JP4270352B2

JP4270352B2 - 空気亜鉛電池

Info

Publication number: JP4270352B2
Application number: JP20919698A
Authority: JP
Inventors: 浩史渡部; 祐一菊間; 真智大橋; 秀之小方
Original assignee: Toshiba Battery Co Ltd
Current assignee: FDK Twicell Co Ltd
Priority date: 1998-07-24
Filing date: 1998-07-24
Publication date: 2009-05-27
Anticipated expiration: 2018-07-24
Also published as: JP2000040538A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は空気亜鉛電池に関し、さらに詳しくは、空気拡散層を改良した空気亜鉛電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
亜鉛を負極とし、空気中の酸素を正極とする空気亜鉛電池は、正極作用物質を電池内に詰め込む必要がないため、同じ大きさの電池であれば負極作用物質である亜鉛をより多く詰め込むことが可能で、アルカリマンガン電池や酸化銀電池に比較して大容量が得られるという特徴があり、需要が拡大してきている。
【０００３】
一般に空気亜鉛電池は、正極ケース底部に段差を設けて、その上段に正極体や絶縁ガスケット、ゲル状亜鉛負極、負極ケースなどを収容し、下段は空気拡散層としている。この空気拡散層は、正極ケース底部の空気孔から入った空気を正極体の全体に拡散させる役割をもち、空気拡散層が大きいほど拡散はスムースに進むので放電しやすくなる。
通常、この空気拡散層にはクラフト紙や不織布などからなる空気拡散紙が配置されている。
【０００４】
ところで空気亜鉛電池では、放電の進行に伴って負極の亜鉛が酸化亜鉛となって体積が増加すると、正極体がそれによって圧迫を受け、空気拡散層の方へ曲がってくる。この正極体の曲がりがひどくなると、空気拡散層が狭くなり、放電が正常に進まなくなる上に、曲りによって正極体の撥水膜に亀裂が生じ、アルカリ電解液が漏液することがある。拡散紙は曲がろうとする正極体を支え、前述の問題の発生を防いでいる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のクラフト紙や不織布などからなる空気拡散紙は、細かい繊維をバインダーや繊維同士の絡み付きによってシート状にしたものなので、繊維の接着力は強いとはいえない。そのために所定の形状に打ち抜いて空気拡散紙とする場合に、打ち抜きにより繊維の一部がはずれて切り口から飛び出し、ケバが発生することが避けられなかった。ケバが発生したまま電池に組み込むと、放電末期や過放電時にゲル状亜鉛負極の体積増加により撥水膜周辺部に染み出てきている電解液と接触し、毛細管現象により電解液を誘引するので、電解液が拡散紙にまでしみ込み、さらに空気孔から漏液することがある。
【０００６】
従来はこれらの問題に対して、ポリビニルアルコール等のバインダーを拡散紙に塗布し、繊維の接着を強くする等の方策がとられたが、不織布の目がバインダーにより詰まってしまうので、空気の透過が悪くなり、放電性能が低下するという問題があった。
【０００７】
本発明は上記問題に対処してなされたもので、空気亜鉛電池において拡散紙の強度を向上させて漏液を防止するとともに、放電性能が低下しないようにすることを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、空気亜鉛電池の空気拡散層として網状構造体を使用することによって達成することができた。すなわち本発明は、空気孔を有する正極ケースの底部段差の下段部分に空気拡散層が配置され、上記底部段差の上段部分に撥水膜、正極体、セパレータが収容され、該セパレータを介してゲル状亜鉛負極を収容した負極ケースが配置された空気亜鉛電池において、空気拡散層が網状構造体であることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の空気亜鉛電池では空気拡散層として網状構造体を使用するので、従来のクラフト紙や不織布のようなケバの発生がなく、そのため電解液の漏液が防止できる。また、空気透過性も優れているので、放電性能が低下することがない。なお、網状構造体の材質としては金属製、合成樹脂製等が挙げられる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（実施例）
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施例である空気亜鉛電池（ＰＲ４４型）の断面図である。図１において、１は負極ケース、２はゲル状亜鉛負極、３はセパレータ、４は絶縁ガスケット、５は正極触媒層、６は正極集電体、７は正極ケース、８は撥水膜、９は空気拡散層、１０は空気孔である。正極ケース７は底面に空気孔１０を設けてあり、底部に段部がある。段部の上段にはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）からなる撥水膜８、正極触媒層５および正極集電体６からなる正極体、およびセパレータ３が設置されている。セパレータ３の上部には絶縁ガスケット４を介して負極ケース１が配置されており、負極ケース１の内部にはゲル状亜鉛負極２が充填され、ゲル状亜鉛負極２はセパレータ３に接している。
【００１１】
正極ケース７の段部の下段には空気拡散層９が設けられている。本実施例では、この空気拡散層は線径０．０３ｍｍ、厚さ０．０５ｍｍ、２５０メッシュのステンレス製金網からなっている。
【００１２】
なお、上記において正極体は、前述の撥水膜８とは別のＰＴＦＥ膜、ニッケルメッキされたステンレスネット製の正極集電体６、正極触媒層５から構成され、正極触媒層５は、活性炭，マンガン酸化物，ＰＴＦＥ粉および導電剤を混合したものからなっている。また、ゲル状亜鉛負極２は、鉛５００ｐｐｍを添加した亜鉛合金粉，３０ｗｔ％水酸化カリウム水溶液（アルカリ電解液）およびポリアクリル酸（ゲル化剤）を混合攪拌したものである。絶縁ガスケット４と負極ケース１との間にはアルカリ電解液の漏液防止のためにポリアミド樹脂等のシール剤が塗布されている。
【００１３】
（比較例１）
空気拡散層としてビニロン、レーヨンおよびマーセル化パルプを原料とした厚さ０．０５５ｍｍの不織布を用い、それ以外は実施例と同様にして図１の空気亜鉛電池を作成した。
【００１４】
（比較例２）
空気拡散層としてビニロン、レーヨンおよびマーセル化パルプを原料とした厚さ０．０５５ｍｍの不織布に５ｗｔ％ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）水溶液を塗布して乾燥したものを用い、それ以外は実施例と同様にして図１の空気亜鉛電池を作成した。
【００１５】
（評価）
上記実施例および比較例１，２について、各種評価を行った。
まず、実施例および比較例１，２の空気拡散層に使用した材料を所定の形状に１０００個打ち抜き、ケバの発生を調べた。結果は表１に示す通りで、実施例のステンレス製金網では金網を構成する金属線が所定形状の外に飛び出しているものは１個もなかったが、比較例１ではケバの発生がかなり多く、実施例より明らかに劣っている。一方比較例２では比較例１に比べるとかなり改善されているが、完全には防止されていない。
【００１６】
次に実施例および比較例１，２の電池各５０個について、６２０Ω−４００時間の放電を行い、過放電状態として空気孔からの漏液の有無を調べた。結果は表１に示す通りで、ケバの発生に比例して漏液が発生していることが分かる。実施例の電池では全く発生していない。
【００１７】
さらに、実施例および比較例１，２の電池各２０個について、６２０Ωおよび２５０Ωの各連続放電試験を行った。表１に結果を示す。各数値は２０個の電池の平均値である。比較例２の電池はケバの発生は比較例１より抑えられているが、放電性能が低下していることが分かる。これは不織布に塗布したＰＶＡにより不織布の目が詰まり、空気の供給が不足したためである。これに対して実施例の電池では放電性能が比較例１よりもよくなっている。
【００１８】
【表１】

【００１９】
以上の結果から明らかなように、本発明の実施例の電池では、漏液の防止効果が高く、しかも放電性能が優れている。
なお、上記実施例では、拡散層にステンレス製の網状構造体を用いたが、本発明はこれに限られることはなく、樹脂製の網状構造体等ケバの発生しない他の材質の網状構造体も同様に効果がある。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の空気亜鉛電池は、空気拡散層を改良したことによって、放電性能を低下させることなく漏液防止効果が向上しており、本発明によれば、従来に比べて安全で信頼性の高い空気電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である空気亜鉛電池の断面図。
【符号の説明】
１…負極ケース、２…ゲル状亜鉛負極、３…セパレータ、４…絶縁ガスケット、５…正極触媒層、６…正極集電体、７…正極ケース、８…撥水膜、９…空気拡散層、１０…空気孔。

Claims

空気孔を有する正極ケースの底部段差の下段部分に空気拡散層が配置され、上記底部段差の上段部分に撥水膜、正極体、セパレータが収容され、該セパレータを介してゲル状亜鉛負極を収容した負極ケースが配置された空気亜鉛電池において、空気拡散層が網状構造体であることを特徴とする空気亜鉛電池。
網状構造体の材質が金属または合成樹脂である請求項１記載の空気亜鉛電池。
網状構造体がステンレス製である請求項１記載の空気亜鉛電池。