JP2757383B2 - 電 池 - Google Patents
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- JP2757383B2 JP2757383B2 JP63211023A JP21102388A JP2757383B2 JP 2757383 B2 JP2757383 B2 JP 2757383B2 JP 63211023 A JP63211023 A JP 63211023A JP 21102388 A JP21102388 A JP 21102388A JP 2757383 B2 JP2757383 B2 JP 2757383B2
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M12/00—Hybrid cells; Manufacture thereof
- H01M12/04—Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of the fuel-cell type and of a half-cell of the primary-cell type
- H01M12/06—Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of the fuel-cell type and of a half-cell of the primary-cell type with one metallic and one gaseous electrode
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、酸素を活物質に用いるガス拡散電極と、ア
ルカリ水溶液等の電解液と、亜鉛，マグネシウム，アル
ミニウム等の金属、もしくはアルコール，ヒドラジン，
水素等の負極活物質とを備えた電池に関するものであ
る。
ルカリ水溶液等の電解液と、亜鉛，マグネシウム，アル
ミニウム等の金属、もしくはアルコール，ヒドラジン，
水素等の負極活物質とを備えた電池に関するものであ
る。
従来の技術 ガス拡散電極を備え、酸素を活物質とする電池として
は、空気電池，燃料電池等がある。特にアルカリ水溶
液，中性水溶液を電解質として使用する電池において
は、ガス拡散電極（酸素極）から内部の蒸気圧に応じて
水蒸気の出入りがあり、電池内電解液の濃度変化，体積
変化が起こり、これが電池諸特性に影響を与えていた。
ボタン型空気電池を例にとり、第３図を用いてその状況
を説明する。図中、１は酸素極（空気極）、２はガス拡
散性はあるが液体は阻止するポリテトラフルオロエチレ
ン（PTFE）よりなる酸素極を支持する撥水膜である。３
は外部からの空気取入れ孔、４は空気の拡散を行う多孔
膜、5,6はセパレータ、７は水酸化カリウム水溶液と汞
化亜鉛粉末との混合体から成る負極である。一般にアル
カリ電解液は水酸化カリウム水溶液を使用し、その濃度
は30〜35％である。このため相対湿度が47〜59％より高
いと外部の湿気を取り込み電解液濃度の低下と体積膨張
とが起こり、放電性能の低下，電解液の漏液を生じてい
た。一方、相対湿度が前記以下の場合には電解液の蒸発
が起こり、内部抵抗の増大や放電性能の低下をもたらし
ていた。従って、環境雰囲気によって著しい影響を受け
易いため長期間保存後の特性に問題があり、空気電池や
燃料電池はある特定の分野用に設計されるにとどまり、
汎用化を図る上で大きな課題を有していた。なお、図中
８は負極容器、９は絶縁ガスケット、10は正極容器であ
る。
は、空気電池，燃料電池等がある。特にアルカリ水溶
液，中性水溶液を電解質として使用する電池において
は、ガス拡散電極（酸素極）から内部の蒸気圧に応じて
水蒸気の出入りがあり、電池内電解液の濃度変化，体積
変化が起こり、これが電池諸特性に影響を与えていた。
ボタン型空気電池を例にとり、第３図を用いてその状況
を説明する。図中、１は酸素極（空気極）、２はガス拡
散性はあるが液体は阻止するポリテトラフルオロエチレ
ン（PTFE）よりなる酸素極を支持する撥水膜である。３
は外部からの空気取入れ孔、４は空気の拡散を行う多孔
膜、5,6はセパレータ、７は水酸化カリウム水溶液と汞
化亜鉛粉末との混合体から成る負極である。一般にアル
カリ電解液は水酸化カリウム水溶液を使用し、その濃度
は30〜35％である。このため相対湿度が47〜59％より高
いと外部の湿気を取り込み電解液濃度の低下と体積膨張
とが起こり、放電性能の低下，電解液の漏液を生じてい
た。一方、相対湿度が前記以下の場合には電解液の蒸発
が起こり、内部抵抗の増大や放電性能の低下をもたらし
ていた。従って、環境雰囲気によって著しい影響を受け
易いため長期間保存後の特性に問題があり、空気電池や
燃料電池はある特定の分野用に設計されるにとどまり、
汎用化を図る上で大きな課題を有していた。なお、図中
８は負極容器、９は絶縁ガスケット、10は正極容器であ
る。
これらの課題を改善するため、従来より種々の対策が
検討されてきた。例えば、空気孔周辺の一部に電解液と
反応する物質を挿入し、電池外部への電解液漏出を防止
する。あるいは紙また高分子材料より成る不織布等の電
解液吸収材を設けて、電池外部への電解液漏出を防止す
る。さらには空気孔を極端に小さくして酸素の供給量を
制限してまでも、水蒸気や炭酸ガスの電池内部への侵入
を防止する等の提案がなされているが、いずれの方法も
漏液防止や放電性能、特に長期間放電での性能に大きな
課題を残していた。これらの主要原因は空気中の水蒸気
の電池内への侵入による電解液の希釈と体積膨張、及び
炭酸ガスの侵入による炭酸塩の生成に基づく放電反応の
阻害と空気流通経路の閉塞によるもので、外気が低湿の
場合には逆に電解液中の水分の逸散が性能低下の原因と
なっていた。この原因を取り除くため、近年では、水蒸
気や炭酸ガスの透過を抑制し、選択的に酸素を優先して
透過する膜を介して空気を酸素極に供給する方法、例え
ばポリオルガノシロキサン系の無孔性の均一な薄膜や金
属酸化物、あるいは金属原子を含有する有機化合物の薄
膜と適宜な多孔性膜とを一体化させた膜を用いる方法が
提案されていた。
検討されてきた。例えば、空気孔周辺の一部に電解液と
反応する物質を挿入し、電池外部への電解液漏出を防止
する。あるいは紙また高分子材料より成る不織布等の電
解液吸収材を設けて、電池外部への電解液漏出を防止す
る。さらには空気孔を極端に小さくして酸素の供給量を
制限してまでも、水蒸気や炭酸ガスの電池内部への侵入
を防止する等の提案がなされているが、いずれの方法も
漏液防止や放電性能、特に長期間放電での性能に大きな
課題を残していた。これらの主要原因は空気中の水蒸気
の電池内への侵入による電解液の希釈と体積膨張、及び
炭酸ガスの侵入による炭酸塩の生成に基づく放電反応の
阻害と空気流通経路の閉塞によるもので、外気が低湿の
場合には逆に電解液中の水分の逸散が性能低下の原因と
なっていた。この原因を取り除くため、近年では、水蒸
気や炭酸ガスの透過を抑制し、選択的に酸素を優先して
透過する膜を介して空気を酸素極に供給する方法、例え
ばポリオルガノシロキサン系の無孔性の均一な薄膜や金
属酸化物、あるいは金属原子を含有する有機化合物の薄
膜と適宜な多孔性膜とを一体化させた膜を用いる方法が
提案されていた。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、現在までのところ、充分に有効な酸素
ガス選択透過性が得られないことや水蒸気，炭酸ガスの
透過阻止能が充分でないことなどから、満足な放電性能
が得られず、長期の使用や貯蔵に耐えないという技術課
題をもっていたので、実用化に至っていない。
ガス選択透過性が得られないことや水蒸気，炭酸ガスの
透過阻止能が充分でないことなどから、満足な放電性能
が得られず、長期の使用や貯蔵に耐えないという技術課
題をもっていたので、実用化に至っていない。
そこで本発明は上記の電池の貯蔵性、長期使用におけ
る性能を改善するとともに軽負荷から重負荷に至る放電
条件で満足な放電性能を得るために、大気中の酸素ガス
を選択的に充分な速度で電池内に取り入れ、大気中の水
蒸気及び炭酸ガスの電池内への侵入を長期にわたり防止
する有効な手段を提供することを目的とするものであ
る。
る性能を改善するとともに軽負荷から重負荷に至る放電
条件で満足な放電性能を得るために、大気中の酸素ガス
を選択的に充分な速度で電池内に取り入れ、大気中の水
蒸気及び炭酸ガスの電池内への侵入を長期にわたり防止
する有効な手段を提供することを目的とするものであ
る。
課題を解決するための手段 本発明は酸素を活物質とするガス拡散電極と、外気に
通じる空気取入れ孔を有する電池容器を備えた電池のガ
ス拡散電極の空気取入れ側と電池容器の内面との間に、
ポリ（2.2′−ジメチルフェニレンオキシド）の薄膜と
この薄膜を支持する微多孔膜とから形成される酸素選択
透過性複合膜を介在させたものである。
通じる空気取入れ孔を有する電池容器を備えた電池のガ
ス拡散電極の空気取入れ側と電池容器の内面との間に、
ポリ（2.2′−ジメチルフェニレンオキシド）の薄膜と
この薄膜を支持する微多孔膜とから形成される酸素選択
透過性複合膜を介在させたものである。
上記のポリ（2.2′−ジメチルフェニレンオキシド）
は のような構造式で示され、その薄膜は無孔性の均質な薄
膜で酸素の選択透過性を有し、充分な酸素透過速度と水
蒸気，炭酸ガスの透過阻止能を得るには、通常、1.0μ
ｍ以下、好ましくは0.2〜0.5μｍの厚さが適している。
この薄膜を支持する微多孔膜は気体が容易に透過し、な
おかつ、その表面は上記の薄膜を均一に無孔状態で支持
するのに適した平滑性と孔径を備えた微多孔膜が好まし
く、前記微多孔膜表面の平均孔径が３〜0.01μｍである
ことが好ましい。
は のような構造式で示され、その薄膜は無孔性の均質な薄
膜で酸素の選択透過性を有し、充分な酸素透過速度と水
蒸気，炭酸ガスの透過阻止能を得るには、通常、1.0μ
ｍ以下、好ましくは0.2〜0.5μｍの厚さが適している。
この薄膜を支持する微多孔膜は気体が容易に透過し、な
おかつ、その表面は上記の薄膜を均一に無孔状態で支持
するのに適した平滑性と孔径を備えた微多孔膜が好まし
く、前記微多孔膜表面の平均孔径が３〜0.01μｍである
ことが好ましい。
本発明は、選択性酸素透過能の優れた薄膜としてポリ
（2.2′−ジメチルフェニレンオキシド）の均質薄膜の
特性に着目し、さらに、この薄膜を支持する微多孔膜に
は耐アルカリ性に優れたポリプロピレン，ポリエチレン
等のポリオレフィン，フッ素樹脂，ポリスルフォン等を
選んで完成させた。なお、微多孔膜は単層であっても良
いが、取り扱いや製造時、あるいは使用時の強度を確保
するために、必要に応じて耐アルカリ性不織布をさらに
一体化した二層以上の構成としても良い。
（2.2′−ジメチルフェニレンオキシド）の均質薄膜の
特性に着目し、さらに、この薄膜を支持する微多孔膜に
は耐アルカリ性に優れたポリプロピレン，ポリエチレン
等のポリオレフィン，フッ素樹脂，ポリスルフォン等を
選んで完成させた。なお、微多孔膜は単層であっても良
いが、取り扱いや製造時、あるいは使用時の強度を確保
するために、必要に応じて耐アルカリ性不織布をさらに
一体化した二層以上の構成としても良い。
上記のポリ（2.2′−ジメチルフェニルオキシドの薄
膜を微多孔膜で支持した複合膜は、医療における呼気用
などの用途で実用化されているだけで、主として酸素富
化を目的とし、酸素と窒素の分離係数や酸素透過速度の
みを評価の対象にしている。これらの膜を重負荷での放
電条件でも満足な放電性能を得られる電池用として適用
するためには、酸素透過速度が充分大きいこと水蒸気及
び炭酸ガスの透過阻止能が優れていることが重要な要件
であるが、従来、これらの特性は未知な点が多い。電池
への適用を検討された例は少なく、例えば特開昭59−75
582号公報で開示されているように、ポリジメチルシロ
キサン，ポリジメチルシロキサン−ポリヒドロキシスチ
レン架橋型共重合体などの膜の適用が提案されている
が、酸素透過速度が充分でなく重負荷での放電において
満足な性能が得られない。
膜を微多孔膜で支持した複合膜は、医療における呼気用
などの用途で実用化されているだけで、主として酸素富
化を目的とし、酸素と窒素の分離係数や酸素透過速度の
みを評価の対象にしている。これらの膜を重負荷での放
電条件でも満足な放電性能を得られる電池用として適用
するためには、酸素透過速度が充分大きいこと水蒸気及
び炭酸ガスの透過阻止能が優れていることが重要な要件
であるが、従来、これらの特性は未知な点が多い。電池
への適用を検討された例は少なく、例えば特開昭59−75
582号公報で開示されているように、ポリジメチルシロ
キサン，ポリジメチルシロキサン−ポリヒドロキシスチ
レン架橋型共重合体などの膜の適用が提案されている
が、酸素透過速度が充分でなく重負荷での放電において
満足な性能が得られない。
本発明は、種々の酸素透過膜を電池用として鋭意検討
の結果、ポリ（2.2′−ジメチルフェニレンオキシド）
の薄膜を微多孔膜と一体化した複合膜が電池用としての
上述の諸特性を総合的に満たし、これを適用した電池の
性能がきわめて優れていることを見い出し、完成したも
のである。
の結果、ポリ（2.2′−ジメチルフェニレンオキシド）
の薄膜を微多孔膜と一体化した複合膜が電池用としての
上述の諸特性を総合的に満たし、これを適用した電池の
性能がきわめて優れていることを見い出し、完成したも
のである。
作用 この構成により上述の複合膜は後述の実施例における
電池試験の結果からも明らかなように、電池用としての
酸素透過速度と同時に、水蒸気や炭酸ガスを大気から遮
断する効果も共に満足すべき状態であることにより、実
用的な電池に要求される重負荷放電性能と、高温や低湿
の雰囲気下で長時間放電した場合の性能も共に満足する
こととなる。
電池試験の結果からも明らかなように、電池用としての
酸素透過速度と同時に、水蒸気や炭酸ガスを大気から遮
断する効果も共に満足すべき状態であることにより、実
用的な電池に要求される重負荷放電性能と、高温や低湿
の雰囲気下で長時間放電した場合の性能も共に満足する
こととなる。
実 施 例 本発明の一実施例としてポリ（2.2′−ジメチルフェ
ニレンオキシド）を用いた複合膜を使用した電池、比較
例としてポリジメチルシロキサン単独膜を使用した電
池、および上記複合膜を使用しない電池を試作評価して
検討した。まず、上記複合膜を使用していない比較例の
場合は第３図と全く同一に構成した。複合膜を使用した
実施例及び比較例も第３図とほぼ同様であり、第１図に
示すようにPTFEの撥水膜２と酸素の拡散を行う多孔膜４
との間に実施例の複合膜あるいは比較例の単独膜が介在
し、複合膜は、ポリ（2,2′−ジメチルフェニレンオキ
シド）の薄膜の側が空気取入れ孔３の側に対向するよう
配置した点が第３図と異なるのみである。
ニレンオキシド）を用いた複合膜を使用した電池、比較
例としてポリジメチルシロキサン単独膜を使用した電
池、および上記複合膜を使用しない電池を試作評価して
検討した。まず、上記複合膜を使用していない比較例の
場合は第３図と全く同一に構成した。複合膜を使用した
実施例及び比較例も第３図とほぼ同様であり、第１図に
示すようにPTFEの撥水膜２と酸素の拡散を行う多孔膜４
との間に実施例の複合膜あるいは比較例の単独膜が介在
し、複合膜は、ポリ（2,2′−ジメチルフェニレンオキ
シド）の薄膜の側が空気取入れ孔３の側に対向するよう
配置した点が第３図と異なるのみである。
供試したポリ（2.2′−ジメチルフェニレンオキシ
ド）複合膜は、ポリ（2.2′−ジメチルフェニレンオキ
シド）を支持膜である微多孔膜上に塗布したものであ
る。また、比較例として供試したポリジメチルシロキサ
ン薄膜はトルエンに溶解した溶液をガラス板に薄く塗布
して乾燥する方法で作製した。実施例の支持体膜はいず
れも微多孔膜（孔径；約0.1〜0.05μm,厚さ；約30μ
ｍ）の単層、またはこれと不織布（厚さ；約150μｍ）
を一体化した複合層を用い、微多孔膜側に薄膜層を形成
させた。
ド）複合膜は、ポリ（2.2′−ジメチルフェニレンオキ
シド）を支持膜である微多孔膜上に塗布したものであ
る。また、比較例として供試したポリジメチルシロキサ
ン薄膜はトルエンに溶解した溶液をガラス板に薄く塗布
して乾燥する方法で作製した。実施例の支持体膜はいず
れも微多孔膜（孔径；約0.1〜0.05μm,厚さ；約30μ
ｍ）の単層、またはこれと不織布（厚さ；約150μｍ）
を一体化した複合層を用い、微多孔膜側に薄膜層を形成
させた。
試作した電池の形状は直径11.6mm、総高5.4mmであ
り、比較的重負荷（75Ω）で20℃、常湿（60％RH）での
連続放電により電池内への空気中の酸素の取り込み速度
の充足性を評価し、比較的軽負荷（3kΩ）で20℃、高湿
（90％RH）、及び低湿（20％RH）での長期間連続放電に
より、長期の放電期間中の、雰囲気中の水蒸気の取り込
みや電池内の水分の逸散、及び炭酸ガスの取り込みなど
電池性能への影響度を評価した。
り、比較的重負荷（75Ω）で20℃、常湿（60％RH）での
連続放電により電池内への空気中の酸素の取り込み速度
の充足性を評価し、比較的軽負荷（3kΩ）で20℃、高湿
（90％RH）、及び低湿（20％RH）での長期間連続放電に
より、長期の放電期間中の、雰囲気中の水蒸気の取り込
みや電池内の水分の逸散、及び炭酸ガスの取り込みなど
電池性能への影響度を評価した。
試作した電池の内訳は第１表に示す通りである。
また第２表に試作電池の性能試験結果を示す。
第２表において放電終止電圧はいずれも0.9Vであり、
重量変化は放電試験前後の増減を示しており、主として
放電中の水分の取り込み、あるいは逸散の多少を示唆す
る数値である。
重量変化は放電試験前後の増減を示しており、主として
放電中の水分の取り込み、あるいは逸散の多少を示唆す
る数値である。
実施例の１〜５はピンホールがない均一性薄膜が得ら
れる範囲の膜厚のうち、比較的薄い均一性の薄膜を形成
したもので、実施例の６〜９は均一性の薄膜を若干厚く
形成している。前者は酸素の透過速度を大きくすること
を第一義に考え、後者は水蒸気や炭酸ガスの透過を阻止
することを第一義に考え電池を構成している。これらの
場合、複合膜の支持体は耐アルカリ性の材料で構成され
ている。これらの電池の特性を複合膜を使用していない
比較例３と対比すると、最も端的に本発明の効果が説明
できる。まず20℃、常湿での重負荷試験では放電期間が
短く、水分の取り込みや逸散の影響や炭酸ガスの影響が
少ないので、電池の性能は酸素の供給速度が充分であれ
ば水分や炭酸ガスの透過阻止はあまり考慮する必要がな
い。従って、このような条件では比較例３でも優れた特
性が得られる。これに対し、前述の実施例のうち、１〜
５は比較例３と同等の放電特性が得られており、複合膜
を酸素が透過する速度が放電反応で酸素が消費される速
度に充分追従していることを示している。実施例６〜９
の場合は若干放電電圧、持続時間とも劣っているがあま
り遜色のない良好な特性を示し、ほぼ酸素の供給が満足
な状態で行われている。一方、軽負荷放電の場合は放電
期間が長く、しかも外気が高湿あるいは低湿の場合には
酸素の供給速度よりも水分や炭酸ガス、特に水分の透過
防止が優れた性能を得るために重要となり、水分や炭酸
ガスの透過阻止機構をもたない比較例３の電池は水分の
枯渇、あるいは逆に水分の過剰取入れによる漏液による
空気孔の閉塞などにより、放電の途中で電圧が低下し、
重負荷試験で得られた放電容量の一部分に相当する容量
が得られるにすぎない。また、放電途中での漏液は実用
面で致命的な問題であることはいうまでもない。これに
対し実施例はきわめて優れた性能を示し、これらは重負
荷試験の放電容量とほぼ等しい容量が得られ、中でも均
一薄膜層が比較的厚い実施例６〜９がより優れている。
これらの傾向は試験雰囲気が高湿，低湿，いずれの場合
とも同様である。このことは、実施例の場合、複合膜の
水分や炭酸ガスの透過阻止効果が充分に発揮されている
ことを示している。また、比較例1,2は膜厚が厚いため
に均一薄膜の水蒸気及び炭酸ガス透過阻止能は充分であ
るが、炭酸透過速度が充分ではないために軽負荷の場合
の放電特性は実施例と対比してあまり遜色ないが、重負
荷特性は実施例より著しく劣る。
れる範囲の膜厚のうち、比較的薄い均一性の薄膜を形成
したもので、実施例の６〜９は均一性の薄膜を若干厚く
形成している。前者は酸素の透過速度を大きくすること
を第一義に考え、後者は水蒸気や炭酸ガスの透過を阻止
することを第一義に考え電池を構成している。これらの
場合、複合膜の支持体は耐アルカリ性の材料で構成され
ている。これらの電池の特性を複合膜を使用していない
比較例３と対比すると、最も端的に本発明の効果が説明
できる。まず20℃、常湿での重負荷試験では放電期間が
短く、水分の取り込みや逸散の影響や炭酸ガスの影響が
少ないので、電池の性能は酸素の供給速度が充分であれ
ば水分や炭酸ガスの透過阻止はあまり考慮する必要がな
い。従って、このような条件では比較例３でも優れた特
性が得られる。これに対し、前述の実施例のうち、１〜
５は比較例３と同等の放電特性が得られており、複合膜
を酸素が透過する速度が放電反応で酸素が消費される速
度に充分追従していることを示している。実施例６〜９
の場合は若干放電電圧、持続時間とも劣っているがあま
り遜色のない良好な特性を示し、ほぼ酸素の供給が満足
な状態で行われている。一方、軽負荷放電の場合は放電
期間が長く、しかも外気が高湿あるいは低湿の場合には
酸素の供給速度よりも水分や炭酸ガス、特に水分の透過
防止が優れた性能を得るために重要となり、水分や炭酸
ガスの透過阻止機構をもたない比較例３の電池は水分の
枯渇、あるいは逆に水分の過剰取入れによる漏液による
空気孔の閉塞などにより、放電の途中で電圧が低下し、
重負荷試験で得られた放電容量の一部分に相当する容量
が得られるにすぎない。また、放電途中での漏液は実用
面で致命的な問題であることはいうまでもない。これに
対し実施例はきわめて優れた性能を示し、これらは重負
荷試験の放電容量とほぼ等しい容量が得られ、中でも均
一薄膜層が比較的厚い実施例６〜９がより優れている。
これらの傾向は試験雰囲気が高湿，低湿，いずれの場合
とも同様である。このことは、実施例の場合、複合膜の
水分や炭酸ガスの透過阻止効果が充分に発揮されている
ことを示している。また、比較例1,2は膜厚が厚いため
に均一薄膜の水蒸気及び炭酸ガス透過阻止能は充分であ
るが、炭酸透過速度が充分ではないために軽負荷の場合
の放電特性は実施例と対比してあまり遜色ないが、重負
荷特性は実施例より著しく劣る。
以上を総合して、ポリ（2.2′−ジメチルフェニルン
オキシド）の均一性薄膜と微多孔膜との複合膜を用いた
試作電池は重負荷特性，軽負荷特性ともに優れ、外部雰
囲気の変化への対応も良好であり、特にポリ（2.2′−
ジメチルフェニレンオキシド）の均一性薄膜の厚さを0.
2〜1.0μｍとし、耐アルカリ性の多孔質膜を支持体に用
いた場合に優れた電池を提供できることが結論できる。
オキシド）の均一性薄膜と微多孔膜との複合膜を用いた
試作電池は重負荷特性，軽負荷特性ともに優れ、外部雰
囲気の変化への対応も良好であり、特にポリ（2.2′−
ジメチルフェニレンオキシド）の均一性薄膜の厚さを0.
2〜1.0μｍとし、耐アルカリ性の多孔質膜を支持体に用
いた場合に優れた電池を提供できることが結論できる。
また、上記の実施例では（ポリ2.2′−ジメチルフェ
ニレンオキシド）の薄膜を微多孔性の支持膜あるいは微
多孔膜と不織布を一体化した支持膜の片面につけた複合
膜を用いた場合について説明したが、本発明は薄膜を支
持膜の両面に形成させた複合膜の場合でも、ポリ（2,
2′−ジメチルフェニレンオキシド）の膜厚が総計で0.2
〜1.0μｍであれば上記と同様に優れた電池性能が得ら
れる。さらに実施例に示したポリ（2.2′−ジメチルフ
ェニレンオキシド）膜を支持する微多孔膜は、他の耐ア
ルカリ性を有する微多孔膜、例えばナイロン製微多孔膜
でも同様の効果が得られる。また、実施例では支持体が
微多孔膜とポリプロピレン製の不織布と一体化した複合
層とした場合を説明したが、前記不織布がポリエチレ
ン，ナイロン等の他の耐アルカリ性のあるものであれ
ば、同様の効果が得られる。
ニレンオキシド）の薄膜を微多孔性の支持膜あるいは微
多孔膜と不織布を一体化した支持膜の片面につけた複合
膜を用いた場合について説明したが、本発明は薄膜を支
持膜の両面に形成させた複合膜の場合でも、ポリ（2,
2′−ジメチルフェニレンオキシド）の膜厚が総計で0.2
〜1.0μｍであれば上記と同様に優れた電池性能が得ら
れる。さらに実施例に示したポリ（2.2′−ジメチルフ
ェニレンオキシド）膜を支持する微多孔膜は、他の耐ア
ルカリ性を有する微多孔膜、例えばナイロン製微多孔膜
でも同様の効果が得られる。また、実施例では支持体が
微多孔膜とポリプロピレン製の不織布と一体化した複合
層とした場合を説明したが、前記不織布がポリエチレ
ン，ナイロン等の他の耐アルカリ性のあるものであれ
ば、同様の効果が得られる。
なお、実施例では複合膜の薄膜側が空気取入れ孔側に
当接された場合について示したが、逆にガス拡散電極側
に当接させた場合でもほぼ同一の結果となることを確認
している。
当接された場合について示したが、逆にガス拡散電極側
に当接させた場合でもほぼ同一の結果となることを確認
している。
また、本発明の複合膜を上記実施例では電池容器との
間に空気拡散用の多孔体を介して設置したが、本発明の
複合膜は微多孔膜、場合によってはさらに不織布を一体
化した支持体より構成されており、前記空気拡散用の多
孔体を除いても電池特性の差異はない。但し、複合膜の
強度が充分でなく空気取入れ孔側に変形するような場合
には、多孔体を設置することにより複合膜が安定形状を
保つ。さらに、上記実施例では本発明の複合膜を酸素極
との間に酸素極を支持する多孔膜を介して設置したが、
酸素極の強度が充分であれば前記多孔膜は不要であり、
除いても電池特性は変わらない。また、塩化アンモニウ
ム、塩化亜鉛などの中性塩の水溶液を電解液に用いた空
気電池に対しても、実施例で示したアルカリ性の電解液
に用いた電池と同様の効果があることも確認しており、
実施例と同様の理由で本発明の作用を説明できる。
間に空気拡散用の多孔体を介して設置したが、本発明の
複合膜は微多孔膜、場合によってはさらに不織布を一体
化した支持体より構成されており、前記空気拡散用の多
孔体を除いても電池特性の差異はない。但し、複合膜の
強度が充分でなく空気取入れ孔側に変形するような場合
には、多孔体を設置することにより複合膜が安定形状を
保つ。さらに、上記実施例では本発明の複合膜を酸素極
との間に酸素極を支持する多孔膜を介して設置したが、
酸素極の強度が充分であれば前記多孔膜は不要であり、
除いても電池特性は変わらない。また、塩化アンモニウ
ム、塩化亜鉛などの中性塩の水溶液を電解液に用いた空
気電池に対しても、実施例で示したアルカリ性の電解液
に用いた電池と同様の効果があることも確認しており、
実施例と同様の理由で本発明の作用を説明できる。
発明の効果 以上の説明で明らかなように、本発明による酸素ガス
拡散電極によれば、中性もしくはアルカリ性の水溶液を
電解液とする電池の重負荷から軽負荷にわたる優れた実
用性能と、優れた耐漏液性，長期貯蔵性を具備させるこ
とができるという効果が得られる。
拡散電極によれば、中性もしくはアルカリ性の水溶液を
電解液とする電池の重負荷から軽負荷にわたる優れた実
用性能と、優れた耐漏液性，長期貯蔵性を具備させるこ
とができるという効果が得られる。
第１図は本発明の実施例及び比較例の検討に用いたボタ
ン型空気亜鉛電池の断面構造図、第２図は第１図の部分
拡大図、第３図は複合膜を使用していない従来のボタン
形空気亜鉛電池の断面構造図である。 １……酸素極（空気極）、23……撥水膜、３……空気取
入れ孔、４……多孔膜、5,6……セパレータ、７……負
荷亜鉛、８……負極容器、９……絶縁ガスケット、10…
…正極容器、11……複合膜。
ン型空気亜鉛電池の断面構造図、第２図は第１図の部分
拡大図、第３図は複合膜を使用していない従来のボタン
形空気亜鉛電池の断面構造図である。 １……酸素極（空気極）、23……撥水膜、３……空気取
入れ孔、４……多孔膜、5,6……セパレータ、７……負
荷亜鉛、８……負極容器、９……絶縁ガスケット、10…
…正極容器、11……複合膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柳原 伸行 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−264102（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−117260（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−59657（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01M 2/16 H01M 12/06
Claims (8)
- 【請求項１】酸素を活物質とするガス拡散電極と、外気
に通じる空気取入れ孔を有する電池容器を備え、前記ガ
ス拡散電極の空気取り入れ側と前記電池容器の内面との
間に、ポリ（2,2′−ジメチルフェニレンオキシド）の
薄膜と前記薄膜を支持する一層または二層以上の微多孔
膜とから形成された複合膜を介在させたことを特徴とす
る電池。 - 【請求項２】前記複合膜のポリ（2,2′ジメチルフェニ
レンオキシド）の薄膜側が、空気取り入れ孔を有する前
記電池容器の内面に当接され、前記複合膜の微多孔膜側
に、直接ガス拡散電極が接している特許請求の範囲第１
項記載の電池。 - 【請求項３】前記複合膜のポリ（2,2′−ジメチルフェ
ニレンオキシド）の薄膜を支持する微多孔膜側が、空気
取り入れ孔を有する前記電池容器の内面に当接され、前
記複合膜の薄膜側に、直接ガス拡散電極が接している特
許請求の範囲第１項記載の電池。 - 【請求項４】前記複合膜と前記電池容器との間に不織布
等の空気拡散多孔体を介在させた特許請求の範囲第２項
又は第３項記載の電池。 - 【請求項５】前記複合膜と前記ガス拡散電極との間にポ
リテトラフルオロエチレン（PTFE）の多孔性フィルムよ
りなり酸素極を支持する微多孔膜を介在させた特許請求
の範囲第２項又は第３項記載の電池。 - 【請求項６】前記複合膜と前記電池容器との間に空気拡
散多孔体を介在させ、かつ前記複合膜と前記ガス拡散電
極との間にポリテトラフルオロエチレンの多孔性フィル
ムよりなり酸素極を支持する微多孔膜を介在させた特許
請求の範囲第２項又は第３項記載の電池。 - 【請求項７】前記複合膜を形成する微多孔膜がポリプロ
ピレン，ポリエチレン等のポリオレフィン，フッ素樹
脂，ポリスルホン等の主成分とする耐アルカリ性微多孔
膜である特許請求の範囲第１項から第６項のいずれかに
記載の電池。 - 【請求項８】前記複合膜を形成する微多孔膜を、耐アル
カリ性の微多孔膜とポリプロピレン等を主成分とする耐
アルカリ性不織布とを一体化した複合層とした特許請求
の範囲第１項から第６項のいずれかに記載の電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63211023A JP2757383B2 (ja) | 1988-08-25 | 1988-08-25 | 電 池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63211023A JP2757383B2 (ja) | 1988-08-25 | 1988-08-25 | 電 池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0260052A JPH0260052A (ja) | 1990-02-28 |
| JP2757383B2 true JP2757383B2 (ja) | 1998-05-25 |
Family
ID=16599075
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63211023A Expired - Fee Related JP2757383B2 (ja) | 1988-08-25 | 1988-08-25 | 電 池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2757383B2 (ja) |
-
1988
- 1988-08-25 JP JP63211023A patent/JP2757383B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0260052A (ja) | 1990-02-28 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |