JP2019204677A - Air cell and method of manufacturing air cell - Google Patents

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Abstract

To provide an air cell capable of preventing the breakage of an outer container due to an expansion of a negative electrode.SOLUTION: An air cell 1001 accommodates, between main walls 501, 506 of an outer container, a metal negative electrode 300 and a positive electrode 100 for discharge which is an air electrode. The thickness of an active material in each of active material layers 302, 303 is thinnest in a portion closest to one end of a negative electrode collector 301, a negative electrode lead terminal 311 being attached to the one end, and increases towards the other end in a portion except the portion closest to the one end.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本開示は、多層構造体である容器によって外装された空気電池及びその製造方法に関し、特に、活物質の析出による負極の膨張から外装容器を保護する改良に関する。   The present disclosure relates to an air battery covered with a container having a multilayer structure and a manufacturing method thereof, and more particularly, to an improvement for protecting the outer container from expansion of a negative electrode due to deposition of an active material.

多層構造体により形成された外装容器としては、特許文献1に開示されたものがある。この外装容器は、空気電池の正極を収容する正極側ラミネートシートと、空気電池の負極を収容する負極側ラミネートシートからなる。正極側及び負極側のラミネートシートは多層構造体であり、その中の1つの層として、撥水性を有する膜を含む。   As an exterior container formed of a multilayer structure, there is one disclosed in Patent Document 1. This exterior container consists of the positive electrode side laminate sheet which accommodates the positive electrode of an air battery, and the negative electrode side laminate sheet which accommodates the negative electrode of an air battery. The laminate sheet on the positive electrode side and the negative electrode side is a multilayer structure, and one of the layers includes a film having water repellency.

また特許文献2は、負極の自由端にスリットを形成した空気電池を開示する。   Patent Document 2 discloses an air battery in which a slit is formed at a free end of a negative electrode.

正極、負極の間の化学反応で生ずる反応生成物は、このスリットをすりぬけ、負極のうち、正極と対向しない面に向かう。化学反応による反応生成物を分散させるので、特許文献2の空気電池では、反応生成物の堆積が、負極と、正極との間に集中することはない。こうした分散により、反応生成物の堆積による応力が、正極である空気極や外装容器に作用しないようにする。   A reaction product generated by a chemical reaction between the positive electrode and the negative electrode passes through this slit and moves toward a surface of the negative electrode that does not face the positive electrode. Since the reaction product by the chemical reaction is dispersed, in the air battery of Patent Document 2, deposition of the reaction product does not concentrate between the negative electrode and the positive electrode. Due to such dispersion, the stress due to the deposition of the reaction product is prevented from acting on the air electrode as the positive electrode or the outer container.

特開2004−288572号公報JP 2004-288572 A 特開2017−4644号公報JP 2017-4644 A

ところで負極の活物質層を構成する活物質粒子は、充放電の過程で化学反応を繰り返す。そうした活物質粒子の化学反応は、負極全体において、均一に生ずるのではなく、電子伝導抵抗の寄与の小さいリード端子に近い部分で、高頻度に生じるという位置的な偏りがある。こうした、化学反応発生の位置的な偏りが、負極の一部の膨張を招く。特許文献1に記載された空気電池の外装容器は、ラミネートシートと、撥水層とを接合した構造になっており、その接合部分には充分な強度がない。そのため、負極の膨張により、一部に応力を受けると破断してしまうという問題がある。外装容器の内部には、電解液が収容されているため、応力による破断が微小なものであっても、その破断箇所から電解液が漏れ出てしまう。   By the way, the active material particles constituting the active material layer of the negative electrode repeat a chemical reaction in the process of charge and discharge. Such a chemical reaction of the active material particles does not occur uniformly throughout the negative electrode, but has a positional bias that it frequently occurs near the lead terminal where the contribution of electron conduction resistance is small. Such positional deviation of the chemical reaction causes a partial expansion of the negative electrode. The outer packaging container of an air battery described in Patent Document 1 has a structure in which a laminate sheet and a water repellent layer are joined, and the joined portion does not have sufficient strength. Therefore, there is a problem that the negative electrode expands and breaks when part of it receives stress. Since the electrolytic solution is accommodated in the exterior container, the electrolytic solution leaks from the broken portion even if the fracture due to stress is very small.

特許文献2に記載されているように、負極にスリットを設けて、反応生成物の循環を促し、反応生成物の堆積箇所を分散することも考えられる。ところが、上記のように、化学反応の発生が、負極の一部の位置に集中すると、その位置で反応生成物が多く生成することで、スリットに目詰りが生じる恐れがある。スリットの目詰りにより、反応生成物の循環が滞ると、負極と、正極との間の反応生成物の堆積に歯止めがかからず、膨張した負極による応力が外装容器に作用するようになり、外装容器の破断及び液漏れを防止できないという問題がある。   As described in Patent Document 2, it is conceivable to provide a slit in the negative electrode to promote the circulation of the reaction product and to disperse the deposits of the reaction product. However, as described above, when the generation of a chemical reaction is concentrated at a part of the negative electrode, a large amount of reaction products are generated at that position, which may cause clogging of the slit. When the reaction product circulates due to clogging of the slit, the reaction product deposition between the negative electrode and the positive electrode does not stop, and the stress caused by the expanded negative electrode acts on the outer container, There is a problem that breakage of the outer container and liquid leakage cannot be prevented.

本発明の目的は、充放電時における化学反応の発生箇所の集中を回避することができる空気電池を提供することである。   The objective of this invention is providing the air battery which can avoid the concentration of the generation | occurrence | production location of the chemical reaction at the time of charging / discharging.

上記課題を解決することができる空気電池は、通気孔を有する層、及び、撥水性を有する層を含む多層構造体の外装容器に、電解液と、空気極である正極と、負極とを収容していて前記負極は、集電体と、前記集電体の一方端部に取り付けられたリード端子と、当該集電体の残りの部分に形成された活物質層とで構成され、前記活物質層は、前記集電体のうち、前記リード端子の取り付け位置側から離れる方向に向けて厚みが増加する部分を有することを特徴にしている。   In the air battery capable of solving the above problems, an electrolytic solution, a positive electrode that is an air electrode, and a negative electrode are accommodated in an outer container of a multilayer structure including a layer having a vent and a layer having water repellency. The negative electrode includes a current collector, a lead terminal attached to one end of the current collector, and an active material layer formed on the remaining portion of the current collector. The material layer includes a portion of the current collector that increases in thickness in a direction away from the mounting position side of the lead terminal.

上記課題を解決することができる空気電池の製造方法は、集電体の一方端部にリード端子を取り付け、残りの部分に活物質層を形成する形成工程、通気孔を有する層、及び、撥水性を有する層を含む多層構造体の外装容器に、負極と、正極とを収容する収容工程、前記外装容器に電解液を注入する注入工程を含み、
前記形成工程において前記活物質層を形成するにあたって、前記リード端子の取り付け位置側から離れる方向に向けて前記活物質層の厚みが増す部分を形成することを特徴にしている。
An air battery manufacturing method capable of solving the above problems includes a formation step of attaching a lead terminal to one end of a current collector and forming an active material layer on the remaining portion, a layer having a vent, and a repellent A housing step of housing the negative electrode and the positive electrode in an outer packaging container of a multilayer structure including an aqueous layer, and an injection step of injecting an electrolyte into the outer packaging container,
In forming the active material layer in the forming step, a portion where the thickness of the active material layer increases in a direction away from the lead terminal mounting position side is formed.

本開示において、前活物質層は、前記集電体のうち、前記リード端子の取り付け位置側から離れる方向に向けて厚みが増加するので、負極と、正極との間の電解液によるイオン伝導抵抗は、リード端子が取り付けられた部分の直近部分で最大となる。一方、リード端子から流れる電流の経路長は、リード端子直近部分で最小となり、リード端子から離れるに従って長くなる。電池内において負極から正極の各部へ流れる電流は、リード端子からの電流経路長に基づく電子伝導抵抗と、電解液のイオン伝導抵抗との、両方の寄与で決せられるので、リード端子直近では電流経路長が短く電子伝導抵抗が小さい反面、イオン伝導抵抗が高いのに対し、リード端子から遠いところでは電流経路長が長く電子伝導抵抗が大きい反面、イオン伝導抵抗が小さいという事実を考慮すると、リード端子の直近から正極へ流れる電流値と、リード端子より遠い場所から正極に流れる電流値との均衡を図ることができる。その結果、反応生成物の生成量も、リード端子近くの電解液と、リード端子から遠い電解液とにおいて均衡することになる。それ故、反応生成物は、負極全体において均一な頻度で発生する。そのため、活物質の堆積により負極が膨張する場合であっても、負極全体を、略均等な比率で膨張させることができる。負極膨張による応力は、負極全体に分散されるので、応力が外装容器の一部に集中して作用するなどして外装容器が破断することを回避することができ、電解液の漏洩を防止することができる。   In the present disclosure, since the thickness of the pre-active material layer increases in a direction away from the mounting position side of the lead terminal in the current collector, the ion conduction resistance due to the electrolytic solution between the negative electrode and the positive electrode Is the maximum at the portion closest to the portion where the lead terminal is attached. On the other hand, the path length of the current flowing from the lead terminal is minimized in the vicinity of the lead terminal and becomes longer as the distance from the lead terminal increases. In the battery, the current flowing from the negative electrode to each part of the positive electrode is determined by the contribution of both the electron conduction resistance based on the current path length from the lead terminal and the ionic conduction resistance of the electrolyte. Considering the fact that while the path length is short and the electron conduction resistance is small, the ion conduction resistance is high, while the current path length is long and the electron conduction resistance is large at a distance from the lead terminal, the lead conduction resistance is small. It is possible to achieve a balance between the current value flowing from the nearest terminal to the positive electrode and the current value flowing from the location far from the lead terminal to the positive electrode. As a result, the amount of reaction product produced is also balanced between the electrolyte near the lead terminal and the electrolyte far from the lead terminal. Therefore, the reaction product is generated at a uniform frequency throughout the negative electrode. Therefore, even when the negative electrode expands due to the deposition of the active material, the entire negative electrode can be expanded at a substantially uniform ratio. Since the stress due to the negative electrode expansion is dispersed throughout the negative electrode, it is possible to avoid the outer container from breaking due to the stress being concentrated on a part of the outer container and preventing leakage of the electrolyte. be able to.

また、本開示では、反応生成物を流動させ、分散させる代わりに、充放電反応の基となる電流の流れ易さを、負極全体で均等にしているので、反応生成物の目詰まり等に苛まれることはなく、外装容器の保護を持続することができる。   Further, in the present disclosure, instead of causing the reaction product to flow and disperse, the flowability of the current that is the basis of the charge / discharge reaction is made uniform throughout the negative electrode, so that the reaction product is clogged. The protection of the outer container can be continued.

本開示の実施形態1に係る空気電池1001を示す斜視図である。1 is a perspective view illustrating an air battery 1001 according to Embodiment 1 of the present disclosure. 空気電池1001を構成部材に分解して示す分解図である。It is an exploded view which shows the air battery 1001 disassembled into components. 空気電池1001の断面図である。1 is a cross-sectional view of an air battery 1001. FIG. 負極集電体301、活物質層303、放電用正極集電体106を抜き出して示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an extracted negative electrode current collector 301, an active material layer 303, and a positive electrode current collector 106 for discharge. 空気電池1001の製造工程を示す工程図である。FIG. 6 is a process diagram showing a manufacturing process of the air battery 1001. 図6(a)〜(e)は、実施形態1に係る空気電池1001が製造される工程を示す図である。FIGS. 6A to 6E are diagrams illustrating steps in which the air battery 1001 according to the first embodiment is manufactured. 図7(a)〜(f)は、実施形態1に係るセパレーターケース400を形成して、ケース内に活物質粒子302m、バインダー302bを注入する工程を示す図である。FIGS. 7A to 7F are diagrams illustrating a process of forming the separator case 400 according to the first embodiment and injecting the active material particles 302m and the binder 302b into the case. 図8(a)は、実施形態2に係る2極式空気電池1002の斜視図である。図8(b)は、実施形態2に係る2極式空気電池1002の断面図である。FIG. 8A is a perspective view of a bipolar air battery 1002 according to the second embodiment. FIG. 8B is a cross-sectional view of the bipolar air battery 1002 according to the second embodiment. 図9(a)は、実施形態3に係る3極式空気電池1003の斜視図である。図9(b)は、実施形態3に係る3極式空気電池1003の断面図である。FIG. 9A is a perspective view of a three-pole air battery 1003 according to the third embodiment. FIG. 9B is a cross-sectional view of the tripolar air battery 1003 according to the third embodiment. 図10(a)は、第1の負極表面312に活物質層342、第2の負極表面313に活物質層343が形成された金属負極の断面図である。図10(b)、(c)は、A−A´の線、B−B´の線で切断した断面図である。FIG. 10A is a cross-sectional view of a metal negative electrode in which an active material layer 342 is formed on the first negative electrode surface 312 and an active material layer 343 is formed on the second negative electrode surface 313. FIGS. 10B and 10C are cross-sectional views taken along the line AA ′ and the line BB ′.

以下、本開示の実施の形態に係る金属空気電池及びこの金属空気電池の製造方法について、図面を参照しつつ説明する。     Hereinafter, a metal-air battery and a method for manufacturing the metal-air battery according to an embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings.

(実施形態1)
1.1 空気電池の構成
図1は、亜鉛空気電池である空気電池1001の外観を示す斜視図である。尚、説明の便宜上、空気電池1001の上下方向をZ軸方向、厚み方向をX軸方向、水平方向をY軸方向とする。以降の図でも、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向をこの意味で使用する。
(Embodiment 1)
1.1 Configuration of Air Battery FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of an air battery 1001 that is a zinc-air battery. For convenience of explanation, the vertical direction of the air battery 1001 is defined as the Z-axis direction, the thickness direction is defined as the X-axis direction, and the horizontal direction is defined as the Y-axis direction. In the following drawings, the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are used in this sense.

図2は、図1における空気電池1001を構成部材に分解して示す分解図である。図3は、後述する負極用リード端子311が存在する位置で空気電池1001をXZ平面で切断した場合の断面図である。   FIG. 2 is an exploded view showing the air battery 1001 in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of the air battery 1001 cut along the XZ plane at a position where a negative electrode lead terminal 311 described later is present.

図2に示すように、第1の主壁501の内面501iには、撥水膜103と、放電用正極触媒層102と、放電用正極集電体101とが取り付けられている。放電用正極集電体101及び放電用正極触媒層102は、放電用正極100を構成する。   As shown in FIG. 2, a water repellent film 103, a discharge cathode catalyst layer 102, and a discharge cathode current collector 101 are attached to the inner surface 501 i of the first main wall 501. The discharge positive electrode current collector 101 and the discharge positive electrode catalyst layer 102 constitute a discharge positive electrode 100.

第2の主壁506の内面506iには、放電用正極集電体106と、放電用正極触媒層107と、撥水膜108とが取り付けられている。放電用正極集電体106及び放電用正極触媒層107は、放電用正極105を構成する。放電用正極集電体101と、放電用正極集電体106との間には、負極集電体301、活物質層302、303を内包したセパレーターケース400が設けられている。負極集電体301、活物質層302、303は金属負極300を構成する。放電用正極集電体101、106、負極集電体301は、実質的に平行関係を維持しつつ、X軸方向に並べられている。   A discharge positive electrode current collector 106, a discharge positive electrode catalyst layer 107, and a water repellent film 108 are attached to the inner surface 506 i of the second main wall 506. The discharge positive electrode current collector 106 and the discharge positive electrode catalyst layer 107 constitute a discharge positive electrode 105. A separator case 400 including a negative electrode current collector 301 and active material layers 302 and 303 is provided between the discharge positive electrode current collector 101 and the discharge positive electrode current collector 106. The negative electrode current collector 301 and the active material layers 302 and 303 constitute the metal negative electrode 300. The positive electrode current collectors 101 and 106 for discharge and the negative electrode current collector 301 are arranged in the X-axis direction while maintaining a substantially parallel relationship.

(放電用正極集電体101、106)
放電用正極集電体101、106は、それぞれ放電用正極リード端子111、112と電気的に接続されており、放電用正極触媒層102、107で生じた電荷を、図示しない外部回路に供給する。
(Discharge positive electrode current collectors 101 and 106)
The discharge positive electrode current collectors 101 and 106 are electrically connected to the discharge positive electrode lead terminals 111 and 112, respectively, and supply charges generated in the discharge positive electrode catalyst layers 102 and 107 to an external circuit (not shown). .

(放電用正極触媒層102、107)
放電用正極触媒層102、107は、導電性の多孔性担体と、多孔性担体に担持された触媒とで構成され、酸素ガスと水と電子とが共存する三相界面を形成し、第1の主壁501に形成されたガス取込孔501h、第2の主壁506に形成されたガス取込孔506hから酸素の供給を受けて、放電反応を進行させる。
(Discharge positive electrode catalyst layers 102 and 107)
The discharge positive electrode catalyst layers 102 and 107 are composed of a conductive porous carrier and a catalyst supported on the porous carrier, and form a three-phase interface in which oxygen gas, water, and electrons coexist, and In response to the supply of oxygen from the gas intake hole 501h formed in the main wall 501 and the gas intake hole 506h formed in the second main wall 506, the discharge reaction proceeds.

(セパレーターケース400)
セパレーターケース400は、活物質、及び、その反応生成物を透過せず、電解液のみを透過する隔膜により構成される袋状体である。図3に示すようにセパレーターケース400の底部409は、まち面になっており、上方端401、402が封止されている。
(Separator case 400)
Separator case 400 is a bag-like body constituted by a diaphragm that does not pass through the active material and its reaction product and only passes through the electrolytic solution. As shown in FIG. 3, the bottom portion 409 of the separator case 400 is a gusset surface, and the upper ends 401 and 402 are sealed.

(負極集電体301)
負極集電体301は、その上方端部に負極用リード端子311が取り付けられ、セパレーターケース400に収容される。
(Negative electrode current collector 301)
The negative electrode current collector 301 has a negative electrode lead terminal 311 attached to the upper end thereof, and is accommodated in the separator case 400.

(活物質層302、303)
活物質層302、303は、図3に示すように負極集電体301の第1の負極表面312、第2の負極表面313のそれぞれと接触して形成される。活物質層302、303は、活物質粒子からなる多孔性の伝導材であり、活物質粒子の粒子間の空隙に電解液を浸透させることで、活物質粒子と電解液との接触界面を広く確保し、確保された接触界面で、活物質と、水酸化物イオン(OH-)とが関わる化学反応を生じさせる。
(Active material layers 302 and 303)
The active material layers 302 and 303 are formed in contact with the first negative electrode surface 312 and the second negative electrode surface 313 of the negative electrode current collector 301 as shown in FIG. The active material layers 302 and 303 are porous conductive materials made of active material particles, and the electrolyte solution penetrates into the gaps between the particles of the active material particles, thereby widening the contact interface between the active material particles and the electrolyte solution. A chemical reaction involving the active material and hydroxide ions (OH ) is generated at the secured contact interface.

図4は、金属負極300のうち、負極集電体301、活物質層303を抜き出して、放電用正極集電体106と共に示す。図4における「F(Z)」は、Z軸における任意の位置における活物質の厚みを規定する関数である。図4の一例では、Z軸上の3つの位置(位置Zn、Za、Zb)のそれぞれの厚みとして、F(Zn)、F(Za)、F(Zb)が示されている。活物質層302、活物質層303の厚みは、それぞれ負極集電体301の第1の負極表面312、負極313から電解液の液面までの最短距離である。   FIG. 4 shows the negative electrode current collector 301 and the active material layer 303 extracted from the metal negative electrode 300 and shows them together with the positive electrode current collector 106 for discharge. “F (Z)” in FIG. 4 is a function that defines the thickness of the active material at an arbitrary position on the Z-axis. In the example of FIG. 4, F (Zn), F (Za), and F (Zb) are shown as the thicknesses of the three positions (positions Zn, Za, and Zb) on the Z-axis. The thicknesses of the active material layer 302 and the active material layer 303 are the shortest distances from the first negative electrode surface 312 and the negative electrode 313 of the negative electrode current collector 301 to the liquid surface of the electrolytic solution, respectively.

図4において、負極用リード端子311の取り付け部の直近にあたる位置Znでは、負極用リード端子311の取り付け位置から負極集電体301を流れる電流の経路長が短く(En)電子伝導抵抗が小さい反面、活物質の厚みが小さく(図4におけるF(Zn)参照)、また、放電用正極集電体101との間隔が広く(図4におけるD−F(Zn)参照)、イオン伝導抵抗が大きくなる。   In FIG. 4, at the position Zn, which is in the immediate vicinity of the attachment portion of the negative electrode lead terminal 311, the path length of the current flowing from the negative electrode lead terminal 311 through the negative electrode current collector 301 is short (En), but the electron conduction resistance is small. The thickness of the active material is small (see F (Zn) in FIG. 4), the distance from the discharge positive electrode current collector 101 is wide (see DF (Zn) in FIG. 4), and the ion conduction resistance is large. Become.

一方、位置Zbでは、負極用リード端子311の取り付け位置からの負極集電体301を流れる電流の経路長が長く(Eb)、電子伝導抵抗が大きくなっている反面、活物質の厚みが大きく(図4におけるF(Zb)>F(Zn)参照)、また、放電用正極集電体101との間隔が狭まっている(図4におけるD−F(Zb)参照)ため、イオン伝導抵抗が小さくなる。そのため、放電用正極集電体106の表面から負極用リード端子311の直近となる位置Znに至る経路Pa1と、負極用リード端子311から離反した位置Zbに至る経路Pa2とでは、電流量が均衡している。   On the other hand, at the position Zb, the path length of the current flowing through the negative electrode current collector 301 from the attachment position of the negative electrode lead terminal 311 is long (Eb) and the electron conduction resistance is large, but the thickness of the active material is large ( 4 (see F (Zb)> F (Zn) in FIG. 4), and the distance from the discharge positive electrode current collector 101 is narrow (see DF (Zb) in FIG. 4), the ion conduction resistance is small. Become. Therefore, the amount of current is balanced between the path Pa1 from the surface of the discharge positive electrode current collector 106 to the position Zn closest to the negative electrode lead terminal 311 and the path Pa2 from the negative electrode lead terminal 311 to the position Zb. doing.

活物質層303における活物質の厚みは、負極用リード端子311の取付け位置から遠方に向かうにつれ漸次増大しており(F(Zb)>F(Za)>F(Zn))、放電用正極集電体106との間隔が狭めているから(D−F(Zb)<D−F(Za)<D−F(Zn))、負極用リード端子311の取り付け位置から離れた位置における電流の流れ易さが、Z軸方向の複数の位置の何れかに偏るという、電流の流れ易さの位置的な偏りが抑制される。これにより、放電用正極集電体106の表面から負極集電体301の表面へ流れる電流量は、Z軸方向の複数位置のそれぞれで均等に近づく。   The thickness of the active material in the active material layer 303 is gradually increased from the attachment position of the negative electrode lead terminal 311 toward the far side (F (Zb)> F (Za)> F (Zn)). Since the distance from the electric body 106 is narrow (DF (Zb) <DF (Za) <DF (Zn)), the current flow at a position away from the attachment position of the negative electrode lead terminal 311. A positional bias in the ease of current flow, in which the ease is biased to any of a plurality of positions in the Z-axis direction, is suppressed. As a result, the amount of current flowing from the surface of the discharge positive electrode current collector 106 to the surface of the negative electrode current collector 301 approaches equally at each of a plurality of positions in the Z-axis direction.

活物質層302、303の厚みの測定方法は、X線トモグラフィーにより空気電池のXZ断面の断面観察を行うことで実測することができる。   The method for measuring the thickness of the active material layers 302 and 303 can be measured by observing the XZ cross section of the air battery by X-ray tomography.

1.2 放電時の化学反応
以下、空気電池1001の放電時における化学反応について説明する。
金属負極300では、放電用正極100で生じた水酸化物イオンと、活物質層302、303の活物質粒子との化学反応が発生する。活物質粒子が亜鉛である場合、亜鉛が酸化され、ジンケートイオンが生成される。ジンケートイオンの生成過程で、電子が放出される。放出された電子は、金属負極300から放電用正極100に供給される。ジンケートイオンは、反応生成物である酸化亜鉛として析出する。
1.2 Chemical Reaction During Discharge Hereinafter, a chemical reaction during discharge of the air battery 1001 will be described.
In the metal negative electrode 300, a chemical reaction occurs between the hydroxide ions generated in the discharge positive electrode 100 and the active material particles in the active material layers 302 and 303. When the active material particles are zinc, zinc is oxidized and zincate ions are generated. Electrons are emitted during the formation of zincate ions. The emitted electrons are supplied from the metal negative electrode 300 to the discharge positive electrode 100. The zincate ions are precipitated as zinc oxide which is a reaction product.

放電用正極集電体101では、図2に示す第1の主壁501のガス取込孔501hを通じて外部から取り込まれた酸素と、水と、金属負極300から供給された電子とが反応して水酸化物イオンを生じさせる。   In the positive electrode current collector 101 for discharge, oxygen taken in from the outside through the gas intake holes 501h of the first main wall 501 shown in FIG. 2 reacts with water and electrons supplied from the metal negative electrode 300. This produces hydroxide ions.

図4において、Z軸上のZnからZaまでの領域を第1領域321とし、ZaからZbまでの領域を第2領域322とした場合、第1領域321では、電子伝導抵抗の寄与が小さく、イオン伝導抵抗の寄与が大きい。一方で、第2領域322では、電子伝導抵抗の寄与が大きく、イオン伝導抵抗の寄与が小さくなっている。そのため、反応生成物である酸化亜鉛の堆積は、負極用リード端子311から近い第1領域321、負極用リード端子311から遠い第2領域322のそれぞれで偏りなく発生し、反応生成物の堆積が、負極用リード端子311に近い部分に集中することはない。金属負極300の膨張による応力が、複数の場所に分散されるので、外装容器500の破断を避けることができる。   In FIG. 4, when the region from Zn to Za on the Z axis is the first region 321 and the region from Za to Zb is the second region 322, the contribution of the electron conduction resistance is small in the first region 321. The contribution of ion conduction resistance is large. On the other hand, in the second region 322, the contribution of the electron conduction resistance is large and the contribution of the ion conduction resistance is small. Therefore, the deposition of zinc oxide, which is a reaction product, occurs evenly in each of the first region 321 near the negative electrode lead terminal 311 and the second region 322 far from the negative electrode lead terminal 311, and the reaction product is deposited. , The concentration is not concentrated on the portion near the negative electrode lead terminal 311. Since the stress due to the expansion of the metal negative electrode 300 is dispersed in a plurality of locations, the outer container 500 can be prevented from being broken.

第1領域321のZ軸方向(負極端子リード311を上にして、金属空気電池1001を水平面に静置された状態の重力方向)の大きさは、負極集電体301のZ軸方向において、負極リード端子311の取り付け位置からZ軸方向の他端までの距離の1/2以下に定めることが好ましく、さらに1/4以下であることが好ましい。第2領域322のZ軸方向の大きさは、負極リード端子311の取り付け位置からZ軸方向の他端までの距離の1/2〜3/4に定めることが好ましい。   The size of the first region 321 in the Z-axis direction (the gravitational direction in a state where the metal-air battery 1001 is placed on a horizontal surface with the negative electrode terminal lead 311 facing up) is the Z-axis direction of the negative electrode current collector 301. The distance is preferably set to ½ or less of the distance from the attachment position of the negative electrode lead terminal 311 to the other end in the Z-axis direction, and more preferably ¼ or less. The size of the second region 322 in the Z-axis direction is preferably set to ½ to 3/4 of the distance from the attachment position of the negative electrode lead terminal 311 to the other end in the Z-axis direction.

1.3 空気電池の製造方法
次に、金属空気電池1の製造方法について説明する。図5は、実施形態1に係る空気電池1001の製造工程を示す工程図である。
1.3 Manufacturing Method of Air Battery Next, a manufacturing method of the metal air battery 1 will be described. FIG. 5 is a process diagram showing a manufacturing process of the air battery 1001 according to the first embodiment.

ステップS101において、図6(a)の矢印ov1に示すように外装容器500の第1の主壁501の内面501iに、撥水膜103を重ね合わせ、熱溶着することにより第1の主壁501と撥水膜103とを一体化する。   In step S101, the water repellent film 103 is overlaid on the inner surface 501i of the first main wall 501 of the outer container 500 as shown by the arrow ov1 in FIG. And the water repellent film 103 are integrated.

続くステップS102では、一体化された第1の主壁501及び撥水膜103に、図6(b)の矢印ov2に示すように放電用正極触媒層102及び放電用正極集電体101を重ね合わせ、プレス加工に供することで、これらを一体構成にする。   In the subsequent step S102, the discharge positive electrode catalyst layer 102 and the discharge positive electrode current collector 101 are superimposed on the integrated first main wall 501 and water repellent film 103 as indicated by an arrow ov2 in FIG. 6B. By combining and subjecting to press working, these are integrated.

電解液としてアルカリ性水溶液を使用する場合、耐腐食性の観点から、放電用正極集電体101は、ニッケル(Ni)、ステンレス(SUS)などの金属素材の表面に対してニッケルメッキを施した材料を使用することが望ましい。メッシュ、エキスパンドメタル、パンチングメタル、金属粒子や金属繊維の焼結体、発泡金属などを使用することで放電用正極集電体101を多孔性とすることもできる。   When an alkaline aqueous solution is used as the electrolytic solution, the discharge positive electrode current collector 101 is a material obtained by applying nickel plating to the surface of a metal material such as nickel (Ni) or stainless steel (SUS) from the viewpoint of corrosion resistance. It is desirable to use The discharge positive electrode current collector 101 can be made porous by using a mesh, an expanded metal, a punching metal, a sintered body of metal particles or metal fibers, a foam metal, or the like.

放電用正極触媒層により担持される触媒としては、空気電池の技術分野で一般的に使用される触媒が使用でき、例えば、白金(Pt)、マンガン(Mn)、ランタン(La)、チタン(Ti)、コバルト(Co)等の1種以上の金属、または、鉄、ニッケル、チタン、銅、ルテニウム、セレン、タングステン、バナジウム、モリブデン、マンガン、ニオブなどの金属酸化物、金属水酸化物を用いることができる。撥水膜103の撥水性樹脂としては、例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)が好ましい。   As a catalyst supported by the positive electrode catalyst layer for discharge, a catalyst generally used in the technical field of air batteries can be used. For example, platinum (Pt), manganese (Mn), lanthanum (La), titanium (Ti ), One or more metals such as cobalt (Co), or metal oxides such as iron, nickel, titanium, copper, ruthenium, selenium, tungsten, vanadium, molybdenum, manganese, niobium, and metal hydroxides. Can do. For example, polytetrafluoroethylene (PTFE) is preferable as the water-repellent resin of the water-repellent film 103.

外装容器500の第2の主壁506についても、同様の処理を行い、図6(c)に示すように第2の主壁506に、撥水膜108、放電用正極触媒層107、放電用正極集電体106を一体にする。   The same processing is performed on the second main wall 506 of the outer container 500, and as shown in FIG. 6C, the water repellent film 108, the discharge positive electrode catalyst layer 107, and the discharge The positive electrode current collector 106 is integrated.

放電用正極リード端子111、112は、アルミニウム、ニッケル、チタン、ステンレス、銅により構成されるリード本体(これらの合金でもよい)に、ポリイミド(PI)樹脂、ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂等からなる耐熱絶縁部を設けることで構成される。尚、負極用リード端子311も同じ構成である。   The positive electrode lead terminals 111 and 112 for discharge are made of heat-resistant material made of polyimide (PI) resin, polyphenylene sulfide (PPS) resin, etc. on a lead body (which may be an alloy thereof) made of aluminum, nickel, titanium, stainless steel, or copper. It is configured by providing an insulating part. The negative electrode lead terminal 311 has the same configuration.

上記のステップS101、S102と並行して、ステップS103、S104を実行する。ステップS103では、底部にまち面がある袋状体のセパレーターケース400を形成する。以下、セパレーターケース400の形成過程を、詳細に説明する。   In parallel with the above steps S101 and S102, steps S103 and S104 are executed. In step S103, a bag-shaped separator case 400 having a gusset surface at the bottom is formed. Hereinafter, the process of forming the separator case 400 will be described in detail.

はじめに、セパレーターケース400を形成するための多孔質性のフィルム素材を用意する。係るフィルム素材としては、熱溶着性フィルムのみからなる単層構造のもの、熱溶着性フィルムと、耐熱性基材とが積層された複層構造のものを使用することができる。   First, a porous film material for forming the separator case 400 is prepared. As such a film material, a single layer structure composed only of a heat-weldable film or a multilayer structure in which a heat-weldable film and a heat-resistant substrate are laminated can be used.

熱溶着性フィルムとしては、具体的には、ポリプロピレン(PP)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリエチレン(PE)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のポリオレフィン系樹脂材料を使用することができる。耐熱性基材としては、耐熱性を有する合成樹脂系材料を含むことが好ましく例えば、ナイロン、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリブチレンテレフタラート(PBT)などのポリオレフィン系樹脂を好適に用いることができる。   Specifically, polyolefin resin materials such as polypropylene (PP), polyvinyl alcohol (PVA), polyethylene (PE), and polytetrafluoroethylene (PTFE) can be used as the heat-welding film. As the heat-resistant substrate, it is preferable to include a heat-resistant synthetic resin-based material. For example, polyolefin resins such as nylon, polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT) can be suitably used. .

図7(a)のfd1、fd2に示すように、フィルム素材420の左端421、右端422を折って、右端422を、左端421に重ね合わせて熱溶着することで、筒状にする。   As shown by fd1 and fd2 in FIG. 7A, the left end 421 and the right end 422 of the film material 420 are folded, and the right end 422 is overlapped with the left end 421 and thermally welded to form a cylinder.

次に、図7(b)に示すように、筒状のフィルム素材420の下端423を矢印fd3に示すように折り曲げる。更に、図7(c)に示すように、フィルム素材420の下端423において重なり合ったシート材424、425を矢印op1、op2に示すように開き、図7(d)の矢印td5、td6に示すように、シート材424、425を折り曲げ重ね合わせて熱溶着することで、図3に示すセパレーターケース400の底部409のまち面を完成させる。   Next, as shown in FIG. 7B, the lower end 423 of the tubular film material 420 is bent as indicated by an arrow fd3. Further, as shown in FIG. 7C, the sheet materials 424 and 425 overlapped at the lower end 423 of the film material 420 are opened as indicated by arrows op1 and op2, and as indicated by arrows td5 and td6 in FIG. 7D. Then, the sheet materials 424 and 425 are folded and overlapped and thermally welded, whereby the town surface of the bottom portion 409 of the separator case 400 shown in FIG. 3 is completed.

更に、図7(e)に示す左右の側部426、427を形成し、セパレーターケース400を完成させる。セパレーターケース400は、セパレーターケースの上方端401から底部のまち面に向かって、厚みが増す形状となる。底部にまち面があるセパレーターケース400が完成すれば、ステップS104に移行する。   Further, left and right side portions 426 and 427 shown in FIG. 7E are formed to complete the separator case 400. The separator case 400 has a shape in which the thickness increases from the upper end 401 of the separator case toward the bottom face. If the separator case 400 with the bottom surface is completed, the process proceeds to step S104.

ステップS104では、セパレーターケース400に、負極集電体301を挿入するのと共に、活物質層302、303の原材料となる活物質を注入する。具体的にいうと、図7(f)に示すように負極用リード端子311が取り付けられた負極集電体301をセパレーターケース400に挿入し、活物質粒子302mと、バインダー302bとを、セパレーターケース400の上方端401から注入する。   In step S <b> 104, the negative electrode current collector 301 is inserted into the separator case 400 and an active material that is a raw material of the active material layers 302 and 303 is injected. Specifically, as shown in FIG. 7 (f), the negative electrode current collector 301 to which the negative electrode lead terminal 311 is attached is inserted into the separator case 400, and the active material particles 302m and the binder 302b are inserted into the separator case. Inject from the upper end 401 of 400.

バインダー302bとしては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)を用いることができる。また、ゲル材を用いてもよい、
負極集電体301は、多孔性でかつ電子伝導性を有する材料によって形成することが望ましい。また、自己腐食抑制の観点からは、銅や錫等の水素過電圧の高い材料、又はステンレス等の金属素材表面に水素過電圧の高い材料によるメッキが施された材料を負極集電体301として用いることが望ましい。また、負極集電体301には、放電用正極集電体101、106と同様の材質、つまり、メッシュ、エキスパンドメタル、パンチングメタル、金属粒子又は金属繊維の焼結体、及び発泡金属等を好適に用いることができる。
As the binder 302b, polytetrafluoroethylene (PTFE) or polyvinylidene fluoride (PVDF) can be used. Moreover, you may use a gel material,
The negative electrode current collector 301 is desirably formed of a porous material having electron conductivity. From the standpoint of suppressing self-corrosion, a material having a high hydrogen overvoltage such as copper or tin or a material obtained by plating a metal material surface such as stainless steel with a material having a high hydrogen overvoltage is used as the negative electrode current collector 301. Is desirable. The negative electrode current collector 301 is preferably made of the same material as the positive electrode current collectors 101 and 106 for discharge, that is, a mesh, expanded metal, punching metal, metal particle or metal fiber sintered body, and foam metal. Can be used.

活物質層302、303に含まれる活物質粒子として、還元状態の金属粒子を用いても、酸化状態の粒子を用いてもよい。還元状態の金属粒子としては、亜鉛(Zn)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、リチウム(Li)といった金属の金属粉を用いる。活物質粒子が亜鉛(Zn)を含む場合、還元状態の金属亜鉛粒子を用いてもよいし、酸化状態の酸化亜鉛または水酸化亜鉛粒子を用いてもよい。尚、活物質金属粒子に限らす、ゲル状の活物質金属粒子をセパレーターケース400に注入してもよい。また、活物質層302、303は、活物質粒子の他に、活物質粒子同士を結着させるバインダーや、活物質層の導電性を向上させる導電助剤を含んでいてもよい。バインダーおよび導電助剤は、特に限定されず、空気電池の技術分野で一般的に使用されるものから適宜選択すればよい。   As the active material particles included in the active material layers 302 and 303, reduced metal particles or oxidized particles may be used. As the metal particles in the reduced state, metal metal powder such as zinc (Zn), magnesium (Mg), aluminum (Al), and lithium (Li) is used. When the active material particles contain zinc (Zn), reduced metal zinc particles may be used, or oxidized zinc oxide or zinc hydroxide particles may be used. In addition, you may inject | pour into the separator case 400 not only an active material metal particle but the gel-like active material metal particle. In addition to the active material particles, the active material layers 302 and 303 may include a binder that binds the active material particles and a conductive additive that improves the conductivity of the active material layer. The binder and the conductive additive are not particularly limited, and may be appropriately selected from those generally used in the technical field of air batteries.

活物質粒子302mと共にバインダー302bが注入されることで、底部409がまち面になっているセパレーターケース400の内部で活物質が固形化してゆく。そうすると、負極用リード端子311から離間するにつれ、活物質が厚みを増すような形状で、活物質層302、303が形成される。このように注入した活物質の固形化が完了すれば、金属負極300及びセパレーターケース400が完成する。   By injecting the binder 302b together with the active material particles 302m, the active material is solidified inside the separator case 400 having the bottom 409 as a gusset surface. Then, the active material layers 302 and 303 are formed in such a shape that the thickness of the active material increases as the distance from the negative electrode lead terminal 311 increases. When solidification of the injected active material is completed in this way, the metal negative electrode 300 and the separator case 400 are completed.

金属負極300が完成すると、ステップS105の工程を実行する。具体的にいうと、図6(d)に示すように、第1の主壁の内面501i、第2の主壁の内面506iとを対向させ、矢印bd1、bd2に示すようにセパレーターケース400を挟み込む。   When the metal negative electrode 300 is completed, the process of step S105 is performed. Specifically, as shown in FIG. 6 (d), the inner surface 501i of the first main wall and the inner surface 506i of the second main wall are opposed to each other, and the separator case 400 is set as shown by arrows bd1 and bd2. Sandwich.

ステップS106では、電解液の注入と、セパレーターケース400の封止を行う。具体的にいうと、図6(e)の矢印ij1に示すように、セパレーターケース400の上方端401からセパレーターケース400内に電解液を注入し、金属負極300を電解液に浸漬する。   In step S106, the electrolyte solution is injected and the separator case 400 is sealed. Specifically, as indicated by an arrow ij1 in FIG. 6E, an electrolytic solution is injected into the separator case 400 from the upper end 401 of the separator case 400, and the metal negative electrode 300 is immersed in the electrolytic solution.

電解液としては、アルカリ性水溶液、塩水、有機溶液等を利用することができる。   As the electrolytic solution, an alkaline aqueous solution, salt water, an organic solution, or the like can be used.

金属負極300に導通する負極用リード端子311をセパレーターケース400の上方端401から突出させた状態で、図6(e)における上方端401の内側を熱溶着し、上方端401を封止する。   With the negative electrode lead terminal 311 conducting to the metal negative electrode 300 protruding from the upper end 401 of the separator case 400, the inner side of the upper end 401 in FIG. 6E is thermally welded to seal the upper end 401.

次いで、セパレーターケース400を挟んで、第1の主壁501、第2の主壁506の左右両側の縁部502、503と、507、508と、下縁部504、509とを熱溶着し、一体化された状態にする。これにより、上部が開放した有底袋形状の外装容器500を形成する。   Next, sandwiching the separator case 400, the left and right edges 502, 503, 507, 508, and the lower edges 504, 509 of the first main wall 501, the second main wall 506 are thermally welded, Make it an integrated state. Thereby, the bottomed bag-shaped exterior container 500 having an open top is formed.

また、放電用正極リード端子111、112、負極用リード端子311を外装容器500の上方端511から突出させた状態で、図6(d)における第1の主壁501の内面501i、第2の主壁506の内面506iと、セパレーターケース400の外面との間に電解液を注入する。最後に、セパレーターケース400の上方端401の外面と、外装容器500の上方端401の内面とを熱溶着することで外装容器500を封止する。係るセパレーターケース400の封止と、外装容器500の封止とは、同時に行うことができる。   Further, in a state where the discharge positive electrode lead terminals 111 and 112 and the negative electrode lead terminal 311 are projected from the upper end 511 of the outer casing 500, the inner surface 501i and the second inner wall 501i of the first main wall 501 in FIG. An electrolyte is injected between the inner surface 506 i of the main wall 506 and the outer surface of the separator case 400. Finally, the outer container 500 is sealed by thermally welding the outer surface of the upper end 401 of the separator case 400 and the inner surface of the upper end 401 of the outer container 500. The sealing of the separator case 400 and the sealing of the outer container 500 can be performed at the same time.

4.まとめ
図4の負極集電体301において、負極用リード端子311が取り付けられた部分の直近部分Znにおける活物質層303の厚みZnは、最小となる。一方、金属負極300と、放電用正極100との間隔D−F(Zn)は最大になるので、結果として、電解液によるイオン伝導抵抗は、負極用リード端子311の直近部分Znにおいて最大となる。負極用リード端子311から負極集電体301を流れる電流の経路長は、負極用リード端子311の取り付け部の直近にあたる位置Znに至る経路(En)で最小となる。逆に、負極用リード端子311から負極集電体301を流れる電流の経路長は、負極集電体301の他方端側の位置Zbに至る経路(Eb)で最大となる。
4). Summary In the negative electrode current collector 301 of FIG. 4, the thickness Zn of the active material layer 303 in the portion Zn immediately adjacent to the portion where the negative electrode lead terminal 311 is attached is minimized. On the other hand, since the distance DF (Zn) between the metal negative electrode 300 and the discharge positive electrode 100 is maximized, as a result, the ion conduction resistance due to the electrolyte is maximized in the portion Zn immediately adjacent to the negative electrode lead terminal 311. . The path length of the current flowing from the negative electrode lead terminal 311 through the negative electrode current collector 301 is the minimum in the path (En) reaching the position Zn that is in the immediate vicinity of the attachment portion of the negative electrode lead terminal 311. Conversely, the path length of the current flowing from the negative electrode lead terminal 311 through the negative electrode current collector 301 is maximized in the path (Eb) reaching the position Zb on the other end side of the negative electrode current collector 301.

一般に空気電池において負極から正極の各部へ流れる電流は、リード端子からの集電体上での電流経路長と、電解液のイオン伝導抵抗との両方の寄与で決せられる。空気電池1001では、負極用リード端子311の直近となる位置Znに至る電流経路(En)の経路長が短い反面、放電用正極100との間隔が大きく広がっていて(図中のD−F(Zn))、イオン伝導抵抗が高い。これに対し、負極用リード端子311の遠方となる位置Zbに至る電流経路(Eb)は経路長が長い反面、放電用正極100との間隔が狭められていて(図中のD−F(Zb))、イオン伝導抵抗が低い。   In general, the current flowing from the negative electrode to each part of the positive electrode in an air battery is determined by the contribution of both the current path length on the current collector from the lead terminal and the ionic conduction resistance of the electrolyte. In the air battery 1001, although the path length of the current path (En) reaching the position Zn closest to the negative electrode lead terminal 311 is short, the distance from the discharge positive electrode 100 is greatly widened (D-F ( Zn)), ion conduction resistance is high. On the other hand, the current path (Eb) leading to the position Zb far from the negative electrode lead terminal 311 has a long path length, but the distance from the positive electrode 100 for discharge is narrowed (DF (Zb in the figure)). )), Low ion conduction resistance.

集電体上での電流経路長が大きい経路において、イオン伝導抵抗が低くなるよう、活物質層303に傾斜を設けているので、空気電池1001は、負極用リード端子311の直近から放電用正極100に流れる電流値と、負極用リード端子311より遠い場所から放電用正極100に流れる電流値とを均衡させることができる。その結果、反応生成物の生成量も、リード端子近くの電解液と、リード端子から遠い電解液とにおいて均衡することになる。それ故、反応生成物は、負極全体において均一な頻度で発生する。   Since the active material layer 303 is inclined so that the ionic conduction resistance is low in a path having a large current path length on the current collector, the air battery 1001 is disposed in the vicinity of the negative electrode lead terminal 311 from the positive electrode for discharge. The current value flowing through 100 and the current value flowing through the discharge positive electrode 100 from a location far from the negative lead terminal 311 can be balanced. As a result, the amount of reaction product produced is also balanced between the electrolyte near the lead terminal and the electrolyte far from the lead terminal. Therefore, the reaction product is generated at a uniform frequency throughout the negative electrode.

そのため、空気電池1001では、活物質の堆積により金属負極300が膨張する場合であっても、負極全体を、略均等な比率で膨張させることができる。負極膨張による応力は、負極全体に分散されるので、外装容器500の破断を回避することができ、電解液の漏洩を防止することができる。   Therefore, in the air battery 1001, even when the metal negative electrode 300 expands due to the deposition of the active material, the entire negative electrode can be expanded at a substantially equal ratio. Since the stress due to the expansion of the negative electrode is dispersed throughout the negative electrode, the outer container 500 can be prevented from being broken and the electrolyte solution can be prevented from leaking.

更に、本開示では、Z軸負方向(空気電池1001の下方)に近づくにつれ、活物質層302、活物質層303の厚みを大きくしているので、空気電池を起立姿勢で使用する際の安定性を向上させることができる。   Further, in the present disclosure, as the thickness of the active material layer 302 and the active material layer 303 is increased as approaching in the negative Z-axis direction (below the air battery 1001), the stability when using the air battery in a standing posture is increased. Can be improved.

(実施形態2)
実施形態1では、放電用正極100、105の間に金属負極300が配された金属空気電池を構成する。これに対し実施形態2では、放電用正極100と金属負極300が一対となった金属空気電池を構成する。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, a metal-air battery in which a metal negative electrode 300 is disposed between the discharge positive electrodes 100 and 105 is configured. On the other hand, Embodiment 2 constitutes a metal-air battery in which the discharge positive electrode 100 and the metal negative electrode 300 are paired.

2.1 空気電池の構成
図8(a)は、実施形態2に係る空気電池1002の斜視図であり、図8(b)は、図3と同様の位置で、空気電池1002を切断した場合の断面図である。
2.1 Configuration of Air Battery FIG. 8A is a perspective view of the air battery 1002 according to Embodiment 2, and FIG. 8B is a case where the air battery 1002 is cut at the same position as in FIG. FIG.

実施形態2では、図8(b)に示すように、負極集電体301の第1の負極表面312側にのみ、活物質層302が形成されている。第2の負極表面313には、活物質層は形成されていない。第1の負極表面312に形成された活物質層302は、実施形態1に述べたものと同じであり、Z軸方向の位置が進むにつれ、活物質の厚みを増す。第2の負極表面313は、負極活物質層が形成されておらず、代わりに、ラミネートシート521が添着されている。   In Embodiment 2, as shown in FIG. 8B, the active material layer 302 is formed only on the first negative electrode surface 312 side of the negative electrode current collector 301. An active material layer is not formed on the second negative electrode surface 313. The active material layer 302 formed on the first negative electrode surface 312 is the same as that described in Embodiment 1, and the thickness of the active material increases as the position in the Z-axis direction advances. A negative electrode active material layer is not formed on the second negative electrode surface 313, and a laminate sheet 521 is attached instead.

2.2まとめ
放電用正極の形成箇所は、空気電池1002のうち、第1の主壁501側のみになるので、空気電池1002のラミネートシート521は、第1の主壁501側に配置された撥水膜103より強度に優れるため、ラミネートシート521側に衝撃が加わったとしても、空気電池1002が損傷を受ける可能性は低い。これにより、空気電池1002が衝撃を受けた際の破損リスクを低減させることができる。
2.2 Summary Since the discharge positive electrode is formed only on the first main wall 501 side of the air battery 1002, the laminate sheet 521 of the air battery 1002 is disposed on the first main wall 501 side. Since the strength is higher than that of the water-repellent film 103, the air battery 1002 is less likely to be damaged even if an impact is applied to the laminate sheet 521 side. Thereby, the risk of breakage when the air battery 1002 receives an impact can be reduced.

(実施形態3)
実施形態1では、活物質層302、303のそれぞれに放電用正極100、105を対向させたが、実施形態3では、活物質層303に充電用正極を対向させて、充放電機能を発揮する空気電池を構成する。実施形態3に係る空気電池は、図9(b)に示すように、金属負極300、放電用正極100、充電用正極200とを備えた3極式空気である。
(Embodiment 3)
In the first embodiment, the discharge positive electrodes 100 and 105 are opposed to the active material layers 302 and 303, respectively. However, in the third embodiment, the charge positive electrode is opposed to the active material layer 303 and the charge / discharge function is exhibited. Construct an air battery. As shown in FIG. 9B, the air battery according to Embodiment 3 is tripolar air including a metal negative electrode 300, a discharge positive electrode 100, and a charge positive electrode 200.

3.1 空気電池の構成
図9(a)は、実施形態3に係る3極式空気電池1003の斜視図である。図9(b)は、3極式空気電池1003の断面図である。図9(b)に示すように、実施形態3の負極集電体301の第2の負極表面313は、充電用正極200と対向している。図9(b)に示すように、充電用正極200は、充電用正極集電体201と、撥水膜202とで構成される。
3.1 Configuration of Air Battery FIG. 9A is a perspective view of a three-pole air battery 1003 according to the third embodiment. FIG. 9B is a cross-sectional view of the tripolar air battery 1003. As shown in FIG. 9B, the second negative electrode surface 313 of the negative electrode current collector 301 of Embodiment 3 faces the charging positive electrode 200. As shown in FIG. 9B, the charging positive electrode 200 includes a charging positive electrode current collector 201 and a water repellent film 202.

(充電用正極集電体201)
充電用正極集電体201は、充電用正極リード端子211を介して、図示しない外部回路から充電反応に必要となる電荷の供給を受けることで、酸素(気相)、水(液相)、電子伝導体(固相)が共存する三相界面で充電反応を進行させる。この充電反応は、電解液であるアルカリ性水溶液に含まれる水酸化物イオン(OH-)から、酸素と水と電子とを生成する化学反応である。また、実施形態3では、図2に示された第2の主壁506に形成されたガス取込孔506hにガス排出孔としての機能を与えており(ガス排出孔506hと呼ぶ。)、充電用正極集電体201は、ガス排出孔506hを介して、充電反応により生成される酸素ガスの排出を促す。
(Charging positive electrode current collector 201)
The positive electrode current collector for charging 201 is supplied with charges necessary for a charging reaction from an external circuit (not shown) via the positive electrode lead terminal for charging 211, so that oxygen (gas phase), water (liquid phase), The charging reaction proceeds at the three-phase interface where the electron conductor (solid phase) coexists. This charging reaction is a chemical reaction that generates oxygen, water, and electrons from hydroxide ions (OH ) contained in an alkaline aqueous solution that is an electrolytic solution. In the third embodiment, the gas intake hole 506h formed in the second main wall 506 shown in FIG. 2 has a function as a gas discharge hole (referred to as a gas discharge hole 506h), and charging is performed. The positive electrode current collector 201 promotes the discharge of oxygen gas generated by the charging reaction through the gas discharge hole 506h.

(撥水膜202)
撥水膜202は、充電用正極集電体201と、外装容器501との間に配され、充電用正極200を介した電解液の漏洩を抑制する。また充電反応により生成される酸素ガスなどのガスを電解液と分離し、ガス排出孔506hからの排出を促す。
(Water repellent film 202)
The water-repellent film 202 is disposed between the charging positive electrode current collector 201 and the outer container 501, and suppresses leakage of the electrolyte solution via the charging positive electrode 200. Further, a gas such as oxygen gas generated by the charging reaction is separated from the electrolytic solution, and discharge from the gas discharge hole 506h is promoted.

3.2 充電時の化学反応
充電時では、金属負極300の活物質層302、303において、亜鉛金属分子の析出反応が生じる。こうした析出反応により、活物質層302、303には、亜鉛金属分子が堆積し、負極活物質の体積が増える。
3.2 Chemical Reaction During Charging During charging, a precipitation reaction of zinc metal molecules occurs in the active material layers 302 and 303 of the metal negative electrode 300. By such a precipitation reaction, zinc metal molecules are deposited on the active material layers 302 and 303, and the volume of the negative electrode active material increases.

活物質層302、303は、実施形態1と同様、負極用リード端子311に近い部分で厚みが小さく、負極用リード端子311から遠ざかるにつれ、厚みが大きくなるという傾斜形状をなすので、析出反応の発生場所が、負極用リード端子311の取り付け位置に偏ることはない。亜鉛金属分子の堆積は、負極用リード端子311の取り付け位置から遠い、図9(a)に示す他方端部側の位置301eでも発生するので、活物質層302、303は全域にわたり、均等な比率で膨張する。   As in the first embodiment, the active material layers 302 and 303 have an inclined shape in which the thickness decreases near the negative electrode lead terminal 311 and increases as the distance from the negative electrode lead terminal 311 increases. The generation location is not biased to the mounting position of the negative electrode lead terminal 311. Since the deposition of zinc metal molecules occurs at a position 301e on the other end side as shown in FIG. 9A, which is far from the attachment position of the negative electrode lead terminal 311, the active material layers 302 and 303 have an equal ratio over the entire area. Inflates with.

3.3 製造方法
次に、3極式空気電池1003の製造方法について述べる。
3.3 Manufacturing Method Next, a manufacturing method of the tripolar air battery 1003 will be described.

3極式空気電池1003の製造にあたっては、撥水膜202を第2の主壁506の内面に熱溶着により取り付け、充電用正極集電体201を、プレスにより第2の主壁506に取り付ける。   In manufacturing the three-pole air battery 1003, the water repellent film 202 is attached to the inner surface of the second main wall 506 by heat welding, and the charging positive electrode current collector 201 is attached to the second main wall 506 by pressing.

充電用正極200は、多孔性でかつ電子伝導性を有する材料であることが望ましい。電解液としてアルカリ性水溶液を使用する場合、耐腐食性、充電反応に対する酸素発生触媒能の観点から、ニッケル(Ni)、あるいは、ステンレス(SUS)などを使用することが望ましい。充電用正極200として、メッシュ、エキスパンドメタル、パンチングメタル、金属粒子や金属繊維の焼結体、発泡金属などを使用することで充電用正極200を多孔性とすることもできる。充電用正極200は、表面に充電反応を促進する酸素発生触媒粒子を具備していてもよい。また、充電用正極リード端子211は、充電用正極リード端子211と同様の構成とすることができる。   The charging positive electrode 200 is desirably a porous material having electron conductivity. When an alkaline aqueous solution is used as the electrolytic solution, it is desirable to use nickel (Ni), stainless steel (SUS), or the like from the viewpoints of corrosion resistance and oxygen generation catalytic ability for a charging reaction. By using a mesh, an expanded metal, a punching metal, a sintered body of metal particles or metal fibers, a foamed metal, or the like as the charging positive electrode 200, the charging positive electrode 200 can be made porous. The positive electrode for charging 200 may include oxygen generating catalyst particles that promote a charging reaction on the surface. Further, the charging positive electrode lead terminal 211 can have the same configuration as the charging positive electrode lead terminal 211.

3.4 まとめ
充電用正極200と対向する活物質層303は、実施形態1と同様、負極用リード端子311から遠い位置では厚みが大きく、近い位置では厚みが小さく形成されているから、電流の流れ易さは、負極用リード端子311から遠い位置、近い位置の双方で均等になっており、析出反応による負極の膨張は、負極用リード端子311から遠い位置と、近い位置とで同等の頻度で発生する。負極の膨張による応力が分散されるので、充電反応における外装容器500の破断を回避することができる。
3.4 Summary As in the first embodiment, the active material layer 303 facing the charging positive electrode 200 has a large thickness at a position far from the negative lead terminal 311 and a small thickness at a close position. Ease of flow is uniform both at a position far from and close to the negative electrode lead terminal 311, and the expansion of the negative electrode due to the precipitation reaction has the same frequency at a position far from the negative electrode lead terminal 311 and at a close position. Occurs. Since the stress due to the expansion of the negative electrode is dispersed, it is possible to avoid breakage of the outer container 500 in the charging reaction.

また、活物質層303の厚みは、負極用リード端子311から遠い位置において大きくなっていて充電用正極200はやや斜め上を向く。充電用正極の傾斜により、充電用正極200による酸素の取り込みが効率化されるから、充電用正極200における充電反応を促進することができる。   Moreover, the thickness of the active material layer 303 is large at a position far from the negative electrode lead terminal 311, and the charging positive electrode 200 faces slightly upward. The inclination of the charging positive electrode increases the efficiency of oxygen uptake by the charging positive electrode 200, so that the charging reaction in the charging positive electrode 200 can be promoted.

4.その他の変形例
本発明は、上記の実施形態に限定されない。以下に示すようにしてもよい。
4). Other Modifications The present invention is not limited to the above embodiment. You may make it show below.

(1)各実施形態における活物質層302、303の形状は、図3、図4に示した傾斜形状に限られない。図4において、第2領域322において最大となる活物質の厚みが、第1領域321において最大となる活物質の厚みを上回るのであれば、どのような形状であってもよい。第1領域321における活物質の厚みが、Z軸方向にわたり全て均一であり、第2領域322の一部のみで、厚みが増えるものであってもよい。また第2領域322の最大の厚みが、第1領域321の最大の厚みを上回るのであれば、第1領域321の厚みは、図4においてZnの位置からZaの位置までの途中で最大になっていてもよい。   (1) The shape of the active material layers 302 and 303 in each embodiment is not limited to the inclined shape shown in FIGS. In FIG. 4, any shape may be used as long as the maximum active material thickness in the second region 322 exceeds the maximum active material thickness in the first region 321. The thickness of the active material in the first region 321 may be uniform throughout the Z-axis direction, and the thickness may be increased only in a part of the second region 322. In addition, if the maximum thickness of the second region 322 exceeds the maximum thickness of the first region 321, the thickness of the first region 321 becomes maximum in the middle from the position of Zn to the position of Za in FIG. 4. It may be.

(2)Z軸方向の複数位置で金属負極300を切断した場合の断面形状が、位置によって異なってもよい。変形例に係る金属負極の断面を、図10(a)に示す。本図に示すように、本変形例に係る金属負極は、負極集電体301の第1の負極表面312の側に活物質層342、第2の負極表面313の側に活物質層343が形成されている。図10(b)、(c)は、Z軸正方向において、A−A´線、B−B´線で切断した断面図である。断面形状が異なるものの、図10(c)に示す活物質層342、343の断面積Sgは、図10(b)に示す活物質層342、343の断面積Sfよりも大きくなるように形成されている。活物質層342、343の断面積がこのように設定されているので、断面積の増大により負極用リード端子311から遠い位置301fを流れる電流量は、負極用リード端子311から近い位置301n、その中間位置301mと変わらないものになる。断面積を大きくすることにより、負極用リード端子311から遠い位置での電流の流れ易さを確保するので、活物質層342、343を成形する際の形状の自由度が高まる。   (2) The cross-sectional shape when the metal negative electrode 300 is cut at a plurality of positions in the Z-axis direction may be different depending on the position. FIG. 10A shows a cross section of the metal negative electrode according to the modification. As shown in this figure, the metal negative electrode according to this modification has an active material layer 342 on the first negative electrode surface 312 side of the negative electrode current collector 301 and an active material layer 343 on the second negative electrode surface 313 side. Is formed. FIGS. 10B and 10C are cross-sectional views taken along lines AA ′ and BB ′ in the positive direction of the Z-axis. Although the cross-sectional shapes are different, the cross-sectional areas Sg of the active material layers 342 and 343 shown in FIG. 10C are formed to be larger than the cross-sectional areas Sf of the active material layers 342 and 343 shown in FIG. ing. Since the cross-sectional areas of the active material layers 342 and 343 are set in this way, the amount of current flowing through the position 301f far from the negative electrode lead terminal 311 due to the increase in the cross-sectional area is the position 301n near the negative electrode lead terminal 311, This is the same as the intermediate position 301m. By enlarging the cross-sectional area, the ease of current flow at a position far from the negative electrode lead terminal 311 is ensured, so that the degree of freedom in forming the active material layers 342 and 343 is increased.

(3)Z軸正方向における活物質層302、303の傾斜形状は、単調増加関数F(Z)をなすものでもよい。単調増加関数F(Z)は、F(Z)=A・Z+Bの形式の一次関数であり、係数Aは、負極集電体301の抵抗率に応じた値に設定される。係数Aを、放電用正極集電体101、負極集電体301の抵抗率に応じた値にすることで、負極集電体301と放電用正極集電体101との間のイオン伝導抵抗は、負極用リード端子311から遠ざかることによるオーミック損失を相殺するよう、単調減少する。オーミック損失を相殺するよう、イオン伝導抵抗を単調減少させることで、負極用リード端子311から遠ざかる位置を流れる電流量の確保が可能になる。   (3) The inclined shape of the active material layers 302 and 303 in the positive Z-axis direction may form a monotonously increasing function F (Z). The monotonic increase function F (Z) is a linear function of the form F (Z) = A · Z + B, and the coefficient A is set to a value corresponding to the resistivity of the negative electrode current collector 301. By setting the coefficient A to a value corresponding to the resistivity of the discharge positive electrode current collector 101 and the negative electrode current collector 301, the ion conduction resistance between the negative electrode current collector 301 and the discharge positive electrode current collector 101 is In order to cancel out the ohmic loss caused by moving away from the negative electrode lead terminal 311, it decreases monotonously. By monotonically decreasing the ionic conduction resistance so as to cancel out the ohmic loss, it becomes possible to secure an amount of current flowing through a position away from the negative electrode lead terminal 311.

(4)実施形態1では、活物質の粉体をセパレーターケース400に挿入して固形化することで活物質層302、303を得たが、活物質やその反応生成物を固形化することで、活物質の塊を得て、活物質の塊を図3、図5に示した傾斜形状に加工し、活物質層302、活物質層303を得てもよい。そうして得た活物質層302、活物質層303を負極集電体301に取り付け、底部にまち面がない袋状体であるセパレーターケースの上端開口から挿入して、電解液を注入した後、セパレーターケースの上端を封止する。金型成形や金属切削といった工程で、活物質層302、活物質層303を成形するので、活物質層302、活物質層303の成形精度を高めることができ、化学反応の発生頻度の偏りが抑制される。   (4) In the first embodiment, the active material powders 302 and 303 are obtained by inserting the active material powder into the separator case 400 and solidifying it. However, by solidifying the active material and the reaction product thereof, Alternatively, an active material lump may be obtained, and the active material lump may be processed into the inclined shape shown in FIGS. 3 and 5 to obtain the active material layer 302 and the active material layer 303. After the active material layer 302 and the active material layer 303 thus obtained were attached to the negative electrode current collector 301 and inserted from the upper end opening of the separator case which is a bag-shaped body having no bottom surface, the electrolyte was injected. The upper end of the separator case is sealed. Since the active material layer 302 and the active material layer 303 are formed in a process such as mold forming or metal cutting, the forming accuracy of the active material layer 302 and the active material layer 303 can be increased, and the frequency of occurrence of chemical reaction is uneven. It is suppressed.

(5)金属空気電池は、アルミニウム空気電池、鉄空気電池、マグネシウム空気電池、リチウム空気電池であってもよい。これらの空気電池には、電解液として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る。マグネシウム空気電池の場合には、電解液に塩化ナトリウム水溶液を用いることができ、リチウム空気電池の場合には、有機性の電解液を用いることができる。電解液には、電解質以外の有機添加物や無機添加物が添加されてもよく、高分子添加物によりゲル化されていてもよい。   (5) The metal air battery may be an aluminum air battery, an iron air battery, a magnesium air battery, or a lithium air battery. In these air batteries, an alkaline aqueous solution such as an aqueous sodium hydroxide solution or an aqueous potassium hydroxide solution can be used as an electrolytic solution. In the case of a magnesium air battery, an aqueous sodium chloride solution can be used as the electrolyte, and in the case of a lithium air battery, an organic electrolyte can be used. An organic additive or an inorganic additive other than the electrolyte may be added to the electrolytic solution, or it may be gelled with a polymer additive.

(6)本開示は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本開示の技術的範囲に含まれる。   (6) The present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims, and the technical means disclosed in different embodiments can be appropriately combined. Embodiments to be included are also included in the technical scope of the present disclosure.

本開示は、電力供給装置の一つとして用いられる金属空気電池に広く利用可能である。   The present disclosure can be widely used for metal-air batteries used as one of power supply apparatuses.

100、105 放電用正極
101、106 放電用正極集電体
102、107 放電用正極触媒層
103、108 撥水膜
111、112 放電用正極リード端子
200 充電用正極
201 充電用正極集電体
202 撥水膜
211 充電用正極リード端子
300 金属負極
301 負極集電体
302、303 活物質層
311 負極用リード端子
400 セパレーターケース
500 外装容器
521 ラミネートシート
1001、1002 空気電池
1003 3極式空気電池
100, 105 Discharge positive electrode 101, 106 Discharge positive electrode current collector 102, 107 Discharge positive electrode catalyst layer 103, 108 Water repellent film 111, 112 Discharge positive electrode lead terminal 200 Charge positive electrode 201 Charge positive electrode current collector 202 Repellent Water film 211 Charging positive electrode lead terminal 300 Metal negative electrode 301 Negative electrode current collector 302, 303 Active material layer 311 Negative electrode lead terminal 400 Separator case 500 Outer container 521 Laminate sheet 1001, 1002 Air battery 1003 Tripolar air battery

Claims (17)

通気孔を有する層、及び、撥水性を有する層を含む多層構造体の外装容器に、電解液と、空気極である正極と、負極とを収容した空気電池であって
前記負極は、集電体と、前記集電体の一方端部に取り付けられたリード端子と、当該集電体の残りの部分に形成された活物質層とで構成され、
前記活物質層は、前記集電体のうち、前記リード端子の取り付け位置側から離れる方向に向けて厚みが増加する部分を有する
ことを特徴とする空気電池。
An air battery in which an electrolyte container, a positive electrode that is an air electrode, and a negative electrode are housed in an outer container of a multilayer structure including a layer having a vent and a layer having water repellency. A body, a lead terminal attached to one end of the current collector, and an active material layer formed on the remaining portion of the current collector,
The said active material layer has a part which thickness increases toward the direction away from the attachment position side of the said lead terminal among the said electrical power collectors. The air battery characterized by the above-mentioned.
前記活物質層は、前記リード端子の取り付け位置直近部分でもっとも薄く、リード端子の取り付け位置の直近部分を除く部分で、前記集電体の他方端部に向けて、厚みが増加する部分を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の空気電池。
The active material layer is thinnest at the portion closest to the mounting position of the lead terminal, and has a portion that increases in thickness toward the other end of the current collector, except for the portion closest to the mounting position of the lead terminal. The air battery according to claim 1.
前記活物質層の表面と前記正極の間隔が前記リード端子の取り付け位置から離れるにつれて、狭くなる部分を有する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の空気電池。
The air battery according to claim 1, wherein the air battery has a portion that becomes narrower as a distance between the surface of the active material layer and the positive electrode becomes farther from the attachment position of the lead terminal.
前記負極は、袋状体に覆われた状態で、電解液とともに外装容器に収容されており、
前記袋状体は、前記活物質の反応生成物を透過せず、電解液を透過する隔膜であり、絶縁性を有し、
前記リード端子は、前記袋状態から外部に突出している
ことを特徴とする請求項1〜3の何れか1つに記載の空気電池。
The negative electrode is housed in an outer container together with an electrolytic solution in a state covered with a bag-like body,
The bag-like body is a diaphragm that does not permeate the reaction product of the active material and permeates the electrolyte, and has an insulating property.
The air battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the lead terminal protrudes outward from the bag state.
前記袋状体は底部にまち面を有する
ことを特徴とする請求項4に記載の空気電池。
The air battery according to claim 4, wherein the bag-like body has a gusseted surface at the bottom.
前記活物質層は、前記集電体の一方側の面と、他方側の面とに形成されており、前記正極は、前記集電体の一方側の面に対向する第1正極と、他方側の面に対向する第2正極とで構成され、
前記第1、第2正極は、放電用正極であり、放電反応のための触媒と、触媒を坦持した多孔性担体とで構成される触媒層を含む
ことを特徴とする請求項1〜5の何れか1つに記載の空気電池。
The active material layer is formed on one side surface and the other side surface of the current collector, the positive electrode includes a first positive electrode facing the one side surface of the current collector, and the other side A second positive electrode facing the side surface,
The said 1st, 2nd positive electrode is a positive electrode for discharge, and contains the catalyst layer comprised by the catalyst for discharge reaction, and the porous support | carrier which supported the catalyst. The air battery according to any one of the above.
前記活物質層は、前記集電体の一方側の面に形成されており、前記正極は放電用正極であり、前記集電体の一方側の面に対向しており、放電反応のための触媒と、触媒を坦持した多孔性担体とで構成される触媒層を含み、
前記集電体の他方側の面は、外装容器に添着されている
ことを特徴とする請求項1〜5の何れか1つに記載の空気電池。
The active material layer is formed on one side surface of the current collector, the positive electrode is a positive electrode for discharge, and faces one side surface of the current collector, for discharge reaction. Including a catalyst layer composed of a catalyst and a porous carrier carrying the catalyst;
The air battery according to claim 1, wherein the other surface of the current collector is attached to an exterior container.
前記活物質層は、前記集電体の一方側の面に形成されており、前記正極は放電用正極であり、前記集電体の一方側の面に対向しており、放電反応のための触媒と、触媒を坦持した多孔性担体とで構成される触媒層を含み、
前記集電体の他方側の面は、充電用正極と対向している
ことを特徴とする請求項1〜5の何れか1つに記載の空気電池。
The active material layer is formed on one side surface of the current collector, the positive electrode is a positive electrode for discharge, and faces one side surface of the current collector, for discharge reaction. Including a catalyst layer composed of a catalyst and a porous carrier carrying the catalyst;
The air battery according to any one of claims 1 to 5, wherein the other surface of the current collector faces the charging positive electrode.
前記負極のうち、リード端子が取り付けられた一方端部を除く部分は、リード端子に近い側の第1層領域と、リード端子に遠い側の第2層領域とで構成され、
前記集電体の他方端部に向けて活物質の厚みが増加する部分は、第2層領域に位置し、当該頂点部で活物質層を切断した場合の断面積は、第1層領域の何れの部分で活物質層を切断した場合の断面積よりも大きい
ことを特徴とする請求項1記載の空気電池。
Of the negative electrode, the portion excluding one end where the lead terminal is attached is composed of a first layer region on the side close to the lead terminal and a second layer region on the side far from the lead terminal,
The portion where the thickness of the active material increases toward the other end of the current collector is located in the second layer region, and the cross-sectional area when the active material layer is cut at the apex portion is that of the first layer region. 2. The air battery according to claim 1, wherein the air cell has a cross-sectional area larger than that obtained when the active material layer is cut at any portion.
前記第1領域は、前記負極リード端子の取り付け位置から他端までの1/2以下までの範囲であり、
前記第2領域は、負極リード端子の取り付け位置から1/2以上の範囲である
ことを特徴とする請求項9に記載の金属空気電池。
The first region is a range from the attachment position of the negative electrode lead terminal to ½ or less from the other end to the other end,
10. The metal-air battery according to claim 9, wherein the second region is a range of ½ or more from the attachment position of the negative electrode lead terminal.
空気電池の製造方法であって、
集電体の一方端部にリード端子を取り付け、残りの部分に活物質層を形成する形成工程、
通気孔を有する層、及び、撥水性を有する層を含む多層構造体の外装容器に、負極と、正極とを収容する収容工程、
前記外装容器に電解液を注入する注入工程を含み、
前記形成工程において前記活物質層を形成するにあたって、前記リード端子の取り付け位置側から離れる方向に向けて前記活物質層の厚みが増す部分を形成する
ことを特徴とする空気電池の製造方法。
A method of manufacturing an air battery,
A forming step of attaching a lead terminal to one end of the current collector and forming an active material layer on the remaining part,
A housing step of housing the negative electrode and the positive electrode in an outer container of a multilayer structure including a layer having a vent and a layer having water repellency;
Including an injection step of injecting an electrolyte into the outer container,
In forming the active material layer in the forming step, a portion where the thickness of the active material layer increases in a direction away from the mounting position side of the lead terminal is formed.
前記形成工程において、活物質層を形成するにあたって、前記リード端子取り付け位置直近の部分が最も薄く、前記リード端子の取り付け位置直近部分を除く部分で、前記集電体の他方端部に向けて前記活物質層の厚みを増加する部分を形成する
ことを特徴とする請求項11の空気電池の製造方法。
In forming the active material layer in the forming step, the portion closest to the lead terminal attachment position is the thinnest, and the portion excluding the portion closest to the lead terminal attachment position is directed toward the other end of the current collector. A portion for increasing the thickness of the active material layer is formed. The method of manufacturing an air battery according to claim 11.
前記形成工程は、底部にまち面を有する袋状体に、活物質又はその反応生成物を注入して、固形化することで、前記集電体の他方端部に向けて活物質の厚みが増す部分を前記活物質層に形成し、
前記収容工程は、前記活物質層を袋状体で覆って、外装容器に収容し、
前記袋状体は、前記活物質の反応生成物を透過せず、電解液を透過する隔膜であり、絶縁性を有する
ことを特徴とする請求項11または12に記載の空気電池の製造方法。
In the forming step, the active material or a reaction product thereof is injected into a bag-like body having a gusset surface at the bottom, and solidified, so that the thickness of the active material is increased toward the other end of the current collector. Forming an additional portion in the active material layer;
In the housing step, the active material layer is covered with a bag-like body and housed in an outer container,
The method for producing an air battery according to claim 11 or 12, wherein the bag-like body is a diaphragm that does not transmit a reaction product of the active material but transmits an electrolytic solution, and has an insulating property.
前記形成工程は、前記活物質又はその反応生成物を固形化したものを前記集電体に取り付けることで、前記集電体の他方端部に向けて活物質の厚みが増す部分を前記活物質層に形成した上、袋状体で覆い、
前記袋状体は、前記活物質の反応生成物を透過せず、電解液を透過する隔膜であり、絶縁性を有する
ことを特徴とする請求項11〜13の何れか1つに記載の空気電池の製造方法。
In the forming step, the active material or a reaction product obtained by solidifying the active material is attached to the current collector, so that a portion where the thickness of the active material increases toward the other end of the current collector is the active material. Formed in layers, covered with a bag,
The air according to any one of claims 11 to 13, wherein the bag-like body is a diaphragm that does not transmit a reaction product of the active material but transmits an electrolytic solution, and has an insulating property. Battery manufacturing method.
前記形成工程では、前記集電体の一方側の面と、他方側の面とに活物質層を形成し、
前記正極は第1正極、第2正極で構成され、
前記収容工程は、第1正極に、前記集電体の一方側の面に対向させ、第2正極に、他方側の面に対向させて、第1正極、第2正極、負極を外装容器に収容し、
前記第1、第2正極は、放電用正極であり、放電反応のための触媒と、触媒を坦持した多孔性担体とで構成される触媒層を含む
ことを特徴とする請求項11〜14の何れか1つに記載の空気電池の製造方法。
In the forming step, an active material layer is formed on one surface and the other surface of the current collector,
The positive electrode is composed of a first positive electrode and a second positive electrode,
In the housing step, the first positive electrode, the second positive electrode, and the negative electrode are placed on the outer container so that the first positive electrode faces the one surface of the current collector, the second positive electrode faces the other surface, Contain,
The said 1st, 2nd positive electrode is a positive electrode for discharge, and contains the catalyst layer comprised by the catalyst for discharge reaction, and the porous support | carrier which carried the catalyst. The manufacturing method of the air battery as described in any one of these.
前記活物質層は、前記集電体の一方側の面に形成されており、前記正極は放電用正極であり、放電反応のための触媒と、触媒を坦持した多孔性担体とで構成される触媒層を含み、
前記収容工程は、前記集電体において活物質層が形成された一方側の面に、放電用正極を対向させ、前記集電体の他方側の面を、外装容器で添着する
ことを特徴とする請求項11〜13の何れか1つに記載の空気電池の製造方法。
The active material layer is formed on one surface of the current collector, and the positive electrode is a positive electrode for discharge, and includes a catalyst for a discharge reaction and a porous carrier that supports the catalyst. Including a catalyst layer,
The accommodating step is characterized in that a discharge positive electrode is opposed to one surface of the current collector on which an active material layer is formed, and the other surface of the current collector is attached with an outer container. The method for manufacturing an air battery according to any one of claims 11 to 13.
前記形成工程は、前記活物質層を、前記集電体の一方側の面に形成し、
前記正極は放電用正極であり、前記収容工程は、前記集電体の一方側の面に対向させ、前記集電体の他方側の面に、充電用正極を対向させ、
前記放電用正極は、放電反応のための触媒と、触媒を坦持した多孔性担体とで構成される触媒層を含む
ことを特徴とする請求項10〜13の何れか1つに記載の空気電池の製造方法。
In the forming step, the active material layer is formed on one surface of the current collector,
The positive electrode is a positive electrode for discharge, and the housing step is opposed to one surface of the current collector, and the positive electrode for charging is opposed to the other surface of the current collector,
The air according to any one of claims 10 to 13, wherein the discharge positive electrode includes a catalyst layer including a catalyst for a discharge reaction and a porous carrier carrying the catalyst. Battery manufacturing method.
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