JPH10326632A - 筒形空気電池 - Google Patents

筒形空気電池

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JPH10326632A
JPH10326632A JP9154531A JP15453197A JPH10326632A JP H10326632 A JPH10326632 A JP H10326632A JP 9154531 A JP9154531 A JP 9154531A JP 15453197 A JP15453197 A JP 15453197A JP H10326632 A JPH10326632 A JP H10326632A
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JP
Japan
Prior art keywords
cylindrical
air electrode
separator
negative electrode
cylindrical air
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Withdrawn
Application number
JP9154531A
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English (en)
Inventor
Osamu Ishida
修 石田
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Maxell Holdings Ltd
Original Assignee
Hitachi Maxell Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Hybrid Cells (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 負極活物質の充填量を高め、高容量で、かつ
大電流放電特性の優れた筒形空気電池を提供する。 【解決手段】 シート状の空気極をサイドシールによっ
て筒状化した筒状の空気極を用いる筒形空気電池におい
て、熱融着性樹脂の繊維多孔体シートを熱融着によって
筒状化した筒状のセパレータを用い、該筒状のセパレー
タの熱融着部の位置と筒状の空気極のサイドシール部の
位置とを一致させて配置する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、筒形空気電池に係
わり、さらに詳しくは、シート状の空気極をサイドシー
ルによって筒状化した筒状の空気極を用いる筒形空気電
池に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の筒形空気電池に用いるセパレータ
は、ビニロン−レーヨン混抄紙などをポリビニルアルコ
ールを用いて張り合わせて筒状化していたため、その糊
代部分の重なりによって厚くなり、そのため、負極活物
質の充填量が少なくなって、容量が低下したり、大電流
放電での特性が低下するという問題があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な従来技術の問題点を解決し、負極活物質の充填量を高
め、高容量で、かつ大電流放電での特性が優れた筒形空
気電池を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、シート状の空
気極をサイドシールによって筒状化した筒状の空気極を
用いる筒形空気電池において、セパレータとして熱融着
性樹脂の繊維多孔体シートを熱融着によって筒状化した
ものを用い、該筒状のセパレータの熱融着部の位置と筒
状の空気極のサイドシール部の位置とが一致するように
配置して、負極活物質の充填量を高め、高容量で、かつ
大電流放電特性が優れた筒形空気電池を提供したもので
ある。
【0005】上記のように、本発明では、セパレータと
して熱融着性樹脂の繊維多孔体シートを熱融着によって
筒状化したものを用いるので、従来のような糊代部分の
重なりによる負極活物質の充填量の低下が防止され、負
極活物質の充填量を増加させることができる。また、本
発明では、筒状のセパレータの熱融着部の位置と筒状の
空気極のサイドシール部の位置とが一致するように配置
しているので、空気極の有効反応面積を大きくすること
ができ、それに基づいて大電流放電特性を改善すること
ができる。つまり、従来の筒形空気電池における空気極
の有効反応面積は、空気極の反応可能面積からセパレー
タの糊代部分の面積を差し引いたものになっていたが、
本発明では、上記のように、空気極のサイドシール部の
位置とセパレータの接合部である熱融着部の位置とが一
致するように配置したので、セパレータの熱融着部によ
る有効反応面積の減少が生じない。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明において、筒状の空気極の
基となるシート状の空気極は、特に限定されることな
く、たとえば、未焼成ポリテトロフルオロエチレンシー
トなどの多孔性基体にガスのイオン化能を有する触媒物
質(たとえば、マンガン酸化物、銀、銀−水銀合金、パ
ラジウム、白金、活性炭など)をカーボンブラックなど
の導電性物質中に分散させ、バインダーを添加した触媒
層を形成し、該触媒層にエキスパンデッドメタル、金網
などの多孔性金属体からなる集電体を圧着、埋設したも
のなど、従来と同様のものを用いることができる。
【0007】そして、シート状の空気極を筒状化するに
は、通常のサイドシールによって行われるが、そのサイ
ドシールの方法としては、たとえばポリテトラフルオロ
エチレンシートに熱融着性シートとしてポリエチレンシ
ートをラミネートしたラミネートシートをシート状の空
気極の接合部にヒートシールするなど、通常のサイドシ
ール方法によって行うことができる。
【0008】セパレータの素材となる熱融着性樹脂の繊
維多孔体としては、たとえば、ナイロン不織布、ポリオ
レフィン不織布、ビニロン不織布、さらにはこれらを含
む不織布などが用いられる。そして、この熱融着性樹脂
の繊維多孔体シートを筒状化するための熱融着方法とし
ては、たとえば、150〜300℃程度に加熱した熱ロ
ールを用いて押圧する方法など、通常の熱融着方法を採
用することができる。
【0009】負極活物質としては、たとえば亜鉛が用い
られ、その亜鉛にカルボキシメチルセルロース(CM
C)、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリア
クリル酸ソーダーなどのゲル化剤、アルカリ性電解液な
どとを適宜添加混合した亜鉛ペーストが負極に用いられ
る。
【0010】
【実施例】つぎに、実施例を挙げて本発明をより具体的
に説明する。ただし、本発明はそれらの実施例のみに限
定されるものではない。なお、以下の実施例などにおい
て、溶液や分散液などの濃度を示す%は重量%であり、
セパレータなどに関する空孔率は体積%である。
【0011】実施例1 厚さ0.3mm、秤量70g/m2 (空孔率80%)の
ナイロン66不織布を外径9.9mmのポリテトラフル
オロエチレン棒に巻き付け、その端部を2mm幅にわた
って重ね合わせ、該重ね合わせ部分を300℃に加熱し
た熱ロールにより押圧して熱融着し、円筒状にした。こ
の熱融着部の厚さは0.15mmであった。これを長さ
45mmに切断して、セパレータとし、その一端約2m
mのところまでを内方に折り曲げ、その折り曲げ部に直
径10mmの円板状に打ち抜いた前記同様のナイロン6
6不織布を12%ポリビニルアルコール水溶液を用いて
貼り付けた。
【0012】これとは、別に厚さ0.5mmでマンガン
酸化物を触媒物質とし、エキスパンドメタルを多孔性基
体とするシート状の空気極を用意し、これを33mm×
45mmのサイズに切断し、短辺で円を形成するように
して外径10.5mmのポリテトラフルオロエチレン棒
に巻き付け、その接合部に厚さ0.15mmのポリテト
ラフルオロエチレンシートに熱融着性シートとして厚さ
0.1mmのポリエチレンシートをラミネートしたもの
を重ね合わせ、240℃に加熱したコテを用いてヒート
シールすることによりサイドシールして、円筒状の空気
極とした。上記空気極を円筒状にするにあたってサイド
シール材として用いたポリテトラフルオロエチレンシー
トとポリエチレンシートとのラミネートシートは幅が5
mmであり、そのポリエチレンシート側からシート状空
気極の接合部に重ね合わせ、そのポリエチレンシートの
熱融着性を利用して、シート状の空気極をサイドシール
し、円筒状の空気極としている。
【0013】そして、この円筒状の空気極や円筒状のセ
パレータなどを用いて図1に示す構造の単3形の筒形空
気電池を作製した。ここで、図1に示す筒形空気電池に
ついて説明すると、空気極1は、この筒形空気電池にお
いて正極として作用するものであり、円筒状をしてい
て、その下端部の集電体部分が正極端子板4の周縁部に
スポット溶接によって固定され(この図では、正極端子
板4が下側、負極端子板8が上側になるように配置して
いる)、その状態でポリプロピレン製の封口蓋5にイン
ジェクションモールディングによって埋入、固着され、
上端部は同様の枠体6に埋入、固着されている。そし
て、後に図2に基づいて説明するように、上記円筒状の
空気極1の内周側には円筒状のセパレータ2がその熱融
着部2aの位置を空気極1のサイドシール部1aの位置
と一致するようにして挿入され、その円筒状セパレータ
2の内周側に充填高さ38mmで亜鉛、カルボキシメチ
ルセルロースおよびアルカリ性電解液の混合物からなる
亜鉛ペースト3が負極として充填されており、負極集電
棒7を固着した負極端子板8はその周縁部を環状ガスケ
ット9に埋入して固着し、該環状ガスケット9を前記枠
体6に嵌合し、両者の接合部を液密的に接着または融着
して空気極1の開口部が封口され、通気孔11を設けた
メタルジャケット10で外装し、かしめることによって
単3形の筒形空気電池としている。上記亜鉛ペーストの
充填量は7.74gであり、これは3615mAhに相
当する。
【0014】この電池を20℃、抵抗4Ωで終止電圧
0.9Vまで放電させたときの放電容量は2892mA
hであり、同様に抵抗2Ωで終止電圧0.9Vまで放電
させたときの放電容量は2169mAhであった。
【0015】この実施例1の電池の空気極1とセパレー
タ2の配置関係を図2に模式的に示す。図2において、
1aは空気極1のサイドシール部であり、このサイドシ
ール部1aはポリテトラフルオロエチレンシート21と
ポリエチレンシート22とのラミネートシートで形成さ
れているが、このサイドシール部1aの位置が空気極1
の接合部に該当し、また、このサイドシール部1aの位
置がセパレータ2の熱融着部2aの位置と一致してい
る。この図2や後出の図3では、サイドシール部1aを
わかりやすくするために空気極1に比して大きく図示し
ているが、実際にはその幅は5mm程度であって、それ
ほど大きなものではない。
【0016】比較例1 厚さ0.3mm、秤量68g/m2 (空孔率83%)の
ビニロン−レーヨン混抄紙〔ビニロン繊維/レーヨン繊
維/ビニロン接着剤=58/32/10(重量比)〕を
幅35mmに切断し、外径9.6mmのポリテトラフル
オロエチレン棒に巻き付け、端部を重ね合わせ、12%
ポリビニルアルコール水溶液を糊に用いて接着し、円筒
体を作製した。重ね合わせ部の幅、すなわち、糊代部分
の幅は5mmであった。
【0017】このビニロン−レーヨン混抄紙の円筒体を
長さ45mmに切断してセパレータとして用いたほか
は、実施例1と同様にして、単3形の筒形空気電池を作
製した。ただし、亜鉛ペーストの充填量は7.26g
(339/mAh)にしかできなかった。
【0018】この比較例1の電池を前記実施例1と同様
に20℃、抵抗4Ωで終止電圧0.9Vまで放電させた
ときの放電容量は2645mAhであり、実施例1の4
Ω放電時の放電容量2892mAhに比べて、放電容量
が約9%低下していた。
【0019】また、この比較例1の電池を前記実施例1
と同様に抵抗2Ωで終止電圧0.9Vまで放電させたと
きの放電容量は1696mAhであり、実施例1の2Ω
放電時の放電容量2169mAhに比べて放電容量が約
22%低下していた。
【0020】この比較例1の電池の空気極1とセパレー
タ2の配置関係を図3に模式的に示す。図3において、
1aは図2の場合と同様に空気極1のサイドシール部で
あり、セパレータ2は円筒状にするために重ね合わせポ
リビニルアルコールを用いて接着しているので、その糊
代部分2bが2倍の厚さになっているため、空気極1と
セパレータ2との間に隙間が生じ、セパレータ2が空気
極1に部分的にしか密接していない。また、この比較例
1の電池では、セパレータ2の糊代部分2bの位置が空
気極1のサイドシール部1aの位置と一致していない。
【0021】この状態で比較例1の空気極の反応有効面
積および負極の亜鉛ペーストの充填体積を求めると、次
の通りである。 空気極の内径:10.5mm セパレータの内径:9.6mm(糊代部分のセパレータ
の厚み0.3mmを考慮) 空気極の有効内周:1.05cm×3.14−0.5c
m(サイドシール部の幅)=2.797cm セパレータの有効外周:2.797cm−0.5cm
(糊代部分の幅)=2.297cm 反応有効面積:2.297cm×3.8cm(亜鉛ペー
ストの充填高さ)=8.73cm2 亜鉛ペーストの充填体積:(0.96cm÷2)2 ×
3.14×3.8cm=2.75cm3
【0022】これに対して、実施例1の反応有効面積お
よび負極の亜鉛ペーストの充填体積は次の通りである。 空気極の内径:10.5mm セパレータの内径:9.9mm 空気極の有効内周:2.797cm セパレータの有効外周:=2.797cm 反応有効面積:2.797cm×3.8cm=10.6
3cm2 亜鉛ペーストの充填体積:(0.99cm÷2)2 ×
3.14×3.8cm=2.93cm3
【0023】この実施例1の空気極の反応有効面積およ
び亜鉛ペーストの充填体積は、比較例1のそれらに比べ
て、それぞれ約22%および約7%大きくなっている。
【0024】上記実施例1および比較例1の4Ω放電時
の放電容量(4Ω放電容量)、2Ω放電時の放電容量
(2Ω放電容量)、空気極の反応有効面積および負極の
亜鉛ペーストの充填体積を表1にまとめて示す。
【0025】
【表1】
【0026】表1に示す結果から明らかなように、実施
例1は、比較例1に比べて、高容量であり、特に2Ω放
電時の放電容量が大きく、大電流放電特性が優れてい
た。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、負極
活物質の充填量を高めることができ、高容量で、かつ大
電流放電特性の優れた筒形空気電池を提供することがで
きた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の筒形空気電池の一例を示す部分断面図
である。
【図2】実施例1の筒形空気電池における空気極とセパ
レータの配置位置を模式的に示す断面図である。
【図3】比較例1の筒形空気電池における空気極とセパ
レータの配置位置を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
1 空気極 1a サイドシール部 2 セパレータ 2a 熱融着部 3 亜鉛ペースト

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シート状の空気極をサイドシールによっ
    て筒状化した筒状の空気極を用いる筒形空気電池におい
    て、熱融着性樹脂の繊維多孔体シートを熱融着によって
    筒状化した筒状のセパレータを用い、該筒状のセパレー
    タの熱融着部の位置と筒状の空気極のサイドシール部の
    位置とを一致させて配置したことを特徴とする筒形空気
    電池。
JP9154531A 1997-05-27 1997-05-27 筒形空気電池 Withdrawn JPH10326632A (ja)

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JP9154531A JPH10326632A (ja) 1997-05-27 1997-05-27 筒形空気電池

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008061397A1 (en) * 2006-11-21 2008-05-29 Beijing Changli Union Energy Technology Company A flowable zinc gel electrode for injection zinc air fuel cell
JP2012079704A (ja) * 2005-05-27 2012-04-19 E M W Energy Co Ltd 電池及びその製造方法
CN107482281A (zh) * 2017-07-28 2017-12-15 新材料与产业技术北京研究院 金属空气电池

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Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20040803