JPH0831466A - 円筒型空気電極の製造法およびそれを用いた電池 - Google Patents
円筒型空気電極の製造法およびそれを用いた電池Info
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- JPH0831466A JPH0831466A JP6161190A JP16119094A JPH0831466A JP H0831466 A JPH0831466 A JP H0831466A JP 6161190 A JP6161190 A JP 6161190A JP 16119094 A JP16119094 A JP 16119094A JP H0831466 A JPH0831466 A JP H0831466A
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- 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
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Inert Electrodes (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、酸素を活物質に用いる３層構造の
ガス拡散電極であり、高負荷放電特性および耐漏液性に
優れた円筒型空気電極およびそれを備えた電池を提供す
ることを目的とする。 【構成】 金属集電体層、その内側に触媒層、外側にガ
ス拡散層からなる３層構造の円筒空気電極であって、触
媒層は水を、ガス拡散層は水とポリオキシエチレンアル
キルエステルを媒体として混練することを特徴とし、各
々焼成温度を２６０℃以上３２０℃以下にすることで、
高負荷放電特性、耐漏液性に優れた円筒型空気電極を得
る。
ガス拡散電極であり、高負荷放電特性および耐漏液性に
優れた円筒型空気電極およびそれを備えた電池を提供す
ることを目的とする。 【構成】 金属集電体層、その内側に触媒層、外側にガ
ス拡散層からなる３層構造の円筒空気電極であって、触
媒層は水を、ガス拡散層は水とポリオキシエチレンアル
キルエステルを媒体として混練することを特徴とし、各
々焼成温度を２６０℃以上３２０℃以下にすることで、
高負荷放電特性、耐漏液性に優れた円筒型空気電極を得
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、酸素を活物質に用い、
高負荷放電特性および耐漏液性に優れた円筒型空気電極
の製造法およびそれを備えた電池を提供するものであ
る。
高負荷放電特性および耐漏液性に優れた円筒型空気電極
の製造法およびそれを備えた電池を提供するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、円筒型空気電極はフッ素樹脂であ
るＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）とポリオキ
シエチレンアルキルフェノールエーテル系界面活性剤
（NS-210：日本油脂製）とカーボンブラックで構成され
たガス拡散層シート、およびニッケルネット、エキスパ
ンドメタルなどの集電体層、および種々の金属酸化物、
活性炭、カーボンブラック、ＰＴＦＥ、ポリオキシエチ
レンアルキルフェノールエーテル系界面活性剤を混合し
てなる多孔質の触媒層シートを重ねて全体を圧着して成
形させる３層構造で構成される。
るＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）とポリオキ
シエチレンアルキルフェノールエーテル系界面活性剤
（NS-210：日本油脂製）とカーボンブラックで構成され
たガス拡散層シート、およびニッケルネット、エキスパ
ンドメタルなどの集電体層、および種々の金属酸化物、
活性炭、カーボンブラック、ＰＴＦＥ、ポリオキシエチ
レンアルキルフェノールエーテル系界面活性剤を混合し
てなる多孔質の触媒層シートを重ねて全体を圧着して成
形させる３層構造で構成される。
【０００３】ガス拡散層シート、触媒層シートには、漏
液の原因となる界面活性剤が含まれており、その界面活
性剤を取り除くために、圧着成形させた後、円筒型空気
電極を３３０℃で２時間以上焼成する。
液の原因となる界面活性剤が含まれており、その界面活
性剤を取り除くために、圧着成形させた後、円筒型空気
電極を３３０℃で２時間以上焼成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この従来の方法で円筒
型空気電極を作製すると、界面活性剤を取り除くため、
３３０℃以上で２時間以上焼成しなければならず、その
結果、ガス拡散層シートと触媒層シートに機械的な劣化
を生じ、この円筒型空気電極およびその円筒型空気電極
を使用した電池に高負荷をかけるとガス拡散層シート、
触媒層シートの劣化により生じる亀裂を通って電解液が
染み出す。その結果、酸素の供給が妨げられ、高負荷放
電ほど酸素供給が間に合わず、放電できなくなる。
型空気電極を作製すると、界面活性剤を取り除くため、
３３０℃以上で２時間以上焼成しなければならず、その
結果、ガス拡散層シートと触媒層シートに機械的な劣化
を生じ、この円筒型空気電極およびその円筒型空気電極
を使用した電池に高負荷をかけるとガス拡散層シート、
触媒層シートの劣化により生じる亀裂を通って電解液が
染み出す。その結果、酸素の供給が妨げられ、高負荷放
電ほど酸素供給が間に合わず、放電できなくなる。
【０００５】本発明はこのような課題を解決するもの
で、ガス拡散層シートと触媒層シートの劣化を防止し、
高負荷放電特性および耐漏液性に優れた円筒型空気電極
およびそれを正極として備えた電池を提供することを目
的とする。
で、ガス拡散層シートと触媒層シートの劣化を防止し、
高負荷放電特性および耐漏液性に優れた円筒型空気電極
およびそれを正極として備えた電池を提供することを目
的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、触媒層シートは、界面活性剤のかわりに水のみを媒
体として、カーボンブラック、活性炭、マンガン酸化物
およびフッ素樹脂を混合して作製した。ガス拡散層シー
トは、分解温度が低いポリオキシエチレンアルキルエス
テル系界面活性剤を含有した水溶液を用いて、カーボン
ブラックとフッ素樹脂を混合して作製した。これらの触
媒層シートとガス拡散層シートを用いて、金属集電体層
とともに３層構造からなる円筒型空気電極を作製し、焼
成温度を２６０℃以上３２０℃以下にすることで、高負
荷放電特性および耐漏液性に優れた円筒型空気電極を得
る。
に、触媒層シートは、界面活性剤のかわりに水のみを媒
体として、カーボンブラック、活性炭、マンガン酸化物
およびフッ素樹脂を混合して作製した。ガス拡散層シー
トは、分解温度が低いポリオキシエチレンアルキルエス
テル系界面活性剤を含有した水溶液を用いて、カーボン
ブラックとフッ素樹脂を混合して作製した。これらの触
媒層シートとガス拡散層シートを用いて、金属集電体層
とともに３層構造からなる円筒型空気電極を作製し、焼
成温度を２６０℃以上３２０℃以下にすることで、高負
荷放電特性および耐漏液性に優れた円筒型空気電極を得
る。
【０００７】
【作用】以上の製造方法によって、界面活性剤の除去が
焼成温度２６０℃以上３２０℃以下で可能になり、触媒
層シート、ガス拡散層シート共に劣化がなくなった。そ
の結果、円筒型空気電極およびその円筒型空気電極を正
極として用いた電池に高負荷をかけても亀裂が発生せ
ず、電解液の漏液が止まり、高負荷放電が可能となっ
た。
焼成温度２６０℃以上３２０℃以下で可能になり、触媒
層シート、ガス拡散層シート共に劣化がなくなった。そ
の結果、円筒型空気電極およびその円筒型空気電極を正
極として用いた電池に高負荷をかけても亀裂が発生せ
ず、電解液の漏液が止まり、高負荷放電が可能となっ
た。
【０００８】
【実施例】図１に本発明の実施例に適用した円筒型空気
亜鉛電池の構造断面図を示した。図中の４は、本発明の
触媒層１、集電体層２、および本発明のガス拡散層３に
よって構成された３層構造の円筒型空気電極である。
亜鉛電池の構造断面図を示した。図中の４は、本発明の
触媒層１、集電体層２、および本発明のガス拡散層３に
よって構成された３層構造の円筒型空気電極である。
【０００９】空気極は、線径約０．１５ｍｍのステンレ
ス線を４０メッシュ相当に織りニッケルメッキした集電
体ネットに触媒層シートを圧着する。この触媒層シート
は、カーボンブラック１．５ｋｇ、活性炭４．５ｋｇ、
マンガン酸化物６ｋｇおよびフッ素樹脂粉末０．８８ｋ
ｇを混合し、この混合合剤に水２５ｋｇを加えて混練し
た後、押し出し成形により偏平帯状にし、更に約６０℃
に加熱した２本ローラーに通して圧延し、０．６ｍｍ厚
のシートにしたものである。触媒層および集電体層から
なる２層構造の平板を触媒層が内側になるように湾曲し
両端部の１部を重ねて筒形とする。ついで、この２重構
造の一部の触媒層を取り除いて集電体層を露出させ端子
の代わりとする。次に、カーボンブラックとフッ素樹脂
を水とポリオキシエチレンアルキルエステル系界面活性
剤を使って混練し、約２００μｍ厚のシート状に成形し
たガス拡散層シートを外側から巻き付ける。このときの
巻き付け回数は２周以上とする。以上の工程により、３
層構造の円筒型空気極が作製される。５は、セロハンを
ビニロン不織布にラミネートしたセパレータである。６
は、４０ｗｔ％の水酸化カリウム水溶液（酸化亜鉛を３
ｗｔ％含む）に３ｗｔ％のポリアクリル酸ソーダと１ｗ
ｔ％のカルボキシメチルセルロースを加えてゲル化した
ものに、その２倍の重量の亜鉛粉末を加えて混合したゲ
ル状亜鉛負極であり、その理論容量は３７００ｍＡｈで
ある。７は空気拡散紙、８は正極缶、９は絶縁チューブ
である。１０は空気取り入れ孔で、１１は電池を使用す
る前にはがす密封シール、１２は皿紙である。１３と１
４は、金属製のキャップで、この１３と１４の間に円筒
型空気電極を挟み込んで圧着させ、正極缶とスポット溶
接することにより集電する。１５は有機封止剤、１６は
樹脂封口体、１７は負極端子キャップ、１８は負極集電
子、１９は多孔膜である。
ス線を４０メッシュ相当に織りニッケルメッキした集電
体ネットに触媒層シートを圧着する。この触媒層シート
は、カーボンブラック１．５ｋｇ、活性炭４．５ｋｇ、
マンガン酸化物６ｋｇおよびフッ素樹脂粉末０．８８ｋ
ｇを混合し、この混合合剤に水２５ｋｇを加えて混練し
た後、押し出し成形により偏平帯状にし、更に約６０℃
に加熱した２本ローラーに通して圧延し、０．６ｍｍ厚
のシートにしたものである。触媒層および集電体層から
なる２層構造の平板を触媒層が内側になるように湾曲し
両端部の１部を重ねて筒形とする。ついで、この２重構
造の一部の触媒層を取り除いて集電体層を露出させ端子
の代わりとする。次に、カーボンブラックとフッ素樹脂
を水とポリオキシエチレンアルキルエステル系界面活性
剤を使って混練し、約２００μｍ厚のシート状に成形し
たガス拡散層シートを外側から巻き付ける。このときの
巻き付け回数は２周以上とする。以上の工程により、３
層構造の円筒型空気極が作製される。５は、セロハンを
ビニロン不織布にラミネートしたセパレータである。６
は、４０ｗｔ％の水酸化カリウム水溶液（酸化亜鉛を３
ｗｔ％含む）に３ｗｔ％のポリアクリル酸ソーダと１ｗ
ｔ％のカルボキシメチルセルロースを加えてゲル化した
ものに、その２倍の重量の亜鉛粉末を加えて混合したゲ
ル状亜鉛負極であり、その理論容量は３７００ｍＡｈで
ある。７は空気拡散紙、８は正極缶、９は絶縁チューブ
である。１０は空気取り入れ孔で、１１は電池を使用す
る前にはがす密封シール、１２は皿紙である。１３と１
４は、金属製のキャップで、この１３と１４の間に円筒
型空気電極を挟み込んで圧着させ、正極缶とスポット溶
接することにより集電する。１５は有機封止剤、１６は
樹脂封口体、１７は負極端子キャップ、１８は負極集電
子、１９は多孔膜である。
【００１０】上記の方法で作製した円筒型空気亜鉛電極
を各焼成温度で焼成し、その電極を用いて円筒型空気亜
鉛電池を作製した。図２に各電池の３００ｍＡ定電流に
おける初期放電容量を示した。焼成温度は、それぞれ２
００℃，２２０℃，２４０℃，２６０℃，２８０℃，３
００℃，３２０℃，３３０℃，３４０℃で、各温度に対
する放電容量は、６００ｍＡｈ，７６７ｍＡｈ，７３３
ｍＡｈ，２０００ｍＡｈ，２６６５ｍＡｈ，２６３３ｍ
Ａｈ，２１６７ｍＡｈ，６５０ｍＡｈ，３３３ｍＡｈで
ある。焼成温度が２６０℃より低いと界面活性剤が完全
に分解されず、残った界面活性剤が、電解液を拡散層の
外側まで浸透しやすくさせる。その結果、酸素供給が妨
げられ、電池の放電容量が小さくなる。焼成温度が２６
０℃以上３２０℃以下では、界面活性剤が完全に分解さ
れ、電解液の浸透による酸素供給の妨害がなく、高い放
電容量が得られる。しかし、焼成温度を３２０℃より高
くすると、ＰＴＦＥが溶融するため、室温に戻したとき
にＰＴＦＥの結晶化が起こり、正極の劣化を招く。その
結果、電解液が拡散層の外側まで浸透し、酸素供給を妨
げ、電池の放電容量が小さくなる。
を各焼成温度で焼成し、その電極を用いて円筒型空気亜
鉛電池を作製した。図２に各電池の３００ｍＡ定電流に
おける初期放電容量を示した。焼成温度は、それぞれ２
００℃，２２０℃，２４０℃，２６０℃，２８０℃，３
００℃，３２０℃，３３０℃，３４０℃で、各温度に対
する放電容量は、６００ｍＡｈ，７６７ｍＡｈ，７３３
ｍＡｈ，２０００ｍＡｈ，２６６５ｍＡｈ，２６３３ｍ
Ａｈ，２１６７ｍＡｈ，６５０ｍＡｈ，３３３ｍＡｈで
ある。焼成温度が２６０℃より低いと界面活性剤が完全
に分解されず、残った界面活性剤が、電解液を拡散層の
外側まで浸透しやすくさせる。その結果、酸素供給が妨
げられ、電池の放電容量が小さくなる。焼成温度が２６
０℃以上３２０℃以下では、界面活性剤が完全に分解さ
れ、電解液の浸透による酸素供給の妨害がなく、高い放
電容量が得られる。しかし、焼成温度を３２０℃より高
くすると、ＰＴＦＥが溶融するため、室温に戻したとき
にＰＴＦＥの結晶化が起こり、正極の劣化を招く。その
結果、電解液が拡散層の外側まで浸透し、酸素供給を妨
げ、電池の放電容量が小さくなる。
【００１１】
【表１】
【００１２】（表１）に、各焼成温度で作製した空気電
極を用いた円筒形空気亜鉛電池の、６０℃下、密封状態
での保存１０日後、２０日後および３０日後の漏液個数
を示した。空気電極の焼成温度はそれぞれ２２０℃，２
６０℃，２８０℃，３１０℃，３４０℃であり、漏液試
験での評価電池は１種類１０個である。表１より明らか
なように焼成温度が２６０℃より低いと、空気電極に界
面活性剤が残存し、電極が過度の濡れを起こし、保存中
に電解液の漏液を招く。又、焼成温度が３２０℃より高
いと界面活性剤は分解されるが正極の劣化が起こるた
め、長期保存すると劣化により生じた亀裂をつたって漏
液が起こる。焼成温度が２６０℃以上３２０℃以下で
は、電極の過度の濡れや漏液がなく、高い放電容量が得
られる。
極を用いた円筒形空気亜鉛電池の、６０℃下、密封状態
での保存１０日後、２０日後および３０日後の漏液個数
を示した。空気電極の焼成温度はそれぞれ２２０℃，２
６０℃，２８０℃，３１０℃，３４０℃であり、漏液試
験での評価電池は１種類１０個である。表１より明らか
なように焼成温度が２６０℃より低いと、空気電極に界
面活性剤が残存し、電極が過度の濡れを起こし、保存中
に電解液の漏液を招く。又、焼成温度が３２０℃より高
いと界面活性剤は分解されるが正極の劣化が起こるた
め、長期保存すると劣化により生じた亀裂をつたって漏
液が起こる。焼成温度が２６０℃以上３２０℃以下で
は、電極の過度の濡れや漏液がなく、高い放電容量が得
られる。
【００１３】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば触媒層シートの作製に水を媒体として用い、ガス
拡散層シートの作製に水とポリオキシエチレンアルキル
エステル系界面活性剤の溶液を媒体として用い、円筒型
空気電極の焼成温度を２６０℃以上３２０℃以下にする
ことで高負荷放電特性および耐漏液性に優れた空気電池
を提供できる。
よれば触媒層シートの作製に水を媒体として用い、ガス
拡散層シートの作製に水とポリオキシエチレンアルキル
エステル系界面活性剤の溶液を媒体として用い、円筒型
空気電極の焼成温度を２６０℃以上３２０℃以下にする
ことで高負荷放電特性および耐漏液性に優れた空気電池
を提供できる。
【図１】本発明の実施例における円筒型空気亜鉛電池の
構成図
構成図
【図２】本発明の実施例における円筒型空気亜鉛電池の
放電電気量を示す図
放電電気量を示す図
【符号の説明】 １ 触媒層 ２ 金属線平織りメッシュ空気極集電体 ３ ガス拡散層 ４ ３層構造の円筒型空気極 ５ セパレータ ６ ゲル亜鉛負極 ７ 空気拡散紙 ８ 正極缶 ９ 絶縁チューブ １０ 空気取り入れ孔 １１ 密封シール １２ 皿底紙 １３ 金属製外カップ １４ 金属製内カップ １５ 封止剤 １６ 樹脂成形体 １７ 底板 １８ 集電子 １９ 多孔膜
フロントページの続き (72)発明者 太田 璋 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】金属集電体層、その外側にガス拡散層、内
側に触媒層を備えた３層構造の円筒型空気電極であっ
て、その焼成温度が２６０℃以上３２０℃以下であるこ
とを特徴とする円筒型空気電極の製造法。 - 【請求項２】触媒層は、カーボンブラック、活性炭、マ
ンガン酸化物およびフッ素樹脂を、水で混合し作製する
ことを特徴とする請求項１記載の円筒型空気電極の製造
法。 - 【請求項３】ガス拡散層は、カーボンブラック、フッ素
樹脂を水とポリオキシエチレンアルキルエステル系界面
活性剤で混合し作製することを特徴とする請求項１記載
の円筒型空気電極の製造法。 - 【請求項４】金属集電体層、その外側にガス拡散層、内
側に触媒層を備えた３層構造の円筒型空気電極であっ
て、焼成温度が２６０℃以上３２０℃以下であることを
特徴とする円筒型空気電極を正極とした円筒型空気電
池。 - 【請求項５】触媒層は、カーボンブラック、活性炭、マ
ンガン酸化物およびフッ素樹脂を、水で混合して作製す
ることを特徴とする請求項４記載の円筒型空気電池。 - 【請求項６】ガス拡散層は、カーボンブラックおよびフ
ッ素樹脂を水とポリオキシエチレンアルキルエステル系
界面活性剤で混合し作製することを特徴とする請求項４
記載の円筒型空気電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6161190A JPH0831466A (ja) | 1994-07-13 | 1994-07-13 | 円筒型空気電極の製造法およびそれを用いた電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6161190A JPH0831466A (ja) | 1994-07-13 | 1994-07-13 | 円筒型空気電極の製造法およびそれを用いた電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0831466A true JPH0831466A (ja) | 1996-02-02 |
Family
ID=15730304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6161190A Pending JPH0831466A (ja) | 1994-07-13 | 1994-07-13 | 円筒型空気電極の製造法およびそれを用いた電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0831466A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10161962A (ja) * | 1996-03-05 | 1998-06-19 | Digital Vision Lab:Kk | マルチメディアネットワークシステムおよびその通信方法 |
-
1994
- 1994-07-13 JP JP6161190A patent/JPH0831466A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10161962A (ja) * | 1996-03-05 | 1998-06-19 | Digital Vision Lab:Kk | マルチメディアネットワークシステムおよびその通信方法 |
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