JPH01134878A - 空気電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分齋〕 本発明は空気中の酸素ガスを主たる正極反応物質とする
空気電池、特に空気中の酸素ガスを主たる正極反応物質
、亜鉛を負極活物質とする空気亜鉛電池の改良に関する
ものである。

〔従来の技術〕

空気中の酸素ガスを主たる正極反応物質とする空気電池
は亜鉛、鉄などを負極とする系が古くから知られている
（電気書院「電池ハンドブック」昭和３９年発行ほか）
。空気電池は正極反応物質全電池外の空気から反応時に
取り入れるため電池内部にはより多くの負極反応物質を
詰め込める。従ってエネルギー密度が非常に高く、近年
補聴器用などに用途が拡大しつつある（講談社　吉澤四
部編「電池Ｊ　１９８２年発行はか）、未使用状態で保
存する場合に空気取り入れ口の孔をシールテープでふさ
ぐものもある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように空気電池はエネルギー密度が高く優れた電池
系であるが問題点も多い。特に（少なくとも使用中に）
空気取り入れ用の孔を開けておかねばならないことに起
因する問題は本質的問題とされている。即ちこの孔から
の電池的電解液の漏れ出しによる電池リード不良や周辺
機器の腐食の問題とこの孔からの電池的電解液中水分の
蒸発による電池劣化の問題である。

例えばシールテープ付きボタン形空気亜鉛電池は２年間
保存しても、１０％以下の容量劣化に過ぎないのに、シ
ールテープをはがして使用開始後はわずか２ケ月で劣化
してしまい高温高温中ではその後１ケ月で電解液の漏れ
出しでビショビショになる等の事故が多発している。

〔問題点を解決するための手段〕

前記の問題点を解決するには空気取り入れ口から電解液
及び水蒸気が漏れないようにすればよい。

本発明者等はその手段として酸素ガスを通し水を通さな
い物で電池を密封すればよいと考えいろいろな材料を検
討した。

その結果、金属銀の薄板が酸素ガスをわずかではあるが
通すことを見出し、また銀合金について、もその性質を
持つことを見出した。そして銀もしくは銀合金の薄板で
空気取り入れ口をきっちり覆って密封した空気亜鉛電池
とした。

〔作用〕

銀は高温溶融状態で酸素ガスを良く溶存させる（丸善「
金属便覧」昭和３５年Ｐ、９８７〜Ｐ、９９０）ことが
知られている。室温でのデータは取られてないかわずか
ではあるが固体の金属銀中に酸素が入り込むものと考え
られる。そして薄層にして電池に用いれば電池内と空気
中の酸素濃度の差によりわずかではあるが銀板を酸素が
通り抜けるものと思われる。

こうして空気取り入れ口を銀の薄板で覆っても反応に必
要なわずかな酸素は通すので電池としては正常に放電で
き、また銀板で密封しているのであるから電解液の漏出
がなく電解液中の水分の蒸発もないため使用開始後の電
池劣化も少ないのであると考えられる。

〔実施例１〕 第２図、第３図は本発明の一実施例を示す空気亜鉛電池
実験セルの断面図である。

ルクランシェ型筒形乾電池（ＤＩＭＯＮ　Ｎ−３）を注
意深く分解して第２図に示すようなリードキャップｌの
ついた炭素集電棒２を得た。更に内部の正極合剤をきれ
いに掻き出して底部絶縁紙５．電解糊液層４を有する亜
鉛筒３を得た。これらを用いて第３図に示す実験セルを
作った。

厚さ０．０３ｎに圧延したあと丸く切り抜いた銀の薄板
８の中央部８ａをリードキャップ１のツバ部に予め蝋付
けしておく。電解糊液Ｍ４．底部絶縁祇５を有する亜鉛
筒３の内部に澄水処理した活性炭粉末を主とし電解液を
混ぜた空気極６を入れ、亜鉛筒３の開口端部に接着剤を
介して絶縁リング７を嵌めこみ、前述の銀の薄板８を蝋
付けされたリードキャンプ１付きの炭素集電棒２を空気
極６に押し込み銀の薄板８の周辺部と絶縁リング７とを
接着剤９でシールした。サイズはほぼ単３と同じである
。

銀の薄板８の代わりに同じ寸法のスチールを用いたセル
（比較例１）、厚さＱ、３ｍｍの塩化ビニールシートを
用いたセル（比較例２）も作った。

〔実施例２〕 第１図は本発明の実施例を示すボタン形電池の断面図で
ある。

ニッケルメッキしたステンレスよりなる正極缶１７の底
面中央部に開けられた空気取り入れ口１７ａに厚さ０．
０２ｎの銀板１８を蝋付けで密着させる。

内面が銅、外面がステンレスよりなる負極缶１１とナイ
ロンよりなるガスケット１２をシール材を介して一体化
したあと、苛性カリ水溶液を主とする電解液、カルボキ
シメチルロースを主とするゲル化剤とともにゲル状とし
た氷化亜鉛を主とする負極合剤１３を充填し負極ユニッ
トとする。一方恨板１８を密着させた正極缶１７に、テ
フロンよりなる多孔性フィルム１６．特殊澄水処理した
活性炭粉末を主とし電解液を含浸させた空気極１５．セ
ロファンとナイロン不織布よりなるセパレーター１４を
入れて正極ユニットとする。この正極ユニットに前記負
極ユニットを入れ正極缶の開口端部１７ｂをクリンプに
よりかしめて密封し、外径１１．６鶴、高さ５．６１ｍ
のボタン形空気亜鉛電池を作った。

従来例１として、銀板１８を有せず空気取り入れ口１７
ａが開いたままとなっている正極缶を用いて実施例２と
同様にして同サイズのボタン形空気亜鉛電池を作った。

〔実施例３〕 第４図は本発明のもうひとつの実施例を示す薄型ボタン
形空気亜鉛電池の断面図である。

正極缶１７の底面には多数の小さな空気取り入れ口１７
ａを開けであること、多孔性フィルムを使用していない
こと、薄型でも放電効率を確保するために電解液含浸材
１９を用いていることなどが実施例２と違っている。

多数の小さな空気取り入れ口１７ａを開けである正極缶
１７に厚さ０１０２ｍｍの根板１８．空気極１５．セロ
ファンよりなるセパレーター１４を入れ正極ユニットと
する。シール材を介してガスケット１２と一体化した負
極缶１１に負極金側１３．電解液含浸材１９を入れ、電
解液を注入したあと前記正極ユニットにかぶせて正極缶
１７の開口端部１７ｂをクリンプして密封する。サイズ
は外径９．５１■、厚さ２，６龍である。

従来例２として銀板１日の代わりに多孔性フィルムを用
いて実施例３と同じサイズの薄型ボタン形空気亜鉛電池
を作って比較した。

〔実施例４〕 実施例３における厚さ０．０２ｎの銀板１８の材質、厚
さを変化させて試験した。

銀仮については厚さ０．００５龍の銀箔を、材質につい
てはニッケルを３０％含む銀−ニソケル合金。

銅を１０％含む銀−銅合金などを用いて試験した。

〔発明の効果〕

各実施例を比較例、従来例と比較しつつ発明の効果につ
いて説明する。

第１表は実施例１の筒形空気亜鉛実験セルの放［試験結
果を比較例とともに示したものである。

データは負荷抵抗３にΩで連続放電した放電電圧の各ｎ
＝４の平均値でありｍ−で示したのは放電電圧が規格値
（０，９Ｖ）を割ったものである。

銀の薄板８を用いた本発明の実施例セルは３ケ月後でも
正常な放電電圧を示したが、銀の代わりにスチール、塩
化ビニールシートを用いた比較例１．２では反応に必要
な酸素ガスが供給されないため、反応が途中で止まって
しまい１０日めぐらいから規定放電終止電圧（０，９Ｖ
）以下となってしまう。

このデータより銀の薄板はわずかではあろうが反応に必
要な酸素ガスを通すものと考えられる。

第２表は従来例と比較した本発明の実施例２の試験結果
を示すものである。

第２表　　ボタン形空気亜鉛電池試験結果データは負荷
抵抗１５にΩで連続放電した各ｎ＝２０についての放電
電圧の平均値と、半年放電させたあとの電圧（規格０．
９Ｖ）と漏ｉ！（規格　限度見本）の不良率である。本
発明の実施例２は厚さ０．０２鶴の銀板が酸素を通すの
で正常に放電でき、銀板で密閉されているので水分の蒸
発がなく半年後でも電圧不良がなく、空気取り入れ口か
らの漏液不良もない。

それに対して従来例１では３ケ月までは正常であるが、
半年後では電解液蒸発による電圧劣化が２０ケ中５ヶ発
生し空気取り入れ口からの漏液不良が多発した。

第３表は本発明の実施例３の薄型ボタン形空気亜鉛電池
と従来例２．および比較のための同サイズの酸化銀電池
ＳＩ＋９２７３−の試験結果である。

１：ＲＬ＝３にΩ　　　２：ＲＬ＝３０にΩ表中容量１
．漏液゛１は負荷抵抗３にΩと比較的入電１（はぼ１０
日率）放電での放電容量および放電後の漏液不良率であ
り、３例とも設計通りの値となっている。しかし容量２
．漏液２に示した約１００８率放電に相当する負荷抵抗
３０にΩでは従来例では放電中の劣化のため半分程度の
容量しか得られず漏液が７０％もでている。実施例３で
は電流の小さい方が利用率がアップしている。酸化銀電
池５Ｒ９２７３Ｗは電池内に正極反応物質を入れねばな
らないため設計上この程度の容量しか得られない。

なお、各データはｎ＝２０の平均値である。

第４表は実施例４に記した銀板の材質、厚さを変えた時
の効果である。

第４表　　　材質・厚さの効果 電池は実施例３と同じでありデータはＲＬ−３にΩで放
電したときの放電容量（終止電圧０．９Ｖ）と放電電圧
（放電開始時の初期電圧および設計値の８０％放電した
ときの電圧）の平均値である。

銀板を薄（すると容量、８０％電圧が良くなる。

また、銀の代わりに限−ニッケル、銀−銅などの銀合金
を用いても銀と同様な効果があるとわかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すボタン形空気亜鉛電池の
断面図、第２図、第３図は本発明の一実施例を示す空気
亜鉛電池実験セルの断面図、第４図は本発明の他の実施
例を示す薄型ボタン形電池の断面図である。 １・・・リードキャップ ２・・・炭素集電棒 ３・・・亜鉛筒 ４・・・電解糊液層 ５・・・底部絶縁紙 ６・・・空気極 ７・・・絶縁リング ８・・・銀の薄板 ８ａ・・８の中央部 ９・・・接着剤 １１・・・負極缶 １２・・・ガスケット １３・・・負極合剤 １４・・・セパレーター １５・・・空気極 １６・・・多孔性フィルム １７・・・正極缶 １７ａ・・空気取り入れ口 １７ｂ・・開口端部 １８・・・銀板 １９・・・電解液含浸材 以上 出願人　セイコー電子部品株式会社 代理人　弁理士　最　上　　ＩＭ（他１名）、−：・１
ン ＡｎＱ− ボタン形！気奨鉛電氾の断面図 第１図 第２図　　　　第３図 簿梨ボタン形空気亜鉛電池の討面図 躬４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）空気中の酸素ガスを主たる正極反応物質とし銀、
   もしくは銀を主体とする銀合金の薄板で空気取り入れ口
   を覆うことを特徴とする空気電池。
2. （２）負極活物質が亜鉛、電解液が苛性アルカリ水溶液
   からなる特許請求の範囲第１項記載の空気電池。