JP6155864B2 - Positive electrode structure of lithium air battery and positive electrode manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、正極端子と、カーボンファイバを含有するシート状の空気極集電体とを有するリチウム空気電池の正極構造及び正極製造方法に関する。 The present invention relates to a positive electrode structure and a positive electrode manufacturing method of a lithium air battery having a positive electrode terminal and a sheet-like air electrode current collector containing a carbon fiber.
負極活物質にリチウム金属を、空気極(正極)活物質に空気中の酸素をそれぞれ用いるリチウム空気電池は、理論的にエネルギー密度が高く、例えば電気自動車の本格的な普及に必要とされるリチウムイオン電池を数倍上回るエネルギー密度が得られる電池として期待されている。 Lithium-air batteries that use lithium metal as the negative electrode active material and oxygen in the air as the air electrode (positive electrode) active material have a theoretically high energy density. For example, lithium required for full-scale popularization of electric vehicles It is expected as a battery that can obtain an energy density several times higher than that of an ion battery.
このリチウム空気電池は、水溶液系電解液を用いたリチウム空気電池と、非水系電解液を用いたリチウム空気電池とに大別される。研究開発の主流は、電池の構造が単純な非水系電解液のリチウム空気電池であるが、水溶液系電解液のリチウム空気電池が次の理由から検討されている。つまり、水溶液系電解液を用いたリチウム空気電池は、非水系電解液のリチウム空気電池に対して、より高い理論エネルギー密度をもつこと、電解液が安価で不燃性であること等の長所があるからである。特に、エネルギー密度が高い長所をより効果的に生かす電池セル構造として、ラミネート型セル構造のリチウム空気電池が提案されている。 This lithium-air battery is roughly classified into a lithium-air battery using an aqueous electrolyte and a lithium-air battery using a non-aqueous electrolyte. The mainstream of research and development is a non-aqueous electrolyte lithium-air battery with a simple battery structure, but an aqueous electrolyte-type lithium-air battery is being studied for the following reasons. In other words, lithium-air batteries using aqueous electrolytes have advantages such as higher theoretical energy density and non-flammable electrolytes than non-aqueous electrolyte lithium-air batteries. Because. In particular, a lithium-cell battery having a laminated cell structure has been proposed as a battery cell structure that takes advantage of the high energy density more effectively.
水溶液系電解液を用いたラミネート型セル構造のリチウム空気電池は、例えば非特許文献1及び特許文献1に開示されている。図8は、非特許文献1に記載のリチウム空気電池100であり、正極101、複合負極102及び電解液103を有して構成される。
複合負極102は、例えばリチウム金属製の負極104と、例えば銅製の負極端子105と、負極保護層106と、例えばガラスセラミックス製のLTAP板107とを有して構成される。また、正極101は、カーボンファイバを含有するシート状の例えばカーボンクロス製の空気極集電体108上に、白金、アルミニウムまたはニッケル製の金属メッシュ109が載置され、この金属メッシュ109に例えばアルミニウム製の正極端子110が接続されて構成される。
The composite
上述の正極101と複合負極102間に電解液103が介在され、これらの正極101、複合負極102及び電解液103が、例えばアルミラミネートフィルムであるガスバリアフィルム111及び112により両側から袋状に包み込まれてリチウム空気電池100が構成される。ガスバリアフィルム111には、空気導入口となる開口113が形成されている。
The
また、特許文献1に記載のリチウム空気電池は、箱状容器内に負極、緩衝層、耐水層(ガラスセラミックス)、電解液、空気極(正極)、酸素透過体が順次配置されたものである。尚、この特許文献1には、正極の構造について何ら開示されていない。
The lithium-air battery described in
非特許文献1に記載のリチウム空気電池100の正極101は、正極端子110が接続された金属メッシュ109が空気極集電体108に載置されて構成されるので、空気極集電体108と金属メッシュ109との密着性が不十分になって、リチウム空気電池100の電気伝導性が低下してしまう。
Since the
また、図9に示すように、空気極集電体108の周端部108Aとガスバリアフィルム111の開口113周縁との間に隙間114が形成されてしまうので、電解液103が上記隙間114から漏洩する恐れがある。
Further, as shown in FIG. 9, since a
更に、水溶液系の電解液103は、電池反応により生成される水酸化リチウム等によって強アルカリ性になる。金属メッシュ109がアルミニウムやニッケルなどにより構成されると、強アルカリ性の電解液103によって腐食し、腐食生成物が空気極集電体108に付着することで、この空気極集電体108の電気抵抗が増大してしまう。このため、金属メッシュ109は、耐食性が高いが高価な白金が用いられることになり、この結果、リチウム空気電池100のコストが上昇してしまう。
Further, the
また、図8に示すように、空気極集電体108を構成する例えばカーボンクロスなどが繊維状であることから、この空気極集電体108は剛性が低く、このため、複合負極102などの他部材との位置合せが容易でない。従って、空気極集電体108の位置決め精度が低くなり、リチウム空気電池100の組付性が低下してしまう。
Further, as shown in FIG. 8, for example, the carbon cloth or the like constituting the air electrode
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、空気極集電体と正極端子との密着性を高めて電池の電気伝導性を向上できると共に、空気極集電体の周端部からの電解液の漏洩を防止できるリチウム空気電池の正極構造及び正極製造方法を提供することにある。 The object of the present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and can improve the electrical conductivity of the battery by improving the adhesion between the air electrode current collector and the positive electrode terminal. An object of the present invention is to provide a positive electrode structure for a lithium-air battery and a positive electrode manufacturing method capable of preventing leakage of an electrolyte from a peripheral end portion.
本発明に係るリチウム空気電池の正極構造は、リチウム空気電池が正極と複合負極と電解液とを有して構成され、前記正極が正極端子と、カーボンファイバを含有するシート状の空気極集電体と、を有するリチウム空気電池の正極構造であって、前記空気極集電体に前記正極端子が接触した状態で前記空気極集電体と前記正極端子とが熱可塑性樹脂により熱溶着されると共に、前記空気極集電体の周端部に前記熱可塑性樹脂が含浸されて構成されたことを特徴とするものである。 The positive electrode structure of the lithium air battery according to the present invention is configured such that the lithium air battery includes a positive electrode, a composite negative electrode, and an electrolyte solution, and the positive electrode is a positive electrode terminal and a sheet-like air electrode current collector containing carbon fiber. A positive electrode structure of a lithium air battery, wherein the air electrode current collector and the positive electrode terminal are thermally welded by a thermoplastic resin in a state where the positive electrode terminal is in contact with the air electrode current collector. In addition, the peripheral end portion of the air electrode current collector is impregnated with the thermoplastic resin.
また、本発明に係るリチウム空気電池の正極製造方法は、リチウム空気電池が正極と複合負極と電解液とを有して構成され、前記正極が正極端子と、カーボンファイバを含有するシート状の空気極集電体と、を有するリチウム空気電池の正極製造方法であって、前記空気極集電体に前記正極端子を接触させる接触工程と、前記空気極集電体の周端部と前記正極端子とを、熱可塑性樹脂からなり且つ開口を備えた枠形状の複数の樹脂フィルムによって挟み込む挟み込み工程と、前記空気極集電体と前記正極端子とを前記樹脂フィルムにより熱溶着すると共に、前記空気極集電体の前記周端部に前記熱可塑性樹脂を含浸させる熱溶着・含浸工程と、を有することを特徴とするものである。 The positive electrode manufacturing method for a lithium-air battery according to the present invention includes a lithium-air battery having a positive electrode, a composite negative electrode, and an electrolyte, wherein the positive electrode is a positive electrode terminal and a sheet-like air containing a carbon fiber. and electrode current collector, a positive electrode manufacturing method of the lithium-air battery having a contact step of contacting the positive terminal to the air electrode current collector, wherein a peripheral end portion of the air electrode current collector a positive terminal Are sandwiched between a plurality of frame-shaped resin films made of a thermoplastic resin and provided with openings, and the air electrode current collector and the positive electrode terminal are thermally welded by the resin film, and the air electrode And a thermal welding / impregnation step of impregnating the thermoplastic resin into the peripheral end portion of the current collector.
本発明によれば、空気極集電体と正極端子とが熱溶着により一体に構成され、または一体成形されたので、空気極集電体と正極端子との密着性が高まり、電池の電気伝導性を向上させることができる。また、空気極集電体の周端部に熱可塑性樹脂が含浸されたので、この空気極集電体の周端部が液密構造になって、この周端部からの電解液の漏洩を防止できる。 According to the present invention, since the air electrode current collector and the positive electrode terminal are integrally formed or integrally formed by heat welding, the adhesion between the air electrode current collector and the positive electrode terminal is increased, and the electric conductivity of the battery is increased. Can be improved. In addition, since the peripheral end portion of the air electrode current collector is impregnated with the thermoplastic resin, the peripheral end portion of the air electrode current collector has a liquid-tight structure, and the electrolyte solution leaks from the peripheral end portion. Can be prevented.
以下、本発明を実施するための実施形態を図面に基づき説明する。
[A]第1実施形態(図1〜図3)
図1は、本発明に係るリチウム空気電池の正極構造における第1実施形態が適用されたリチウム空気電池の構成を示す分解斜視図である。この図1に示すリチウム空気電池10は、ラミネート型セル構造であり、正極11と複合負極12と電解液13とを有して構成される。電解液13は、本実施形態では水溶液系の例えば塩化リチウム水溶液などであり、反応生成物を貯蔵する機能も果たす。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
[A] First embodiment (FIGS. 1 to 3)
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a configuration of a lithium air battery to which the first embodiment of the positive electrode structure of a lithium air battery according to the present invention is applied. A lithium-
複合負極12は、負極14と負極端子15と有機電解液16とLTAP板17とが樹脂フィルムとしての例えばアルミラミネートフィルム18及び19により袋状に包み込まれて構成され、アルミラミネートフィルム18とLTAP板17との間にTBF接着シート20が介在される。
The composite
負極14は、アルカリ金属元素のリチウムまたはナトリウムなどの単体若しくは化合物からなる。なかでもリチウムは、エネルギー密度の高い電池を得るのに適している。本実施形態の負極14は、リチウムの単体から構成されている。また、この負極14に接合される負極端子15は、電気伝導性の高い金属、例えば銅にて構成される。
The
LTAP板17は、空気極集電体22(後述)と負極14とのセパレータであり、リチウムイオンの導電性が高いガラスセラミックスが用いられる。このLTAP板17は、負極14への水分などの浸入防止の機能も果たす。また、TBF接着シート20は、LTAP板17をアルミラミネートフィルム18に接着させる。
The
アルミラミネートフィルム18及び19は、熱可塑性樹脂からなる耐熱性の基材層(例えばPET(ポリエチレンテレフタレート))と、接着層(例えばPP(ポリプロピレン)、PE(ポリエチレン)、EVA(エチレンビニルアセテート))との間に、アルミニウム箔が介在されて構成される。アルミラミネートフィルム18は、上面側が基材層であり、下面側が接着層である。また、アルミラミネートフィルム19は、上面側が接着層であり、下面側が基材層である。これらのアルミラミネートフィルム18と19は、接着層同士が接着することで、負極14、有機電解液16及びLTAP板17を袋状に包み込んで複合負極12を構成する。
正極11は、図1〜図3に示すように、正極端子21と、カーボンファイバを含有するシート状の空気極集電体22とを有してなる。そして、正極11は、空気極集電体22の表面または裏面に正極端子21の先端部21Aが接触した状態で、空気極集電体22と正極端子21とが熱可塑性樹脂により熱溶着されると共に、空気極集電体22の全周端部22Aに熱可塑性樹脂が含浸されて構成される。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
図2及び図3中の符号23は、空気極集電体22の周端部22Aに熱可塑性樹脂が含浸された含浸部位である。また、符号25は、正極端子21の先端部21Aが空気極集電体22に熱溶着して固着された溶着部位である。
正極端子21は、アルミニウムまたはニッケルの単体若しくは化合物から構成される。また、空気極集電体22は、電気伝導性及びガス拡散性を備えたカーボンクロス、カーボンペーパー、カーボン不織布、多孔質ニッケルまたは多孔質アルミニウムなどから構成され、必要に応じて、反応を促進させるための触媒(例えば白金など)や結着剤を含有する。
The
ここで、カーボンクロスは、一般にカーボンファイバを規則正しく編み込んだシート状のものである。また、カーボン不織布は、カーボンファイバをランダムに絡み合せたシート状のものである。カーボンファイバは、電子が繊維を通じて伝導するため電気伝導性が高く、金属と比較してエネルギー密度が高くなるので、正極11の空気極集電体22に適している。本実施形態の空気極集電体22は、カーボンクロスに白金などの触媒が担持されたものである。
Here, the carbon cloth is generally in the form of a sheet in which carbon fibers are knitted regularly. The carbon non-woven fabric is a sheet-like material in which carbon fibers are randomly entangled. The carbon fiber is suitable for the air electrode
正極端子21の先端部21Aを空気極集電体22に熱溶着させ、且つ空気極集電体22の全周端部22Aに含浸される熱可塑性樹脂は、熱可塑性樹脂からなり且つ中央部に開口24を備えて窓枠形状に形成された樹脂フィルムとしてのラミネートフィルム26及び27を構成する上記熱可塑性樹脂である。このラミネートフィルム26の開口24により、正極11の空気導入口28が形成される。
The thermoplastic resin in which the
ここで、アルミラミネートフィルム26及び27は、熱可塑性樹脂としての例えばPET(ポリエチレンテレフタレート)等からなる耐熱性の基材層と、熱可塑性樹脂としての例えばPP(ポリプロピレン)、PE(ポリエチレン)、EVA(エチレンビニルアセテート)等からなる接着層とを有して構成される。ラミネートフィルム26は、上面側が基材層であり、下面側が接着層である。また、ラミネートフィルム27は、上面側が接着層であり、下面側が基材層である。
Here, the
正極11は、ラミネートフィルム26及び27を用いて次のように製造される。まず、正極端子21の先端部21Aを空気極集電体22の例えば表面に接触させる接触工程を行う。次に、空気極集電体22の周端部22Aと正極端子21の先端部21Aとを、ラミネートフィルム26及び27によって上下方向から挟み込む挟み込み工程を行う。その後、例えば熱プレスなどを用いて、空気極集電体22と正極端子21の先端部21Aとをラミネートフィルム26及び27により熱溶着して一体に構成すると共に、空気極集電体22の全周端部22Aにラミネートフィルム26及び27の熱可塑性樹脂を含浸させて含浸部位23を形成する熱溶着・含浸工程を行う。
The
熱溶着・含浸工程における熱プレスの条件は、ラミネートフィルム26及び27の接着層がPPの場合には、加熱温度が160〜180℃で、加圧力が20kgf/cm2(30秒間)であり、また、ラミネートフィルム26及び27の接着層がEVAの場合には、加熱温度が140〜160℃で、加圧力が20kgf/cm2(30秒間)である。
When the adhesive layer of the
図1に示すように、上述のように構成された正極11と、前述のように構成された複合負極12との間に電解液13が介在され、正極11のラミネートフィルム26と複合負極12のアルミラミネートフィルム19との接着層同士が接着されることで、正極11、複合負極12及び電解液13がユニット化されたラミネート型セル構造のリチウム空気電池10が製造される。
As shown in FIG. 1, an
従って、本第1実施形態におけるリチウム空気電池10の特に正極11によれば、次の効果(1)〜(5)を奏する。
(1)図2に示すように、空気極集電体22と正極端子21の先端部21Aとが熱溶着により一体に構成されたので、空気極集電体22と正極端子21との密着性が高まり、リチウム空気電池10の電気伝導性を向上させることができる。従って、空気極集電体22上に金属メッシュ109(図8)を載置する必要がなくなるので、リチウム空気電池10を軽量化できると共に薄肉化できる。
Therefore, according to especially the
(1) As shown in FIG. 2, the air electrode
(2)図3に示すように、空気極集電体22の全周端部22Aに、ラミネートフィルム26及び27を構成する熱可塑性樹脂が含浸されて、空気極集電体22の全周端部22Aに含浸部位23が設けられたので、空気極集電体22の周端部22Aが液密構造になって、この周端部22A及びその付近からの電解液13の漏洩を防止できる。このため、正極11をラミネート型のリチウム空気電池セルの上部構造にできると共に、この正極11を用いた複数のリチウム空気電池10を積層化できる。
(2) As shown in FIG. 3, the entire
(3)図3に示すように、熱可塑性樹脂による正極端子21と空気極集電体22との熱溶着により、正極端子21の先端部21Aが熱可塑性樹脂で被覆されるので、正極端子21と電解液13との接触を防止できる。このため、電池反応により水酸化リチウムが生成されて強アルカリ性となる電解液13により正極端子21が腐食することを抑制できる。この結果、正極端子21を構成するアルミニウム、ニッケルが腐食することで生成される腐食生成物が空気極集電体22に付着して、この空気極集電体22の電気抵抗が増大することを防止できる。従って、リチウム空気電池10内で反応に必要な有効面積が減少して電池容量が低下したり、出力及び寿命が低下するなどのリチウム空気電池10の特性劣化を抑制できる。
(3) As shown in FIG. 3, the
(4)上述の如く電解液13による正極端子21の腐食が抑制されるので、正極端子21の材質として高価な白金を用いる必要がなく、アルミニウムまたはニッケルなどで足りるので、正極端子21のコストを低減できる。
(4) Since the corrosion of the
(5)図2に示すように、空気極集電体22の全周端部22Aには、ラミネートフィルム26及び27を構成する熱可塑性樹脂が含浸されて含浸部位23が形成され、これにより、空気極集電体22の周端部22Aが補強されてその剛性が向上する。従って、この空気極集電体22を備える正極11は、複合負極12などの他部材に容易に位置合せできるので、正極11の位置決め精度及び組付性が良好になる。この結果、リチウム空気電池10の製造作業性を向上できると共に、リチウム空気電池10の歩留まりの低下を抑制でき、このリチウム空気電池10を複数用いて製造されるリチウム空気電池10の積層化を容易に実現できる。
(5) As shown in FIG. 2, the entire
[B]第2実施形態(図4、図5)
図4は、本発明に係るリチウム空気電池の正極構造における第2実施形態が適用された正極を示し図2に対応する斜視図である。この第2実施形態において、第1実施形態と同様な部分については、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。
[B] Second Embodiment (FIGS. 4 and 5)
FIG. 4 is a perspective view corresponding to FIG. 2, showing a positive electrode to which the second embodiment of the positive electrode structure of a lithium-air battery according to the present invention is applied. In the second embodiment, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description is simplified or omitted.
本第2実施形態のリチウム空気電池10における正極30が第1実施形態の正極11と異なる点は、正極端子31が空気極集電体22と同一材料でこの空気極集電体22と一体に成形され、正極端子31の少なくとも片面(本実施形態では図5(B)に示すように正極端子31の裏面)に熱可塑性樹脂が溶着された点である。図5(B)の符号32は、正極端子31の裏面における熱可塑性樹脂の溶着部位である。
The
更に、正極端子31では、図5(A)に示すように、溶着部位32が設けられていない他の片面(本実施形態では正極端子31の表面)の空気極集電体22側が、電解液13による短絡防止のために熱可塑性樹脂で被覆されている。図5(A)中の符号33は、正極端子31の表面における熱可塑性樹脂による被覆部位である。
Furthermore, in the
また、正極30における空気極集電体22は、その全周端部22Aが、第1実施形態と同様に熱可塑性樹脂により含浸されて構成される。図5(A)及び(B)の符号34は、空気極集電体22の全周端部22Aにおける熱可塑性樹脂の含浸部位を示す。尚、図5(A)及び(B)中の破線35は、熱可塑性樹脂が熱溶着及び含浸される前の、一体成形された正極端子31及び空気極集電体22の形状を示す。
Further, the air electrode
空気極集電体22の周端部22Aに含浸部位34を形成する熱可塑性樹脂は、図4に示すように、樹脂フィルムとしてのラミネートフィルム36、37の窓枠形状部38である。また、正極端子31の表面に被覆部位33を形成する熱可塑性樹脂は、ラミネートフィルム36の第1舌片部39である。更に、正極端子31の裏面に溶着部位32を形成する熱可塑性樹脂は、ラミネートフィルム37の第2舌片部40である。
As shown in FIG. 4, the thermoplastic resin that forms the
ラミネートフィルム36の窓枠形状部38は第1実施形態のラミネートフィルム26と、また、ラミネートフィルム37の窓枠形状部38は第1実施形態のラミネートフィルム27と、それぞれ同一形状である。また、窓枠形状部38及び第1舌片部39を備えたラミネートフィルム36は第1実施形態のラミネートフィルム26と、また、窓枠形状部38及び第2舌片部40を備えたラミネートフィルム37は第1実施形態のラミネートフィルム27と、それぞれ同一材質にて構成される。
The window
本第2実施形態のリチウム空気電池10における正極30は、次のようにして製造される。まず、カーボンファイバを含有するシート状の例えばカーボンクロスからなる空気極集電体22と、この空気極集電体22に一体成形された正極端子31とを用意、つまり一体成形された空気極集電体22及び正極端子31を用意する準備工程を行う。次に、空気極集電体22の周端部22Aを、ラミネートフィルム36の窓枠形状部38とラミネートフィルム37の窓枠形状部38とによって上下方向から挟み込む挟み込み工程を行う。この挟み込み工程では、ラミネートフィルム36の第1舌片部39が正極端子31の表面の空気極集電体22側部分に接触し、またラミネートフィルム37の第2舌片部40が正極端子31の裏面全体に接触する。
The
その後、例えば熱プレス等を用いて、空気集電体22の全周端部22Aにラミネートフィルム36及び37の両窓枠形状部38における熱可塑性樹脂を含浸させて含浸部位34を形成する含浸工程を行う。この含浸工程では、空気極集電体22の周端部22Aへの熱可塑性樹脂の含浸と同時に、正極端子31の表面の空気極集電体22側部分にラミネートフィルム36の第1舌片部39における熱可塑性樹脂を溶着して被覆部位33を形成し、更に、正極端子31の裏面全体にラミネートフィルム37の第2舌片部40における熱可塑性樹脂を溶着して溶着部位32を形成する。この含浸工程における熱プレスの条件は、第1実施形態の熱溶着・含浸工程と略同一である。
Thereafter, the impregnation step of forming the
従って、本第2実施形態におけるリチウム空気電池10の正極30によれば、第1実施形態の効果(1)〜(5)と同様な効果を奏するほか、次の効果(6)〜(8)を奏する。
Therefore, according to the
(6)正極30は、正極端子31が、カーボンファイバを含有するシート状の例えばカーボンクロス製の空気極集電体22と一体成形されたので、正極端子31と空気極集電体22との密着性を考慮する必要がなく、リチウム空気電池10の導電性をより一層向上させることができる。
(6) Since the
(7)更に、カーボンファイバを含有する正極端子31は、電池反応により生成される水酸化リチウム等によって強アルカリ性となる電解液13に対し高い耐食性を有するので、正極端子31の腐食をより一層防止できる。
(7) Furthermore, since the
(8)カーボンファイバを含有する正極端子31は、その裏面に熱可塑性樹脂が溶着されて溶着部位32が形成されたので、この溶着部位32によって正極端子31の強度を十分に確保できる。
(8) The
[C]第3実施形態(図6、図7)
図6は、本発明に係るリチウム空気電池の正極構造における第3実施形態が適用されたリチウム空気電池を示す断面図である。この第3実施形態において、第1実施形態と同様な部分については、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。
[C] Third embodiment (FIGS. 6 and 7)
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a lithium air battery to which the third embodiment of the positive electrode structure of the lithium air battery according to the present invention is applied. In the third embodiment, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is simplified or omitted.
本第3実施形態におけるリチウム空気電池10の正極50が第1実施形態と異なる点は、ラミネートフィルム26の開口24から形成される空気導入口28によって外部に露出する空気極集電体22の外側に、防水性及び通気性を備えた多孔質樹脂51が配置された点である。
The
上記多孔質樹脂51は、多孔質PE(ポリエチレン)樹脂または多孔質フッ素系樹脂等である。また、多孔質樹脂51は、図6に示すように、その周端部51Aがラミネートフィルム26の外表面に固着される場合と、図7に示すように、空気極集電体22とラミネートフィルム26との間に介在される場合とのいずれか一方または両方である。
The
図6の場合、多孔質樹脂51が多孔質PE樹脂であれば、空気極集電体22の周端部22Aに正極端子21を熱溶着し且つ熱可塑性樹脂を含浸させる熱溶着・含浸工程の後に、多孔質樹脂51の周端部51Aをラミネートフィルム26の外表面に熱溶着して多孔質樹脂配置工程を行うことが好ましい。また、図6の場合、多孔質樹脂51が多孔質フッ素系樹脂であれば、前記熱溶着・含浸工程の後に、ラミネートフィルム26の外表面に例えばポリオレフィン系のプライマを塗布し、その後に、例えばシアノアクリレート系接着剤を用いて多孔質樹脂51の周端部51Aをラミネートフィルム26の外表面に接着して多孔質樹脂配置工程を行うことが好ましい。
In the case of FIG. 6, if the
図7の場合、多孔質樹脂51が多孔質PE樹脂であれば、熱プレスなどによる前記熱溶着・含浸工程と同時に、上記熱プレスなどによって多孔質樹脂51の周端部51Aをラミネートフィルム26、空気極集電体22間に固着して多孔質樹脂配置工程を行うことが好ましい。また、図7の場合、多孔質樹脂51が多孔質フッ素系樹脂であれば、その周端部51Aに多数の細孔を開け、熱プレスなどによる前記熱溶着・含浸工程と同時に、上記熱プレスなどによって多孔質樹脂51の周端部51Aをラミネートフィルム26、空気極集電体22間に固着して多孔質樹脂配置工程を行うことが好ましい。
In the case of FIG. 7, if the
従って、本第3実施形態におけるリチウム空気電池10の正極50によれば、第1実施形態の効果(1)〜(5)と同様な効果を奏するほか、次の効果(9)を奏する。
Therefore, according to the
(9)空気導入口28によって外部に露出する空気極集電体22の外側に、防水性及び通気性を備えた多孔質樹脂51が配置されたので、保水性の高い電池構造を実現でき、従って電解液13の揮発による減少を確実に防止できる。
(9) Since the
以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの各実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, these each embodiment was shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention.
例えば、本実施形態では電解液13が水溶液系の場合を述べたが、電解液13が非水溶液であっても、リチウム空気電池10の正極11、30、50の構造を適用することができる。また、第2実施形態のリチウム空気電池10の正極30における空気極集電体22の外側に、第3実施形態の多孔質樹脂51を、含浸工程と同時または含浸工程の後に配置してもよい。
For example, although the case where the
10 リチウム空気電池
11 正極
21 正極端子
22 空気極集電体
22A 周端部
23 含浸部位
24 開口
25 溶着部位
26、27 ラミネートフィルム(樹脂フィルム)
28 空気導入口
30 正極
31 正極端子
32 溶着部位
34 含浸部位
36、37 ラミネートフィルム(樹脂フィルム)
50 正極
51 多孔質樹脂
DESCRIPTION OF
28
50
Claims (8)
前記空気極集電体に前記正極端子が接触した状態で前記空気極集電体と前記正極端子とが熱可塑性樹脂により熱溶着されると共に、前記空気極集電体の周端部に前記熱可塑性樹脂が含浸されて構成されたことを特徴とするリチウム空気電池の正極構造。 A lithium air battery includes a positive electrode, a composite negative electrode, and an electrolyte, and the positive electrode has a positive electrode terminal and a sheet-like air electrode current collector containing carbon fiber. There,
The air electrode current collector and the positive electrode terminal are thermally welded by a thermoplastic resin in a state where the positive electrode terminal is in contact with the air electrode current collector, and the heat is applied to a peripheral end portion of the air electrode current collector. A positive electrode structure of a lithium-air battery, characterized by being impregnated with a plastic resin.
前記正極端子が前記空気極集電体と一体に成形され、
前記空気極集電体の周端部に熱可塑性樹脂が含浸されて構成されたことを特徴とするリチウム空気電池の正極構造。 A lithium air battery includes a positive electrode, a composite negative electrode, and an electrolyte, and the positive electrode has a positive electrode terminal and a sheet-like air electrode current collector containing carbon fiber. There,
The positive electrode terminal is molded integrally with the air electrode current collector,
A positive electrode structure of a lithium air battery, wherein a peripheral end portion of the air electrode current collector is impregnated with a thermoplastic resin.
前記空気極集電体に前記正極端子を接触させる接触工程と、
前記空気極集電体の周端部と前記正極端子とを、熱可塑性樹脂からなり且つ開口を備えた枠形状の複数の樹脂フィルムによって挟み込む挟み込み工程と、
前記空気極集電体と前記正極端子とを前記樹脂フィルムにより熱溶着すると共に、前記空気極集電体の前記周端部に前記熱可塑性樹脂を含浸させる熱溶着・含浸工程と、を有することを特徴とするリチウム空気電池の正極製造方法。 Lithium air battery has a positive electrode, a composite negative electrode, and an electrolyte solution, and the positive electrode has a positive electrode terminal and a sheet-like air electrode current collector containing carbon fiber. Because
A contacting step of contacting the positive terminal to the air electrode current collector,
A sandwiching step of sandwiching the peripheral end portion of the air electrode current collector and the positive electrode terminal with a plurality of frame-shaped resin films made of a thermoplastic resin and having openings;
A thermal welding / impregnation step of thermally welding the air electrode current collector and the positive electrode terminal with the resin film, and impregnating the thermoplastic resin into the peripheral end portion of the air electrode current collector. A method for producing a positive electrode for a lithium-air battery.
前記空気極集電体と、この空気極集電体に一体成形された前記正極端子とを用意する準備工程と、
前記空気極集電体の周端部を、熱可塑性樹脂からなり且つ開口を備えた枠形状の複数の樹脂フィルムによって挟み込む挟み込み工程と、
前記空気極集電体の前記周端部に前記熱可塑性樹脂を含浸させる含浸工程と、を有することを特徴とするリチウム空気電池の正極製造方法。 Lithium air battery has a positive electrode, a composite negative electrode, and an electrolyte solution, and the positive electrode has a positive electrode terminal and a sheet-like air electrode current collector containing carbon fiber. Because
And said air electrode current collector, a preparation step of preparing the integrally molded the positive terminal to the air electrode current collector,
A sandwiching step of sandwiching the peripheral end portion of the air electrode current collector with a plurality of frame-shaped resin films made of a thermoplastic resin and having openings,
And a impregnation step of impregnating the thermoplastic resin into the peripheral end portion of the air electrode current collector.
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