JP3512112B2 - 可撓性薄層開放電気化学電池 - Google Patents

可撓性薄層開放電気化学電池

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野および背景 本発明は、化学エネルギを電気エネルギに変換するこ
とによりバッテリ電源として使用される電気化学電池に
関する。より詳細には、本発明は、可撓性薄層および開
放構造を維持しながら、湿った（例えば液状の）電解質
を用いて化学エネルギの電気エネルギへの変換を達成す
る通常のもしくは再充電可能なバッテリとして使用され
るべき一次もしくは再充電可能な電池に関する。
例えば、携帯電話機、音声録音再生装置、腕時計、動
画および静止画撮影機、液晶ディスプレイ、電卓、ICカ
ード、温度センサ、補聴器、感圧ブザー等のようなコン
パクトなデザインの小型および携帯電気駆動器具の開発
が進展し続けることにより、それらを作動させるために
コンパクトな薄層バッテリの必要性が大きくなりつつあ
る。したがって、バッテリとして使用されるべき、信頼
性のある薄層電気化学電池に対する必要性が存在する。
バッテリは大きく２つに分類することができ、第１の
分類のバッテリは湿電界質を含むもの（すなわち液状バ
ッテリ）であり、第２の分類のバッテリは固体電解質を
含む。固体バッテリは干からびたり漏出したりしないと
いう固有の長所を有しているが、液状バッテリと比較す
ると大きな短所を有している。すなわち、固体中のイオ
ン拡散速度は限られているため、固体バッテリの作動は
はるかに大きく温度に依存しており、多くのは高温下で
のみ良好に作動する。そして、上記の限られた拡散速度
は、潜在的な化学エネルギに対する発生した電気エネル
ギの比が低い固体バッテリを特徴づけるものである。液
状薄層バッテリは一般にセパレータを介して組み合わさ
れた陽性および陰性の活性不溶性物質層を含み、このセ
パレータは液体電解質溶液に浸漬され、電界液層として
機能する。このようなバッテリの例は例えばワキ等（Wa
ki et al）の米国特許第4,623,598号およびフミノブ
等（Fuminobu et al）の日本国特許JP61−55866号に
開示されており、液体の蒸発を防止するために外被フィ
ルム内に封入しなければならず、したがって、密閉電気
化学電池である。密閉電池であるため、これらのバッテ
リは保存時にガスの放出によって膨張する傾向があり、
これは機械的な支持のない薄層バッテリにおいては致命
的な問題であり、蓄積されたガスによって印加された圧
力は層分離を招き、このためにバッテリは作動不能とな
る。この問題を解決するための手段には（１）バッテリ
層を接着（すなわち糊付け）するために取り付けられる
ヒドロキシエチルセルロースのようなポリマー高粘度剤
の使用により、固体支持体がないことによって課せられ
たこのようなバッテリの固有な問題を解消すること、お
よび（２）水銀の添加によってガス、特に水素の形成を
防止することが含まれる。しかしながら、ポリマーはそ
の効力が限られており、水銀は環境に有害である。
上述の制限を解決する方法がキス等（Kis et al）
の米国特許第3,901,732号に開示されており、ここで
は、バッテリ内で形成される望ましくないガスの発散を
可能にするとともにバッテリからのいかなる電解質損失
をも防止するガス浸透性かつ電解質不透性の高分子材料
がバッテリ電池を包囲するための外被フィルムとして使
用される。
しかしながら、液状薄層バッテリにおける望ましくな
いガス蓄積を防止するためのより直接的かつ効率的な方
法は、これらのバッテリをガスの放出が容易な開放電池
とすると同時に液体の蒸発およびバッテリの乾燥を防止
する手段を提供することであろう。
したがって、ガスの蓄積および液体蒸発の双方の制限
がない可撓性薄層開放電気化学電池の必要性が広く認識
されており、これが得られれば極めて有利である。
発明の概要 本発明によれば、様々なコンパクトなデザインの小型
および携帯電気駆動器具の一次もしくは再充電可能な電
源として使用可能な可撓性薄層開放液状電気化学電気が
提供される。さらに、このような電池の製造方法が提供
される。本発明の可撓性薄層開放液状化学電気電池は湿
電解質を含むが、可撓性で薄く、開放された機械を維持
しており、したがって、保存時にガスの蓄積がない。
後述する本発明の好ましい実施態様によれば、電池は
不溶性陰極の第１層、不溶性陽極の第２層、および水性
電解質の第３層からなり、第３層は第１および第２層の
間に配され、（ａ）開放電池を常に湿らせておくための
潮解性物質、（ｂ）必要なイオン伝導率を得るための電
気活性可溶性物質、および（ｃ）第１および第２層を第
１層に接着するために要する粘度を得るための水溶性ポ
リマーを含む。
記載された好ましい実施態様のさらに別の特徴によれ
ば、電解質層は多孔性物質によって係止される。
記載された好ましい実施態様のさらに別の特徴によれ
ば、多孔性物質が濾紙、プラスチック膜、セルロース
膜、および布からなる群より選ばれる。
記載された好ましい実施態様のさらに別の特徴によれ
ば、不溶性陰極の第１層は亜鉛粉末を含み、不溶性陽極
の第２層は二酸化マンガンを含む。
記載された好ましい実施態様のさらに別の特徴によれ
ば、不溶性陰極の第１層および／または不溶性陽極の第
２層はさらに炭素粉末を含み、電気活性可溶性物質は塩
化亜鉛、臭化亜鉛、フッ化亜鉛、および水酸化カリウム
からなる群より選ばれる。
記載された好ましい実施態様のさらに別の特徴によれ
ば、不溶性陰極の第１層は酸化銀粉末を含み、不溶性陽
極の第２層は亜鉛粉末を含み、電気活性可溶性物質は水
酸化カリウムである。
記載された好ましい実施態様のさらに別の特徴によれ
ば、不溶性陰極の第１層はカドミウム粉末を含み、不溶
性陽極の第２層は酸化ニッケル粉末を含み、電気活性可
溶性物質は水酸化カリウムである。
記載された好ましい実施態様のさらに別の特徴によれ
ば、不溶性陰極の第１層は鉄粉末を含み、不溶性陽極の
第２層は酸化ニッケル粉末を含み、電気活性可溶性物質
は水酸化カリウムである。
記載された好ましい実施態様のさらに別の特徴によれ
ば、不溶性陰極の第１層および不溶性陽極の第２層は酸
化鉛粉末を含み、電池はこれらの極に印加された電圧に
よって充電され、電気活性可溶性物質は硫酸である。
記載された好ましい実施態様のさらに別の特徴によれ
ば、潮解性物質と電気活性可溶性物質とは同一の物質で
あり、塩化亜鉛、臭化亜鉛、フッ化亜鉛、および水酸化
カリウムからなる群より選ばれる。
記載された好ましい実施態様のさらに別の特徴によれ
ば、潮解性物質が塩化カルシウム、臭化カルシウム、二
燐酸カリウム、および酢酸カリウムからなる群より選ば
れる。
記載された好ましい実施態様のさらに別の特徴によれ
ば、水溶性ポリマーはポリビニルアルコール、ポリアク
リルアミド、ポリアクリル酸、ポリビニルピロリドン、
ポリエチレンオキシド、寒天、アガロース、澱粉、ヒド
ロキシエチルセルロース、およびこれらの組み合わせお
よびコポリマーからなる群より選ばれる。
記載された好ましい実施態様のさらに別の特徴によれ
ば、水溶性ポリマーと潮解性物質とは同一の物質であっ
て、デキストラン、硫酸デキストラン、およびこれらの
組み合わせおよびコポリマーからなる群より選ばれる。
記載された好ましい実施態様のさらに別の特徴によれ
ば、電池はさらに端子を備え、各端子は第１および第２
の極層の１つと電気的に接触している。
記載された好ましい実施態様のさらに別の特徴によれ
ば、端子は黒鉛もしくは金属からなる。
記載された好ましい実施態様のさらに別の特徴によれ
ば、金属は鉄、ニッケル、チタン、銅、ステンレス鋼、
およびこれらの混合物からなる群より選ばれ、端子は例
えば、これらに制限されるものではないが、シルク印
刷、オフセット印刷、ジェット印刷、ラミネーション、
材料蒸発、もしくは粉末拡散のような好適な印刷技術に
よって電池に取り付けられる。
記載された好ましい実施態様のさらに別の特徴によれ
ば、電池はさらに、第１および第２の極層の少なくとも
一方の導電性を改善する少なくとも１つの導電層を備え
ている。
記載された好ましい実施態様のさらに別の特徴によれ
ば、導電層は黒鉛紙および炭素布からなる群より選ばれ
る。
記載された好ましい実施態様のさらに別の特徴によれ
ば、電池はさらに、接着性裏層、保護薄層、および接着
性裏層と保護薄層との組み合わせからなる群より選ばれ
た外層を備える。
記載された好ましい実施態様のさらに別の特徴によれ
ば、上記のような特徴を有する少なくとも２つの電池を
備え、これらの電池が頭尾配向で二極接続されている電
源が提供される。
記載された好ましい実施態様のさらに別の特徴によれ
ば、接続は、導電性両面接着テープおよび導電性接着層
からなる群より選ばれた接着材による。
記載された好ましい実施態様のさらに別の特徴によれ
ば、導電性両面接着テープおよび導電性接着層は印刷技
術によって取り付けられる。
記載された好ましい実施態様のさらに別の特徴によれ
ば、電池は不溶性陰極の第１層、不溶性陽極の第２層、
および水性電解質の第３層からなり、第３層は第１およ
び第２層の間に配され、（ａ）第１および第２層を第３
層に接着するために要する粘度を得、かつ開放電池を常
に湿らせておくのに必要な吸湿性をえるための水溶性ポ
リマー、および（ｂ）必要なイオン伝導率を得るための
電気活性可溶性物質を含む。
記載された好ましい実施態様のさらに別の特徴によれ
ば、可撓性薄層開放液状電気化学電池の製造方法は
（ａ）潮解性物質と電気活性可溶性物質と水溶性ポリマ
ーとを含有する水溶液で第１の面および第２の面を有す
る多孔性物質を浸潤させ、（ｂ）第１の面に陰極層を取
り付け、（ｃ）第２の面に陽極層を取り付けることから
なる。
記載された好ましい実施態様のさらに別の特徴によれ
ば、浸潤化は浸漬もしくは印刷技術による。
記載された好ましい実施態様のさらに別の特徴によれ
ば、陰極層および陽極層は潮解性物質と電気活性可溶性
物質と水溶性ポリマーとが混合された活性不溶性粉末物
質を含み、陰極層および陽極層の取り付けは印刷技術に
よる。
本発明は、湿った状態を維持するための潮解性物質お
よび極層を水性電気質層に接触するのに必要な粘度を得
るための水溶性ポリマーの使用によって常に湿ったその
ままの状態に保たれる一方、保存時にガスを蓄積しない
可撓性薄層開放電気化学電池を提供することによって、
従来公知の構成の短所を首尾よく解消するものである。
この電池のさらなる利点には、外側に剛性成型物がな
く、したがって、薄く、軽量で可撓性を有し、いかなる
寸法、形状、色、および適用パターンでも製造可能であ
り、よって、様々な用途に好適であること、費用効率が
良いこと、環境および人体に無害の物質からなること、
および接着性裏層を介して自動接着することが含まれ
る。
図面の簡単な説明 本発明を、例示の目的でのみ、以下の添付図面を参照
して記載する。
図１は本発明の教示による可撓性薄層開放電気化学電
池の基本構成の斜視図、 図２は可撓性薄層開放電気化学電池の別の可能な構成
の斜視図、 図3aおよび3bはそれぞれ図１および図２の２つの電池
の二極接続によって形成され、こうして形成された電源
から得られる電気エネルギを付加的に増加させる電源の
２つの可能な構成の斜視図、 図４は室内条件下において時間の関数として電圧計で
測定された本発明による可撓性薄層開放電気化学電池の
電圧を示すグラフである。
好ましい実施態様の記載 本発明は、様々なコンパクトなデザインの小型および
携帯電気駆動器具の一次もしくは再充電可能な電源とし
て使用可能な可撓性薄層開放液状電気化学電池に関す
る。本発明の可撓性薄層開放液状電気化学電池は湿電解
質を含むが、可撓性で薄く、開放された構成を維持して
おり、したがって、保存時にガスの蓄積がない。
本発明による可撓性薄層開放液状電気化学電池の原理
および作用は図面および付随する記載を参照することに
よってより良く理解することができる。
ここで図面を参照すると、図１は、一般的に10で示さ
れる本発明の可撓性薄層開放液状電気化学電池の基本構
成を示すものである。電池10は以下の３層を含む。不溶
性陰極の第１層14、不溶性陽極の第２層16、および水性
電解質の第３層12。本明細書においては、放電された陰
極上で酸化が起こり、陽極で還元が起こる。水性電解質
層12は、開放電池10を常に湿らせておくための潮解性
（すなわち吸湿性）物質、必要なイオン伝導率を得るた
めの電気活性可溶性物質、および極層14および16を水性
電解質層12に接着するために要する粘度を得るための水
溶性ポリマーを含む。以下、層14,16および12の各々お
よびそれらの開放電池10の作用における働きをさらに詳
述する。
水性電解質層12は典型的には例えば、これらに限定さ
れるものではないが、濾紙、プラスチック膜、布等の多
孔性不溶性物質を含み、多孔性物質は３つの成分すなわ
ち、潮解性物質、電気活性可溶性物質、および水溶性ポ
リマーを含む水溶液によって浸潤される。
潮解性物質は吸湿性であるため、電池10を常に湿潤状
態に維持する。開放電池10内の水分レベルは潮解性物質
の選択、その濃度、および空気の湿度に応じて異なる。
好適な潮解性物質には例えば、これらに限定されるもの
ではないが、塩化カルシウム、臭化カルシウム、二燐酸
カリウム、酢酸カリウム、およびこれらの組み合わせが
含まれる。
電気活性可溶性物質は陰極層および陽極層を形成する
物質に従って選択される。本発明に好適な頻繁に使用さ
れる電気活性可溶性物質としては例えば、様々な一次電
池については塩化亜鉛、臭化亜鉛、およびフッ化亜鉛、
再充電可能な電池については水酸化カリウムおよび硫酸
が挙げられる。
水溶性ポリマーは極層14および16を水性電解質層12に
接触（すなわち糊付け）するための接着材として使用さ
れる。多くの型のポリマーが好適であり、例えば、ポリ
ビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリアクリル
酸、ポリビニルピロリドン、酸化ポリエチレン、寒天、
アガロース、澱粉、ヒドロキシエチルセルロース、およ
びこれらの組み合わせおよびコポリマーが挙げられる。
陰極および陽極層14および16の各々は、好適な（それ
ぞれ陰性もしくは陽性の）活性不溶性粉末物質と、潮解
性物質、電気活性可溶性物質、および水溶性ポリマーを
含む上述の溶液と同様な水溶液との混合物を含む。
当業者には明らかなように、電気活性可溶性物質は変
えるべきではないが、後者の溶液において潮解性物質お
よび水溶性ポリマーは選択することができる。換言すれ
ば、電気活性可溶性物質は３層12,14および16の全てに
おいて同一に保つべきであるが、潮解性物質および水溶
性ポリマーは特定の用途に応じて層毎に異なっていても
よい。
以下の実施例に例示されるように、陰極14および陽極
16層を適合する電気活性可溶性物質とともに適切に選択
することにより、電源（すなわちバッテリ）として使用
可能な可撓性薄層電池10が提供され、この電池10は開放
されており、したがって、保存時にガスを蓄積しない
が、潮解性物質の吸湿性によって、電池10は開放されて
いるにも拘わらず常に湿った状態に保たれる。陰極14お
よび陽極16に使用される好適な物質の対には例えば、こ
れらに限定されるものではないが、二酸化マンガン／亜
鉛、酸化銀／亜鉛、カドミウム／酸化ニッケル、および
鉄／酸化ニッケル（当業者において公知なように二酸化
マンガンおよび酸化銀は導電性炭素粉末と混合してもよ
い）が含まれる。
当業者には明らかなように、単一の物質が潮解性物質
および電気活性可溶性物質の双方として機能することも
ある。しかしながら、このような物質は好適な電気活性
および吸湿特性を獲得するべきである。この型の好適な
物質には例えば、これらに限定されるものではないが、
塩化亜鉛および臭化亜鉛が含まれる。
さらに当業者には明らかなように、単一の物質が潮解
性物質および水溶性ポリマーとして機能することもあ
る。しかしながら、このような物質は好適な吸湿および
接着特性を獲得するべきである。この型の好適な物質に
は例えば、これらに限定されるものではないが、デキス
トラン、硫酸デキストラン、およびこれらの組み合わせ
およびコポリマーが含まれる。
図１に示され、上述された３つの層12,14および16は
薄く製造することができ、可撓性であり、したがって、
電池10は可撓性であって、0.5〜1.5mm以下と薄い。現在
好ましくは、また以下に詳述するように、電池10は好適
な印刷技術によって製造されるであろう。好適な印刷技
術には例えば、これらに限定されるものではないが、シ
ルク印刷、オフセット印刷、ジェット印刷、ラミネーシ
ョン、材料蒸発、および粉末拡散が含まれる。
図２は一般的に20で参照される電池の別の可能な構成
を示すものである。電池10と同様に、電池20は基本電池
を形成する層12,14および16（斜線部）を含む。電池20
はさらに１枚もしくは２枚の導電層22および24を含み、
陰極14および／もしくは陽極16層の導電性を改善してい
る。好適な導電層は黒鉛紙、炭素布等である。また、電
池20は陰極26および陽極28端子を含み、これらの端子26
および28はそれぞれ対応する極層14および16、もしくは
対応する導電層22および24、もしくは双方と電気的に接
触している。端子26および28は例えば、これらに限定さ
れるものではないが、黒鉛もしくは鉄、ニッケル、チタ
ン、銅、ステンレス鋼、およびこれらの混合物のような
金属のような好適な物質のいずれかで製造され、好まし
くは上述のような好適な印刷技術によって電池20に取り
付けられる。端子26および28は電池20を電気駆動器具の
ような負荷に電気的に接続するために使用される。端子
26および28は電池20のいかなる場所に配されてもよく、
いかなる好適な形状および寸法を獲得してもよく、特定
の用途に応じて端子26および28は電池20の表面から突出
してもよい。さらに電池20は、電池20を様々な表面に付
着させることのできる少なくとも１つの外側に位置する
接着性裏層29および／もしくは他の全ての層を物理的に
保護する少なくとも１つの外側に位置する保護薄層30を
含んでもよい。
図3a〜ｂはさらに別の構成を示す。２つ以上の電池す
なわち図3aに示す電池10もしくは図3bに示す電池20は二
極接続して、このようにして形成される電源40および50
それぞれの電気エネルギを付加的に増加させることがで
きる。この目的で、導電性両面接着テープもしくは例え
ば適切な印刷技術によって取り付けられた導電性接着層
42により、２つ以上の電池を図3a〜ｂに層22,14,12,16
および24の配置で示すように頭尾配向で互いに接着し、
隣接する電池間での電子の通行を可能にする。明らかな
ように、電源40および／もしくは50は図２の表面29と同
様の外側に位置する接着性裏層（複数でもよい）および
／もしくは図２の層30と同様の外側に位置する保護薄層
（複数でもよい）をさらに含んでもよい。さらに明らか
なように、電源40および50は図２の端子26および28とそ
れぞれ同様な陰極および陽極端子を含んでもよい。
さらに本発明は、上述の電池と同様の可撓性薄層開放
液状電気化学電池を製造するための方法であって、
（ａ）潮解性物質と電気活性可溶性物質と水溶性ポリマ
ーとを含有する水溶液で多孔性物質を浸潤させ、この浸
潤化は浸漬もしくは印刷技術のいずれかによって達成す
ることができ、（ｂ）多孔性物質の第１の面に陰極層を
取り付け、（ｃ）多孔性物質の第２の面に陽極層を取り
付けることからなる方法を含む。陰極および陽極層は好
ましくは（ａ）と同型の潮解性物質と電気活性可溶性物
質と水溶性ポリマーとが混合された活性不溶性粉末物質
を含み、好ましくは例えば上述のものから選ばれた好適
な印刷技術を用いて取り付けられる。
この方法はさらに、例えば、これらに限定されるもの
ではないが、外側に位置する接着性裏層（複数でもよ
い）および／もしくは保護薄層（複数でもよい）および
陰極および陽極端子のような付加的な層および部品を電
池に付加することを含んでもよい。また、この方法はさ
らに、例えば、導電性両面接着テープもしくは例えば好
適な印刷技術によって取り付けられた導電性接着層によ
って２つ以上の電池を二極接合して、増大した（例えば
２倍、３倍等の）電力を有する電源を形成することを含
んでもよい。本発明によれば、このような二極接合は２
つ以上の予め製造された電池を頭尾配向で接合するこ
と、あるいは好ましくは上述の好適な印刷技術を用いて
好適な層を交互に取り付けることによりこのように配置
された２つ以上の電池を直接製造することによって行う
ことができる。
本発明の可撓性薄層開放電気化学電池は従来技術の薄
層電池に比して大きな利点を有している。これは開放電
池であるために保存時にガスを蓄積せず、また、湿った
状態を維持するための潮解性物質および極層を水性電解
質層に接着するのに必要な粘度を得るための水溶性ポリ
マーの使用によって常に湿ったそのままの状態に保たれ
る。
本発明の可撓性薄層開放電気化学電池は以下のような
他の利点を有している。第１に、外側に剛性成型物がな
く、したがって、薄く、軽量で可撓性を有し、いかなる
寸法、形状、色、および適用パターンでも製造可能であ
り、よって、様々な用途に好適である。第２に、その製
造のために好適な印刷技術を用いることにより、そのコ
ストが低減され、したがって、使用後に廃棄してもよ
い。これは、大きなシートを製造して印刷後にいずれか
の所望の寸法に切断することができ、また、この技術が
本質的に費用効率の良いものであるためである。第３
に、これは好ましくは環境および人体に無害の物質から
なる（好ましくは水銀もしくは重金属を含まない）。そ
して、最後に、これは接着性裏層を介して自動接着する
ように製造することができる。
次いで、上記記載とともに本発明を例示する以下の実
施例を参照する。
実施例１ 1.2mlの水に120mgのポリビニルアルコール（水溶性ポ
リマー）および1680mgの塩化亜鉛（潮解性物質および電
気活性可溶性物質）を含有してなる溶液を用意した。こ
の溶液は糊状の粘性のある外観を呈した。印刷もしくは
浸漬技術によって4.5cm×7cmの濾紙片をこの溶液で浸潤
した。300mgの亜鉛粉末と上記溶液との混合物を用意
し、陰極層となる紙片の１つの面上に印刷した。他面上
には、250mgの二酸化マンガンおよび50mgの導電性炭素
粉末からなる混合物を上記溶液とともに印刷し、陽極層
とした。両面で電気接着を行って負荷に接続した際に電
流を測定した。室内条件下で、1.7÷1.2Vの電圧におい
て平方cmあたり12μＡの電流が容易に５日間継続して維
持された。
実施例２ 実施例１に記載されたように開放電池を作成し、電圧
計に接続した。図４に示すように、室内条件下の電池に
よって生成される電圧の測定によって、1.7÷1.2Vの顕
著な電圧が９日間継続して保持されることが明らかにな
った。
実施例３ 飽和水酸化カリウム溶液を用意し、水溶性ポリマーと
混合することによって糊の粘度とする。多孔性物質（例
えば濾紙）をこの溶液で完全に浸潤し、その溶液と酸化
ニッケル粉末との混合物を多孔性物質の１つの面上に張
り付けて陽極層を形成し、カドミウム粉末との同様な混
合物を多孔性物質の他面上に張り付けて陰極層を形成す
る。電圧計をこれら２面に接続すると1.2Vの電圧が測定
され、これら２層を負荷に接続させると高い電流が測定
される。電池は戸外で干からびることがなく、必要なら
ば再充電することができる。
実施例４ 実施例３と同様の水酸化カリウム溶液を用意し、これ
で多孔性物質を浸潤させる。この溶液と亜鉛粉末との混
合物を多孔性物質の１つの面上に張り付けて陰極層を形
成し、必要に応じていくらかの炭素粉末を含有する酸化
銀粉末との同様の混合物を多孔性物質の他面に張り付け
て陽極層を形成する。電圧計をこれら２面に接続すると
1.2Vの電圧が測定され、これら２層を負荷に接触させる
とかなりの電流が測定される。電池は戸外で干からびる
ことがなく、必要ならば再充電することができる。
実施例５ 実施例３と同様の水酸化カリウム溶液を用意し、これ
で多孔性物質を浸潤させる。この溶液と亜鉛粉末との混
合物を多孔性物質の１つの面上に張り付けて陰極層を形
成し、必要に応じていくらかの炭素粉末を含有する二酸
化マンガン粉末との同様の混合物を多孔性物質の他面に
張り付けて陽極層を形成する。電圧計をこれら２面に接
続すると1.5Vの電圧が測定され、これら２層を負荷に接
触させるとかなりの電流が測定される。電池は戸外で干
からびることがない。このように形成された電池を再充
電することは困難かも知れない。
実施例６ 実施例３と同様の水酸化カリウム溶液を用意し、これ
で多孔性物質を浸潤させる。この溶液と酸化ニッケル粉
末との混合物を多孔性物質の１つの面上に張り付けて陽
極層を形成し、鉄粉末との同様の混合物を多孔性物質の
他面に張り付けて陰極層を形成する。電圧計をこれら２
面に接続すると0.9Vの電圧が測定され、これら２層を負
荷に接触させると電流が測定され得る。電池は戸外で干
からびることなく、必要ならばいくらかの再充電が可能
である。
実施例７ 30％硫酸溶液を用意し、水溶性ポリマーと混合するこ
とによって糊の粘度とする。多孔性物質（例えば濾紙）
をこの溶液で完全に浸潤し、その溶液と酸化鉛との混合
物を多孔性物質の両面上に張り付ける。両面を電源に接
続し、2Vを超える電圧を印加することによって電池を充
電する。電池を戸外で干からびさせることなく、充電・
放電サイクルを繰り返すことができる。
限られた数の実施態様に関して本発明を記載したが、
本発明には様々な変形、変更、および他の応用が可能で
あることが理解されよう。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｍ 4/26 Ｈ０１Ｍ 4/26 Ｚ 10/10 10/10 Ｇ 10/30 10/30 Ｚ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 4/08 H01M 4/12 H01M 4/20 H01M 4/26 H01M 6/24 H01M 6/22 H01M 10/10

Claims (32)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】不溶性陰極の第１層、不溶性陽極の第２
    層、および水溶性電解質の第３層からなり非密閉状態で
    保持される可撓性薄層開放液状電気化学電池であって、
    前記第３層は前記第１および第２層の間に配され、 （ａ）開放電池を開放状態で常に湿らせておくための潮
    解性物質と、 （ｂ）必要なイオン伝導率を得るための電気活性可溶性
    物質と、 （ｃ）前記第１および第２層を前記第１層に接着するた
    めに要する粘度を得るための水溶性ポリマーとを含み、 前記不溶性陽極の第２層が二酸化マンガン粉末を含み、
    前記不溶性陰極の第１層が亜鉛粉末を含むことを特徴と
    する電池。
  2. 【請求項２】前記電解質層が多孔性物質によって係止さ
    れることを特徴とする請求の範囲第１項記載の電池。
  3. 【請求項３】前記多孔性物質が濾紙、プラスチック膜、
    セルロース膜、および布からなる群より選ばれることを
    特徴とする請求の範囲第２項記載の電池。
  4. 【請求項４】前記不溶性陰極の第１層がさらに炭素粉末
    を含むことを特徴とする請求の範囲第１項記載の電池。
  5. 【請求項５】前記不溶性陽極の第２層がさらに炭素粉末
    を含むことを特徴とする請求の範囲第１項記載の電池。
  6. 【請求項６】前記電気活性可溶性物質が塩化亜鉛、臭化
    亜鉛、フッ化亜鉛、および水酸化カリウムからなる群よ
    り選ばれることを特徴とする請求の範囲第１記載の電
    池。
  7. 【請求項７】前記不溶性陰極の第１層が酸化銀粉末を含
    み、前記不溶性陽極の第２層が亜鉛粉末を含むことを特
    徴とする請求の範囲第１項記載の電池。
  8. 【請求項８】前記電気活性可溶性物質が水酸化カリウム
    であることを特徴とする請求の範囲第７項記載の電池。
  9. 【請求項９】前記不溶性陰極の第１層がカドミウム粉末
    を含み、前記不溶性陽極の第２層が酸化ニッケル粉末を
    含むことを特徴とする請求の範囲第１項記載の電池。
  10. 【請求項１０】前記電気活性可溶性物質が水酸化カリウ
    ムであることを特徴とする請求の範囲第９項記載の電
    池。
  11. 【請求項１１】前記不溶性陰極の第１層が鉄粉末を含
    み、前記不溶性陽極の第２層は酸化ニッケル粉末を含む
    ことを特徴とする請求の範囲第１項記載の電池。
  12. 【請求項１２】前記電気活性可溶性物質が水酸化カリウ
    ムであることを特徴とする請求の範囲第11項記載の電
    池。
  13. 【請求項１３】前記不溶性陰極の第１層および不溶性陽
    極の第２層が酸化鉛粉末を含み、電池がこれらの極に印
    加された電圧によって充電されることを特徴とする請求
    の範囲第１項記載の電池。
  14. 【請求項１４】前記電気活性可溶性物質が硫酸であるこ
    とを特徴とする請求の範囲第13項記載の電池。
  15. 【請求項１５】前記潮解性物質が塩化カルシウム、臭化
    カルシウム、二燐酸カリウム、および酢酸カリウムから
    なる群より選ばれることを特徴とする請求の範囲第１項
    記載の電池。
  16. 【請求項１６】前記水溶性ポリマーと潮解性物質とが同
    一の物質であることを特徴とする請求の範囲第１項記載
    の電池。
  17. 【請求項１７】前記同一の物質がデキストラン、硫酸デ
    キストラン、およびこれらの組み合わせおよびコポリマ
    ーからなる群より選ばれることを特徴とする請求の範囲
    第１項記載の電池。
  18. 【請求項１８】さらに端子を備え、各端子は前記第１お
    よび第２の極層の１つと電気的に接触していることを特
    徴とする請求の範囲第１項記載の電池。
  19. 【請求項１９】前記端子が金属からなることを特徴とす
    る請求の範囲第18項記載の電池。
  20. 【請求項２０】前記端子が黒鉛からなることを特徴とす
    る請求の範囲第18項記載の電池。
  21. 【請求項２１】前記金属が鉄、ニッケル、チタン、銅、
    ステンレス鋼、およびこれらの混合物からなる群より選
    ばれ、前記端子が印刷技術によって電池に取り付けられ
    ていることを特徴とする請求の範囲第19項記載の電池。
  22. 【請求項２２】さらに前記第１および第２の極層の少な
    くとも一方の導電性を改善する少なくとも１つの導電層
    を備えていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の
    電池。
  23. 【請求項２３】前記導電層が黒鉛紙および炭素布からな
    る群より選ばれることを特徴とする請求の範囲第22項記
    載の電池。
  24. 【請求項２４】さらに接着性裏層、保護薄層、および接
    着性裏層と保護薄層との組み合わせからなる群より選ば
    れた外層を備えることを特徴とする請求の範囲第１項記
    載の電池。
  25. 【請求項２５】請求の範囲第１項記載の電池２つを頭尾
    配向で二極接続してなる電源。
  26. 【請求項２６】前記接続が、導電性両面接着テープおよ
    び導電性接着層からなる群より選ばれた接着材によるこ
    とを特徴とする請求の範囲第25項記載の電源。
  27. 【請求項２７】前記導電性両面接着テープおよび前記導
    電性接着層が印刷技術によって取り付けられることを特
    徴とする請求の範囲第26項記載の電源。
  28. 【請求項２８】可撓性薄層開放液状電気化学電池の製造
    方法であって、 （ａ）潮解性物質と電気活性可溶性物質と水溶性ポリマ
    ーとを含有する水溶液で第１の面および第２の面を有す
    る多孔性物質を浸潤させ、 （ｂ）前記第１の面に陰極層を取り付け、 （ｃ）前記第２の面に陽極層を取り付けることからなる
    方法。
  29. 【請求項２９】前記浸潤化が浸漬技術によることを特徴
    とする請求の範囲第28項記載の方法。
  30. 【請求項３０】前記浸潤化が印刷技術によることを特徴
    とする請求の範囲第28項記載の方法。
  31. 【請求項３１】前記陰極層および陽極層が潮解性物質と
    電気活性可溶性物質と水溶性ポリマーとが混合された活
    性不溶性粉末物質を含むことを特徴とする請求の範囲第
    28項記載の方法。
  32. 【請求項３２】前記陰極層および陽極層の取り付けが印
    刷技術によることを特徴とする請求の範囲第31項記載の
    方法。
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