JP6222519B2 - 空気電池用正極及びその製造方法 - Google Patents
空気電池用正極及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6222519B2 JP6222519B2 JP2013214908A JP2013214908A JP6222519B2 JP 6222519 B2 JP6222519 B2 JP 6222519B2 JP 2013214908 A JP2013214908 A JP 2013214908A JP 2013214908 A JP2013214908 A JP 2013214908A JP 6222519 B2 JP6222519 B2 JP 6222519B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- liquid
- adhesive layer
- ink
- positive electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Inert Electrodes (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
Description
図1(A)に示す空気電池用正極10は、上側から金属製多孔体層13、液密通気層12及び触媒層11を順に積層した構造を有しており、空気電池を構成した際には、金属製多孔体層13が外側になって電池外観を構成する。また、正極10は、前記金属製多孔体層13と液密通気層12との間に、双方を接着するための接着層14を有している。さらに、正極10は、前記金属製多孔体層13が、その厚さ方向に貫通した多数の孔13Aを有しており、前記液密通気層12が、導電性を有するものとなっている。
〈導電性多孔体層〉
導電性多孔体層は、先述したように、金属メッシュ、金属製のエッチングプレート、パンチングメタル、及びエキスパンドメタルのうちのいずれかを用いることができ、より具体的には、ステンレス製のエッチングプレートや、アルミニウム製又はアルミニウム合金製のパンチングメタルである。
液密通気層の導電パス材としては、カーボンブラックやアセチレンブラックを用いることができる。導電パス材にカーボンブラックやアセチレンブラックを用いた場合には、構造体を作りやすいので、多孔質体構成粒子間を電気的に繋ぐことで厚さ方向の抵抗を軽減し、これにより、正極の導電性向上、空気電池の高出力化を図ることができる。
多孔質体構成粒子としては、導電パス材の炭素よりも大きくて、空隙の多い炭素を用いることで、ガス透過性を高めることができる。この多孔質体構成粒子としては、黒鉛(グラファイト)、鱗片状黒鉛、若しくは炭素繊維を用いることができる。
触媒成分としては、従来公知の空気電池正極用の電極触媒を用いることができ、具体的には、白金(Pt)、ルテニウム(Ru)、イリジウム(Ir)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、オスミウム(Os)、タングステン(W)、鉛(Pb)、鉄(Fe)、クロム(Cr)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)、バナジウム(V)、モリブデン(Mo)、ガリウム(Ga)、アルミニウム(Al)等の金属及びその化合物、並びにこれらの合金などを例示することができる。
バインダーとしては、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエーテルニトリル(PEN)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリイミド(PI)、ポリアミド(PA)、セルロース、カルボキシメチルセルロース(CMC)、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル(PVC)、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体及びその水素添加物、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体及びその水素添加物などの熱可塑性高分子、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)、ポリフッ化ビニル(PVF)等のフッ素樹脂、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン系フッ素ゴム(VDF−HFP系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF−HFP−TFE系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−ペンタフルオロプロピレン系フッ素ゴム(VDF−PFP系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−ペンタフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF−PFP−TFE系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−パーフルオロメチルビニルエーテル−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF−PFMVE−TFE系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−クロロトリフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF−CTFE系フッ素ゴム)等のビニリデンフルオライド系フッ素ゴム、エポキシ樹脂等が挙げられる。中でも、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド、スチレン・ブタジエンゴム、カルボキシメチルセルロース、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアミドを挙げることができる。このようなバインダーは、1種のみを単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
接着層の導電性材料としては、樹脂に導電性高分子が含まれているポリアセチレン、ポリアニリン、ポリチオフェン及びポリピロール系や、樹脂に導電性無機物が含まれている炭素、金属及び導電性酸化物を用いることで、当該接着層の厚みがあっても、良好な導電性を確保することができ、正極ひいては空気電池の高出力化を図ることができる。
負極としては、例えば、標準電極電位が水素より卑な金属単体又は合金から成る負極活物質を含む。場合によっては、多孔質の材料で形成することができる。標準電極電位が水素より卑な金属単体としては、例えばリチウム(Li)、亜鉛(Zn)、鉄(Fe)、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)、マンガン(Mn)、ケイ素(Si)、チタン(Ti)、クロム(Cr)、バナジウム(V)などを挙げることができる。また、合金を適用することもできる。しかしながら、これらに限定されるものではなく、空気電池に適用される従来公知の材料を用いることができる。
電解液も従来公知のものを用いることができるが、例えば、塩化カリウム、塩化ナトリウム及び水酸化カリウムなどの水溶液や非水溶液を用いることができる。
セパレータとしては、空気電池に使用する従来公知の材料を用いることができる。具体的には、水溶液である電解液に対しては、例えば、撥水処理を行っていないグラスペーパー、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィンから成る微多孔膜を好適に用いることができる。
集電体は、集電機能を有するものであれば、特に限定されることはなく、例えば、ステンレス鋼(SUS)や銅、ニッケルなどの金属でできたものを使用することができる。また、樹脂に導電性材料をコーティングした材料も用いることができる。さらに、その形状も特に限定されるものではなく、金網状やエキスパンドメタル状、波板状など各種の形状を適用することができる。
〈製造方法の第1実施形態〉
図3に示す製造方法は、図1に示す空気電池用正極を製造する方法であって、液密通気層を形成する液密通気層用インクと、接着層を形成する接着層用インクを調整する工程と、保持体上に液密通気層用インクを塗布し、これを乾燥させて焼成することで液密通気層を形成する工程と、形成した液密通気層を保持体から剥離する工程と、液密通気層及び金属製多孔体層の少なくとも一方に接着層用インクを塗布する工程と、塗布した接着層用インクを間にして液密通気層と金属製多孔体層とを重ねた後、接着層用インクを乾燥させて焼成することで接着層を形成する工程を備え、前記液密通気層に触媒層を積層する。
図4に示す製造方法は、図1に示す空気電池用正極を製造する方法であって、液密通気層を形成する液密通気層用インクと、接着層を形成する接着層用インクを調整する工程と、金属製多孔体層に接着層用インクを塗布し、これを乾燥させて焼成することで接着層を形成する工程と、保持体上に、接着層を上向きにして金属製多孔体層を配置した後、前記接着層に液密通気層用インクを塗布し、これを乾燥させて焼成することで液密通気層を形成する工程を備え、前記液密通気層に触媒層を積層する。
図5に示す製造方法は、図1に示す空気電池用正極を製造する方法であって、液密通気層を形成する液密通気層用インクと、接着層を形成する接着層用インクを調整する工程と、金属製多孔体層に接着層用インクを塗布し、これを乾燥させて焼成することで接着層を形成する工程と、保持体上に液密通気層用インクを塗布した後、その液密通気層用インクに金属製多孔体層の接着層を重ねる工程と、塗布した液密通気層用インクを乾燥させて焼成することで液密通気層を形成する工程を備え、前記液密通気層に触媒層を積層する。
図6に示す製造方法は、図1に示す空気電池用正極を製造する方法であって、液密通気層を形成する液密通気層用インクと、接着層を形成する接着層用インクを調整する工程と、保持体上に接着層用インクを塗布し、その上に金属製多孔体層を重ねた後、塗布した接着層用インクを乾燥させて焼成することで接着層を形成する工程と、保持体から金属製多孔体層及び接着層を剥離する工程と、保持体上に、接着層を上向きにして金属製多孔体層を配置した後、金属製多孔体層の接着層に液密通気層用インクを塗布し、これを乾燥させて焼成することで液密通気層を形成する工程を備え、前記液密通気層に触媒層を積層する。
図7に示す製造方法は、図1に示す空気電池用正極を製造する方法であって、液密通気層を形成する液密通気層用インクと、接着層を形成する接着層用インクを調整する工程と、保持体上に接着層用インクを塗布し、その上に金属製多孔体層を重ねた後、塗布した接着層用インクを乾燥させて焼成することで接着層を形成する工程と、保持体から金属製多孔体層及び接着層を剥離する工程と、保持体上に液密通気層用インクを塗布し、これに金属製多孔体層の接着層を重ねた後、液密通気層用インクを乾燥させて焼成することで液密通気層を形成する工程を備え、前記液密通気層に触媒層を積層する。
1a 黒鉛
1b カーボンブラック
2 バインダー
3 触媒粒子
10 正極
11 触媒層
12 液密通気層
13 金属製多孔体層
13A 孔
14 接着層
20 負極層
30 セパレータ(電解液)
40 空気流路
50 集電体
60 ホルダー
Claims (19)
- 金属製多孔体層、液密通気層及び触媒層を順に積層した構造を有し、
前記金属製多孔体層と液密通気層との間に、双方を接着するための接着層を有し、
前記金属製多孔体層が、その厚さ方向に貫通した多数の孔を有すると共に、
前記液密通気層が、導電性を有することを特徴とする空気電池用正極。 - 前記接着層が、導電性材料を含有していることを特徴とする請求項1に記載の空気電池用正極。
- 前記接着層が、導電性材料として、金属、炭素粒子、及び炭素繊維の少なくとも一つを含有することを特徴とする請求項2に記載の空気電池用正極。
- 前記接着層が、電解液に対する撥液性を有していることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の空気電池用正極。
- 前記接着層が、電解液に対する耐食性を有していることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の空気電池用正極。
- 前記接着層が、ガス透過性を有していることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の空気電池用正極。
- 前記導電性多孔体層が、金属メッシュ、金属製のエッチングプレート、パンチングメタル、及びエキスパンドメタルのうちのいずれかであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の空気電池用正極。
- 前記液密通気層が、導電性炭素の一次粒子の凝集体から成る導電パス材を含有していることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の空気電池用正極。
- 前記液密通気層が、導電性炭素の一次粒子の凝集体から成る導電パス材、及び導電性炭素粒子から成る多孔質体構成粒子を含有する多孔質層であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の空気電池用正極。
- 前記多孔質体構成粒子が、黒鉛であることを特徴とする請求項9に記載の空気電池用正極。
- 前記多孔質体構成粒子が、鱗片状黒鉛であることを特徴とする請求項9に記載の空気電池用正極。
- 前記多孔質体構成粒子が、炭素繊維であることを特徴とする請求項9に記載の空気電池用正極。
- 前記導電パス材が、カーボンブラックであることを特徴とする請求項8〜12のいずれか1項に記載の空気電池用正極。
- 前記導電パス材が、アセチレンブラックであることを特徴とする請求項8〜12のいずれか1項に記載の空気電池用正極。
- 請求項1〜14のいずれか1項に記載の空気電池用正極を製造するに際し、
液密通気層を形成する液密通気層用インクと、接着層を形成する接着層用インクを調整する工程と、
保持体上に液密通気層用インクを塗布し、これを乾燥させて焼成することで液密通気層を形成する工程と、
形成した液密通気層を保持体から剥離する工程と、
液密通気層及び金属製多孔体層の少なくとも一方に接着層用インクを塗布する工程と、
塗布した接着層用インクを間にして液密通気層と金属製多孔体層とを重ねた後、接着層用インクを乾燥させて焼成することで接着層を形成する工程を備え、
前記液密通気層に触媒層を積層することを特徴とする空気電池用正極の製造方法。 - 請求項1〜14のいずれか1項に記載の空気電池用正極を製造するに際し、
液密通気層を形成する液密通気層用インクと、接着層を形成する接着層用インクを調整する工程と、
金属製多孔体層に接着層用インクを塗布し、これを乾燥させて焼成することで接着層を形成する工程と、
保持体上に、接着層を上向きにして金属製多孔体層を配置した後、前記接着層に液密通気層用インクを塗布し、これを乾燥させて焼成することで液密通気層を形成する工程を備え、前記液密通気層に触媒層を積層することを特徴とする空気電池用正極の製造方法。 - 請求項1〜14のいずれか1項に記載の空気電池用正極を製造するに際し、
液密通気層を形成する液密通気層用インクと、接着層を形成する接着層用インクを調整する工程と、
金属製多孔体層に接着層用インクを塗布し、これを乾燥させて焼成することで接着層を形成する工程と、
保持体上に液密通気層用インクを塗布した後、その液密通気層用インクに金属製多孔体層の接着層を重ねる工程と、
塗布した液密通気層用インクを乾燥させて焼成することで液密通気層を形成する工程を備え、前記液密通気層に触媒層を積層することを特徴とする空気電池用正極の製造方法。 - 請求項1〜14のいずれか1項に記載の空気電池用正極を製造するに際し、
液密通気層を形成する液密通気層用インクと、接着層を形成する接着層用インクを調整する工程と、
保持体上に接着層用インクを塗布し、その上に金属製多孔体層を重ねた後、塗布した接着層用インクを乾燥させて焼成することで接着層を形成する工程と、
保持体から金属製多孔体層及び接着層を剥離する工程と、
保持体上に、接着層を上向きにして金属製多孔体層を配置した後、金属製多孔体層の接着層に液密通気層用インクを塗布し、これを乾燥させて焼成することで液密通気層を形成する工程を備え、
前記液密通気層に触媒層を積層することを特徴とする空気電池用正極の製造方法。 - 請求項1〜14のいずれか1項に記載の空気電池用正極を製造するに際し、
液密通気層を形成する液密通気層用インクと、接着層を形成する接着層用インクを調整する工程と、
保持体上に接着層用インクを塗布し、その上に金属製多孔体層を重ねた後、塗布した接着層用インクを乾燥させて焼成することで接着層を形成する工程と、
保持体から金属製多孔体層及び接着層を剥離する工程と、
保持体上に液密通気層用インクを塗布し、これに金属製多孔体層の接着層を重ねた後、液密通気層用インクを乾燥させて焼成することで液密通気層を形成する工程を備え、
前記液密通気層に触媒層を積層することを特徴とする空気電池用正極の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013214908A JP6222519B2 (ja) | 2013-10-15 | 2013-10-15 | 空気電池用正極及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013214908A JP6222519B2 (ja) | 2013-10-15 | 2013-10-15 | 空気電池用正極及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015079593A JP2015079593A (ja) | 2015-04-23 |
JP6222519B2 true JP6222519B2 (ja) | 2017-11-01 |
Family
ID=53010878
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013214908A Active JP6222519B2 (ja) | 2013-10-15 | 2013-10-15 | 空気電池用正極及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6222519B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6737322B2 (ja) * | 2018-11-20 | 2020-08-05 | トヨタ自動車株式会社 | 蓄電装置 |
KR102523639B1 (ko) * | 2020-12-03 | 2023-04-24 | 한국과학기술원 | 서브-마이크론 크기의 상호 연결된 기공 네트워크를 포함하는 촉매 필름을 갖는 다공성 전극, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 금속-공기 전지 |
EP4181228A4 (en) * | 2021-09-18 | 2024-05-01 | Contemporary Amperex Technology Co., Limited | ELECTRODE AND PREPARATION METHOD THEREFOR, BATTERY AND ELECTRICAL DEVICE |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5293859B1 (ja) * | 2012-05-11 | 2013-09-18 | 大日本印刷株式会社 | 電池用導電性多孔質層及びその製造方法 |
-
2013
- 2013-10-15 JP JP2013214908A patent/JP6222519B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015079593A (ja) | 2015-04-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6229994B2 (ja) | 空気電池用正極及びその製造方法 | |
JP6350893B2 (ja) | 空気電池用正極の製造方法 | |
CN102449843A (zh) | 用于催化电极的集流体 | |
KR101832694B1 (ko) | 연료 전지 | |
JP6020896B2 (ja) | 組電池 | |
CN1910783A (zh) | 碱性电池外壳用薄膜以及使用该薄膜的薄空气电池 | |
KR20150068370A (ko) | 전극 조립체 및 그 제공 방법 | |
US20150132668A1 (en) | Conductive porous layer for battery, and manufacturing method for same | |
JP6222519B2 (ja) | 空気電池用正極及びその製造方法 | |
JP6119865B2 (ja) | 空気電池及び組電池 | |
JP6260767B2 (ja) | 空気電池用正極及びその製造方法 | |
JP6299247B2 (ja) | 空気電池用ユニット及び空気電池 | |
CN103797626A (zh) | 高容量气体扩散电极 | |
JP6434691B2 (ja) | 空気電池用正極及びその製造方法 | |
JP6249346B2 (ja) | 電極構造体及びその製造方法 | |
JP6952543B2 (ja) | 膜電極接合体、電気化学セル、スタック、燃料電池及び車両 | |
JP6459034B2 (ja) | 空気電池用正極及びその製造方法 | |
JP2014192076A (ja) | 空気電池用電極及び該空気電池用電極を用いた空気電池モジュール | |
JP2010146765A (ja) | 燃料電池用接合体、燃料電池、およびそれらの製造方法 | |
JP6543451B2 (ja) | 空気電池電極用複合多孔質体及びこれを用いた空気電池電極体 | |
JP6160178B2 (ja) | 電池用導電性多孔質層及びそれを用いた電池 | |
JP2019129022A (ja) | 空気極、空気極の製造方法、及び金属空気電池 | |
JP2017174795A (ja) | 扁平形電池 | |
JP2018170220A (ja) | 空気電池 | |
JP2015210969A (ja) | 負極構造体、これを用いた空気電池、及び負極構造体の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160826 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170607 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170629 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170907 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170920 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6222519 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |