JPH0557707B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の技術分野〕 本発明は筒状に成形した薄膜状ガス電極を有す
る筒形空気電池に係り、更に詳しくは改良された
負極集電体を備えた耐漏液性に優れた空気電池に
関する。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 従来の筒形空気電池は第１図に例示したような
構造になつている。 図において、１は薄膜状ガス電極であつて、集
電体層と触媒層と撥水性層を一体的に積層した三
層薄膜を円筒状に巻回して構成されている。該ガ
ス電極１の上端をリード線２を介して正極端子板
８の周辺に溶接し、ガス電極１の上部をガスケツ
ト３に埋設し、コツプ状体を構成している。該コ
ツプ状体の内側にはセパレータ５を介して亜鉛粉
末とアルカリ性電解液及びゲル化剤とを混練して
成る負極合剤６、並びに負極端子板９とを接続す
る負極集電体７が装填されている。該コツプ状体
の開口部はポリエチレン若しくはポリプロピレン
等の合成樹脂から成るガスケツト４で封口されて
いる。正極端子板８及び負極端子板９の周辺部は
絶縁性のスリーブ１１，１２で被覆され、空気取
り入れ孔１０′を有する金属製の外装缶１０によ
りクランプ形式で被包されている。 ここで、負極集電体７は通常、その直径が１〜
２mmのしんちゆう製の丸棒が使用されている。ま
た１の薄膜状ガス電極の触媒層は、基材としては
活性炭粉末、黒鉛粉末又は各種金属の粉末等の導
電性粉末を用い、これらの表面に例えば白金、パ
ラジウム、銀、コバルト等の酸素還元能を有する
触媒を担持せしめ、これを例えばポリテトラフロ
ロエチレン（PTFE）等の撥水性を有する活着剤
で結着した後、板状または薄状に成形して成る多
孔質成形体であつて、その内部には微細な貫通孔
が均一に分布している。 なお、多孔構造の該多孔質触媒層から電解液が
漏出することを防止するために、一般には、例え
ばポリテトラフロロエチレン、ポリテトラフロロ
エチレン−ヘキサフロロプロピレン共重合体、ポ
リエチレン−テトラフロロエチレン共重合体、ポ
リプロピレンのような撥水性（電解液との接触角
が大きい）を有する物質を、触媒を担持する基材
の結着時に所定量混在せしめ、一体的な撥水性層
を形成している。 さらに空気乾電池に用いられる空気電極ないし
は水中の溶存酸素ガス濃度検出に用いるガルバニ
型酸素センサの空気電極のように、特に、電解液
漏出の許されない場合には、上記のような物質か
ら作成された撥水性でかつ酸素ガス透過性の薄膜
を、該多孔質触媒層の空気側表面に、熱融着、圧
着、接着等の適宜な方法で添着して一体的な撥水
性層を形成することが試みられている。 この構造の電池を放電した場合、例えば負極が
亜鉛粉末を、ゲル化剤を含有したアルカリ電解液
中に分散したタイプのものである場合は、その負
極での放電反応は金属の酸化反応、つまり亜鉛が
電池の外部にある大気中の酸素と反応して酸化亜
鉛になるもの 2Zn＋O₂→2ZnO であり、その亜鉛１ｇ当りの体積は放電前の0.14
cm³／ｇから放電後の約0.18cm³／ｇへと亜鉛に関し
てだけでも約29％も増加する。負極活物質の限ら
れた容積内でのこの亜鉛の体積膨張は、正極であ
る空気極を内部から圧迫するものであり、空気極
を通して電解液を電池外部へ押し出すため液漏れ
の原因となり、さらに著しくは、筒状空気極の破
裂を引き起こすものである。 これを防止するために、空気極を厚くする、空
気極中の結着剤量を多くし撥水性、強度の増加を
はかる等の検討が行なわれて来たが、空気極の電
気的抵抗を大きくし、放電性能を著しく低下させ
るのみでなく、漏液を防止することは今だ不可能
な状態である。 〔発明の目的〕 本発明は、負極合剤の放電反応による体積膨張
を吸収し、電解液の耐漏液性に優れた空気電池を
提供するものである。 〔発明の概要〕 本発明の空気電池は、負極集電体部分に電池放
電反応による負極活物質の体積膨張を吸収するた
めの電導性空間を設けたことを特徴とするもので
ある。以下図を参照しながら本発明を空気亜鉛電
池を例にあげて説明する。 この電導性空間を設けるために、本発明では従
来のしんちゆう製の丸棒状負極集電体、板状銅集
電体、板状亜鉛集電体の代りにそれらの金属の多
孔質体を使用するものである。第１図は直径２mm
のしんちゆう製丸棒を負極集電体７とした従来の
円筒形空気亜鉛電池、第２図は本発明の発泡しん
ちゆうを負極集電体１３とした空気亜鉛電池、第
３図は銅・ステンレスクラツド板を負極集電体７
兼負極端子板９とした従来のボタン形空気亜鉛電
池、第４図は発泡銅を負極集電体１３とする本発
明の空気亜鉛電池、第５図は亜鉛板を亜鉛極６兼
負極集電体７とする従来の角形空気亜鉛電池、第
６図は発泡亜鉛を亜鉛極合剤６兼負極集電体７と
する本発明の角形空気亜鉛電池である。なお、第
２図乃至第６図の番号は第１図と同様のものを用
いた。 それぞれの空気電池は100μｍのPTFE多孔質フ
イルムを撥水性層、白金を担持した活性炭粉末と
混合し常法により圧延してシート化したものを触
媒層とし、ニツケル金網を集電化として、これら
を圧着して作成した空気電極、ポリアミド不織布
製のセパレータ、汞化亜鉛粉末をゲル化剤を含有
したアルカリ電解液に分散された負極合剤とより
構成されている。 本発明で用いられる導電性多孔質体は、それ自
身で負極集電体を構成してもよく、また強度が不
足する場合には別に集電体を設け、これに該導電
性多孔質体を圧着ないしは熔接等により接続して
もよい。また、該導電性多孔体自体で負極活物質
を構成してもよい。 該導電性多孔体としてはカーボン、ニツケル、
銅、亜鉛、アルミニウム、シンチユウ、銀、金、
白金等の金属、および合金、ならびにメツキされ
た金属、プラスチツク等の発泡体、繊維の集合
体・不織布等を用いることができる。 〔発明の実施例〕 平均孔径10μの微細孔を均一に分布した厚さ
100μのポリテトラフロロエチレンフイルム；を
撥水性層；白金５重量％を担持した平均粒径
100μｍの活性炭粉末及び該活性炭粉末の20重量
％のポリテトラフロロエチレン粉末とを混合粉末
とし、この混合粉末を常法により圧延ロールして
作成した厚み0.5mmのフイルム；を触媒層電、及
び0.1mmφ40メツシユのニツケル金網；を集電体層
として用意した。これら三層を上記した順序で積
層し全体を1ton／Km²の圧力で加圧して薄膜状空気
電極とした。 このようにして作成した空気電極を正極とし、
重量比で３％の水銀でアマルガム化した60〜150
メツシユバスの亜鉛粉末を、水酸化ナトリウム溶
液中にゲル化剤を分散させて調製したゲル状電解
液中に分散された亜鉛極を対極とし、ポリアミド
の不織布をセパレータとし、常法によりLR6形、
LR44形を、及び亜鉛発泡体を負極集電兼負極活
物質とに10cm×10cm×１cmの角形の空気亜鉛電池
を各20個作成した。なお、この場合の負極集電体
について本発明の導電性多孔体を用いたものと、
これを用いない従来例とを表１に示した。 これらの空気亜鉛電池をそれぞれ96時間で放電
が終了する放電率で25℃の空気中で放電し、しか
る後、これらの電池を45℃、相対湿度90％の雰囲
気中に15日間保存した場合の漏液状態を観察し
た。その漏液の割合をそれぞれ従来例の電池を
100％として表１に併記した。

【表】

【表】 上記実施例は、空気亜鉛電池を例にあげて説明
して来たが、空気、マグネシウム、空気鉄、空気
アルミニウム等他の空気電池に適用されることは
言うまでもないことである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第３図、第５図は従来例空気電池を示
す断面図、第２図、第４図、第６図は本発明によ
る円筒形、ボタン形、角形空気亜鉛電池の断面図
を示す。 １……ガス電極、２……リード線、３……ガス
ケツト、４……ガスケツト、５……セパレータ、
６……合剤、７……負極集電体、８……正極端子
板、９……負極端子板、１０……外装缶、１０′
……空気取り入れ孔、１１……スリーブ、１２…
…スリープ、１３……導電性多孔質体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 酸素を電気化学的に還元するための空気電極
   （酸素電極）と、空気電極と電気的に接続された
   場合に電子を放出する負極活物質と、空気電極と
   負極活物質とをイオン伝導によつて連結している
   電解質、及び空気電極と負極活物質とが電気的に
   接触することを防止しているセパレータとから構
   成されている空気電池において、負極活物質と負
   極端子とを連結している負極集電体に導電性多孔
   質体を設けたことを特徴とする空気電池。 ２ 特許請求の範囲第１項において該負極集電体
   自体を導電性多孔質体で構成したことを特徴とし
   た空気電池。 ３ 特許請求の範囲第１又は第２項において負極
   活物質自体が導電性多孔質体であることを特徴と
   する空気電池。