JPH08329950A - 空気電池用空気極集電材料及びそれを備えた空気電池 - Google Patents
空気電池用空気極集電材料及びそれを備えた空気電池Info
- Publication number
- JPH08329950A JPH08329950A JP7130120A JP13012095A JPH08329950A JP H08329950 A JPH08329950 A JP H08329950A JP 7130120 A JP7130120 A JP 7130120A JP 13012095 A JP13012095 A JP 13012095A JP H08329950 A JPH08329950 A JP H08329950A
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- JP
- Japan
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- current collector
- air
- wire
- battery
- air electrode
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- 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.)
- Pending
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電池の内部抵抗の低減および安定化をはか
り、強負荷放電性能が優れた円筒形空気亜鉛電池を提供
することを目的とする。 【構成】 集電体層３の金属メッシュの縦線と横線の接
点を熱圧着する。さらに金属線メッシュの金属線はニッ
ケルあるいはステンレスにニッケルメッキを施したもの
のうち少なくとも一つを含む線とする。
り、強負荷放電性能が優れた円筒形空気亜鉛電池を提供
することを目的とする。 【構成】 集電体層３の金属メッシュの縦線と横線の接
点を熱圧着する。さらに金属線メッシュの金属線はニッ
ケルあるいはステンレスにニッケルメッキを施したもの
のうち少なくとも一つを含む線とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、酸素を活物質に用いる
ガス拡散電極の集電材料及び、それを備えた電池に関す
るものである。
ガス拡散電極の集電材料及び、それを備えた電池に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、空気電池の正極であるガス拡散電
極（空気極）の集電材料には電池の導電性及び電解液の
安定性などの面からステンレス線、ニッケル線あるいは
ステンレスにニッケルメッキを施した線のうち少なくと
も一つを含む線を平織で金属線メッシュにしたものが基
板として用いられている。そして、これら金属線メッシ
ュを芯材として、カーボンに白金を担持した触媒粉末
や、あるいはマンガン酸化物、活性炭の混合粉末に導電
材としてカーボンブラックを加え、水溶性ふっ素樹脂デ
ィスパージョンを結着剤として混練した触媒合剤などを
充填することによりガス拡散電極を構成している。
極（空気極）の集電材料には電池の導電性及び電解液の
安定性などの面からステンレス線、ニッケル線あるいは
ステンレスにニッケルメッキを施した線のうち少なくと
も一つを含む線を平織で金属線メッシュにしたものが基
板として用いられている。そして、これら金属線メッシ
ュを芯材として、カーボンに白金を担持した触媒粉末
や、あるいはマンガン酸化物、活性炭の混合粉末に導電
材としてカーボンブラックを加え、水溶性ふっ素樹脂デ
ィスパージョンを結着剤として混練した触媒合剤などを
充填することによりガス拡散電極を構成している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら金属線メ
ッシュを集電体材料に用いた空気電池では、数ｍＡ／ｃ
ｍ2といった微少電流では問題は起こらないが、これ以
上の強負荷放電時あるいは保存後の放電時には電池放電
維持電圧のばらつきが大きい。これは、金属線の縦線と
横線の接点の接触状態が不安定であり、集電体材料その
ものの電子伝導性が悪くなったり、酸素還元能を有する
触媒材料と集電体との接触状態が悪くなったりすること
によるものである。このため、金属線メッシュの縦線と
横線の接点の接触状態を安定することが必要である。
ッシュを集電体材料に用いた空気電池では、数ｍＡ／ｃ
ｍ2といった微少電流では問題は起こらないが、これ以
上の強負荷放電時あるいは保存後の放電時には電池放電
維持電圧のばらつきが大きい。これは、金属線の縦線と
横線の接点の接触状態が不安定であり、集電体材料その
ものの電子伝導性が悪くなったり、酸素還元能を有する
触媒材料と集電体との接触状態が悪くなったりすること
によるものである。このため、金属線メッシュの縦線と
横線の接点の接触状態を安定することが必要である。
【０００４】本発明はこのような問題点を解決するもの
で、電池の内部抵抗の低減および安定化をはかり、強負
荷放電性能が優れた電池を提供することを目的とするも
のである。
で、電池の内部抵抗の低減および安定化をはかり、強負
荷放電性能が優れた電池を提供することを目的とするも
のである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】これらの課題を解決する
ために本発明の空気電池用空気極集電材料は、金属線メ
ッシュの縦線と横線の接点を熱圧着したものであり、こ
れを空気極集電体に用いて空気電池を構成したものであ
る。金属線はニッケル線あるいはステンレスにニッケル
メッキを施した線のうち少なくとも一つを含む線よりな
るものである。
ために本発明の空気電池用空気極集電材料は、金属線メ
ッシュの縦線と横線の接点を熱圧着したものであり、こ
れを空気極集電体に用いて空気電池を構成したものであ
る。金属線はニッケル線あるいはステンレスにニッケル
メッキを施した線のうち少なくとも一つを含む線よりな
るものである。
【０００６】
【作用】金属線メッシュの縦線と横線の接点を熱圧着す
ることにより、縦線と横線の接点が固定され、集電体材
料自身の電子伝導性が向上する。また、この集電体に触
媒材料を充填すると接点が固定されているために集電体
の形状保持力が向上し、充填された触媒材料が保持され
やすくなる。結果として、電池組み立て時に空気極に及
ぼされるひずみや、電池保存時の触媒材料のゆるみが減
少されることになり、触媒材料と集電体との接触を向上
する。
ることにより、縦線と横線の接点が固定され、集電体材
料自身の電子伝導性が向上する。また、この集電体に触
媒材料を充填すると接点が固定されているために集電体
の形状保持力が向上し、充填された触媒材料が保持され
やすくなる。結果として、電池組み立て時に空気極に及
ぼされるひずみや、電池保存時の触媒材料のゆるみが減
少されることになり、触媒材料と集電体との接触を向上
する。
【０００７】これらのことから、金属線メッシュの縦線
と横線の接点を熱圧着することにより強負荷放電時ある
いは保存後の放電時における電池維持電圧のばらつきを
軽減することが可能となる。
と横線の接点を熱圧着することにより強負荷放電時ある
いは保存後の放電時における電池維持電圧のばらつきを
軽減することが可能となる。
【０００８】
【実施例】以下、図面とともに本発明を具体的な実施例
に沿って説明する。
に沿って説明する。
【０００９】図１に本発明を適用した円筒形空気亜鉛電
池の構造断面図を示した。図中の４は触媒層を含む３層
構造の円筒状の空気極で、内側から１は触媒層、２は集
電体層、３は撥水性ふっ素樹脂多孔膜層である。
池の構造断面図を示した。図中の４は触媒層を含む３層
構造の円筒状の空気極で、内側から１は触媒層、２は集
電体層、３は撥水性ふっ素樹脂多孔膜層である。
【００１０】この集電体層２は、ニッケル線を網目状に
織ったネットを３００℃に加熱した２本のプレスローラ
ーを通して熱圧着することにより、ネットの縦線と横線
の接点が固定されている。この集電体ネットに触媒層１
をプレスにより圧着し成型する。
織ったネットを３００℃に加熱した２本のプレスローラ
ーを通して熱圧着することにより、ネットの縦線と横線
の接点が固定されている。この集電体ネットに触媒層１
をプレスにより圧着し成型する。
【００１１】この触媒層１は活性炭３ｋｇ、マンガン酸
化物４ｋｇ、カーボンブラック１．５ｋｇ及びふっ素樹
脂粉末０．７ｋｇを混合し、この混合合剤にエチルアル
コールを加え混練した後、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のシートにしたものである。次に触媒層
１を圧着した裏側にふっ素樹脂微粉末の分散液を塗布
し、乾燥する。このふっ素樹脂分散液を塗布することに
より電解液が電極を貫通し、この面に液膜をつくり酸素
ガスの供給を妨害することを防いでいる。最後にふっ素
樹脂微粉末分散液を塗布した側に、ガス透過能を有する
撥水性ふっ素樹脂多孔膜層をプレス圧着することによ
り、触媒層１、集電体層２およびふっ素樹脂多孔膜層３
からなる３層構造の平板の空気極を作成する。
化物４ｋｇ、カーボンブラック１．５ｋｇ及びふっ素樹
脂粉末０．７ｋｇを混合し、この混合合剤にエチルアル
コールを加え混練した後、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のシートにしたものである。次に触媒層
１を圧着した裏側にふっ素樹脂微粉末の分散液を塗布
し、乾燥する。このふっ素樹脂分散液を塗布することに
より電解液が電極を貫通し、この面に液膜をつくり酸素
ガスの供給を妨害することを防いでいる。最後にふっ素
樹脂微粉末分散液を塗布した側に、ガス透過能を有する
撥水性ふっ素樹脂多孔膜層をプレス圧着することによ
り、触媒層１、集電体層２およびふっ素樹脂多孔膜層３
からなる３層構造の平板の空気極を作成する。
【００１２】このように作成した平板の空気極を触媒層
１が内側となるように湾曲し、触媒層１とふっ素樹脂多
孔膜層３の両端部の一部を重ねて筒形とする。次いで、
この重なった部分の触媒層１およびふっ素樹脂多孔膜層
３の一部を取り除いて露出した集電体層２をスポット溶
接し、液密の状態でない接合部に合成ゴム系の接着剤を
充填し液密になるよう補修し、３層構造の円筒形空気極
４を作成する。
１が内側となるように湾曲し、触媒層１とふっ素樹脂多
孔膜層３の両端部の一部を重ねて筒形とする。次いで、
この重なった部分の触媒層１およびふっ素樹脂多孔膜層
３の一部を取り除いて露出した集電体層２をスポット溶
接し、液密の状態でない接合部に合成ゴム系の接着剤を
充填し液密になるよう補修し、３層構造の円筒形空気極
４を作成する。
【００１３】この円筒形空気極４の内側にセロハンセパ
レータ５を挿入し、そのうち側の空洞部にゲル状亜鉛負
極６を注入する。ゲル状亜鉛負極６は以下のようにして
調整した。４０重量％の水酸化カリウム水溶液（酸化亜
鉛を３重量％含む）に３重量％のポリアクリル酸ソーダ
と１重量％のカルボキシルメチルセルロースを加えてゲ
ル化する。次にゲル状電解液に対して重量比で２倍の亜
鉛粉末を加えて混合し、ゲル状亜鉛負極６とした。
レータ５を挿入し、そのうち側の空洞部にゲル状亜鉛負
極６を注入する。ゲル状亜鉛負極６は以下のようにして
調整した。４０重量％の水酸化カリウム水溶液（酸化亜
鉛を３重量％含む）に３重量％のポリアクリル酸ソーダ
と１重量％のカルボキシルメチルセルロースを加えてゲ
ル化する。次にゲル状電解液に対して重量比で２倍の亜
鉛粉末を加えて混合し、ゲル状亜鉛負極６とした。
【００１４】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、１３は金
属製の正極キャップ、１４は金属製キャップである。こ
の１３と１４の間に円筒形空気極４を挟み込み圧着させ
て、正極缶８とスポット溶着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は負極集電子である。
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、１３は金
属製の正極キャップ、１４は金属製キャップである。こ
の１３と１４の間に円筒形空気極４を挟み込み圧着させ
て、正極缶８とスポット溶着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は負極集電子である。
【００１５】集電体のニッケル線を網目状に織ったネッ
トを縦糸と横糸の接点を熱圧着せずそのままで用いた以
外は本発明の電池と同様にして従来の電池を構成した。
トを縦糸と横糸の接点を熱圧着せずそのままで用いた以
外は本発明の電池と同様にして従来の電池を構成した。
【００１６】上記の方法で作製した本発明の円筒形空気
亜鉛電池及び従来の円筒形空気亜鉛電池を、組み立て直
後に１Ａ放電した時の１５分後の放電維持電圧と６０℃
密封状態での保存２０日後に１Ａ放電した時の１５分後
の放電維持電圧を測定し、その結果を（表１）に示し
た。
亜鉛電池及び従来の円筒形空気亜鉛電池を、組み立て直
後に１Ａ放電した時の１５分後の放電維持電圧と６０℃
密封状態での保存２０日後に１Ａ放電した時の１５分後
の放電維持電圧を測定し、その結果を（表１）に示し
た。
【００１７】
【表１】
【００１８】（表１）で明らかなように、１Ａ放電時の
１５分後の放電維持電圧は本発明の電池では組み立て直
後でも保存後でも放電維持電圧のばらつきは非常に小さ
い。しかし、従来の電池では組み立て直後の放電維持電
圧のばらつきは大きく、保存後のばらつきは非常に大き
くなっている。また本発明の電池は組み立て直後および
保存後の放電維持電圧は従来の電池より高くなってい
る。
１５分後の放電維持電圧は本発明の電池では組み立て直
後でも保存後でも放電維持電圧のばらつきは非常に小さ
い。しかし、従来の電池では組み立て直後の放電維持電
圧のばらつきは大きく、保存後のばらつきは非常に大き
くなっている。また本発明の電池は組み立て直後および
保存後の放電維持電圧は従来の電池より高くなってい
る。
【００１９】このことは、金属線メッシュの縦線と横線
の接点を熱圧着により固定することで、集電体の電子伝
導性を向上させ電池の内部抵抗を低減し、強負荷放電時
の放電維持電圧を上昇させると同時に、接点を安定させ
ることにより放電維持電圧のばらつきを低減したと考え
られる。また、保存後においても縦線と横線の接点を固
定することで触媒合剤のゆるみを低減し、放電維持電圧
を上昇させ、ばらつきを低減したものと考えられる。
の接点を熱圧着により固定することで、集電体の電子伝
導性を向上させ電池の内部抵抗を低減し、強負荷放電時
の放電維持電圧を上昇させると同時に、接点を安定させ
ることにより放電維持電圧のばらつきを低減したと考え
られる。また、保存後においても縦線と横線の接点を固
定することで触媒合剤のゆるみを低減し、放電維持電圧
を上昇させ、ばらつきを低減したものと考えられる。
【００２０】なお、本実施例では集電体の基板として金
属線としてニッケル線を用いたがステンレスにニッケル
メッキを施した線を用いた場合でも同様の効果が得られ
る。
属線としてニッケル線を用いたがステンレスにニッケル
メッキを施した線を用いた場合でも同様の効果が得られ
る。
【００２１】
【発明の効果】以上のことから明らかなように、本発明
によれば金属ネットの縦線と横線の接点を熱圧着するこ
とにより、電池の内部抵抗を低く安定させ、強負荷放電
での電圧のばらつきおよび保存後の放電での電圧のばら
つきを抑制することができる。
によれば金属ネットの縦線と横線の接点を熱圧着するこ
とにより、電池の内部抵抗を低く安定させ、強負荷放電
での電圧のばらつきおよび保存後の放電での電圧のばら
つきを抑制することができる。
【図１】本発明の実施例における円筒形空気亜鉛電池の
構造断面図
構造断面図
【図２】図１の４部分の拡大構造断面図
１ 触媒層 ２ 集電体層 ３ 撥水性ふっ素樹脂多孔膜層 ４ 空気極 ５ セロハンセパレータ ６ ゲル状亜鉛負極 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 皿紙 １３ 正極キャップ １４ 金属製キャップ １５ 有機封止剤 １６ 樹脂封口体 １７ 負極端子キャップ １８ 負極集電子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 布目 潤 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 小林 茂雄 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 (4)
- 【請求項１】金属線メッシュの縦線と横線の接点を熱圧
縮したことを特徴とする空気電池用空気極集電材料。 - 【請求項２】金属線はニッケル線あるいはステンレスに
ニッケルメッキを施した線のうち少なくとも一つを含む
線よりなる請求項１記載の空気電池用空気極集電材料。 - 【請求項３】金属線メッシュの縦線と横線の接点を熱圧
縮した空気電池用空気極集電材料を正極集電体として備
えたことを特徴とする空気電池。 - 【請求項４】金属線はニッケル線あるいはステンレスに
ニッケルメッキを施した線のうち少なくとも一つを含む
線よりなる請求項３記載の空気電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7130120A JPH08329950A (ja) | 1995-05-29 | 1995-05-29 | 空気電池用空気極集電材料及びそれを備えた空気電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7130120A JPH08329950A (ja) | 1995-05-29 | 1995-05-29 | 空気電池用空気極集電材料及びそれを備えた空気電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08329950A true JPH08329950A (ja) | 1996-12-13 |
Family
ID=15026434
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7130120A Pending JPH08329950A (ja) | 1995-05-29 | 1995-05-29 | 空気電池用空気極集電材料及びそれを備えた空気電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08329950A (ja) |
-
1995
- 1995-05-29 JP JP7130120A patent/JPH08329950A/ja active Pending
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