JPH09274936A - 空気電池 - Google Patents
空気電池Info
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- JPH09274936A JPH09274936A JP8134296A JP8134296A JPH09274936A JP H09274936 A JPH09274936 A JP H09274936A JP 8134296 A JP8134296 A JP 8134296A JP 8134296 A JP8134296 A JP 8134296A JP H09274936 A JPH09274936 A JP H09274936A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 安定性や信頼性が高くて汎用的な空気電池の
提供。 【解決手段】 壁面に空気取り入れ孔を有する一端が開
口型の正極ケース11と、前記正極ケース11の内壁面上に
積層配置された酸素を活物質とする拡散電極16と、 前
記拡散電極16面上にセパレータ17を介して配置された電
解液および亜鉛粉を含有したゲル状の負極活物質層18
と、前記負極活物質層18に電気的に接し、かつ絶縁ガス
ケット20を介して正極ケース11の開口部を封止する負極
ケース19とを有する空気電池であって、前記拡散電極11
の空気取り入れ面側に、撥水膜14を介して耐アルカリ性
の多孔膜 15b 15cおよびパーフルオロアルキル基含有オ
ルガノシロキサン膜 15aの複合膜15を介在配置したこと
を特徴とする空気電池である。
提供。 【解決手段】 壁面に空気取り入れ孔を有する一端が開
口型の正極ケース11と、前記正極ケース11の内壁面上に
積層配置された酸素を活物質とする拡散電極16と、 前
記拡散電極16面上にセパレータ17を介して配置された電
解液および亜鉛粉を含有したゲル状の負極活物質層18
と、前記負極活物質層18に電気的に接し、かつ絶縁ガス
ケット20を介して正極ケース11の開口部を封止する負極
ケース19とを有する空気電池であって、前記拡散電極11
の空気取り入れ面側に、撥水膜14を介して耐アルカリ性
の多孔膜 15b 15cおよびパーフルオロアルキル基含有オ
ルガノシロキサン膜 15aの複合膜15を介在配置したこと
を特徴とする空気電池である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は空気電池に係り、さ
らに詳しくは電解液としてアルカリ水溶液を使用する金
属／空気電池に関する。
らに詳しくは電解液としてアルカリ水溶液を使用する金
属／空気電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、多孔質の活性炭を含む触
媒層を備えたガス拡散電極（正極）と、亜鉛粉および電
解液を含むゲル状の負極活物質層（負極）との間で、空
気中の酸素を使用して電力を得る空気電池が実用に供さ
れている。すなわち、空気を利用して正極および負極
で、次のような電極反応をそれぞれ行うことによって、
1.5V程度の起電力を得る空気電池が知られている。
媒層を備えたガス拡散電極（正極）と、亜鉛粉および電
解液を含むゲル状の負極活物質層（負極）との間で、空
気中の酸素を使用して電力を得る空気電池が実用に供さ
れている。すなわち、空気を利用して正極および負極
で、次のような電極反応をそれぞれ行うことによって、
1.5V程度の起電力を得る空気電池が知られている。
【０００３】負極側：Zn→Zn2+＋2e 正極側：2e＋ O＋ H2 O → 2OH- 図３は、空気電池の要部構成を断面的に示したもので、
１は底壁面に空気取り入れ孔２を有する一端が開口型の
正極ケースである。そして、前記正極ケース１内には、
その内底壁面上に空気の拡散を行う孔質膜３、ガス拡散
性を有するが液体の通過を阻止するとともに、後述する
拡散電極を支持するポリテトラフルオロエチレン（PTF
E）製の微孔性膜（撥水膜）４、拡散電極（空気極もし
くは酸素極…正極）５およびセパレータ６が順次積層配
置されている。ここで、拡散電極５は、一般的に、活性
炭，マンガン酸化物（助触媒）およびカーボンブラック
など（導電体）の混合体で、シート状に形成されてい
る。
１は底壁面に空気取り入れ孔２を有する一端が開口型の
正極ケースである。そして、前記正極ケース１内には、
その内底壁面上に空気の拡散を行う孔質膜３、ガス拡散
性を有するが液体の通過を阻止するとともに、後述する
拡散電極を支持するポリテトラフルオロエチレン（PTF
E）製の微孔性膜（撥水膜）４、拡散電極（空気極もし
くは酸素極…正極）５およびセパレータ６が順次積層配
置されている。ここで、拡散電極５は、一般的に、活性
炭，マンガン酸化物（助触媒）およびカーボンブラック
など（導電体）の混合体で、シート状に形成されてい
る。
【０００４】また、７は前記セパレータ６上に積層配置
された亜鉛粉および電解液を含有したゲル状の負極活物
質層（負極）である。ここで、負極活物質層７は、たと
えば30〜40重量％の水酸化カリウム水溶液（酸化亜鉛 2
重量％含有）の電解液，ポリアクリル酸ナトリウム（ゲ
ル化剤），亜鉛粉末もしくは亜鉛合金粉末とを配合して
なる混合体である。
された亜鉛粉および電解液を含有したゲル状の負極活物
質層（負極）である。ここで、負極活物質層７は、たと
えば30〜40重量％の水酸化カリウム水溶液（酸化亜鉛 2
重量％含有）の電解液，ポリアクリル酸ナトリウム（ゲ
ル化剤），亜鉛粉末もしくは亜鉛合金粉末とを配合して
なる混合体である。
【０００５】さらに、８は前記負極活物質層７に内壁面
部が電気的に接して、前記正極ケース１の開口部を封止
する負極ケース、９は前記負極ケース８および正極ケー
ス１の被封止部間に介挿配置された絶縁ガスケットであ
り、10は前記空気孔２を封止するため正極ケース１外壁
面に貼着されたシールテープである。
部が電気的に接して、前記正極ケース１の開口部を封止
する負極ケース、９は前記負極ケース８および正極ケー
ス１の被封止部間に介挿配置された絶縁ガスケットであ
り、10は前記空気孔２を封止するため正極ケース１外壁
面に貼着されたシールテープである。
【０００６】近時、より放電性の安定した空気電池が要
望されている。すなわち、前記構成の空気電池において
は、ガス拡散電極５を介して内部と外部との蒸気圧差に
応じて水蒸気の出入りがあり、この水蒸気の出入りによ
って電池電解液の濃度変化，体積変化が起こって、電池
特性が影響を受けるという問題がある。たとえば電池の
電解液が水酸化カリウム30％水溶液の場合、電池外部の
相対湿度がほぼ60％RHよりも高いと外部の湿気を取り込
んで、電解液濃度の低下および体積膨張が起こって、放
電性能の低下や電解液の漏液を招来する。一方、電池外
部の相対湿度が60％RHよりも低いと、電解液の蒸発が起
こって、内部抵抗の増大や放電性能の低下を招来する。
なお、こうした傾向・問題は、電解液濃度が30％以外の
場合も同様に起こる。
望されている。すなわち、前記構成の空気電池において
は、ガス拡散電極５を介して内部と外部との蒸気圧差に
応じて水蒸気の出入りがあり、この水蒸気の出入りによ
って電池電解液の濃度変化，体積変化が起こって、電池
特性が影響を受けるという問題がある。たとえば電池の
電解液が水酸化カリウム30％水溶液の場合、電池外部の
相対湿度がほぼ60％RHよりも高いと外部の湿気を取り込
んで、電解液濃度の低下および体積膨張が起こって、放
電性能の低下や電解液の漏液を招来する。一方、電池外
部の相対湿度が60％RHよりも低いと、電解液の蒸発が起
こって、内部抵抗の増大や放電性能の低下を招来する。
なお、こうした傾向・問題は、電解液濃度が30％以外の
場合も同様に起こる。
【０００７】上記のように、空気電池の特性は環境雰囲
気の影響を受け易すく、特性の安定性問題が懸念され
る。特に、比較的長期間に亘っての使用や長期間保存後
の場合、その特性に問題があるので、汎用性の点で大き
な課題を提起しているといえる。 これらの課題に対応
して、下記のような改善策が試みられている。すなわ
ち、 (a)正極ケース１の空気取り入れ孔２の周辺の一部
に電解液と反応する物質を挿着して、電解液が電池外に
漏出するのを防止する。
気の影響を受け易すく、特性の安定性問題が懸念され
る。特に、比較的長期間に亘っての使用や長期間保存後
の場合、その特性に問題があるので、汎用性の点で大き
な課題を提起しているといえる。 これらの課題に対応
して、下記のような改善策が試みられている。すなわ
ち、 (a)正極ケース１の空気取り入れ孔２の周辺の一部
に電解液と反応する物質を挿着して、電解液が電池外に
漏出するのを防止する。
【０００８】(b)紙もしくは高分子材料系の不織布など
の電解液吸収剤を配置して、電解液が電池外に漏出する
のを防止する。
の電解液吸収剤を配置して、電解液が電池外に漏出する
のを防止する。
【０００９】(c)空気取り入れ孔２の口径を可及的に小
さくし、酸素（空気）の供給量を制限して、水蒸気や炭
酸ガスが電池内部に侵入するのを防止する。
さくし、酸素（空気）の供給量を制限して、水蒸気や炭
酸ガスが電池内部に侵入するのを防止する。
【００１０】しかし、上記のいずれの場合も、十分な対
応策とはいえず、漏液防止や放電特性、特に長期間放電
での性能の点において、なお問題が残されている。つま
り、この種空気電池においては、いろいろの解決策が提
案・試行されているが、空気中の水蒸気が電池内に侵入
するすることによる電解液の希釈や体積膨張、および炭
酸ガスによる炭酸塩の生成に伴う放電反応の阻害や空気
流通路の閉塞による漏液，放電特性の問題、あるいは電
解液中の水分逸散（外気湿度が低い場合）による性能低
下などの問題は依然として残されている。
応策とはいえず、漏液防止や放電特性、特に長期間放電
での性能の点において、なお問題が残されている。つま
り、この種空気電池においては、いろいろの解決策が提
案・試行されているが、空気中の水蒸気が電池内に侵入
するすることによる電解液の希釈や体積膨張、および炭
酸ガスによる炭酸塩の生成に伴う放電反応の阻害や空気
流通路の閉塞による漏液，放電特性の問題、あるいは電
解液中の水分逸散（外気湿度が低い場合）による性能低
下などの問題は依然として残されている。
【００１１】この問題に対して、水蒸気や炭酸ガスの透
過を抑制し、酸素を選択的に透過する膜を介して空気を
拡散電極５に供給する手段が提案されている。すなわ
ち、ポリオルガノシロキサン系の無孔性薄膜，ポリオル
ガノシロキサン系膜と耐アルカリ性の微多孔性膜との複
合薄膜、あるいは金属酸化物を含有・分散するポリオル
ガノシロキサン系の多孔性薄膜をガス拡散電極５の空気
供給側に撥水膜４を介して配設することも試みられてい
る。
過を抑制し、酸素を選択的に透過する膜を介して空気を
拡散電極５に供給する手段が提案されている。すなわ
ち、ポリオルガノシロキサン系の無孔性薄膜，ポリオル
ガノシロキサン系膜と耐アルカリ性の微多孔性膜との複
合薄膜、あるいは金属酸化物を含有・分散するポリオル
ガノシロキサン系の多孔性薄膜をガス拡散電極５の空気
供給側に撥水膜４を介して配設することも試みられてい
る。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記ポリオル
ガノシロキサン系の無孔性薄膜など、水蒸気や炭酸ガス
の透過を抑制しながら酸素を選択的に透過する膜を拡散
電極５の空気取り入れ口側に介挿した構成の場合も、な
お、依然として問題がある。すなわち、酸素の選択的透
過性が十分とはいえず、また、水蒸気や炭酸ガスの透過
阻止能が不十分なため、満足できるような放電性能が得
られていない。さらに、これらポリオルガノシロキサン
系の無孔性薄膜などは、電解液である水酸化カリウム水
溶液との親和性によって、空気取り入れ側に電解液を引
っ込み、空気取り入れ孔２から漏液を引き起こすため、
実用に供し得ないのが実情である。
ガノシロキサン系の無孔性薄膜など、水蒸気や炭酸ガス
の透過を抑制しながら酸素を選択的に透過する膜を拡散
電極５の空気取り入れ口側に介挿した構成の場合も、な
お、依然として問題がある。すなわち、酸素の選択的透
過性が十分とはいえず、また、水蒸気や炭酸ガスの透過
阻止能が不十分なため、満足できるような放電性能が得
られていない。さらに、これらポリオルガノシロキサン
系の無孔性薄膜などは、電解液である水酸化カリウム水
溶液との親和性によって、空気取り入れ側に電解液を引
っ込み、空気取り入れ孔２から漏液を引き起こすため、
実用に供し得ないのが実情である。
【００１３】本発明者らは、このような事情に対処して
種々検討を重ねた結果、パーフルオロアルキル基含有の
オルガノシロキサン膜および耐アルカリ性の多孔性膜の
複合膜が、十分な酸素の選択的透過性を呈するととも
に、一方では、水蒸気や炭酸ガスに対する十分な透過阻
止能を呈することを見出した。すなわち、耐アルカリ性
にすぐれているポリプロピレン，ポリエチレンなどのオ
レフィン系樹脂、フッ素樹脂、ポリスルホン酸系樹脂な
どの多孔性膜とパーフルオロアルキル基含有のオルガノ
シロキサン膜との複合膜が、空気電池として必要・十分
な酸素透過性を有するだけでなく、空気電池の長寿命化
に必要・十分な水蒸気や炭酸ガスの透過阻止能を有する
ことを実験的に確認した。また、この複合膜を、空気電
池の構成において酸素ガス選択透過膜として用いること
により、信頼性の高い空気電池として機能することを確
認した。
種々検討を重ねた結果、パーフルオロアルキル基含有の
オルガノシロキサン膜および耐アルカリ性の多孔性膜の
複合膜が、十分な酸素の選択的透過性を呈するととも
に、一方では、水蒸気や炭酸ガスに対する十分な透過阻
止能を呈することを見出した。すなわち、耐アルカリ性
にすぐれているポリプロピレン，ポリエチレンなどのオ
レフィン系樹脂、フッ素樹脂、ポリスルホン酸系樹脂な
どの多孔性膜とパーフルオロアルキル基含有のオルガノ
シロキサン膜との複合膜が、空気電池として必要・十分
な酸素透過性を有するだけでなく、空気電池の長寿命化
に必要・十分な水蒸気や炭酸ガスの透過阻止能を有する
ことを実験的に確認した。また、この複合膜を、空気電
池の構成において酸素ガス選択透過膜として用いること
により、信頼性の高い空気電池として機能することを確
認した。
【００１４】本発明は上記知見に基づいてなされたもの
で、安定性にすぐれ、かつ信頼性が高くて汎用的な空気
電池の提供を目的とする。
で、安定性にすぐれ、かつ信頼性が高くて汎用的な空気
電池の提供を目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、壁面
に空気取り入れ孔を有する一端が開口型の正極ケース
と、前記正極ケースの内壁面上に積層配置された酸素を
活物質とする拡散電極と、 前記拡散電極面上にセパレ
ータを介して配置された電解液および亜鉛粉を含有した
ゲル状の負極活物質層と、前記負極活物質層に電気的に
接し、かつ絶縁ガスケットを介して正極ケースの開口部
を封止する負極ケースとを有する空気電池であって、前
記拡散電極の空気取り入れ面側に、撥水膜をを介して耐
アルカリ性の多孔膜およびパーフルオロアルキル基含有
オルガノシロキサンの薄膜の複合膜を介在配置したこと
を特徴とする空気電池である。
に空気取り入れ孔を有する一端が開口型の正極ケース
と、前記正極ケースの内壁面上に積層配置された酸素を
活物質とする拡散電極と、 前記拡散電極面上にセパレ
ータを介して配置された電解液および亜鉛粉を含有した
ゲル状の負極活物質層と、前記負極活物質層に電気的に
接し、かつ絶縁ガスケットを介して正極ケースの開口部
を封止する負極ケースとを有する空気電池であって、前
記拡散電極の空気取り入れ面側に、撥水膜をを介して耐
アルカリ性の多孔膜およびパーフルオロアルキル基含有
オルガノシロキサンの薄膜の複合膜を介在配置したこと
を特徴とする空気電池である。
【００１６】請求項２の発明は、請求項１記載の空気電
池において、パーフルオロアルキル基含有オルガノシロ
キサンが、下記式 (5)， (6)， (7)， (8)
池において、パーフルオロアルキル基含有オルガノシロ
キサンが、下記式 (5)， (6)， (7)， (8)
【化５】
【化６】
【化７】
【化８】 （式中、Ｒは−ＣＨ3 もしくは−Ｃ2 Ｈ5 、Ｒ′はＣＦ
3 （ＣＦ2 ）p −、Ｒ″は−（ＣＦ2 ）q −、 pは 1〜
31の数、 qは 1〜20の数である）で示される構造の１種
あるいは２種以上の組み合わせから成ることを特徴とす
る。 ここで、本発明において負極ケースは、たとえば
ボタン型の場合では内壁面が負極活物質層に接して封止
する構造を採り、また、円筒型の場合には集電体を負極
活物質層に挿入・接続して封止する構造を採る。つま
り、この発明における負極ケースは、通常の封止ケース
そのものと、集電体付きの封止ケースとが含まれる。
3 （ＣＦ2 ）p −、Ｒ″は−（ＣＦ2 ）q −、 pは 1〜
31の数、 qは 1〜20の数である）で示される構造の１種
あるいは２種以上の組み合わせから成ることを特徴とす
る。 ここで、本発明において負極ケースは、たとえば
ボタン型の場合では内壁面が負極活物質層に接して封止
する構造を採り、また、円筒型の場合には集電体を負極
活物質層に挿入・接続して封止する構造を採る。つま
り、この発明における負極ケースは、通常の封止ケース
そのものと、集電体付きの封止ケースとが含まれる。
【００１７】本発明において、耐アルカリ性の多孔膜と
パーフルオロアルキル基含有オルガノシロキサン系薄膜
との複合膜は、厚さ20〜 100μm 程度の耐アルカリ性多
孔膜を支持体として、これに、厚さ 1〜10μm 程度のパ
ーフルオロアルキル基含有オルガノシロキサン系薄膜が
支持一体化した形態を採っている。そして、この複合膜
は、たとえばパーフルオロアルキル基含有オルガノシロ
キサン系薄膜を耐アルカリ性多孔膜で挟着・積層した構
成などを採ることもでき、いずれの場合も、それらの複
合膜の厚さは 1〜 5μm 程度が好ましい。
パーフルオロアルキル基含有オルガノシロキサン系薄膜
との複合膜は、厚さ20〜 100μm 程度の耐アルカリ性多
孔膜を支持体として、これに、厚さ 1〜10μm 程度のパ
ーフルオロアルキル基含有オルガノシロキサン系薄膜が
支持一体化した形態を採っている。そして、この複合膜
は、たとえばパーフルオロアルキル基含有オルガノシロ
キサン系薄膜を耐アルカリ性多孔膜で挟着・積層した構
成などを採ることもでき、いずれの場合も、それらの複
合膜の厚さは 1〜 5μm 程度が好ましい。
【００１８】また、本発明はボタン型空気電池，円筒型
空気電池のいずれの場合であってもよい。つまり拡散電
極（正極）上にセパレータを介してゲル状の負極活物質
層を形成し、これらを積層する形態を採ることも、ある
いは拡散電極（正極）を筒状にして、この筒状内にセパ
レータを介して柱状に形成したゲル状負極活物質層を挿
入・充填した形態を採ることもできる。
空気電池のいずれの場合であってもよい。つまり拡散電
極（正極）上にセパレータを介してゲル状の負極活物質
層を形成し、これらを積層する形態を採ることも、ある
いは拡散電極（正極）を筒状にして、この筒状内にセパ
レータを介して柱状に形成したゲル状負極活物質層を挿
入・充填した形態を採ることもできる。
【００１９】上記本発明では、空気電池において必要・
十分な酸素透過性を有し、かつ空気電池の長寿命化に必
要・十分な水蒸気や炭酸ガスの透過阻止能を有する耐ア
ルカリ性の多孔膜およびパーフルオロアルキル基含有オ
ルガノシロキサンの薄膜の複合膜を、拡散電極の空気取
り入れ面側に介在配置してある。つまり、所要の酸素透
過性が確保されると同時に水蒸気や炭酸ガスを空気と遮
断する一方、すぐれた耐漏液性や安定した放電特性を呈
するので、重負荷放電，高・低湿度雰囲気下での長時間
に亘る安定した放電が可能となる。
十分な酸素透過性を有し、かつ空気電池の長寿命化に必
要・十分な水蒸気や炭酸ガスの透過阻止能を有する耐ア
ルカリ性の多孔膜およびパーフルオロアルキル基含有オ
ルガノシロキサンの薄膜の複合膜を、拡散電極の空気取
り入れ面側に介在配置してある。つまり、所要の酸素透
過性が確保されると同時に水蒸気や炭酸ガスを空気と遮
断する一方、すぐれた耐漏液性や安定した放電特性を呈
するので、重負荷放電，高・低湿度雰囲気下での長時間
に亘る安定した放電が可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】ボタン型空気電池，円筒型空気電
池とも基本的な構成は、従来の場合と同様である。この
実施例は JIS規格PR44形のボタン型空気電池で、直径1
1.6mm，総高さ5.4mmの形状を成している。
池とも基本的な構成は、従来の場合と同様である。この
実施例は JIS規格PR44形のボタン型空気電池で、直径1
1.6mm，総高さ5.4mmの形状を成している。
【００２１】図１は JIS規格PR44形の空気電池の要部構
成を断面的に示したものである。11は底壁面に空気孔12
を有する一端が開口型の正極ケースで、ニッケルメッキ
を施した鉄製である。そして、前記正極ケース11内に
は、その内底壁面上に、図２に要部を拡大して断面的に
示すように、空気の拡散を行う孔質膜13、酸素透過性を
有する一方水蒸気や炭酸ガスの透過を阻止する複合膜1
4、撥水膜15、拡散電極（空気極もしくは酸素極）16お
よびセパレータ17が順次積層配置されている。
成を断面的に示したものである。11は底壁面に空気孔12
を有する一端が開口型の正極ケースで、ニッケルメッキ
を施した鉄製である。そして、前記正極ケース11内に
は、その内底壁面上に、図２に要部を拡大して断面的に
示すように、空気の拡散を行う孔質膜13、酸素透過性を
有する一方水蒸気や炭酸ガスの透過を阻止する複合膜1
4、撥水膜15、拡散電極（空気極もしくは酸素極）16お
よびセパレータ17が順次積層配置されている。
【００２２】ここで、複合膜15は、下記式 ( 9) ，(1
0)，(11)もしくは(12)でそれぞれ示されるパーフルオロ
アルキル基含有オルガノシロキサン単位の中から選ばれ
た１もしくは２以上のシロキサン単位から成る厚さ 3μ
m 程度の薄膜 14aを、厚さ50μm 程度のポリテトラフロ
ルエチレン多孔質膜（支持体） 14bの一主面に形成し、
さらに多孔質膜（支持体） 14bの他主面に厚さ 100μm
程度のポリプロピレンの不織布 14cを一体化して形成し
た４種類で、したがって４種類の空気電池（実施例１〜
４）を構成することになる。また、拡散電極16は、一般
的に、活性炭，マンガ酸化物（助触媒）およびカーボン
ブラックなど（導電体）の混合体で、シート状に形成さ
れている。
0)，(11)もしくは(12)でそれぞれ示されるパーフルオロ
アルキル基含有オルガノシロキサン単位の中から選ばれ
た１もしくは２以上のシロキサン単位から成る厚さ 3μ
m 程度の薄膜 14aを、厚さ50μm 程度のポリテトラフロ
ルエチレン多孔質膜（支持体） 14bの一主面に形成し、
さらに多孔質膜（支持体） 14bの他主面に厚さ 100μm
程度のポリプロピレンの不織布 14cを一体化して形成し
た４種類で、したがって４種類の空気電池（実施例１〜
４）を構成することになる。また、拡散電極16は、一般
的に、活性炭，マンガ酸化物（助触媒）およびカーボン
ブラックなど（導電体）の混合体で、シート状に形成さ
れている。
【００２３】さらに、17は前記セパレータ16上に積層配
置された亜鉛粉および電解液を含有したゲル状の負極活
物質層（負極）で、たとえば30〜40重量％の水酸化カリ
ウム水溶液（酸化亜鉛 2重量％含有）の電解液，ポリア
クリル酸ナトリウム（ゲル化剤），亜鉛粉末もしくは亜
鉛合金粉末とを配合してなる混合体である。なお、電解
液は水酸化カリウムの水溶液の他、たとえば水酸化ナト
リウムの水溶液などのアルカリ金属水酸化物の水溶液で
あってもよい。
置された亜鉛粉および電解液を含有したゲル状の負極活
物質層（負極）で、たとえば30〜40重量％の水酸化カリ
ウム水溶液（酸化亜鉛 2重量％含有）の電解液，ポリア
クリル酸ナトリウム（ゲル化剤），亜鉛粉末もしくは亜
鉛合金粉末とを配合してなる混合体である。なお、電解
液は水酸化カリウムの水溶液の他、たとえば水酸化ナト
リウムの水溶液などのアルカリ金属水酸化物の水溶液で
あってもよい。
【００２４】さらにまた、18は前記負極活物質層17に内
壁面部が電気的に接して、前記正極ケース11の開口部を
封止する負極ケース、19は前記負極ケース18および正極
ケース11の被封止部間に介挿配置された絶縁ガスケッ
ト、20は前記空気孔12を封止するため正極ケース11外壁
面に貼着されたシールテープである。ここで、負極ケー
ス18は、たとえばニッケル，ステンレス鋼および銅の三
層クラッド製であり、また、絶縁ガスケット19は耐アル
カリ性のポリアミド樹脂系のものである。
壁面部が電気的に接して、前記正極ケース11の開口部を
封止する負極ケース、19は前記負極ケース18および正極
ケース11の被封止部間に介挿配置された絶縁ガスケッ
ト、20は前記空気孔12を封止するため正極ケース11外壁
面に貼着されたシールテープである。ここで、負極ケー
ス18は、たとえばニッケル，ステンレス鋼および銅の三
層クラッド製であり、また、絶縁ガスケット19は耐アル
カリ性のポリアミド樹脂系のものである。
【００２５】
【化９】
【化１０】
【化１１】
【化１２】 一方比較のため、前記図３に図示した構成を採った JIS
規格PR44形の空気電池を用意した。
規格PR44形の空気電池を用意した。
【００２６】上記構成の各空気電池（それぞれ 3個づ
つ）について、次のような常温・重負荷、低湿・軽負
荷、高湿・軽負荷の条件で、それぞれ特性の評価を行っ
た結果を表１に示す。
つ）について、次のような常温・重負荷、低湿・軽負
荷、高湿・軽負荷の条件で、それぞれ特性の評価を行っ
た結果を表１に示す。
【００２７】すなわち、温度20℃，比較的重負荷（75
Ω），常湿（60％RH）での連続放電において、電池内へ
の空気中の酸素の取り込み速度を評価する一方、さらに
同負荷（75Ω）を 100時間加え続け過放電による耐漏液
性をそれぞれ評価した。
Ω），常湿（60％RH）での連続放電において、電池内へ
の空気中の酸素の取り込み速度を評価する一方、さらに
同負荷（75Ω）を 100時間加え続け過放電による耐漏液
性をそれぞれ評価した。
【００２８】また、温度20℃，比較的軽負荷（3kΩ），
常湿（60％RH）、もしくは温度20℃，比較的軽負荷（3k
Ω），高湿（90％RH）での連続放電において、放電時間
中の電池外部雰囲気の取り込みや電池内の水分逸散，炭
酸ガスの取り込みによる電池重量の変化など特性評価を
行った。なお、放電終止電圧は0.9Vであり、重量変化は
放電終了時の増減をそれぞれ示し、この重量変化は主と
して放電中の水分の取り込みもしくは水分の逸散の多少
を示唆する値である。
常湿（60％RH）、もしくは温度20℃，比較的軽負荷（3k
Ω），高湿（90％RH）での連続放電において、放電時間
中の電池外部雰囲気の取り込みや電池内の水分逸散，炭
酸ガスの取り込みによる電池重量の変化など特性評価を
行った。なお、放電終止電圧は0.9Vであり、重量変化は
放電終了時の増減をそれぞれ示し、この重量変化は主と
して放電中の水分の取り込みもしくは水分の逸散の多少
を示唆する値である。
【００２９】
【表１】 上記表１から分かるように、実施例の空気電池はいずれ
も重負荷放電試験では、放電時間が少なく、電池内への
水分取り込みや電池内水分逸散の影響や炭酸ガスの影響
が少ないので、酸素の選択透過性が重視されることにな
る。しかし、この重負荷放電試験においては、実施例お
よび比較例とも平均動作電圧が同等であり、この発明に
係る複合膜の酸素の取り込み速度が良好なことを示して
いる。
も重負荷放電試験では、放電時間が少なく、電池内への
水分取り込みや電池内水分逸散の影響や炭酸ガスの影響
が少ないので、酸素の選択透過性が重視されることにな
る。しかし、この重負荷放電試験においては、実施例お
よび比較例とも平均動作電圧が同等であり、この発明に
係る複合膜の酸素の取り込み速度が良好なことを示して
いる。
【００３０】一方、軽負荷放電試験の場合は放電時間が
長く、しかも空気電池の外気が高湿もしくは低湿の場合
は、酸素の供給（取り込み）速度よりも水分や炭酸ガ
ス、特に水分の透過防止性が重要視される。つまり、水
分や炭酸ガス、特に水分の透過防止性の優劣が空気電池
の性能に大きく影響し、性能面で空気電池の優位差が付
けられる。
長く、しかも空気電池の外気が高湿もしくは低湿の場合
は、酸素の供給（取り込み）速度よりも水分や炭酸ガ
ス、特に水分の透過防止性が重要視される。つまり、水
分や炭酸ガス、特に水分の透過防止性の優劣が空気電池
の性能に大きく影響し、性能面で空気電池の優位差が付
けられる。
【００３１】ここで、比較例の場合は水分や炭酸ガスの
透過防止機能が不十分なため、空気電池は水分の枯渇，
もしくは水分の過剰取り込みに伴う漏液による空気孔の
閉塞などによって、放電途中（放電過程）で電圧が低下
し、結果的には重負荷放電試験で得られた放電容量の一
部に相当する容量しか得られない。なお、放電途中（放
電過程）での漏液は実用面で致命的な問題となる。
透過防止機能が不十分なため、空気電池は水分の枯渇，
もしくは水分の過剰取り込みに伴う漏液による空気孔の
閉塞などによって、放電途中（放電過程）で電圧が低下
し、結果的には重負荷放電試験で得られた放電容量の一
部に相当する容量しか得られない。なお、放電途中（放
電過程）での漏液は実用面で致命的な問題となる。
【００３２】これに対して、実施例の場合は、いずれも
良好な放電特性を示しており、重負荷放電試験で得られ
た放電容量とほぼ等しい容量が得られる。すなわち、実
施例の空気電池が具備する酸素選択透過性の複合膜が、
十分かつ良好な、水分や炭酸ガスの透過防止機能を有す
るため、重負荷放電，高温・軽負荷放電，高湿・軽負荷
放電など、外部雰囲気の変化に左右されず安定した放電
特性を呈する。
良好な放電特性を示しており、重負荷放電試験で得られ
た放電容量とほぼ等しい容量が得られる。すなわち、実
施例の空気電池が具備する酸素選択透過性の複合膜が、
十分かつ良好な、水分や炭酸ガスの透過防止機能を有す
るため、重負荷放電，高温・軽負荷放電，高湿・軽負荷
放電など、外部雰囲気の変化に左右されず安定した放電
特性を呈する。
【００３３】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のでなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの変
形を採ることができる。たとえば空気電池の形式は JIS
規格PR44以外であってもよし、また、ボタン型空気電池
以外の円筒型空気電池であってもよい。
のでなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの変
形を採ることができる。たとえば空気電池の形式は JIS
規格PR44以外であってもよし、また、ボタン型空気電池
以外の円筒型空気電池であってもよい。
【００３４】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、重負荷
から軽負荷に至るまでの放電特性がすぐれ、安定した機
能・性能を有するだけでなく、耐漏液性および長期間保
存性もすぐれた空気電池が提供される。すなわち、実用
面で期待されている汎用的で、かつ信頼性の高い空気電
池の提供が可能となる。
から軽負荷に至るまでの放電特性がすぐれ、安定した機
能・性能を有するだけでなく、耐漏液性および長期間保
存性もすぐれた空気電池が提供される。すなわち、実用
面で期待されている汎用的で、かつ信頼性の高い空気電
池の提供が可能となる。
【図１】実施例のボタン型空気電池の要部構成例を示す
断面図。
断面図。
【図２】図１の一部を拡大して示す断面図。
【図３】従来の空気電池の要部構成を示す断面図。
１，11……正極ケース ２，12……空気孔 ３，13……拡散孔質膜 ４，15……撥水膜（微孔性膜） ５，16……拡散電極 ６，17……セパレータ ７，18……負極活物質層 ８，19……負極ケース ９，20……絶縁性ガスケット 10，21……シールテープ 14…………酸素選択透過性複合膜 14a ………パーフルオロアルキル基含有シロキサン膜 14b ………PTFE多孔質膜（耐アルカリ性） 14c ………不織布（耐アルカリ性）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 信仁 東京都港区六本木６丁目２番31号 東芝シ リコーン株式会社内 (72)発明者 砂賀 健 東京都港区六本木６丁目２番31号 東芝シ リコーン株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 壁面に空気取り入れ孔を有する一端が開
口型の正極ケースと、 前記正極ケースの内壁面上に積
層配置された酸素を活物質とする拡散電極と、 前記拡
散電極面上にセパレータを介して配置された電解液およ
び亜鉛粉を含有したゲル状の負極活物質層と、 前記負極活物質層に電気的に接し、かつ絶縁ガスケット
を介して正極ケースの開口部を封止する負極ケースとを
有する空気電池であって、 前記拡散電極の空気取り入れ面側に、撥水膜を介して耐
アルカリ性多孔膜およびパーフルオロアルキル基含有オ
ルガノシロキサン膜の複合膜を介在配置したことを特徴
とする空気電池。 - 【請求項２】 パーフルオロアルキル基含有オルガノシ
ロキサンが、 下記式 (1)， (2)， (3)， (4) 【化１】 【化２】 【化３】 【化４】 （式中、Ｒは−ＣＨ3 もしくは−Ｃ2 Ｈ5 、Ｒ′はＣＦ
3 （ＣＦ2 ）p −、Ｒ″は−（ＣＦ2 ）q −、 pは 1〜
31の数、 qは 1〜20の数である）で示される構造の１種
あるいは２種以上の組み合わせから成ることを特徴とす
る請求項１記載の空気電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8134296A JPH09274936A (ja) | 1996-04-03 | 1996-04-03 | 空気電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8134296A JPH09274936A (ja) | 1996-04-03 | 1996-04-03 | 空気電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09274936A true JPH09274936A (ja) | 1997-10-21 |
Family
ID=13743703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8134296A Withdrawn JPH09274936A (ja) | 1996-04-03 | 1996-04-03 | 空気電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09274936A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6558828B1 (en) | 2000-05-26 | 2003-05-06 | Eveready Battery Company, Inc. | Zn/air cell performance in extreme humidity by controlling hydrophobic layer porosity |
| WO2010104043A1 (ja) * | 2009-03-09 | 2010-09-16 | 住友化学株式会社 | 空気電池 |
| WO2011001287A3 (en) * | 2009-06-30 | 2011-06-09 | Revolt Technology Ltd. | Metal-air battery with siloxane material |
| US8377149B2 (en) | 2006-12-27 | 2013-02-19 | Eveready Battery Company, Inc. | Process for making a catalytic electrode and electrochemical cell using the electrode |
| JP2014512004A (ja) * | 2011-04-08 | 2014-05-19 | ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト | 電気化学的エネルギーアキュムレータの漏れ試験装置および方法 |
| US9276301B2 (en) | 2012-12-07 | 2016-03-01 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Polymeric compound, oxygen permeable membrane, and electrochemical device |
| US9343786B2 (en) | 2012-12-10 | 2016-05-17 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Electrochemical device |
-
1996
- 1996-04-03 JP JP8134296A patent/JPH09274936A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6558828B1 (en) | 2000-05-26 | 2003-05-06 | Eveready Battery Company, Inc. | Zn/air cell performance in extreme humidity by controlling hydrophobic layer porosity |
| US8377149B2 (en) | 2006-12-27 | 2013-02-19 | Eveready Battery Company, Inc. | Process for making a catalytic electrode and electrochemical cell using the electrode |
| WO2010104043A1 (ja) * | 2009-03-09 | 2010-09-16 | 住友化学株式会社 | 空気電池 |
| CN102349187A (zh) * | 2009-03-09 | 2012-02-08 | 住友化学株式会社 | 空气电池 |
| WO2011001287A3 (en) * | 2009-06-30 | 2011-06-09 | Revolt Technology Ltd. | Metal-air battery with siloxane material |
| JP2014512004A (ja) * | 2011-04-08 | 2014-05-19 | ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト | 電気化学的エネルギーアキュムレータの漏れ試験装置および方法 |
| US9276301B2 (en) | 2012-12-07 | 2016-03-01 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Polymeric compound, oxygen permeable membrane, and electrochemical device |
| US9343786B2 (en) | 2012-12-10 | 2016-05-17 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Electrochemical device |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030603 |