JPH0693369B2 - 電 池 - Google Patents
電 池Info
- Publication number
- JPH0693369B2 JPH0693369B2 JP58080303A JP8030383A JPH0693369B2 JP H0693369 B2 JPH0693369 B2 JP H0693369B2 JP 58080303 A JP58080303 A JP 58080303A JP 8030383 A JP8030383 A JP 8030383A JP H0693369 B2 JPH0693369 B2 JP H0693369B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxygen
- battery
- membrane
- selective permeable
- 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.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M12/00—Hybrid cells; Manufacture thereof
- H01M12/04—Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of the fuel-cell type and of a half-cell of the primary-cell type
- H01M12/06—Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of the fuel-cell type and of a half-cell of the primary-cell type with one metallic and one gaseous electrode
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、酸素を活物質に用いるガス拡散電極を備えた
電池に関するものである。
電池に関するものである。
従来例の構成とその問題点 ガス拡散電極を備え、酸素を活物質とする電池として
は、空気電池，燃料電池がある。これら電池の電解質に
はアルカリ性，中性，酸性の溶液か、または固体電解質
が使用される。特に、溶液を電解質として使用する電池
においては、ガス拡散電極より、内部の電解液の蒸気圧
に応じて水蒸気の出入りがあり、電池内電解液の濃度変
化，体積変化が起こり、これが電池諸特性に悪影響を与
えていた。ボタン型空気電池を一例にとり、第１図を用
いてその状況を説明する。図中１は酸素極（空気極）、
２はガスの拡散性があり、液体を通しにくいポリテトラ
フルオロエチレン（PTFE）の多孔質膜であり、その片面
には酸素選択性透過膜2aを設けている。酸素選択性透過
膜としては、ポリジメチルシロキサン、ポリジメチルシ
ロキサン−ポリヒドロキシスチレン架橋型共重合体、ポ
リジメチルシロキサン−ポリヒドロキシスチレン−ポリ
スルフォン三元系架橋型共重合体、ブチルゴム及びニト
ロセルロース、金属ポリフィリンを混入したシロキサ
ン、金属フタロシアニンを混入したシロキサン、酸化ス
ズなどのいずれかで構成されている。酸素選択性透過膜
の位置は、PTFE膜のガス拡散電極側でもその反対面のい
ずれであってもよい。３は外部からの空気取り入れ孔、
４は酸素極の支持と空気の拡散とを行なう多孔体、5,6
はセパレータ、７は水酸化カリウム水溶液と汞化亜鉛粉
末との混合物からなる負極である。一般にアルカリ電解
液では、水酸化カリウム濃度は30〜35wt％が使用されて
いる。このため、相対湿度が47〜59％より高いと、外部
の湿気をとり込み、電解液濃度の低下と体積膨張とが起
こり、放電性能の低下、電解液の溢液を生じていた。一
方、相対湿度が前記以下の場合には電解液の蒸発が起こ
り、内部抵抗の増大や放電性能の低下をもたらしてい
た。従って、環境雰囲気によって著しい影響を受け易い
ため、空気電池や燃料電池はある特定の分野用に設計さ
れ、汎用化を計る上で大きな課題を有していた。なお図
中８は負極容器、９は絶縁ガスケット、10は正極容器で
ある。
は、空気電池，燃料電池がある。これら電池の電解質に
はアルカリ性，中性，酸性の溶液か、または固体電解質
が使用される。特に、溶液を電解質として使用する電池
においては、ガス拡散電極より、内部の電解液の蒸気圧
に応じて水蒸気の出入りがあり、電池内電解液の濃度変
化，体積変化が起こり、これが電池諸特性に悪影響を与
えていた。ボタン型空気電池を一例にとり、第１図を用
いてその状況を説明する。図中１は酸素極（空気極）、
２はガスの拡散性があり、液体を通しにくいポリテトラ
フルオロエチレン（PTFE）の多孔質膜であり、その片面
には酸素選択性透過膜2aを設けている。酸素選択性透過
膜としては、ポリジメチルシロキサン、ポリジメチルシ
ロキサン−ポリヒドロキシスチレン架橋型共重合体、ポ
リジメチルシロキサン−ポリヒドロキシスチレン−ポリ
スルフォン三元系架橋型共重合体、ブチルゴム及びニト
ロセルロース、金属ポリフィリンを混入したシロキサ
ン、金属フタロシアニンを混入したシロキサン、酸化ス
ズなどのいずれかで構成されている。酸素選択性透過膜
の位置は、PTFE膜のガス拡散電極側でもその反対面のい
ずれであってもよい。３は外部からの空気取り入れ孔、
４は酸素極の支持と空気の拡散とを行なう多孔体、5,6
はセパレータ、７は水酸化カリウム水溶液と汞化亜鉛粉
末との混合物からなる負極である。一般にアルカリ電解
液では、水酸化カリウム濃度は30〜35wt％が使用されて
いる。このため、相対湿度が47〜59％より高いと、外部
の湿気をとり込み、電解液濃度の低下と体積膨張とが起
こり、放電性能の低下、電解液の溢液を生じていた。一
方、相対湿度が前記以下の場合には電解液の蒸発が起こ
り、内部抵抗の増大や放電性能の低下をもたらしてい
た。従って、環境雰囲気によって著しい影響を受け易い
ため、空気電池や燃料電池はある特定の分野用に設計さ
れ、汎用化を計る上で大きな課題を有していた。なお図
中８は負極容器、９は絶縁ガスケット、10は正極容器で
ある。
発明の目的 本発明は、以上のような従来の問題点を解決したもので
あり、酸素極を備えた電池の環境安定性を高めることを
目的とするものである。
あり、酸素極を備えた電池の環境安定性を高めることを
目的とするものである。
発明の構成 すなわち、本発明は上記目的を達成するために酸素選択
性透過膜に三酢酸セルロースもしくは二酢酸セルロース
を含む膜を用いることにより、電池反応上必要な酸素は
この透過膜を通す一方、水蒸気の透過は極力防ぐことを
特徴としたものである。
性透過膜に三酢酸セルロースもしくは二酢酸セルロース
を含む膜を用いることにより、電池反応上必要な酸素は
この透過膜を通す一方、水蒸気の透過は極力防ぐことを
特徴としたものである。
酸素の透過性が大きい割には、水蒸気の透過の少ない膜
として、三酢酸セルロースもしくは二酢酸セルロースを
含有する膜が優れていることを見出し、さらにこの透過
膜の酸素透過性をよくするために、透過膜の厚みを２μ
ｍ以下にする必要があるが、その際不足する機械的強度
を補うために酸素極の支持体を兼ねた多孔体の上に前記
樹脂の均一膜を設けて、実用電池に供した。三酢酸セル
ロースと二酢酸セルロースでは、酸素と水蒸気の透過比
は三酢酸セルロースが優れている。しかし二酢酸セルロ
ースでも従来の酸素選択性透過膜よりは酸素と水蒸気の
透過比は大きい。
として、三酢酸セルロースもしくは二酢酸セルロースを
含有する膜が優れていることを見出し、さらにこの透過
膜の酸素透過性をよくするために、透過膜の厚みを２μ
ｍ以下にする必要があるが、その際不足する機械的強度
を補うために酸素極の支持体を兼ねた多孔体の上に前記
樹脂の均一膜を設けて、実用電池に供した。三酢酸セル
ロースと二酢酸セルロースでは、酸素と水蒸気の透過比
は三酢酸セルロースが優れている。しかし二酢酸セルロ
ースでも従来の酸素選択性透過膜よりは酸素と水蒸気の
透過比は大きい。
実施例の説明 以下に実施例により本発明を詳細に説明する。酸素選択
性透過膜の作成方法は、三酢酸セルロース粉末を塩化メ
チレンに溶解し、これを平板上に延展する。その後乾燥
し、水中で膜を平板からはがす。これにより透明な膜が
平板からはがれる。この様にして約0.1μｍの厚みの膜
を作成し、この膜を多孔度40％、孔径0.1μｍ以下、厚
み200μｍのPTFE膜と貼り合わせ、機械強度を上げて使
用した。従来例と同様にボタン型空気電池に、本発明の
酸素選択性透過膜を適用した。電池の構成方法は従来と
全く同様で、第１図のPTFE膜２と本発明の三酢酸セルロ
ースもしくは二酢酸セルロースを含んだ酸素選択性透過
膜2aの一体となった膜を、酸素選択性透過膜が空気取り
入れ側に向くように配置し、R44サイズ（直径11.6mm,高
さ5.4mm）の電池を構成した。環境安定性の評価を検討
するため、温度20℃、相対湿度70％の条件下で、１年間
空気取り入れ孔３を開放した状態で貯蔵し、その後130
Ωの負荷をつないで連続放電を行った。その結果を第２
図のＡに示した。従来品との比較のため、最も優れてい
ると思われる、ポリシロキサンの厚さ0.1μｍの薄膜を
酸素選択性透過膜とした電池Ｂを同一条件下で貯蔵し放
電した。その結果、従来品Ｂは電解液の溢液のため多孔
体４が部分的に濡れて、放電性能が良くなかった。
性透過膜の作成方法は、三酢酸セルロース粉末を塩化メ
チレンに溶解し、これを平板上に延展する。その後乾燥
し、水中で膜を平板からはがす。これにより透明な膜が
平板からはがれる。この様にして約0.1μｍの厚みの膜
を作成し、この膜を多孔度40％、孔径0.1μｍ以下、厚
み200μｍのPTFE膜と貼り合わせ、機械強度を上げて使
用した。従来例と同様にボタン型空気電池に、本発明の
酸素選択性透過膜を適用した。電池の構成方法は従来と
全く同様で、第１図のPTFE膜２と本発明の三酢酸セルロ
ースもしくは二酢酸セルロースを含んだ酸素選択性透過
膜2aの一体となった膜を、酸素選択性透過膜が空気取り
入れ側に向くように配置し、R44サイズ（直径11.6mm,高
さ5.4mm）の電池を構成した。環境安定性の評価を検討
するため、温度20℃、相対湿度70％の条件下で、１年間
空気取り入れ孔３を開放した状態で貯蔵し、その後130
Ωの負荷をつないで連続放電を行った。その結果を第２
図のＡに示した。従来品との比較のため、最も優れてい
ると思われる、ポリシロキサンの厚さ0.1μｍの薄膜を
酸素選択性透過膜とした電池Ｂを同一条件下で貯蔵し放
電した。その結果、従来品Ｂは電解液の溢液のため多孔
体４が部分的に濡れて、放電性能が良くなかった。
実施例からもわかるようにボタン型空気電池は、空気取
り入れ孔開放状態での貯蔵においては環境の影響を受け
易い。たとえば、間欠放電や連続放電で１〜２年にわた
る放電形式には使うことができない。しかし本発明品は
１年の開放貯蔵でも放電するため、１〜２年越しの間欠
放電や連続放電にも使用できる。たとえば電子電卓やゲ
ーム付きウォッチなどの用途に使用できる。
り入れ孔開放状態での貯蔵においては環境の影響を受け
易い。たとえば、間欠放電や連続放電で１〜２年にわた
る放電形式には使うことができない。しかし本発明品は
１年の開放貯蔵でも放電するため、１〜２年越しの間欠
放電や連続放電にも使用できる。たとえば電子電卓やゲ
ーム付きウォッチなどの用途に使用できる。
発明の効果 このように空気極の空気取り入れ側に酢酸セルロースを
含有した酸素選択性透過膜を設けることにより、水蒸気
の透過がこれまでの酸素選択性透過膜に比較して著しく
小さくなるため、環境条件の変化を受けにくくなり、ガ
ス透過性電極、特に酸素極を使用する電池の耐用性を改
善することが可能となった。
含有した酸素選択性透過膜を設けることにより、水蒸気
の透過がこれまでの酸素選択性透過膜に比較して著しく
小さくなるため、環境条件の変化を受けにくくなり、ガ
ス透過性電極、特に酸素極を使用する電池の耐用性を改
善することが可能となった。
第１図は従来のボタン型空気電池の断面構造図、第２図
は本発明の実施例におけるボタン型空気電池を従来品と
比較した場合の貯蔵後の放電特性図である。 １……酸素極（空気極）、２……PTFEの多孔質膜、2a…
…酸素選択性透過膜。
は本発明の実施例におけるボタン型空気電池を従来品と
比較した場合の貯蔵後の放電特性図である。 １……酸素極（空気極）、２……PTFEの多孔質膜、2a…
…酸素選択性透過膜。
Claims (1)
- 【請求項１】酸素を活物質とするガス拡散電極とこのガ
ス拡散電極の空気取り入れ側に酸素選択性透過膜を設け
た電池であって、前記酸素選択性透過膜に、三酢酸セル
ロースもしくは二酢酸セルロースを含有した膜を用いる
ことを特徴とする電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58080303A JPH0693369B2 (ja) | 1983-05-09 | 1983-05-09 | 電 池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58080303A JPH0693369B2 (ja) | 1983-05-09 | 1983-05-09 | 電 池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59205168A JPS59205168A (ja) | 1984-11-20 |
| JPH0693369B2 true JPH0693369B2 (ja) | 1994-11-16 |
Family
ID=13714502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58080303A Expired - Lifetime JPH0693369B2 (ja) | 1983-05-09 | 1983-05-09 | 電 池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0693369B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4189526A (en) * | 1978-05-05 | 1980-02-19 | Gould Inc. | Metal/oxygen cells and method for optimizing the active life properties thereof |
-
1983
- 1983-05-09 JP JP58080303A patent/JPH0693369B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59205168A (ja) | 1984-11-20 |
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