JPH0358146B2

JPH0358146B2 -

Info

Publication number: JPH0358146B2
Application number: JP58159569A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Fujimagari; Nobuaki Katada
Original assignee: Pentel Co Ltd
Current assignee: Pentel Co Ltd
Priority date: 1983-08-31
Filing date: 1983-08-31
Publication date: 1991-09-04
Also published as: JPS6050864A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は空気電池や燃料電池などに用いられる
と好適な電極用炭素体に関する。各種合成樹脂など焼成によつて炭化する成分
を、黒鉛や活性炭などの必要に応じて使用される
成分とともに材料とし、焼成して電極用炭素体と
したものは、酸素などの気体透過能を必要とされ
る空気電池や燃料電池などに対し、焼成時に自ず
と形成される微小気孔が気体通路として役立つた
め、必要に応じてその触媒層の形成、撥水処理な
どを施されて電極として好適に使用されている。また、前述した如き微小気孔だけでは気体透過
能が不十分となつて高率放電の際の電圧降下が大
きくなる場合には、添付第１図に示す電極用炭素
体１のように中孔２を形成することで効率的な電
解質反応部を大にするなど形状面からの工夫や、
材料選定の検討が加えられたりする。更に、成形面に対する検討もできる。例えば、
押出成形や射出成形などによつて成形物を得る
と、焼成によつて形成される微細気孔は成形物に
おける材料の配向に沿うから、材料の配向を中孔
方向になるようにすれば、気体通路として不要に
長いものとはならず、その分、気体透過能を高め
ることができる。しかし、材料の配向を中孔方向にすることは一
般的なことではなく、容易ではない。本発明は、これに応えようとするもので、即
ち、本発明は、焼成により炭化する成分を少なく
とも主材として含む材料を混練、押圧成形、焼成
して気体供給用の中孔を有する電極用炭素体を製
造するにあたり、前記材料の押圧成形時、成形機
に、外壁部材と、この外壁部材の内部に配される
内壁部材であつて、開口端を有する中空部と、こ
の中空部と外壁部材の内部と結ぶ複数の孔とを有
するものからなる治具を取り付け使用し、これに
より、材料の流れを成形物における材料の配向が
中孔方向となるようになしたことを特徴とする電
極用炭素体の製造方法を要旨とする。まず、本発明で使用される材料の成分について
例示すると、焼成により炭化する成分としては、
ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニ
ル−酢酸ビニル共重合体、塩素化ポリ塩化ビニ
ル、塩素化ポリエチレンなどの含塩素樹脂やフラ
ン系樹脂をはじめとする各種合成樹脂は勿論、ピ
ツチ、アスフアルト、セルロース誘導体、リグニ
ン誘導体、アラビアゴム、ポリビニルアルコール
といつたように各種有機物が挙げられる。また、必要に応じて使用される成分としては、
前述した黒鉛や活性炭など機能を高めることを主
目的に使用されるもの、例えば、触媒用としての
白金やパラジウムあるいはそれらの化合物や金属
フタロシアニンなど、をはじめとして、製造時の
単なる助剤であることを主目的に使用されるも
の、例えば、可塑剤、溶剤、安定剤などが挙げら
れるが、気孔形成用材として、繊維状のものや偏
平状のもの、特に、好ましくは焼成温度までの熱
処理の過程で解重合したり、昇華したり、あるい
は、炭化率の小さなもの、例えば、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリイソ
ブチレン、ポリスチレン、ナイロン、ポリメタク
リル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリ−
α−メチルスチレン、ポリメタメチルスチレン、
トリフルオロスチレン、ポリ−α−ドイテロチレ
ン、ポリエステル、天然ゴム、ブチルゴム、ポリ
テトラフルオロエチレン、ロジン、サリチル酸、
アントラキノン、ナフタセンなど、を使用すると
本発明の効果がより発揮される。尚、ポリテトラ
フルオロエチレンなどのように、例えばロール混
練すれば容易でに繊維化するものは予め繊維化し
ておく必要はない。前述した成分はそれぞれ１種もしくは２種以上
の組み合わせとして使用することが可能で、使用
割合も基本的に任意であり、従来通りとしてよ
い。尚、気孔形成用材については、その種類など
によつて異なるが、概してさほど大きな使用割合
でなくても十分に気体透過能を高めることがで
き、例えば、ポリテトラフルオロエチレンの場
合、焼成により炭化する成分（および、焼成後も
残存させる、必要に応じて使用される成分：黒鉛
など）に対する重量割合で、10％程度以下で十分
である。前述した如き材料をヘンシエルミキサー、ニー
ダー、ロール機など適宜手段で混練し、押圧成形
するが、この時、材料の流れを成形物における材
料の配向が中孔方向となるようになすことが重要
であり、また、これを容易に満足しなければなら
ない。そこで、本発明では、そのための治具を使
用するが、添付図面に示す例に基づいて説明す
る。第２図において、参照符号３はシリンダー、同
じく４はプランジヤーである。例えば、ラム式押
出成形機を利用すればよい。シリンダー３の先端
には取付部材５、外壁部材６、内壁部材７が取り
付けられている。これら３部材は押出成形で言え
ばノズルに相当し、射出成形で言えば型に相当す
るものであり、適宜形状とされる参照符号Ａの部
分にて作られる成形物の取り出しが可能にされて
いるならば、適宜複部材の一体化も可能である
し、また射出成形で言うところの割り型（合わせ
型）のようにすることもできる。ちなみに、取付
部材５の内壁の一部が縮径部５ａとしてあるが、
これは参照符号Ｂの部分に存在する材料とＡの部
分に存在する成形物の分離を容易化するためであ
る。また、内壁部材７は外壁部材６内部に延在す
る柱状部７ａを有し、柱状部７ａの肉部には開口
端を有する中空部７ｃと外壁部材６内部を結ぶ複
数の孔７ｂが形成されている。孔７ｂは電極の全
表面が常に電解質反応部である必要がないことも
あつて、分布の秩序性はともかく多数個であるの
が望ましく、また、形状も例えばスリツト状にす
るなど個々の大きさを含め適宜であるが、スリツ
ト状の場合には、図面上下方向に延びるものよ
り、これと垂直な方向（柱状部７ａを立てたと
き、水平な方向）に延びるよう形成されている方
が好ましい。プランジヤー４を押し、Ｂに存在する材料に圧
力を加えると、材料は外壁部材６の内部、Ａの部
分に入り込み、次いで、流れの方向を変えて内壁
部材７の孔７ｂを通り、そして、中空部７ｃの開
口端から押し出されてくる。そこで、Ａの部分に
溜つたものを必要に応じて加熱、加圧して取り出
すと第１図の電極用炭素体１のような成形物も得
られることになる。即ち、外壁部材６が電極用炭
素体１の外壁を作り、内壁部材７が中孔２を作
る。また、第３図は第２図の変形例とも言えるもの
であり、参照符号５′，６′，７′がそれぞれ第２
図における取付部材５、外壁部材６、内壁部材７
に相当する。第３図の第２図との最も大きな違い
は、外壁部材６′にも複数の孔６′ａを設け、材料
をこの孔６′ａを通して成形するようにしたとこ
ろにある。外壁部材６′の孔６′ａと内壁部材７′
の孔７′ｂとを食違に配置し、孔６′ａを通つた材
料が流れ方向を変えてから孔７′ｂに入るようし
てもよい。また、孔６′ａが図面上下方向にあま
り長さを有さず、孔６′ａに入る材料の流れに垂
直方向の成分を十分に与えられるならば、孔７′
ｂは上下方向に延びたものとしておいても成形物
における材料の配向は十分に中孔方向となる。
尚、参照符号６′ｂは成形物を取り出し易くする
ために取り付けた帽部である。また、上記した第２図、第３図は内壁部材７，
７′の中空部７ｃ，７′ｃ開口端より材料が押し出
されるようしたものであるが、逆に、中空部７
ｃ，７′ｃ開口端側より材料を流し入れることも
できる。例えば、第３図の内壁部材７′をシリン
ダー３の先端に取り付けるようにするのである。
尤も、第２図の場合には孔７ｂを通り抜ける材料
の流れがＡの部分を通り抜ける材料の流れによつ
てかなり阻害されてしまうのであまり好ましくは
ないが、第３図の場合のように外壁部材６′が複
数の孔６′ａを有するときは良好品が得られる。上記例示したように成形したものを、必要に応
じて整形、乾燥などの工程を経て焼成し、更に必
要に応じて整形、触媒層の形成、撥水処理など施
し電極として使用する訳である。実施例１ポリ塩化ビニル 100重量部黒鉛 100 〃活性炭 100 〃ジオクチルフタレート（可塑剤） 60 〃ステアリン酸塩（安定剤）３〃メチルエチルケトン（溶剤） 150 〃ナイロン繊維（径：7μｍ、長さ1.5mm） 0.005 〃３本ロールで溶剤を実質的に含まない状態まで
混練し、ラム式押出機のシリンダー内に入れ、圧
力1500Kg／cm²、温度100℃で第２図のようにして
成形した。Ａの部分の形状は、外形13mm、長さ70
mm、中孔径８mm、中孔深さ65mmの有底円筒状の成
形物を与えるものである。また、内壁部材７の孔
７ｂは軸心方向に形成した直径0.5mmの円柱孔で
あり、柱状部７ａの横断面放射方向に対称的に15
個、軸方向に２mmの間隔で配列するように総数
450個を分布させた。成形物を室温から300℃まで20時間かけて昇温
し、その後、1000℃で１時間焼成して電極用炭素
体を得た。実施例２実施例１において、ナイロン繊維を使用しなか
つた以外すべて実施例１と同様にした。〔比較例〕実施例１の成形において、取付部材５、外壁部
材６、内壁部材７を使用せず、代わりに開口端径
15mmのノズルを使用して、圧力300Kg／cm²、温度
100℃で押し出して棒状物を得、これを施盤にて
実施例１で得た成形物と同寸法に加工した以外、
すべて実施例１と同様にした。各例で得たものの中孔に100Torrの空気を圧送
したときの空気透過量の測定結果、及び、電極と
しての性能を調べるために、各例で得たものの表
面にパラフイン10％を含む石油ベンジン溶液を噴
霧し、石油ベンジンを揮発させて撥水処理したも
のを陽極として空気（湿）電池を構成したときの
開路電圧、放電特性（25℃、100ｍＡの定電流連
続放電）の測定結果を表−１に示す。尚、電池構
成に関しては、陰極が99.9％の板状亜鉛、電解液
が30％水酸化ナトリウム水溶液（30ml）、陽極の
電解液中における長さが55mm、陽極−陰極の隔た
りが５mmである。

【表】

【表】初期電圧は消費される酸素と供給される酸素が
平衡状態にあることを意味するものであり、その
電圧値が高いということは供給される酸素量が多
いからである。また、初期電圧値からの値低下に
は、少くともその一因として、酸素供給量の低下
が挙げられる。そして、更に空気透過量の測定結
果より明らかなとおり、電極用炭素体としての気
体透過能を高めることによつて電池としての特性
を改善できるが、本発明によれば、このような電
極用炭素体を容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電極用炭素体の一例を示す斜視図、第
２図は本発明の成形時の一例を示すための装置の
要部縦断面図、第３図は第２図の変形例を示す要
部縦断面図である。１……電極用炭素体、２……中孔、３……シリ
ンダー、４……プランジヤー、５，５′……取付
部材、５ａ……縮径部、６，６′……外壁部材、
６′ａ……孔、６′ｂ……帽部、７，７′……内壁
部材、７ａ，７′ａ……柱状部、７ｂ，７′ｂ……
孔、７ｃ，７′ｃ……中空部。

Claims

【特許請求の範囲】

１焼成により炭化する成分を少なくとも主材と
して含む材料を混練、押圧成形、焼成して気体供
給用の中孔を有する電極用炭素体を製造するにあ
たり、前記材料の押圧成形時、“成形機に、外壁
部材と、この外壁部材の内部に配される内壁部材
であつて、開口端を有する中空部と、この中空部
と外壁部材の内部と結ぶ複数の孔とを有するもの
からなる治具を取り付け使用し、これにより、材
料の流れを成形物における材料の配向が中孔方向
となるようにしたことを特徴とする電極用炭素体
の製造方法。