JP4777615B2 - 電気化学装置の合わせフィルム - Google Patents
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Description
本発明において用いられるフルオロポリマーは、参照することでその内容が本明細書に包含されたものとする米国特許第5,476,589号においてバシーノにより開示されているような多孔質の不織ePTFEフィルムを包含することができる。そこに記載されているePTFEフィルムは、極めて薄く、強く、化学的に不活性であり、本質的に高い空気貫流速度(流速)を有する。
化学物質である二酸化マンガン(セラック(Cerac))を16時間にわたりボールミルにかけてその粒径を小さくした。MnO230グラムおよびダルコ(Darco)G60活性炭(ノリット)99グラムを、シルバーソン・ホモジナイザーを用いて水中においてスラリー化した。PTFE分散液を添加し、混合を続けて分散液を凝固させた。凝塊を165℃で16時間にわたり乾燥した。乾燥凝塊の組成は、カーボン66重量%、二酸化マンガン20重量%およびPTFE14重量%であった。次に、凝塊を40%n−プロパノールを含む水1ポンド当り0.8ポンドの量で混合した。得られた混合物をクロス・カレンダー加工にかけて0.012インチの厚さにした。水およびアルコールを熱的に除去した。本実施例において用いた電極の密度は0.83g/ccであった。次に、このテープをその一つの表面上で銀金属の多孔質層により金属化した。金属化のために用いられた装置を図5に示す。テープ510を室500内の巻出機520上に置き、前処理領域530を通過させ冷却ドラム540に導く。テープ510は冷却ドラム540の周りに巻きつくので、それは金属源550にさらされる。堆積は被覆モニター560により監視され、巻取機570上に巻かれる。
実施例1に記載されるePTFE/熱可塑性物質合わせフィルムを、以下の手順により積層した:
1.実施例2における電極の2.5x3.5インチ試料を調製した。
2.実施例1におけるフィルムの1x2インチ試料を空気電極のカーボン側の上に置いた。フィルムの粘着側を電極から離して置いた。
3.4ポストプレスのプラテン試験台(Phi)を270℃に加熱した。
4.レイアップをアルミ箔のシートの間に置き、プレス中に挿入した。
5.プレスを閉じ、力を800ポンドに設定した。
6.材料を5分間にわたり押圧し、取り外し、空気冷却した。
Claims (30)
- 電気活性層および延伸されたフルオロポリマー複合層を有する電極を含む電気化学セルの電極であって、
該フルオロポリマー複合層は、少なくとも一つの多孔質フルオロポリマー層および少なくとも一つの不連続熱可塑性物質層を含み、
少なくとも一つの該不連続熱可塑性物質層は、少なくとも一つの前記多孔質フルオロポリマー層を前記電気活性層の主たる表面に接着させる、電気化学セルの電極。 - 前記電気活性層が触媒を含有する請求項1に記載の電気化学セルの電極。
- 多孔質フルオロポリマー層を提供し、
その層に熱可塑性物質層を接着させて複合材を形成し、
複合材を少なくとも一つの方向に延伸して不連続熱可塑性物質層を形成し、
該不連続層を電極の表面に貼ることにより前記複合材を電極に接着することを含む、電気化学セルの電極を製造する方法。 - 電極を提供し、
延伸された複合膜が、フルオロポリマー層、不連続熱可塑性物質層、および金属層により被覆された電気活性層を含む電極用の複合膜を提供し、
該複合膜を前記電極に接着することを含む、空気電池を製造する方法。 - 少なくとも一つの熱可塑性物質層が、延伸されたフルオロポリマーフィルムに結合された後、延伸された合わせフィルムを形成する前に、不規則または規則的なパターンで開孔される、少なくとも一つの熱可塑性物質層に結合される延伸フルオロポリマー層を含む高分子膜。
- 少なくとも一つの熱可塑性物質層において、不規則または規則的なパターンで開孔を形成し、
熱可塑性物質層および延伸フルオロポリマー層を熱可塑性物質層の融点を超える温度に加熱することにより、少なくとも一つの熱可塑性物質層を延伸フルオロポリマー膜に結合し、
高分子膜を少なくとも一つの方向に延伸することを含む、高分子膜を製造する方法。 - 高分子膜が、少なくとも一つの熱可塑性物質層が不連続である点まで延伸される請求項6に記載の方法。
- 高分子膜が、少なくとも一つの熱可塑性物質層がまだ連続的である点まで延伸される請求項6に記載の方法。
- 熱可塑性物質層がポリオレフィンを含む請求項5に記載の高分子膜。
- 熱可塑性物質層が、延伸フルオロポリマー層とは異なるフルオロポリマーを含む請求項5に記載の高分子膜。
- 熱可塑性物質層がFEPである請求項5に記載の高分子膜。
- 電極組立品であって、第1主表面上に、延伸されたフルオロポリマー層および接着剤の不連続な層を含む延伸されたポリマー複合層を有する少なくとも一つの電極を含む電極組立品。
- 少なくとも一つの前記電極が触媒を含有する請求項12に記載の電極組立品。
- 主接触表面を有する電極および延伸されたポリマー複合層を含む電気化学セルであって、
前記ポリマー複合層は、少なくとも一つの多孔質フルオロポリマー層および少なくとも一つの不連続熱可塑性物質層を含み、
少なくとも一つの該不連続熱可塑性物質層は、少なくとも一つの前記多孔質フルオロポリマー層を前記表面に接着する、電気化学セル。 - 前記電極が触媒を含有する請求項14に記載の電気化学セル。
- 金属オーバーレイ層、第1および第2主接触表面、および延伸されたポリマー複合層を備える電気活性層を有する電極を含む電池であって、
該ポリマー複合層は、少なくとも一つの多孔質フルオロポリマー層、少なくとも一つの不連続熱可塑性物質層を含み、
少なくとも一つの該不連続熱可塑性物質層は、少なくとも一つの前記多孔質フルオロポリマー層を前記主接触表面の一つに接着する、電池。 - 第1および第2主接触表面を有する電極および延伸されたガス拡散膜を含む空気電池であって、
該ガス拡散膜は、少なくとも一つの多孔質フルオロポリマー層および少なくとも一つの不連続熱可塑性物質層を含み、
少なくとも一つの該不連続熱可塑性物質層は、少なくとも一つの前記多孔質フルオロポリマー層を前記主接触表面の一つに接着する、空気電池。 - 少なくとも一つの前記主接触表面が、多孔質の電気的に連続な金属オーバーレイ層を有し、加えて金属が浸透されている電気活性層を含む、請求項17に記載の空気電池。
- ガス拡散膜が50ミクロン未満の厚さを有する請求項17に記載の空気電池。
- 熱可塑性物質が熱可塑性フルオロポリマーである請求項17に記載の空気電池。
- 熱可塑性フルオロポリマーがFEPである請求項17に記載の空気電池。
- フルオロポリマー層がePTFE層である請求項17に記載の空気電池。
- 金属オーバーレイ層が50〜500nmの厚さを有する請求項18に記載の空気電池。
- ガス拡散膜の厚さが30ミクロン未満である請求項17に記載の空気電池。
- 電極の機械的支持または電極の面内導電度を増強するための金属スクリーン、金属箔、または展伸金属箔を必要とせず、
少なくとも一つの多孔質フルオロポリマー層、および前記多孔質フルオロポリマー層を電極の主表面に接着させる少なくとも一つの不連続熱可塑性物質層を含む延伸されたフルオロポリマー複合層を有するガス拡散電極。 - 触媒的に活性な電極に結合される合わせフィルムであって、
導電性カーボンを混合された少なくとも一つの多孔質フルオロポリマー層、および前記多孔質フルオロポリマー層を前記電極の主表面に接着させる少なくとも一つの不連続熱可塑性物質層を含む、空気透過性、導電性、疎水性の延伸された合わせフィルム。 - 空気電池の限界電流を制御するために用いることができる、調整可能なガス透過度を有する延伸されたフルオロポリマー合わせフィルムを含み、
前記フルオロポリマー合わせフィルムが、少なくとも一つの多孔質フルオロポリマー層、および前記多孔質フルオロポリマー層を電極の主表面に接着させる少なくとも一つの不連続熱可塑性物質層を含む空気電池の空気正極。 - 空気電池の限界電流を制御するための調整可能なガス透過度を有する導電性の疎水性フィルムを含み、
前記疎水性フィルムが、少なくとも一つの多孔質フルオロポリマー層、および前記多孔質フルオロポリマー層を前記空気電池の電極の主表面に接着させる少なくとも一つの不連続熱可塑性物質層を含む延伸されたフルオロポリマー複合層である空気電池の空気正極。 - 体積抵抗率が1〜500Ω−cmの範囲にある請求項26に記載の空気透過性、導電性、疎水性の合わせフィルム。
- 熱可塑性物質層がポリオレフィンを含む請求項17に記載の空気電池。
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