferable that the metal electrode is detachably connected to the connecting member.
According to such a structure, after removing a metal electrode from a connection member, an electrode assembly can be disassembled.
In the electrode assembly of the present invention, the battery electrode body further includes a first insulating member provided on the metal electrode, and the first insulating member is disposed so as to sandwich the metal electrode together with the connecting member. It is preferable.
According to such a configuration, when the battery electrode body is attached to the battery and the discharge reaction proceeds, the metal electrode can be insulated from the electrolytic solution tank and the like, and the short circuit current is prevented from flowing. Can do. Moreover, when forming an electrode assembly, it can suppress that an electrode active material part is damaged or deform | transformed.
本発明の電極集合体において、前記電池用電極体は、前記連結部材上に設けられた第２絶縁部材をさらに備え、第２絶縁部材は、２つの金属電極の間に配置されたことが好ましい。
このような構成によれば、電池用電極体を電池に装着し、放電反応を進行させた際、連結部材と、イオン交換膜または空気極などとを絶縁することができ、短絡電流が流れることを抑制することができる。
本発明は、本発明の電極集合体を分解することにより得られる電池用電極体と、電解液を溜める電解液槽と、カソードとなる少なくとも２つの空気極とを備え、前記電池用電極体は、着脱可能に設けられ、前記電池用電極体に含まれる金属電極は、前記電解液槽内に配置されかつアノードとなる金属空気電池も提供する。
本発明の金属空気電池によれば、電極活物質部の表面に金属酸化物がほとんど形成されていない金属電極をアノードとすることができるため、起動時から安定して発電することができる。
In the electrode assembly of the present invention, it is preferable that the battery electrode body further includes a second insulating member provided on the connecting member, and the second insulating member is disposed between two metal electrodes. .
According to such a configuration, when the battery electrode body is mounted on the battery and the discharge reaction proceeds, the connecting member can be insulated from the ion exchange membrane or the air electrode, and a short-circuit current flows. Can be suppressed.
The present invention includes a battery electrode body obtained by disassembling the electrode assembly of the present invention, an electrolytic solution tank for storing an electrolytic solution, and at least two air electrodes serving as cathodes. The metal electrode provided in a detachable manner and included in the battery electrode body also provides a metal-air battery that is disposed in the electrolyte bath and serves as an anode.
According to the metal-air battery of the present invention, since the metal electrode having almost no metal oxide formed on the surface of the electrode active material portion can be used as the anode, it is possible to generate power stably from the start.
本発明の金属空気電池において、前記電池用電極体に含まれる金属電極は、前記電解液槽内から抜き出すことができかつ電解液槽内への挿入することができるように設けられたことが好ましい。
このような構成によれば、電池用電極体と共に金属電極を取り替えることにより金属空気電池に電極活物質である金属を供給することができる。
本発明の金属空気電池において、前記電池用電極体に含まれる金属電極は、２つの前記空気極に挟まれるように配置されたことが好ましい。
このような構成によれば、金属空気電池に含まれる発電セルを並列に設けることができ、金属空気電池を小型化することができる。
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。図面や以下の記述中で示す構成は、例示であって、本発明の範囲は、図面や以下の記述中で示すものに限定されない。
In the metal-air battery of the present invention, it is preferable that the metal electrode included in the battery electrode body is provided so that it can be extracted from the electrolyte bath and inserted into the electrolyte bath. .
According to such a structure, the metal which is an electrode active material can be supplied to a metal air battery by replacing a metal electrode with a battery electrode body.
In the metal-air battery of the present invention, it is preferable that the metal electrode included in the battery electrode body is disposed so as to be sandwiched between the two air electrodes.
According to such a configuration, the power generation cells included in the metal-air battery can be provided in parallel, and the metal-air battery can be reduced in size.
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The configurations shown in the drawings and the following description are merely examples, and the scope of the present invention is not limited to those shown in the drawings and the following description.
図１は本実施形態の電極集合体の構成を示す概略側面図であり、図２は図１の破線Ａ−Ａにおける電極集合体の概略断面図であり、図３は図２の破線Ｂ−Ｂにおける電極集合体の概略断面図である。また、図４は、図１〜３に示した電極集合体の組み合わせ方法および分解方法の説明図である。
図５は本実施形態の電極集合体の構成を示す概略側面図であり、図６〜８は、それぞれ本実施形態の電極集合体に含まれる電池用電極体の概略断面図である。図９は本実施形態の電極集合体の組み合わせ方法の説明図である。
1 is a schematic side view showing the configuration of the electrode assembly of the present embodiment, FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the electrode assembly along the broken line AA in FIG. 1, and FIG. 3 is a broken line B- in FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an electrode assembly in B. FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram of a method for combining and disassembling the electrode assembly shown in FIGS.
FIG. 5 is a schematic side view showing the configuration of the electrode assembly of the present embodiment, and FIGS. 6 to 8 are schematic cross-sectional views of battery electrode bodies included in the electrode assembly of the present embodiment. FIG. 9 is an explanatory diagram of a method for combining electrode assemblies according to this embodiment.
図１０は本実施形態の電極集合体の構成を示す概略側面図であり、図１１は図１０の破線Ｃ−Ｃにおける電極集合体の概略断面図であり、図１２は図１０の一点鎖線Ｄ−Ｄにおける電極集合体の概略断面図である。また、図１３は、図１０〜１２に示した電極集合体の組み合わせ方法および分解方法の説明図である。
図１４は、図１０〜１２に示した電極集合体を複数組み合わせた輸送物の概略側面図であり、図１５は、図１４の破線Ｅ−Ｅにおける輸送物の概略断面図である。
また、図１６、１７は、本実施形態の金属空気電池の概略断面図である。
FIG. 10 is a schematic side view showing the configuration of the electrode assembly of this embodiment, FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of the electrode assembly along the broken line CC in FIG. 10, and FIG. It is a schematic sectional drawing of the electrode assembly in -D. Moreover, FIG. 13 is explanatory drawing of the combination method and decomposition | disassembly method of the electrode assembly shown to FIGS.
FIG. 14 is a schematic side view of a transported product in which a plurality of electrode assemblies shown in FIGS. 10 to 12 are combined, and FIG. 15 is a schematic cross-sectional view of the transported product along broken line EE in FIG.
16 and 17 are schematic cross-sectional views of the metal-air battery of this embodiment.
本実施形態の電極集合体１０は、少なくとも２つの電池用電極体１を備え、各電池用電極体１は、少なくとも２つの金属電極２と、前記少なくとも２つの金属電極２にそれぞれ接続された連結部材５とを備え、各金属電極６は、金属からなる電極活物質部９を有し、前記少なくとも２つの電池用電極体１は、隣接する２つの金属電極６が積層するように組み合わされたことを特徴とする。
以下、本実施形態の電極集合体１０について説明する。
The electrode assembly 10 of the present embodiment includes at least two battery electrode bodies 1, and each battery electrode body 1 is connected to at least two metal electrodes 2 and the at least two metal electrodes 2, respectively. Each metal electrode 6 has an electrode active material portion 9 made of metal, and the at least two battery electrode bodies 1 are combined so that two adjacent metal electrodes 6 are laminated. It is characterized by that.
Hereinafter, the electrode assembly 10 of the present embodiment will be described.
本実施形態の電極集合体１０は、少なくとも２つの電池用電極体１が組み合わされたものであり、電池用電極体１を輸送するときや、貯蔵するときに形成される。少なくとも２つの電池用電極体１を組み合わせて輸送や貯蔵をすることにより、輸送できる電極活物質の量や貯蔵できる電極活物質の量を多くすることができる。 The electrode assembly 10 of this embodiment is a combination of at least two battery electrode bodies 1 and is formed when the battery electrode body 1 is transported or stored. By transporting and storing at least two battery electrode bodies 1 in combination, the amount of electrode active material that can be transported and the amount of electrode active material that can be stored can be increased.
電極集合体１０は、例えば、図１〜３に示した電極集合体１０のように組み合わされた２つの電池用電極体１ａ、１ｂにより構成される。組み合わせる電池用電極体１の数は特に限定されず、３つ、４つ、５つ、６つでもよい。また、図１０〜１２に示した電極集合体１０では、４つの電池用電極体１ａ〜１ｄを組み合わせている。 The electrode assembly 10 is composed of, for example, two battery electrode assemblies 1a and 1b combined like the electrode assembly 10 shown in FIGS. The number of battery electrode bodies 1 to be combined is not particularly limited, and may be three, four, five, or six. Moreover, in the electrode assembly 10 shown to FIGS. 10-12, four battery electrode bodies 1a-1d are combined.
電極集合体１０を構成する電池用電極体１は、金属空気電池、アルカリ・マンガン電池、マンガン電池などの電極となる少なくとも２つの金属電極２と、金属電極２が接続された連結部材５とを備える。また、金属電極２は、一次電池の電極となるものであってもよい。
電池用電極体１は、電解液槽などと組み合わせることにより電池を形成できるように形成される。電池用電極体１が金属空気電池用電極体１である場合、電池用電極体１は、電解液槽などと組み合わされることにより金属空気電池を形成できるように構成される。
また、金属電極２は、金属からなる電極活物質部９を有する。また、金属電極２は、電極活物質部９を支持し連結部材５に接続された支持用集電体７を有することができる。
電池用電極体１が備える金属電極２の数は、例えば、２つ以上２０つ以下とすることができる。また、電池用電極体１が備える金属電極２の数は、電池用電極体１を電解液槽１１などに組み込み形成される金属空気電池２５などの発電セルの数と同じにすることができる。
The battery electrode body 1 constituting the electrode assembly 10 includes at least two metal electrodes 2 that serve as electrodes of a metal-air battery, an alkaline / manganese battery, a manganese battery, and the like, and a connecting member 5 to which the metal electrode 2 is connected. Prepare. Moreover, the metal electrode 2 may become an electrode of a primary battery.
The battery electrode body 1 is formed so that a battery can be formed by combining it with an electrolytic solution tank or the like. When the battery electrode body 1 is the metal-air battery electrode body 1, the battery electrode body 1 is configured so as to be able to form a metal-air battery by being combined with an electrolytic solution tank or the like.
The metal electrode 2 has an electrode active material portion 9 made of metal. Further, the metal electrode 2 can have a support current collector 7 that supports the electrode active material portion 9 and is connected to the connecting member 5.
The number of metal electrodes 2 included in the battery electrode body 1 can be, for example, 2 or more and 20 or less. Moreover, the number of the metal electrodes 2 provided in the battery electrode body 1 can be made the same as the number of power generation cells such as the metal air battery 25 formed by incorporating the battery electrode body 1 in the electrolytic solution tank 11 or the like.
金属電極２は、連結部材５に着脱可能に接続することができる。例えば、図６に示した電池用電極体１のように連結部材５に接続用金具２８を設け、この金具２８に金属電極２の支持用集電体７を接続することにより、金属電極２を連結部材５に着脱可能に接続することができる。例えば、連結部材５と接続用金具２８との間の隙間に支持用集電体７の一部を挿入できるように接続用金具および支持用集電体７を設けることができる。 The metal electrode 2 can be detachably connected to the connecting member 5. For example, like the battery electrode body 1 shown in FIG. 6, the connecting member 5 is provided with a connection fitting 28, and the metal collector 2 is connected to the support current collector 7 for supporting the metal electrode 2. The connecting member 5 can be detachably connected. For example, the connection metal fitting and the support current collector 7 can be provided so that a part of the support current collector 7 can be inserted into the gap between the connecting member 5 and the connection metal fitting 28.
電極活物質部９を構成する金属は、金属空気電池などの電極活物質となる金属であれば特に限定されないが、例えば、金属亜鉛、金属アルミニウム、金属鉄、金属マグネシウム、金属リチウム、金属ナトリウム、金属カルシウムなどである。
これらの電極活物質は、金属電極２が金属空気電池などに設置され電池反応が進行すると、電極反応により消費される。
電極活物質部９を構成する金属は、例えば、鉱石などの精錬や、金属酸化物の乾式法や湿式法などによる還元などにより製造される。なお、電極活物質となる金属を電解析出により製造する場合、支持用集電体７上に金属を電解析出させてもよい。
電極活物質部９の構造は、例えば、板状、層状、棒状などである。
また、電極活物質部９は、支持用集電体７上に電解析出させた金属層であってもよく、金属スラリーを乾燥させることにより成型した金属塊であってもよく、粉末状の金属を押し固めることにより成型した金属塊であってもよい。
Although the metal which comprises the electrode active material part 9 will not be specifically limited if it becomes a metal used as electrode active materials, such as a metal air battery, For example, metal zinc, metal aluminum, metal iron, metal magnesium, metal lithium, metal sodium, For example, calcium metal.
These electrode active materials are consumed by the electrode reaction when the metal electrode 2 is installed in a metal-air battery and the battery reaction proceeds.
The metal constituting the electrode active material part 9 is produced by, for example, refining ore or the like, or reduction of a metal oxide by a dry method or a wet method. In addition, when manufacturing the metal used as an electrode active material by electrolytic deposition, you may electrolytically deposit a metal on the support electrical power collector 7. FIG.
The structure of the electrode active material portion 9 is, for example, a plate shape, a layer shape, or a rod shape.
The electrode active material portion 9 may be a metal layer that is electrolytically deposited on the supporting current collector 7, may be a metal lump formed by drying a metal slurry, It may be a metal lump formed by pressing and solidifying a metal.
支持用集電体７は、電極活物質部９を支持することができ、電極活物質部９を構成する電極活物質から集電できれば特に限定されないが、例えば、金属板、金属ワイヤーなどである。支持用集電体７を構成する金属は、高い導電率を有し、電解液に対する耐食性を有すれば、限定されない。支持用集電体７を構成する金属は、例えば、ステンレス、ニッケルとすることができる。
金属電極２が支持用集電体７を備えることにより、金属電極２において金属空気電池のアノード反応が進行するとき、電極活物質の大きな塊が金属電極２から分離することを抑制することができる。また、支持用集電体７に導電率の高い金属を用いることにより、アノード反応により生じるキャリアを集電することができる。
The support current collector 7 is not particularly limited as long as it can support the electrode active material portion 9 and can collect current from the electrode active material constituting the electrode active material portion 9. For example, the support current collector 7 is a metal plate, a metal wire, or the like. . The metal constituting the support current collector 7 is not limited as long as it has high conductivity and has corrosion resistance to the electrolytic solution. The metal constituting the support current collector 7 can be, for example, stainless steel or nickel.
When the metal electrode 2 includes the supporting current collector 7, it is possible to suppress separation of a large lump of electrode active material from the metal electrode 2 when the anode reaction of the metal-air battery proceeds in the metal electrode 2. . Further, by using a metal having high conductivity for the supporting current collector 7, carriers generated by the anode reaction can be collected.
また、支持用集電体７は、連結部材５に接続される。また、支持用集電体７は、連結部材５に固定されてもよい。連結部材５が導電性を有する場合、金属電極２は、連結部材５を介して外部回路と接続することができ、金属空気電池が放電することができる。
なお、金属電極２が支持用集電体７を備えない場合、電極活物質部９を連結部材５に接続する。
連結部材５は、接続される金属電極２を連結できる剛性を有すれば特に限定されないが、例えば、板状であってもよく、図９に示した連結部材５のように帯状であってもよい。また、連結部材５は、導電性材料からなってもよく、絶縁性材料からなってもよいが、連結部材５が集電体である場合、連結部材５は高い導電率を有する金属からなる。
The supporting current collector 7 is connected to the connecting member 5. Further, the supporting current collector 7 may be fixed to the connecting member 5. When the connecting member 5 has conductivity, the metal electrode 2 can be connected to an external circuit through the connecting member 5, and the metal-air battery can be discharged.
When the metal electrode 2 does not include the support current collector 7, the electrode active material portion 9 is connected to the connecting member 5.
The connecting member 5 is not particularly limited as long as it has rigidity capable of connecting the metal electrodes 2 to be connected. For example, the connecting member 5 may have a plate shape, or may have a strip shape like the connecting member 5 shown in FIG. Good. The connecting member 5 may be made of a conductive material or an insulating material, but when the connecting member 5 is a current collector, the connecting member 5 is made of a metal having high conductivity.
連結部材５は、１つの主要面を有することができ、この主要面上に複数の金属電極２が接続されてもよい。このことにより、例えば、図１〜３に示した電極集合体１０または図１０〜１２に示した電極集合体１０のように、複数の電池用電極体１を、隣接する２つの金属電極２が接触するように組み合わせることができ、電極集合体１０を形成することができる。また、電池用電極体１を電解液槽１１などと組み合わせて金属空気電池２５などを形成するとき、連結部材５の主要面が電解液槽側となるように組み合わせることにより、複数の金属電極２を電解液槽１１内に配置することができる。
例えば、図１〜３に示した電極集合体１０を分解することにより得られた電池用電極体１と電解液槽１１などとを組み合わせて図１６に示した金属空気電池２５を形成するとき、連結部材５の主要面が電解液槽１１側となるように金属空気電池２５を形成することができる。
The connecting member 5 can have one main surface, and a plurality of metal electrodes 2 may be connected to the main surface. Thus, for example, as in the electrode assembly 10 shown in FIGS. 1 to 3 or the electrode assembly 10 shown in FIGS. The electrode assemblies 10 can be formed by combining them so as to be in contact with each other. In addition, when the battery electrode body 1 is combined with the electrolytic solution tank 11 or the like to form the metal-air battery 25 or the like, the plurality of metal electrodes 2 are combined by combining the main surface of the connecting member 5 on the electrolytic solution tank side. Can be placed in the electrolyte bath 11.
For example, when the metal-air battery 25 shown in FIG. 16 is formed by combining the battery electrode body 1 obtained by disassembling the electrode assembly 10 shown in FIGS. The metal-air battery 25 can be formed so that the main surface of the connecting member 5 is on the electrolyte bath 11 side.
また、複数の金属電極２を連結部材５の主要面上に並列に配置することができる。このことにより、電池用電極体１と電解液槽１１などとを組み合わせて、複数の発電セルを有する金属空気電池２５などを製造することができる。また、連結部材５上の３つ以上の金属電極２が同じ間隔で並列に配置されてもよい。
電極集合体１０を構成する複数の電池用電極体１の連結部材５の主要面上に並列に配置された金属電極２の間隔は、同じであってもよい。このことにより隙間なく複数の電池用電極体１を組み合わせて電極集合体１０を形成することができる。
A plurality of metal electrodes 2 can be arranged in parallel on the main surface of the connecting member 5. Thereby, the metal-air battery 25 having a plurality of power generation cells can be manufactured by combining the battery electrode body 1 and the electrolyte bath 11 and the like. Further, three or more metal electrodes 2 on the connecting member 5 may be arranged in parallel at the same interval.
The intervals between the metal electrodes 2 arranged in parallel on the main surface of the connecting member 5 of the plurality of battery electrode bodies 1 constituting the electrode assembly 10 may be the same. Thus, the electrode assembly 10 can be formed by combining a plurality of battery electrode bodies 1 without gaps.
２つの電池用電極体１を組み合わせて電極集合体１０を形成するとき、１つの電池用電極体１の連結部材５の主要面上に並列に配置された金属電極２の間隔は、金属電極２の厚さと実質的に同じとなるように設けることができる。このことにより、同じ厚さの金属電極２を有する２つの電池用電極体１を隙間なく組み合わせることができる。
３つの電池用電極体１を組み合わせて電極集合体１０を形成するとき、１つの電池用電極体１の連結部材５の主要面上に並列に配置された金属電極２の間隔は、金属電極２の厚さの実質的に２倍となるように設けることができる。このことにより、同じ厚さの金属電極２を有する３つの電池用電極体１を隙間なく組み合わせることができる。
４つの電池用電極体１を組み合わせて電極集合体１０を形成するとき、１つの電池用電極体１の連結部材５の主要面上に並列に配置された金属電極２の間隔は、金属電極２の厚さの実質的に３倍となるように設けることができる。このことにより、同じ厚さの金属電極２を有する４つの電池用電極体１を隙間なく組み合わせることができる。
５つ以上の電池用電極体１を組み合わせて電極集合体１０を形成するときにも同様に金属電極２の間隔を設定することができる。
When the electrode assembly 10 is formed by combining the two battery electrode bodies 1, the interval between the metal electrodes 2 arranged in parallel on the main surface of the connecting member 5 of the one battery electrode body 1 is determined by the metal electrode 2. It can be provided so as to be substantially the same as the thickness. Thereby, the two battery electrode bodies 1 having the metal electrode 2 having the same thickness can be combined with no gap.
When the electrode assembly 10 is formed by combining the three battery electrode bodies 1, the interval between the metal electrodes 2 arranged in parallel on the main surface of the connecting member 5 of the one battery electrode body 1 is determined by the metal electrode 2. It can be provided so as to be substantially twice the thickness. Thereby, the three battery electrode bodies 1 having the metal electrodes 2 having the same thickness can be combined without gaps.
When the electrode assembly 10 is formed by combining the four battery electrode bodies 1, the interval between the metal electrodes 2 arranged in parallel on the main surface of the connection member 5 of the one battery electrode body 1 is determined by the metal electrode 2. It can be provided so as to be substantially three times the thickness. Thereby, the four battery electrode bodies 1 having the metal electrodes 2 having the same thickness can be combined without gaps.
Similarly, when the electrode assembly 10 is formed by combining five or more battery electrode bodies 1, the distance between the metal electrodes 2 can be set similarly.
電池用電極体１は、絶縁部材２０を備えることができる。絶縁部材２０は、例えば、図７のように連結部材５と共に金属電極２を挟むように金属電極２上に設けられてもよい。電池用電極体１と電解液槽１１などとを組み合わせ金属空気電池２５を形成した際、このような絶縁部材２０を設けることにより、金属電極２と電解液槽１１とが電気的に接続することを抑制することができ、短絡電流が流れることを抑制することができる。
また、複数の電池用電極体１を組み合わせ電極集合体１０を形成する際、このような絶縁部材２０を設けることにより、金属電極２に含まれる電極活物質部９が傷ついたり変形したりすることを抑制することができる。
このような絶縁部材２０は、例えば、耐電解液性を有するプラスチック板などにより構成される。また絶縁部材２０は、支持用集電体７に固定される。
The battery electrode body 1 can include an insulating member 20. The insulating member 20 may be provided on the metal electrode 2 so as to sandwich the metal electrode 2 together with the connecting member 5 as shown in FIG. When the metal-air battery 25 is formed by combining the battery electrode body 1 and the electrolyte bath 11, the metal electrode 2 and the electrolyte bath 11 are electrically connected by providing such an insulating member 20. It is possible to suppress the short circuit current from flowing.
Further, when the electrode assembly 10 is formed by combining the plurality of battery electrode bodies 1, the electrode active material portion 9 included in the metal electrode 2 is damaged or deformed by providing such an insulating member 20. Can be suppressed.
Such an insulating member 20 is made of, for example, a plastic plate having resistance to electrolytic solution. The insulating member 20 is fixed to the supporting current collector 7.
また、絶縁部材２０は、例えば、図８のように２つの金属電極２の間の連結部材上に設けられてもよい。電池用電極体１と電解液槽１１などとを組み合わせ金属空気電池２５を形成した際、このような絶縁部材２０を設けることにより、連結部材５と電解液槽１１、イオン交換膜１３または空気極１４とが電気的に接続することを抑制することができ、短絡電流が流れることを抑制することができる。
このような絶縁部材２０は、例えば、連結部材５上に設けられた絶縁性高分子膜、ＳｉＯ2膜などの絶縁性膜などとすることができる。
Further, the insulating member 20 may be provided on a connecting member between the two metal electrodes 2 as shown in FIG. When the metal-air battery 25 is formed by combining the battery electrode body 1 and the electrolyte bath 11 or the like, by providing such an insulating member 20, the connecting member 5 and the electrolyte bath 11, the ion exchange membrane 13 or the air electrode are provided. 14 can be suppressed from being electrically connected, and a short-circuit current can be prevented from flowing.
Such an insulating member 20 can be, for example, an insulating polymer film provided on the connecting member 5, an insulating film such as a SiO 2 film, or the like.
図１〜３に示した電極集合体１０は、例えば、図４に示した２つの電池用電極体１ａ、１ｂを組み合わせることにより形成される。２つの電池用電極体１ａ、１ｂは、例えば、電池用電極体１ａに含まれる金属電極２ａが電池用電極体１ｂに含まれる２つの金属電池２ｂの間に挿入することにより組み合わせることができる。このことにより、隣接する２つの金属電極２ａ、２ｂを積層するように、電池用電極体１ａ、１ｂを組み合わせることができ、電極集合体１０を形成することができる。この結果、隣接する２つの電極活物質部９ａ、９ｂの対向する表面が露出しないようにすることができ、電極活物質部９ａ、９ｂの対向する表面に金属酸化物が形成されることを抑制することができる。
電極集合体１０は、隣接する２つの金属電極２ａ、２ｂに含まれる電極活物質部９ａ、９ｂが接触するように電池用電極体１ａ、１ｂを組み合わせ、形成することができる。また、電極集合体１０は、隣接する２つの金属電極２ａ、２ｂに含まれる電極活物質部９ａ、９ｂの間にフィルム材やプラスチック材などを挟んだ状態で電池用電極体１ａ、１ｂを組み合わせ、形成することもできる。
また、電池用電極体１ａに含まれる金属電極２ａを電池用電極体１ｂに含まれる連結部材５ｂに接触させ、電池用電極体１ｂに含まれる金属電極２ｂを電池用電極体１ａに含まれる連結部材５ａに接触させるように電池用電極体１ａ、１ｂを組み合わせることができ、電極集合体１０を形成することができる。
The electrode assembly 10 shown in FIGS. 1 to 3 is formed, for example, by combining the two battery electrode bodies 1a and 1b shown in FIG. The two battery electrode bodies 1a and 1b can be combined, for example, by inserting the metal electrode 2a included in the battery electrode body 1a between the two metal batteries 2b included in the battery electrode body 1b. Thus, the battery electrode bodies 1a and 1b can be combined so that two adjacent metal electrodes 2a and 2b are stacked, and the electrode assembly 10 can be formed. As a result, the opposing surfaces of the two adjacent electrode active material portions 9a and 9b can be prevented from being exposed, and the formation of metal oxide on the opposing surfaces of the electrode active material portions 9a and 9b can be suppressed. can do.
The electrode assembly 10 can be formed by combining the battery electrode bodies 1a and 1b so that the electrode active material portions 9a and 9b included in the two adjacent metal electrodes 2a and 2b are in contact with each other. The electrode assembly 10 is a combination of the battery electrode bodies 1a and 1b with a film material or plastic material sandwiched between the electrode active material portions 9a and 9b included in the two adjacent metal electrodes 2a and 2b. Can also be formed.
Further, the metal electrode 2a included in the battery electrode body 1a is brought into contact with the connecting member 5b included in the battery electrode body 1b, and the metal electrode 2b included in the battery electrode body 1b is connected to the battery electrode body 1a. The battery electrode bodies 1a and 1b can be combined so as to contact the member 5a, and the electrode assembly 10 can be formed.
また、電極集合体１０は、図５のように形成することができる。この場合、電極集合体１０を構成する電池用電極体１では、電極集合体１０の金属電極２の積層方向の端面には、電極活物質部９が形成されておらず、板状の支持用集電体７が露出している。このことにより電極集合体１０の金属電極２の積層方向の端面において、電極活物質部９の表面に金属酸化物が形成されることを抑制することができる。 The electrode assembly 10 can be formed as shown in FIG. In this case, in the battery electrode body 1 constituting the electrode assembly 10, the electrode active material portion 9 is not formed on the end surface in the stacking direction of the metal electrode 2 of the electrode assembly 10, and the plate-like support The current collector 7 is exposed. As a result, it is possible to suppress the formation of metal oxide on the surface of the electrode active material portion 9 at the end face of the electrode assembly 10 in the stacking direction of the metal electrodes 2.
図１０〜１２に示した電極集合体１０は、例えば、図１３に示した４つの電池用電極体１ａ〜１ｄを組み合わせることにより形成される。４つの電池用電極体１ａ〜１ｄは、例えば、電池用電極体１ａに含まれる２つの金属電池２ａの間に電池用電極体１ｂに含まれる金属電極２ｂを挿入し、金属電極２ａと金属電極２ｂとの間に電池用電極体１ｃに含まれる金属電極２ｃを挿入し、金属電極２ａと金属電極２ｃとの間に電池用電極体１ｄに含まれる金属電極１ｃを挿入することにより組み合わせることができる。 The electrode assembly 10 shown in FIGS. 10 to 12 is formed, for example, by combining the four battery electrode bodies 1a to 1d shown in FIG. For example, the four battery electrode bodies 1a to 1d are formed by inserting the metal electrode 2b included in the battery electrode body 1b between the two metal batteries 2a included in the battery electrode body 1a. The metal electrode 2c included in the battery electrode body 1c is inserted between the metal electrode 2c and the metal electrode 1c included in the battery electrode body 1d between the metal electrode 2a and the metal electrode 2c. it can.
このことにより、電池用電極体１ａ〜１ｄを、隣接する２つの金属電極２ａ、２ｂに含まれる電極活物質部９ａ、９ｂが接触し、隣接する２つの金属電極２ｂ、２ｃに含まれる電極活物質部９ｂ、９ｃが接触し、隣接する２つの金属電極２ｃ、２ｄに含まれる電極活物質部９ｃ、９ｄが接触し、隣接する２つの金属電極２ｄ、２ａに含まれる電極活物質部９ｄ、９ａが接触するように組み合わせることができ、電極集合体１０を形成することができる。なお、この場合も隣接する２つの電極活物質部が、フィルム材やプラスチック材を挟むように電池用電極体１ａ〜１ｄを組み合わせることができる。 Thereby, the electrode active material portions 9a and 9b included in the two adjacent metal electrodes 2a and 2b are brought into contact with the battery electrode bodies 1a to 1d, and the electrode active materials included in the two adjacent metal electrodes 2b and 2c are contacted. The material portions 9b and 9c are in contact with each other, the electrode active material portions 9c and 9d included in the two adjacent metal electrodes 2c and 2d are in contact, and the electrode active material portions 9d included in the two adjacent metal electrodes 2d and 2a are 9a can be combined so as to be in contact with each other, and the electrode assembly 10 can be formed. Also in this case, the battery electrode bodies 1a to 1d can be combined so that two adjacent electrode active material portions sandwich a film material or a plastic material.
また、電池用電極体１ａに含まれる金属電極２ａを電池用電極体１ｂに含まれる連結部材５ｂに接触させ、電池用電極体１ｂに含まれる金属電極２ｂを電池用電極体１ａに含まれる連結部材５ａに接触させ、電池用電極体１ｃに含まれる金属電極２ｃを電池用電極体１ｄに含まれる連結部材５ｄに接触させ、電池用電極体１ｄに含まれる金属電極２ｄを電池用電極体１ｃに含まれる連結部材５ｃに接触させるように電池用電極体１ａ〜１ｄを組み合わせることができ、電極集合体１０を形成することができる。 Further, the metal electrode 2a included in the battery electrode body 1a is brought into contact with the connecting member 5b included in the battery electrode body 1b, and the metal electrode 2b included in the battery electrode body 1b is connected to the battery electrode body 1a. The metal electrode 2c included in the battery electrode body 1d is brought into contact with the member 5a, the metal electrode 2c included in the battery electrode body 1d is brought into contact with the connecting member 5d, and the metal electrode 2d included in the battery electrode body 1d is contacted with the battery electrode body 1c. The battery electrode bodies 1a to 1d can be combined so as to be brought into contact with the connecting member 5c included in the electrode member 10, and the electrode assembly 10 can be formed.
電極集合体１０は、図４、１３のように電池用電極体１の金属電極２が設けられた側を向かい合わせ又は直交するようにし１つの電池用電極体１に含まれる２つの金属電極２間に他の電池用電極体１に含まれる１つの金属電極２を挿入することにより形成されてもよく、図９のように複数の電池用電極体１を連結部材５が同じ側となるように配置し、一方の電池用電極体１に含まれる２つの金属電極２間に他方の電池用電極体１に含まれる１つの金属電極２を挿入するようにスライドさせることにより形成されてもよい。 As shown in FIGS. 4 and 13, the electrode assembly 10 includes two metal electrodes 2 included in one battery electrode body 1 such that the side on which the metal electrode 2 of the battery electrode body 1 is provided faces each other or is orthogonal to each other. It may be formed by inserting one metal electrode 2 included in another battery electrode body 1 between them, and the plurality of battery electrode bodies 1 are connected to the same side as shown in FIG. May be formed by sliding the metal electrode 2 included in the other battery electrode body 1 between the two metal electrodes 2 included in the one battery electrode body 1. .
このような電池用電極体１の組み合わせることによる電極集合体１０の形成は、電池用電極体１を製造した直後に行うことができる。このことにより、電池用電極体１の金属電極２に含まれる電極活物質部９の表面に金属酸化物が形成される前に電極集合体１０を形成することができる。電極集合体１０を形成した後は、隣接する２つの金属電極２に含まれる電極活物質部９は接触しているまたはプラスチック材などを挟んでいるため、接触面１６には空気はほとんど存在せず、接触面を形成する電極活物質部９の表面に金属酸化物が形成されることを抑制することができる。
また、電極集合体１０は、電池用電極体１に含まれる金属電極２が対向する電池用電極体１に含まれる連結部材５に接触するように形成できるため、連結部材５に接触する電極活物質部９の表面に金属酸化物が形成されることを抑制することができる。
このような電極集合体１０を運搬したり、貯蔵したりすることにより、運搬中や貯蔵中に電極活物質部９の表面に金属酸化物が形成されることを抑制することができる。
Formation of the electrode assembly 10 by combining such battery electrode bodies 1 can be performed immediately after the battery electrode body 1 is manufactured. Thus, the electrode assembly 10 can be formed before the metal oxide is formed on the surface of the electrode active material portion 9 included in the metal electrode 2 of the battery electrode body 1. After the electrode assembly 10 is formed, the electrode active material portions 9 included in the two adjacent metal electrodes 2 are in contact with each other or a plastic material is sandwiched between them, so that almost no air exists on the contact surface 16. It can suppress that a metal oxide is formed in the surface of the electrode active material part 9 which forms a contact surface.
In addition, since the electrode assembly 10 can be formed so that the metal electrode 2 included in the battery electrode body 1 is in contact with the connecting member 5 included in the facing battery electrode body 1, the electrode assembly 10 in contact with the connecting member 5 is active. The formation of metal oxide on the surface of the substance part 9 can be suppressed.
By transporting or storing such an electrode assembly 10, it is possible to suppress the formation of a metal oxide on the surface of the electrode active material portion 9 during transport or storage.
例えば、図１０〜１２に示した電極集合体１０を運搬する際や貯蔵する際、複数の電極集合体１０により、図１４および１５に示したような輸送物３０を形成することができる。このような輸送物３０を形成すると、単位体積当りの電極活物質の量を多くすることができ、電極活物質を効率よく運搬や貯蔵することができる。
図１４、１５に示した輸送物３０では、横方向に３つの電極集合体１０が並び、縦方向に３つの電極集合体１０が並ぶように９つの電極集合体１０を配置し、この９つの電極集合体１０が前後方向に３つ並ぶように合計２７つの電極集合体が配置されている。このように電極集合体１０を配置することにより、単位体積当りの電極活物質の量を多くすることができ、電極活物質を効率よく運搬や貯蔵することができる。また、前後方向に隣接する２つの電極集合体１０の電極活物質部２が露出した表面を接触させることができ、電極集合体１０の端面の露出した電極活物質部２の表面に金属酸化物が形成されることを抑制することができる。
For example, when the electrode assembly 10 shown in FIGS. 10 to 12 is transported or stored, the transported object 30 as shown in FIGS. 14 and 15 can be formed by the plurality of electrode assemblies 10. When such a transport material 30 is formed, the amount of the electrode active material per unit volume can be increased, and the electrode active material can be efficiently transported and stored.
14 and 15, nine electrode assemblies 10 are arranged such that three electrode assemblies 10 are arranged in the horizontal direction and three electrode assemblies 10 are arranged in the vertical direction. A total of 27 electrode assemblies are arranged so that three electrode assemblies 10 are arranged in the front-rear direction. By arranging the electrode assembly 10 in this way, the amount of the electrode active material per unit volume can be increased, and the electrode active material can be efficiently transported and stored. Further, the exposed surfaces of the electrode active material portions 2 of the two electrode assemblies 10 adjacent in the front-rear direction can be brought into contact with each other, and a metal oxide is formed on the exposed surface of the electrode active material portion 2 of the end surface of the electrode assembly 10. Can be prevented from being formed.
図１〜３に示した電極集合体１０は、例えば、図４に示した２つの電池用電極体１ａ、１ｂに分解することができる。組み合わされた２つの電池用電極体１ａ、１ｂは、例えば、電池用電極体１ｂに含まれる２つの金属電極２ｂの間から電池用電極体１ａに含まれる金属電極２ａを抜き出すように分解することができる。 The electrode assembly 10 shown in FIGS. 1 to 3 can be decomposed into, for example, two battery electrode bodies 1a and 1b shown in FIG. The two combined battery electrode bodies 1a and 1b are decomposed so as to extract the metal electrode 2a included in the battery electrode body 1a from between the two metal electrodes 2b included in the battery electrode body 1b, for example. Can do.
図１０〜１２に示した電極集合体１０は、例えば、図１３に示した４つの電池用電極体１ａ〜１ｄに分解することができる。図１０〜１２に示した電極集合体１０は、例えば、電極集合体１０から電池用電極体１ｄ、１ｃ、１ｂの順で抜き出すことにより分解することができる。 The electrode assembly 10 shown in FIGS. 10 to 12 can be decomposed into, for example, the four battery electrode bodies 1a to 1d shown in FIG. The electrode assembly 10 shown in FIGS. 10 to 12 can be disassembled by, for example, extracting the battery electrode assemblies 1d, 1c, and 1b from the electrode assembly 10 in this order.
このように分解された電池用電極体１の金属電極２に含まれる電極活物質部９の表面のうち、他の金属電極２に含まれる電極活物質部９などと接触していた表面または連結部材５と接触していた表面には、金属酸化物がほとんど形成されていない。このため、電極集合体１０を分解することにより得られた電池用電極体１は、金属空気電池２５などに装着させる前に電極活物質部９の表面の金属酸化物を除去する必要がない。 Of the surfaces of the electrode active material portion 9 included in the metal electrode 2 of the battery electrode body 1 thus decomposed, the surface that is in contact with the electrode active material portion 9 included in the other metal electrode 2 or the connection Almost no metal oxide is formed on the surface in contact with the member 5. For this reason, the battery electrode body 1 obtained by disassembling the electrode assembly 10 does not need to remove the metal oxide on the surface of the electrode active material portion 9 before being attached to the metal-air battery 25 or the like.
電極集合体１０を分解することにより得られた電池用電極体１は、電解液槽１１などに組み込まれ、金属空気電池２５などが形成される。例えば、図１〜３に示した電極集合体１０を分解して得られた電池用電極体１は、電解液槽１１などに組み込まれ、図１６のような金属空気電池２５を形成することができる。 The battery electrode assembly 1 obtained by disassembling the electrode assembly 10 is incorporated in the electrolytic solution tank 11 and the like, and the metal-air battery 25 and the like are formed. For example, the battery electrode assembly 1 obtained by disassembling the electrode assembly 10 shown in FIGS. 1 to 3 can be incorporated into the electrolyte bath 11 or the like to form the metal-air battery 25 as shown in FIG. it can.
一次電池として用いる金属空気電池２５は、放電反応が進行するとアノードの電極活物質である金属が消費されるため、金属電極２の電極活物質部９を構成する金属の量が放電反応に伴い減少していく。このアノードの電極活物質である金属が消費された金属電極２は、電池用電極体１の一部として金属空気電池２５から取外し、電極集合体１０を分解することにより得られた電池用電極体１を金属空気電池２５に装着し、金属空気電池２５を形成することができる。このことにより、金属空気電池２５にアノードの電極活物質である金属を電池に供給することができる。
また、一次電池であるアルカリ・マンガン電池やマンガン電池でも同様に電極活物質である金属を電池に供給することができる。
In the metal-air battery 25 used as the primary battery, the metal as the anode electrode active material is consumed when the discharge reaction proceeds, so the amount of metal constituting the electrode active material portion 9 of the metal electrode 2 decreases with the discharge reaction. I will do it. The metal electrode 2 in which the metal that is the electrode active material of the anode is consumed is removed from the metal-air battery 25 as a part of the battery electrode body 1, and the battery electrode body obtained by disassembling the electrode assembly 10. 1 can be attached to the metal-air battery 25 to form the metal-air battery 25. Thus, the metal air battery 25 can be supplied with the metal as the anode electrode active material.
Similarly, an alkaline / manganese battery or a manganese battery, which is a primary battery, can similarly supply a metal as an electrode active material to the battery.
電極集合体１０を分解することにより得られた電池用電極体１では、電極活物質部９の表面の大部分に金属酸化物が形成されていないため、金属空気電池２５などに電極活物質である金属を供給した後、すぐに金属電極２の表面においてアノード反応を進行させることができ、金属空気電池２５などの初期特性を高めることができる。 In the battery electrode assembly 1 obtained by disassembling the electrode assembly 10, no metal oxide is formed on most of the surface of the electrode active material portion 9. Immediately after supplying a certain metal, the anode reaction can proceed on the surface of the metal electrode 2, and the initial characteristics of the metal-air battery 25 and the like can be improved.
金属空気電池の構成
本実施形態の金属空気電池２５は、電極集合体１０を分解することにより得られる１つの電池用電極体１と、電解液１８を溜める電解液槽１１と、カソードとなる少なくとも２つの空気極１４とを備え、電池用電極体１は、着脱可能に設けられ、電池用電極体１に含まれる金属電極２は、電解液槽１１内に配置されかつアノードとなる。
Configuration of Metal-Air Battery The metal-air battery 25 of the present embodiment includes at least one battery electrode body 1 obtained by disassembling the electrode assembly 10, an electrolytic solution tank 11 that stores the electrolytic solution 18, and at least a cathode. The battery electrode body 1 is detachably provided, and the metal electrode 2 included in the battery electrode body 1 is disposed in the electrolyte bath 11 and serves as an anode.
本実施形態の金属空気電池２５は、少なくとも２つの金属電極２と前記少なくとも２つの金属電極２が接続された連結部材５とを備えた電池用電極体１を電解液槽１１などに組み合わせることにより形成される。 The metal-air battery 25 of the present embodiment is obtained by combining a battery electrode body 1 including at least two metal electrodes 2 and a connecting member 5 to which the at least two metal electrodes 2 are connected to an electrolytic solution tank 11 or the like. It is formed.
また、本実施形態の金属空気電池２５は、例えば、金属電極２、電解液槽１１、イオン交換膜１３、空気極１４および空気流路１５からなる発電セルを複数備えることができる。また、金属空気電池２５が備える発電セルは、１つの金属電極２に対し２つの空気極１４を有してもよい。２つの空気極１４は、金属電極２の両側に設けることができる。
図１６、１７に示した金属空気電池２５は、３つの発電セルを備えている。金属空気電池２５が備える発電セルの数は、電池用電極体１が有する金属電極２の数と同じとすることができる。なお、図１６に示した金属空気電池２５では、発電セルは、１つの金属電極２と１つの空気極１４とを有しており、図１７に示した金属空気電池２５では、発電セルは、１つの金属電極２と金属電極２を挟むように設けられた２つの空気極１４とを有している。
In addition, the metal-air battery 25 of the present embodiment can include a plurality of power generation cells including, for example, the metal electrode 2, the electrolyte bath 11, the ion exchange membrane 13, the air electrode 14, and the air flow path 15. Further, the power generation cell included in the metal-air battery 25 may have two air electrodes 14 for one metal electrode 2. The two air electrodes 14 can be provided on both sides of the metal electrode 2.
The metal-air battery 25 shown in FIGS. 16 and 17 includes three power generation cells. The number of power generation cells included in the metal-air battery 25 can be the same as the number of metal electrodes 2 included in the battery electrode body 1. In the metal air battery 25 shown in FIG. 16, the power generation cell has one metal electrode 2 and one air electrode 14, and in the metal air battery 25 shown in FIG. One metal electrode 2 and two air electrodes 14 provided so as to sandwich the metal electrode 2 are provided.
金属空気電池２５が備える発電セルは、図１６のように並列に接続されてもよく、図１７のように直列に接続されてもよい。例えば、図１６のように発電セルが並列に接続する場合、連結部材５を導電性材料で構成することにより連結部材５に接続した各金属電極を電気的に接続し、各空気極１４を配線などで接続することにより並列接続することができる。
例えば、図１７のように発電セルが直列に接続する場合、連結部材５を絶縁性材料で構成し隣接する発電セルの金属電極２と空気極１４とを配線などで接続することにより直列接続することができる。
The power generation cells included in the metal-air battery 25 may be connected in parallel as shown in FIG. 16, or may be connected in series as shown in FIG. For example, when the power generation cells are connected in parallel as shown in FIG. 16, each metal electrode connected to the connection member 5 is electrically connected by configuring the connection member 5 with a conductive material, and each air electrode 14 is wired. Can be connected in parallel.
For example, when the power generation cells are connected in series as shown in FIG. 17, the connecting member 5 is made of an insulating material, and the metal electrode 2 and the air electrode 14 of the adjacent power generation cell are connected by wiring or the like. be able to.
電極集合体１０を分解することにより得られる電池用電極体１は、着脱可能に設けられる。具体的に説明すると、電池用電極体１に含まれる金属電極２を電解液槽１１内に挿入し、電池用電極体１を金属空気電池２５に装着することができる。また、電池用電極体１に含まれる金属電極２を電解液槽１１内から抜き出し、電池用電極体１を金属空気電池２５から脱離させることができる。
十分な電極活物質を有する金属電極２を備えた電池用電極体１を金属空気電池２５に装着し、金属空気電池２５により発電することができる。その後、金属電極２の電極活物質が電池反応により消費された電池用電極体１を金属空気電池２５から脱離させ、十分な電極活物質を有する金属電極２を備えた電池用電極体１を金属空気電池２５に装着し金属空気電池２５により発電することができる。このようなサイクルを繰り返すことにより、金属空気電池２５に電極活物質を供給することができ、金属空気電池２５により連続的に発電することができる。
The battery electrode body 1 obtained by disassembling the electrode assembly 10 is detachably provided. More specifically, the metal electrode 2 included in the battery electrode body 1 can be inserted into the electrolytic solution tank 11 and the battery electrode body 1 can be attached to the metal-air battery 25. Further, the metal electrode 2 contained in the battery electrode body 1 can be extracted from the electrolyte tank 11, and the battery electrode body 1 can be detached from the metal-air battery 25.
The battery electrode body 1 provided with the metal electrode 2 having a sufficient electrode active material can be attached to the metal-air battery 25 and the metal-air battery 25 can generate electric power. Thereafter, the battery electrode body 1 in which the electrode active material of the metal electrode 2 is consumed by the battery reaction is detached from the metal-air battery 25, and the battery electrode body 1 including the metal electrode 2 having a sufficient electrode active material is obtained. The metal-air battery 25 can be mounted to generate electricity. By repeating such a cycle, the electrode active material can be supplied to the metal-air battery 25, and power can be continuously generated by the metal-air battery 25.
電解液槽１１は、電解液１８を溜める電解槽であり、電解液１８に対して耐食性を有する材料からなる。また、電解液槽１８は、その中に金属電極２を設置することができる構造を有する。また、電解液槽１１は、溜めた電解液１８に含まれるイオンが空気極１４に移動できる構造を有する。このことにより電解液槽１１に溜める電解液１８を介して金属電極２と空気極１４との間をイオンが伝導することができる。また、電解液槽１１は、金属空気電池２５が備える発電セルの数と同じ数の電解槽を有することができる。例えば、図１６に示した金属空気電池２５が有する電解液槽１１は３つの電解槽を有している。また、金属空気電池２５は、発電セルごとに電解液槽１１を備えてもよい。 The electrolytic solution tank 11 is an electrolytic cell that stores the electrolytic solution 18, and is made of a material that has corrosion resistance to the electrolytic solution 18. Moreover, the electrolyte solution tank 18 has a structure in which the metal electrode 2 can be installed. Further, the electrolytic solution tank 11 has a structure in which ions contained in the accumulated electrolytic solution 18 can move to the air electrode 14. As a result, ions can be conducted between the metal electrode 2 and the air electrode 14 via the electrolytic solution 18 stored in the electrolytic solution tank 11. Moreover, the electrolytic solution tank 11 can have the same number of electrolytic cells as the number of power generation cells included in the metal-air battery 25. For example, the electrolytic solution tank 11 included in the metal-air battery 25 shown in FIG. 16 has three electrolytic tanks. Moreover, the metal-air battery 25 may include the electrolytic solution tank 11 for each power generation cell.
電解液１８は、溶媒に電解質が溶解しイオン導電性を有する液体である。電解液１８の種類は、電極活物質部９を構成する金属の種類によって異なるが、水溶媒を用いた電解液（電解質水溶液）であってもよく、有機溶媒を用いた電解液（有機電解液）であってもよい。
例えば、亜鉛空気電池、アルミニウム空気電池、鉄空気電池の場合、電解液には、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液などのアルカリ性水溶液を用いることができ、マグネシウム空気電池の場合、電解液には塩化ナトリウム水溶液を用いることができる。また、リチウム空気電池、ナトリウム空気電池、カルシウム空気電池の場合、有機電解液を用いることができる。
また、電解液槽１１が固体電解質からなる隔壁を有し、隔壁で仕切られた一方側に電解質水溶液が溜められ、他方側に有機電解液が溜められてもよい。
The electrolytic solution 18 is a liquid having ionic conductivity by dissolving an electrolyte in a solvent. The type of the electrolytic solution 18 varies depending on the type of metal constituting the electrode active material part 9, but may be an electrolytic solution (aqueous electrolyte solution) using a water solvent, or an electrolytic solution (organic electrolytic solution) using an organic solvent. ).
For example, in the case of a zinc-air battery, an aluminum-air battery, or an iron-air battery, an alkaline aqueous solution such as an aqueous sodium hydroxide solution or an aqueous potassium hydroxide solution can be used as the electrolytic solution. An aqueous sodium chloride solution can be used. In the case of a lithium air battery, a sodium air battery, or a calcium air battery, an organic electrolyte can be used.
Alternatively, the electrolytic solution tank 11 may have a partition made of a solid electrolyte, an aqueous electrolyte solution may be stored on one side partitioned by the partition, and an organic electrolytic solution may be stored on the other side.
空気極１４は、例えば、導電性の多孔性担体と多孔性担体に担持された空気極触媒からなる。このことにより、空気極触媒上において、酸素ガスと水と電子を共存させることが可能になり、電極反応を進行させることが可能になる。電極反応に使われる水は、大気中から供給されてもよく、電解液から供給されてもよい。 The air electrode 14 includes, for example, a conductive porous carrier and an air electrode catalyst supported on the porous carrier. As a result, oxygen gas, water, and electrons can coexist on the air electrode catalyst, and the electrode reaction can proceed. The water used for the electrode reaction may be supplied from the atmosphere or may be supplied from an electrolytic solution.
多孔性担体には、例えば、アセチレンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラック、黒鉛、活性炭等の導電性カーボン粒子が挙げられる。また、気相法炭素繊維（ＶＧＣＦ）、カーボンナノチューブ、カーボンナノワイヤー等の炭素繊維を用いることもできる。
空気極触媒には、たとえば、白金、鉄、コバルト、ニッケル、パラジウム、銀、ルテニウム、イリジウム、モリブデン、マンガン、これらの金属化合物、およびこれらの金属の２種以上を含む合金からなる微粒子が挙げられる。この合金は、白金、鉄、コバルト、ニッケルのうち少なくとも２種以上を含有する合金が好ましく、たとえば、白金−鉄合金、白金−コバルト合金、鉄−コバルト合金、コバルト−ニッケル合金、鉄−ニッケル合金等、鉄−コバルト−ニッケル合金が挙げられる。
Examples of the porous carrier include carbon black such as acetylene black, furnace black, channel black, and ketjen black, and conductive carbon particles such as graphite and activated carbon. In addition, carbon fibers such as vapor grown carbon fiber (VGCF), carbon nanotube, carbon nanowire, and the like can be used.
Examples of the air electrode catalyst include fine particles made of platinum, iron, cobalt, nickel, palladium, silver, ruthenium, iridium, molybdenum, manganese, a metal compound thereof, and an alloy containing two or more of these metals. . This alloy is preferably an alloy containing at least two of platinum, iron, cobalt and nickel. For example, platinum-iron alloy, platinum-cobalt alloy, iron-cobalt alloy, cobalt-nickel alloy, iron-nickel alloy And iron-cobalt-nickel alloy.
また、空気極１４に含まれる多孔性担体は、その表面に陽イオン基が固定イオンとして存在するように表面処理がなされていてもよい。このことにより、多孔性担体の表面を水酸化物イオンが伝導できるため、空気極触媒上で生成した水酸化物イオンが移動しやすくなる。
また、空気極１４は、多孔性担体に担持されたアニオン交換樹脂を有してもよい。このことにより、アニオン交換樹脂を水酸化物イオンが伝導できるため、空気極触媒上で生成した水酸化物イオンが移動しやすくなる。
Further, the porous carrier contained in the air electrode 14 may be surface-treated so that a cationic group exists as a fixed ion on the surface thereof. As a result, hydroxide ions can be conducted on the surface of the porous carrier, so that the hydroxide ions generated on the air electrode catalyst can easily move.
The air electrode 14 may have an anion exchange resin supported on a porous carrier. Thereby, since hydroxide ions can be conducted through the anion exchange resin, the hydroxide ions generated on the air electrode catalyst are easily moved.
空気極１４は、空気流路１５に接して設けてもよい。このことにより、空気極１４に酸素ガスを供給することができる。また、空気流路１５を設ける場合、空気流路１５に加湿された空気を流すことにより、空気極１４に酸素ガスと共に水も供給できる。空気流路１５は、例えば、集電部材に設けることができる。このことにより、空気流路１５を形成することができると共に集電部材を介して空気極１４と外部回路とを接続することができ、金属空気電池２５の電力を外部回路に出力することができる。 The air electrode 14 may be provided in contact with the air flow path 15. As a result, oxygen gas can be supplied to the air electrode 14. Further, when the air flow path 15 is provided, water can be supplied to the air electrode 14 together with oxygen gas by flowing humidified air through the air flow path 15. The air flow path 15 can be provided in a current collection member, for example. Thus, the air flow path 15 can be formed, the air electrode 14 and the external circuit can be connected via the current collecting member, and the power of the metal-air battery 25 can be output to the external circuit. .
空気極１４は電解液槽１１に溜める電解液１８に接触するように設けてもよい。このことにより、空気極１４で生成した水酸化物イオンが容易に電解液１８へ移動することができる。また、空気極１４における電極反応に必要な水が電解液１８から空気極１４に供給されやすくなる。
また、空気極１４は、電解液槽１１に溜める電解液１８と接触するイオン交換膜１３と接触するように設けてもよい。イオン交換膜１３は、アニオン交換膜であってもよい。このことにより、空気極１４で発生した水酸化物イオンがアニオン交換膜を伝導し、電解液へ移動することができる。
The air electrode 14 may be provided so as to be in contact with the electrolytic solution 18 stored in the electrolytic solution tank 11. Thus, hydroxide ions generated at the air electrode 14 can easily move to the electrolytic solution 18. Further, water necessary for the electrode reaction in the air electrode 14 is easily supplied from the electrolytic solution 18 to the air electrode 14.
Further, the air electrode 14 may be provided so as to be in contact with the ion exchange membrane 13 that is in contact with the electrolytic solution 18 stored in the electrolytic solution tank 11. The ion exchange membrane 13 may be an anion exchange membrane. As a result, hydroxide ions generated at the air electrode 14 can conduct through the anion exchange membrane and move to the electrolytic solution.
イオン交換膜１３を設けることにより、空気極１４と電解液１８との間を移動するイオン種を限定することができる。イオン交換膜１３がアニオン交換膜である場合、アニオン交換膜は、固定イオンである陽イオン基を有するため、電解液中の陽イオンは空気極１４に伝導することはできない。これに対し、空気極１４で生成した水酸化物イオンは陰イオンであるため、電解液へと伝導することができる。このことにより、金属空気電池２５の電池反応が進行させることができ、かつ、電解液１８中の陽イオンが空気極１４に移動するのを防止することができる。このことにより、空気極１４における金属や炭酸化合物の析出を抑制することができる。 By providing the ion exchange membrane 13, ion species that move between the air electrode 14 and the electrolytic solution 18 can be limited. When the ion exchange membrane 13 is an anion exchange membrane, since the anion exchange membrane has a cation group that is a fixed ion, the cation in the electrolyte cannot conduct to the air electrode 14. On the other hand, since the hydroxide ion generated at the air electrode 14 is an anion, it can be conducted to the electrolytic solution. As a result, the battery reaction of the metal-air battery 25 can proceed, and the cations in the electrolytic solution 18 can be prevented from moving to the air electrode 14. Thereby, precipitation of the metal and carbonate compound in the air electrode 14 can be suppressed.
また、イオン交換膜１３を設けることにより、電解液に含まれる水が空気極に過剰に供給されることを抑制することができる。
イオン交換膜１３としては、たとえば、パーフルオロスルホン酸系、パーフルオロカルボン酸系、スチレンビニルベンゼン系、第４級アンモニウム系の固体高分子電解質膜（アニオン交換膜）が挙げられる。
Moreover, by providing the ion exchange membrane 13, it can suppress that the water contained in electrolyte solution is supplied to an air electrode excessively.
Examples of the ion exchange membrane 13 include perfluorosulfonic acid, perfluorocarboxylic acid, styrene vinylbenzene, and quaternary ammonium solid polymer electrolyte membranes (anion exchange membranes).
１：電池用電極体 １ａ：第１電池用電極体 １ｂ：第２電池用電極体
２：金属電極 ２ａ：第１金属電極 ２ｂ：第２金属電極
５：連結部材 ５ａ：第１連結部材 ５ｂ：第２連結部材 ５ｃ：第３連結部材 ５ｄ：第４連結部材
７：支持用集電体 ７ａ：第１支持用集電体 ７ｂ：第２支持用集電体
９：電極活物質部 ９ａ：第１電極活物質部 ９ｂ：第２電極活物質部
１０：電極集合体 １１：電解液槽 １３：イオン交換膜 １４：空気極 １５：空気流路 １６：電極活物質部の接触面 １８：電解液 ２０：絶縁部材 ２２：空気供給配管 ２５：金属空気電池 ２８：接続用金具 ３０：輸送物
１０１：亜鉛電極 １０３：アルカリ性電解液 １０５：空気極 １０６：アニオン交換膜
1: battery electrode body 1a: first battery electrode body 1b: second battery electrode body 2: metal electrode 2a: first metal electrode 2b: second metal electrode 5: connecting member 5a: first connecting member 5b: 2nd connection member 5c: 3rd connection member 5d: 4th connection member 7: Current collector for support 7a: Current collector for 1st support 7b: Current collector for 2nd support 9: Electrode active material part 9a: 1st 1 electrode active material part 9b: second electrode active material part 10: electrode assembly 11: electrolyte bath 13: ion exchange membrane 14: air electrode 15: air flow path 16: contact surface of electrode active material part 18: electrolyte 20: Insulating member 22: Air supply pipe 25: Metal-air battery 28: Metal fitting for connection 30: Transport material 101: Zinc electrode 103: Alkaline electrolyte 105: Air electrode 106: Anion exchange membrane
Claims (15)
各電池用電極体は、少なくとも２つの金属電極と、前記少なくとも２つの金属電極にそれぞれ接続された連結部材とを備え、
各金属電極は、金属からなる電極活物質部を有し、
前記少なくとも２つの電池用電極体は、隣接する２つの前記金属電極が積層するように組み合わされたことを特徴とする電極集合体。 Comprising at least two battery electrode bodies;
Each battery electrode body includes at least two metal electrodes and a connecting member connected to each of the at least two metal electrodes,
Each metal electrode has an electrode active material portion made of metal,
The electrode assembly, wherein the at least two battery electrode bodies are combined so that two adjacent metal electrodes are laminated.
前記少なくとも２つの金属電極は、それぞれ前記連結部材の１つの主要面に、実質的に垂直となるように接続され、
前記少なくとも２つの電池用電極体は、１つの電池用電極体に含まれる２つの金属電極の間に、他の電池用電極体に含まれる金属電極が配置されるように組み合わされた請求項１〜７のいずれか１つに記載の電極集合体。 The connecting member has at least one major surface;
The at least two metal electrodes are each connected to one main surface of the connecting member so as to be substantially perpendicular;
The at least two battery electrode bodies are combined so that a metal electrode included in another battery electrode body is disposed between two metal electrodes included in one battery electrode body. The electrode assembly according to any one of ˜7.
４つの電池用電極体は、１つの電池用電極体に含まれる２つの金属電極の間に、他の３つの電池用電極体にそれぞれ含まれる金属電極が配置されるように組み合わされた請求項８に記載の電極集合体。 Comprising four battery electrode bodies,
4. The four battery electrode bodies are combined such that metal electrodes respectively included in the other three battery electrode bodies are arranged between two metal electrodes included in one battery electrode body. 9. The electrode assembly according to 8.
第１絶縁部材は、前記連結部材と共に前記金属電極を挟むように配置された請求項１〜１０のいずれか１つに記載の電極集合体。 The battery electrode body further includes a first insulating member provided on the metal electrode,
The electrode assembly according to claim 1, wherein the first insulating member is disposed so as to sandwich the metal electrode together with the connecting member.
第２絶縁部材は、２つの金属電極の間に配置された請求項１〜１１のいずれか１つに記載の電極集合体。 The battery electrode body further includes a second insulating member provided on the connecting member,
The electrode assembly according to any one of claims 1 to 11, wherein the second insulating member is disposed between two metal electrodes.
前記電池用電極体は、着脱可能に設けられ、
前記電池用電極体に含まれる金属電極は、前記電解液槽内に配置されかつアノードとなる金属空気電池。 A battery electrode body obtained by disassembling the electrode assembly according to claim 11 or 12, an electrolyte tank for storing an electrolyte, and at least two air electrodes serving as cathodes,
The battery electrode body is detachably provided,
The metal electrode contained in the said battery electrode body is a metal air battery which is arrange | positioned in the said electrolyte tank and becomes an anode.
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