JPH1083841A - 酸素還元電極とその製造方法およびこの酸素還元電極を用いた電池 - Google Patents
酸素還元電極とその製造方法およびこの酸素還元電極を用いた電池Info
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- JPH1083841A JPH1083841A JP8238965A JP23896596A JPH1083841A JP H1083841 A JPH1083841 A JP H1083841A JP 8238965 A JP8238965 A JP 8238965A JP 23896596 A JP23896596 A JP 23896596A JP H1083841 A JPH1083841 A JP H1083841A
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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】
【課題】 重負荷特性と耐漏液性が向上した電池を提供
する。 【解決手段】 反応層２１を金属製のスクリーン２２に
塗着乾燥後、ローラーを通過させて反応層２１を圧縮
し、反応層２１とスクリーン２２の一体物を形成する。
フッ素樹脂を表面にコーティングされた活性炭粉末を反
応層２１の片面に塗布してコーティング活性炭層２３を
形成し、その上にポリテトラフルオロエチレンの多孔質
膜２４を重ね、ローラーを通過させてプレスすることに
より反応層２１とコーティング活性炭層２３と多孔質膜
２４とを一体化させ、電極（酸素還元電極）４を構成す
る。コーティングするフッ素樹脂の量が、活性炭の重量
に対して３ｗｔ％以上、４０ｗｔ％以下、活性炭は、そ
の直径または長軸方向の長さが１．０μｍ以上、２０．
０μｍ以下の範囲に９０％以上含まれていること、また
前記コーティング活性炭層２３は、重量が０．１ｍｇ／
ｃｍ2 以上、５．０ｍｇ／ｃｍ2 以下とする。
する。 【解決手段】 反応層２１を金属製のスクリーン２２に
塗着乾燥後、ローラーを通過させて反応層２１を圧縮
し、反応層２１とスクリーン２２の一体物を形成する。
フッ素樹脂を表面にコーティングされた活性炭粉末を反
応層２１の片面に塗布してコーティング活性炭層２３を
形成し、その上にポリテトラフルオロエチレンの多孔質
膜２４を重ね、ローラーを通過させてプレスすることに
より反応層２１とコーティング活性炭層２３と多孔質膜
２４とを一体化させ、電極（酸素還元電極）４を構成す
る。コーティングするフッ素樹脂の量が、活性炭の重量
に対して３ｗｔ％以上、４０ｗｔ％以下、活性炭は、そ
の直径または長軸方向の長さが１．０μｍ以上、２０．
０μｍ以下の範囲に９０％以上含まれていること、また
前記コーティング活性炭層２３は、重量が０．１ｍｇ／
ｃｍ2 以上、５．０ｍｇ／ｃｍ2 以下とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は酸素を正極活物質と
して利用する、空気亜鉛電池や燃料電池に用いる酸素還
元電極とその製造方法に関する。
して利用する、空気亜鉛電池や燃料電池に用いる酸素還
元電極とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】酸素を活物質として使用する電極を用い
た電池として空気亜鉛電池や燃料電池等が知られてい
る。近年では地球環境や資源の有効利用に大きな関心が
集まっており、その観点からも大気中の酸素を利用する
これらの電池系はクリーンな電源として注目を集めてい
る。例えば補聴器用の電池として従来水銀電池が使用さ
れていたが、活物質として酸化水銀を使用する水銀電池
は環境上の問題もあり、それに替わって空気亜鉛電池が
使用されるようになってきた。
た電池として空気亜鉛電池や燃料電池等が知られてい
る。近年では地球環境や資源の有効利用に大きな関心が
集まっており、その観点からも大気中の酸素を利用する
これらの電池系はクリーンな電源として注目を集めてい
る。例えば補聴器用の電池として従来水銀電池が使用さ
れていたが、活物質として酸化水銀を使用する水銀電池
は環境上の問題もあり、それに替わって空気亜鉛電池が
使用されるようになってきた。
【０００３】また、空気亜鉛電池は他の電池系と比較し
て体積当たりのエネルギー密度がアルカリマンガン電池
の約５倍、酸化銀電池の約３倍、水銀電池やリチウム電
池の約２倍と格段に優れている。従って、小型で大電流
を必要とし、且つ電池交換の手間を省くことが望まれ
る、例えばページャーや携帯用医療機器等にもその用途
が広がってきている。
て体積当たりのエネルギー密度がアルカリマンガン電池
の約５倍、酸化銀電池の約３倍、水銀電池やリチウム電
池の約２倍と格段に優れている。従って、小型で大電流
を必要とし、且つ電池交換の手間を省くことが望まれ
る、例えばページャーや携帯用医療機器等にもその用途
が広がってきている。
【０００４】上述したように大きな特徴を有する空気亜
鉛電池ではあるが、近年における携帯用機器は、多機能
化による性能向上が進み、それに伴ってより大きな電流
での放電が要望されてきている。これに対して、これま
での空気亜鉛電池では、連続放電で取り出せる電流は酸
素還元電極の単位面積当たり５〜７ｍＡ／ｃｍ2 程度で
あり、これを１０ｍＡ／ｃｍ2 以上の大電流で放電させ
ると、著しく放電容量が低下するという問題があった。
鉛電池ではあるが、近年における携帯用機器は、多機能
化による性能向上が進み、それに伴ってより大きな電流
での放電が要望されてきている。これに対して、これま
での空気亜鉛電池では、連続放電で取り出せる電流は酸
素還元電極の単位面積当たり５〜７ｍＡ／ｃｍ2 程度で
あり、これを１０ｍＡ／ｃｍ2 以上の大電流で放電させ
ると、著しく放電容量が低下するという問題があった。
【０００５】また、従来の技術では大電流放電特性を向
上させようとすると、耐漏液性や未使用での保存時の電
気容量保持性等が著しく劣化し、電池の寿命が短くなっ
て実用に適さないものとなっていた。その理由を以下に
述べる。
上させようとすると、耐漏液性や未使用での保存時の電
気容量保持性等が著しく劣化し、電池の寿命が短くなっ
て実用に適さないものとなっていた。その理由を以下に
述べる。
【０００６】空気亜鉛電池の電解液は、大電流を取り出
すために電気抵抗の小さい濃厚な水酸化カリウム水溶液
が用いられている。この電解液は電池の外部に出た場
合、その強アルカリ性のため腐食性が激しく、使用して
いる機器や人体に危害を加えることになり、十分な液密
性を確保する必要がある。
すために電気抵抗の小さい濃厚な水酸化カリウム水溶液
が用いられている。この電解液は電池の外部に出た場
合、その強アルカリ性のため腐食性が激しく、使用して
いる機器や人体に危害を加えることになり、十分な液密
性を確保する必要がある。
【０００７】また、大電流を取り出すためにはこの電解
液が酸素還元電極に浸透しなければならないが、浸透性
が強すぎると反応層全部を濡らしてしまい、酸素が供給
されにくくなって放電不能に陥り、更には空気孔から液
漏れを生ずる虞れがあった。従って、ある程度電解液の
浸透性を抑え、取り出せる電流が小さくなっても、容量
劣化と液漏れが生じないようにしなければならなかっ
た。
液が酸素還元電極に浸透しなければならないが、浸透性
が強すぎると反応層全部を濡らしてしまい、酸素が供給
されにくくなって放電不能に陥り、更には空気孔から液
漏れを生ずる虞れがあった。従って、ある程度電解液の
浸透性を抑え、取り出せる電流が小さくなっても、容量
劣化と液漏れが生じないようにしなければならなかっ
た。
【０００８】従来より、この空気亜鉛電池の放電特性と
信頼性を両立させるために様々な改良が試みられてき
た。その一つは電極の反応層を厚くして電解液に対する
耐浸透性を確保する方法である。しかしながら、この方
法によると電池内の電極の占める体積が増加するため、
負極活物質の充填される体積が減少し、電池としての放
電容量が低下する。
信頼性を両立させるために様々な改良が試みられてき
た。その一つは電極の反応層を厚くして電解液に対する
耐浸透性を確保する方法である。しかしながら、この方
法によると電池内の電極の占める体積が増加するため、
負極活物質の充填される体積が減少し、電池としての放
電容量が低下する。
【０００９】また、電解液の浸透と透過を抑制するた
め、電極の反応層の酸素供給側に疎水性の多孔質フィル
ムを密着、または一体化させる構成をとる方法もある。
更に、近年では電極を３００℃前後の温度で熱処理して
から疎水性の多孔質フィルムを密着、または一体化させ
る方法や、反応層の酸素供給側の表面にポリテトラフル
オロエチレン、またはパーフルオロエチレン−プロピレ
ンコポリマーを塗布乾燥し、３００℃前後の温度で熱処
理してから多孔質フィルムと圧着する方法等で大電流特
性の確保と信頼性の向上が図られてきた。
め、電極の反応層の酸素供給側に疎水性の多孔質フィル
ムを密着、または一体化させる構成をとる方法もある。
更に、近年では電極を３００℃前後の温度で熱処理して
から疎水性の多孔質フィルムを密着、または一体化させ
る方法や、反応層の酸素供給側の表面にポリテトラフル
オロエチレン、またはパーフルオロエチレン−プロピレ
ンコポリマーを塗布乾燥し、３００℃前後の温度で熱処
理してから多孔質フィルムと圧着する方法等で大電流特
性の確保と信頼性の向上が図られてきた。
【００１０】しかし、上述した技術は単位面積当たりの
放電電流が小さい場合には有効であるが、１０ｍＡ／ｃ
ｍ2 以上の大電流放電時には、未だ十分な効果は得られ
ていない。また、反応層を２層以上の構成とし、反応層
の酸素取り入れ側は耐浸透性と通気性に優れた材料より
構成し、反応層の電解液側は濡れやすい材料の構成にす
る等の技術も提案されているが、電極製造工程がかなり
複雑となり、大幅な生産性の低下とコストアップを招い
ていた。
放電電流が小さい場合には有効であるが、１０ｍＡ／ｃ
ｍ2 以上の大電流放電時には、未だ十分な効果は得られ
ていない。また、反応層を２層以上の構成とし、反応層
の酸素取り入れ側は耐浸透性と通気性に優れた材料より
構成し、反応層の電解液側は濡れやすい材料の構成にす
る等の技術も提案されているが、電極製造工程がかなり
複雑となり、大幅な生産性の低下とコストアップを招い
ていた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の課題
は、耐漏液性や容量保存特性が高く、大電流を取り出す
ことができ、且つ、放電容量も大きく、生産性に優れた
酸素還元電極とその製造方法およびこの酸素還元電極を
用いた空気亜鉛電池と燃料電池を提供する。
は、耐漏液性や容量保存特性が高く、大電流を取り出す
ことができ、且つ、放電容量も大きく、生産性に優れた
酸素還元電極とその製造方法およびこの酸素還元電極を
用いた空気亜鉛電池と燃料電池を提供する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題に鑑み
なされたものであり、気体透過性を有し、活物質として
酸素を還元して使用する電極であって、反応層が酸素還
元触媒とそれを担持する炭素系物質とこれらを結着する
ポリテトラフルオロエチレンとから構成され、且つ、反
応層内または反応層に接して補強と集電のための金属ス
クリーンを有し、且つ、反応層の酸素供給側に多孔性ポ
リテトラフルオロエチレン膜が反応層と密着または一体
化されて構成される酸素還元電極において、フッ素樹脂
により活性炭の表面をコーティングしたコーティング活
性炭からなる層を前記反応層の酸素供給側に設け、更
に、前記コーティング活性炭からなる層の上に多孔性ポ
リテトラフルオロエチレン多孔質膜を設けて酸素還元電
極を構成する。
なされたものであり、気体透過性を有し、活物質として
酸素を還元して使用する電極であって、反応層が酸素還
元触媒とそれを担持する炭素系物質とこれらを結着する
ポリテトラフルオロエチレンとから構成され、且つ、反
応層内または反応層に接して補強と集電のための金属ス
クリーンを有し、且つ、反応層の酸素供給側に多孔性ポ
リテトラフルオロエチレン膜が反応層と密着または一体
化されて構成される酸素還元電極において、フッ素樹脂
により活性炭の表面をコーティングしたコーティング活
性炭からなる層を前記反応層の酸素供給側に設け、更
に、前記コーティング活性炭からなる層の上に多孔性ポ
リテトラフルオロエチレン多孔質膜を設けて酸素還元電
極を構成する。
【００１３】前記フッ素樹脂は、ポリテトラフルオロエ
チレン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコ
キシエチレンコポリマー、パーフルオロエチレン−プロ
ピレンコポリマー、ポリクロロトリフルオロエチレン、
エチレン−テトラフルオロエチレンコポリマーからなる
群の中の一種とする。
チレン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコ
キシエチレンコポリマー、パーフルオロエチレン−プロ
ピレンコポリマー、ポリクロロトリフルオロエチレン、
エチレン−テトラフルオロエチレンコポリマーからなる
群の中の一種とする。
【００１４】活性炭の表面にコーティングするフッ素樹
脂の量が、活性炭の重量に対して３ｗｔ％以上、４０ｗ
ｔ％以下とする。
脂の量が、活性炭の重量に対して３ｗｔ％以上、４０ｗ
ｔ％以下とする。
【００１５】また、フッ素樹脂のコーティングに供され
る活性炭は、その直径または長軸方向の長さが１．０μ
ｍ以上、２０．０μｍ以下の範囲に９０％以上含まれて
いるものとする。
る活性炭は、その直径または長軸方向の長さが１．０μ
ｍ以上、２０．０μｍ以下の範囲に９０％以上含まれて
いるものとする。
【００１６】また、前記コーティング活性炭からなる層
は、その単位面積当たりの重量が０．１ｍｇ／ｃｍ2 以
上、５．０ｍｇ／ｃｍ2 以下とする。
は、その単位面積当たりの重量が０．１ｍｇ／ｃｍ2 以
上、５．０ｍｇ／ｃｍ2 以下とする。
【００１７】更に、請求項１ないし請求項５に記載の酸
素還元電極の一つを正極として用いて空気亜鉛電池およ
び燃料電池を構成する。
素還元電極の一つを正極として用いて空気亜鉛電池およ
び燃料電池を構成する。
【００１８】更にまた、気体透過性を有し、活物質とし
て酸素を還元して使用する電極であって、反応層が酸素
還元触媒とそれを担持する炭素系物質とこれらを結着す
るポリテトラフルオロエチレンとから構成され、且つ、
反応層内または反応層に接して補強と集電のための金属
スクリーンを有し、且つ、反応層の酸素供給側に多孔性
ポリテトラフルオロエチレン膜が反応層と密着または一
体化されて構成される酸素還元電極において、フッ素樹
脂で活性炭粉末の表面をコーティングし、コーティング
した前記活性炭粉末を前記反応層の酸素供給側に塗着、
乾燥してコーティング活性炭層を形成し、更にその後、
前記コーティング活性炭層の上に多孔性ポリテトラフル
オロエチレン多孔質膜を密着して一体化させる酸素還元
電極の製造方法を提供して上記課題を解決する。
て酸素を還元して使用する電極であって、反応層が酸素
還元触媒とそれを担持する炭素系物質とこれらを結着す
るポリテトラフルオロエチレンとから構成され、且つ、
反応層内または反応層に接して補強と集電のための金属
スクリーンを有し、且つ、反応層の酸素供給側に多孔性
ポリテトラフルオロエチレン膜が反応層と密着または一
体化されて構成される酸素還元電極において、フッ素樹
脂で活性炭粉末の表面をコーティングし、コーティング
した前記活性炭粉末を前記反応層の酸素供給側に塗着、
乾燥してコーティング活性炭層を形成し、更にその後、
前記コーティング活性炭層の上に多孔性ポリテトラフル
オロエチレン多孔質膜を密着して一体化させる酸素還元
電極の製造方法を提供して上記課題を解決する。
【００１９】本発明によると、反応層の酸素取り入れ側
の表面に、フッ素樹脂をコーティングした活性炭を塗着
することで活性炭の持つ気体吸着能を保ちながら、電解
液に対する耐浸透性を付与することができる。更に塗布
された活性炭表面のフッ素樹脂は、多孔性ポリテトラフ
ルオロエチレン膜と一体化させるときに強固な接着性も
与える。
の表面に、フッ素樹脂をコーティングした活性炭を塗着
することで活性炭の持つ気体吸着能を保ちながら、電解
液に対する耐浸透性を付与することができる。更に塗布
された活性炭表面のフッ素樹脂は、多孔性ポリテトラフ
ルオロエチレン膜と一体化させるときに強固な接着性も
与える。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図１
および図２を参照して説明する。図１は本発明の酸素還
元電極の構成を示す側面断面図であり、図２はこの酸素
還元電極を用いて構成した空気亜鉛電池の側面断面図で
ある。
および図２を参照して説明する。図１は本発明の酸素還
元電極の構成を示す側面断面図であり、図２はこの酸素
還元電極を用いて構成した空気亜鉛電池の側面断面図で
ある。
【００２１】実施例１ 酸素還元電極の作製 酸素還元電極の触媒として、二酸化マンガンを３５ｗｔ
％、触媒を担持する炭素系材料としてカーボンブラック
を３０ｗｔ％、結着剤としてポリテトラフルオロエチレ
ンの水性ディスパージョンを固形分で３５ｗｔ％となる
ように配合し、これらを撹拌機で十分均一になるまで混
合する。このときポリテトラフルオロエチレン水性ディ
スパージョンの組成は水４０ｗｔ％、固形分６０ｗｔ％
のものを使用した。
％、触媒を担持する炭素系材料としてカーボンブラック
を３０ｗｔ％、結着剤としてポリテトラフルオロエチレ
ンの水性ディスパージョンを固形分で３５ｗｔ％となる
ように配合し、これらを撹拌機で十分均一になるまで混
合する。このときポリテトラフルオロエチレン水性ディ
スパージョンの組成は水４０ｗｔ％、固形分６０ｗｔ％
のものを使用した。
【００２２】図１に示す反応層２１となる上記二酸化マ
ンガンとカーボンブラックとポリテトラフルオロエチレ
ンの水性ディスパージョンの混合材料を直径０．１５ｍ
ｍのニッケル線からなる４０メッシュの金属製のスクリ
ーン２２に均一に塗着し乾燥させる。乾燥後にローラー
を通過させて反応層２１を圧縮し、厚み０．４０ｍｍの
反応層２１とスクリーン２２の一体物を得る。
ンガンとカーボンブラックとポリテトラフルオロエチレ
ンの水性ディスパージョンの混合材料を直径０．１５ｍ
ｍのニッケル線からなる４０メッシュの金属製のスクリ
ーン２２に均一に塗着し乾燥させる。乾燥後にローラー
を通過させて反応層２１を圧縮し、厚み０．４０ｍｍの
反応層２１とスクリーン２２の一体物を得る。
【００２３】つぎに、活性炭を１０ｗｔ％の割合で水に
懸濁させる。この懸濁液にポリテトラフルオロエチレン
の固形分が６０ｗｔ％の割合で含有するポリテトラフル
オロエチレン水性ディスパージョンを、この懸濁液に対
して５ｗｔ％の割合で添加し、撹拌する。
懸濁させる。この懸濁液にポリテトラフルオロエチレン
の固形分が６０ｗｔ％の割合で含有するポリテトラフル
オロエチレン水性ディスパージョンを、この懸濁液に対
して５ｗｔ％の割合で添加し、撹拌する。
【００２４】この撹拌によりポリテトラフルオロエチレ
ンの粒子は活性炭表面に付着し、最終的にポリテトラフ
ルオロエチレンが表面にコーティングされた活性炭の懸
濁液ができる。このとき活性炭表面にコーティングされ
たポリテトラフルオロエチレンの量は活性炭に対して１
２ｗｔ％のものが得られる。
ンの粒子は活性炭表面に付着し、最終的にポリテトラフ
ルオロエチレンが表面にコーティングされた活性炭の懸
濁液ができる。このとき活性炭表面にコーティングされ
たポリテトラフルオロエチレンの量は活性炭に対して１
２ｗｔ％のものが得られる。
【００２５】この懸濁液をスプレーによる吹き付け法に
て反応層２１の片面に塗布し、乾燥させてコーティング
活性炭層２３を形成する。反応層２１の表面に塗着して
いるコーティングされた活性炭の量は１．０ｍｇ／ｃｍ
2 の面積密度となるようにする。その後、コーティング
活性炭層２３にポリテトラフルオロエチレンの多孔質膜
２４を重ね、ローラーを通過させてプレスすることによ
り反応層２１とコーティング活性炭層２３と多孔質膜２
４を一体化する。この一体化されたものが本発明の酸素
還元電極（以下、単に「電極」と記す）４である。
て反応層２１の片面に塗布し、乾燥させてコーティング
活性炭層２３を形成する。反応層２１の表面に塗着して
いるコーティングされた活性炭の量は１．０ｍｇ／ｃｍ
2 の面積密度となるようにする。その後、コーティング
活性炭層２３にポリテトラフルオロエチレンの多孔質膜
２４を重ね、ローラーを通過させてプレスすることによ
り反応層２１とコーティング活性炭層２３と多孔質膜２
４を一体化する。この一体化されたものが本発明の酸素
還元電極（以下、単に「電極」と記す）４である。
【００２６】空気亜鉛電池の作製 上述した電極４を直径１１．０ｍｍの円形に打ち抜き、
図２に示すＰＲ４４タイプの空気亜鉛電池を以下の順序
で製作した。
図２に示すＰＲ４４タイプの空気亜鉛電池を以下の順序
で製作した。
【００２７】正極端子を兼ねる正極缶１の底部中心に空
気拡散紙２を設ける。つぎにポリテトラフルオロエチレ
ンの多孔質膜３を直径１１．０ｍｍの円形に打ち抜いて
挿入し、その上に前述のようにして作製された電極４
を、多孔質膜２４を下側にして入れ、更にその上にセル
ロースフィルムからなるセパレータ５と、セルロース繊
維からなる不織布の電解液保持層６を直径１１．０ｍｍ
の円形に打ち抜いて挿入する。また、負極端子を兼ねる
負極カップ７に絶縁ガスケット８を組み込み一体化させ
る。
気拡散紙２を設ける。つぎにポリテトラフルオロエチレ
ンの多孔質膜３を直径１１．０ｍｍの円形に打ち抜いて
挿入し、その上に前述のようにして作製された電極４
を、多孔質膜２４を下側にして入れ、更にその上にセル
ロースフィルムからなるセパレータ５と、セルロース繊
維からなる不織布の電解液保持層６を直径１１．０ｍｍ
の円形に打ち抜いて挿入する。また、負極端子を兼ねる
負極カップ７に絶縁ガスケット８を組み込み一体化させ
る。
【００２８】その後、負極カップ７と絶縁ガスケット８
の一体物の内側に、粒状亜鉛と水酸化カリウム水溶液の
電解液をカルボキシメチルセルロース等のゲル化剤で混
合したゲル状負極合剤９を注入する。その後、負極カッ
プ７と絶縁ガスケット８に、前述した電解液保持層６ま
でを挿入した正極缶１をかぶせ、正極缶１の開口部の全
周を負極カップ７側へ機械的に屈曲させて封口する。最
後に正極缶１の底部にシール１０を貼り、空気孔１１を
封じて電池が完成する。
の一体物の内側に、粒状亜鉛と水酸化カリウム水溶液の
電解液をカルボキシメチルセルロース等のゲル化剤で混
合したゲル状負極合剤９を注入する。その後、負極カッ
プ７と絶縁ガスケット８に、前述した電解液保持層６ま
でを挿入した正極缶１をかぶせ、正極缶１の開口部の全
周を負極カップ７側へ機械的に屈曲させて封口する。最
後に正極缶１の底部にシール１０を貼り、空気孔１１を
封じて電池が完成する。
【００２９】実施例２ないし５ 活性炭にコーティングするフッ素樹脂をテトラフルオロ
エチレン−パーフルオロアルコキシエチレンコポリマ
ー、パーフルオロエチレン−プロピレンコポリマー、ポ
リクロロトリフルオロエチレン、エチレン−テトラフル
オロエチレンコポリマーの中の一つとした以外は実施例
１と同様にして電池を作製した。
エチレン−パーフルオロアルコキシエチレンコポリマ
ー、パーフルオロエチレン−プロピレンコポリマー、ポ
リクロロトリフルオロエチレン、エチレン−テトラフル
オロエチレンコポリマーの中の一つとした以外は実施例
１と同様にして電池を作製した。
【００３０】比較例１ コーティング活性炭層２３を設けなかったこと以外は実
施例１と同様にして電池を作製した。
施例１と同様にして電池を作製した。
【００３１】比較例２ 電極４の反応層２１の酸素取り入れ側に、ポリテトラフ
ルオロエチレン水性ディスパージョンを塗布し、乾燥さ
せ、乾燥後にポリテトラフルオロエチレンの塗布量が
１．０ｍｇ／ｃｍ2 の面積密度としたこと以外は実施例
１と同様にして電池を作製した。
ルオロエチレン水性ディスパージョンを塗布し、乾燥さ
せ、乾燥後にポリテトラフルオロエチレンの塗布量が
１．０ｍｇ／ｃｍ2 の面積密度としたこと以外は実施例
１と同様にして電池を作製した。
【００３２】実施例１〜５、および比較例１〜２の電池
を９１Ω負荷で放電させて放電容量を測定し、また、放
電終了後、電池を使用環境の雰囲気で７日間放置したと
きの漏液発生数を調べた。その結果を表１に示す。
を９１Ω負荷で放電させて放電容量を測定し、また、放
電終了後、電池を使用環境の雰囲気で７日間放置したと
きの漏液発生数を調べた。その結果を表１に示す。
【００３３】
【表１】
【００３４】表１より、本発明の実施例は従来例に相当
する比較例に比べて、優れた放電特性と耐漏液性を示し
ていることが分かる。
する比較例に比べて、優れた放電特性と耐漏液性を示し
ていることが分かる。
【００３５】実施例６〜１５ 活性炭表面にコーティングするポリテトラフルオロエチ
レンの量を、活性炭の重量に対して１．０〜６０．０ｗ
ｔ％の範囲において、表２に示した値にしたこと以外は
実施例１と同様にして電池を作製した。
レンの量を、活性炭の重量に対して１．０〜６０．０ｗ
ｔ％の範囲において、表２に示した値にしたこと以外は
実施例１と同様にして電池を作製した。
【００３６】実施例６〜１５の電池を９１Ω負荷で放電
させて放電容量を測定し、また、放電終了後、電池を使
用環境の雰囲気で７日間放置したときの漏液発生数を調
べた。その結果を表２に示す。
させて放電容量を測定し、また、放電終了後、電池を使
用環境の雰囲気で７日間放置したときの漏液発生数を調
べた。その結果を表２に示す。
【００３７】
【表２】
【００３８】表２より、活性炭にコーティングされるポ
リテトラフルオロエチレンの量は、活性炭に対して３〜
４０ｗｔ％の範囲で効果が現れることが分かる。また、
ポリテトラフルオロエチレン以外のフッ素樹脂でも同様
な結果が得られている。
リテトラフルオロエチレンの量は、活性炭に対して３〜
４０ｗｔ％の範囲で効果が現れることが分かる。また、
ポリテトラフルオロエチレン以外のフッ素樹脂でも同様
な結果が得られている。
【００３９】実施例１６〜２３ 活性炭のフッ素樹脂コーティング前の粒子の大きさを、
直径または長軸方向の長さで表３に示す分布にあるもの
を用いたこと以外は実施例１と同様にして電池を作製し
た。
直径または長軸方向の長さで表３に示す分布にあるもの
を用いたこと以外は実施例１と同様にして電池を作製し
た。
【００４０】
【表３】
【００４１】実施例１６〜２３の電池を９１Ω負荷で放
電させて放電容量を測定し、また、放電終了後、電池を
使用環境の雰囲気で７日間放置したときの漏液発生数を
調べた。その結果を表４に示す。
電させて放電容量を測定し、また、放電終了後、電池を
使用環境の雰囲気で７日間放置したときの漏液発生数を
調べた。その結果を表４に示す。
【００４２】
【表４】
【００４３】表４より、活性炭のフッ素樹脂コーティン
グ前の段階における粒子の大きさが、直径または長軸方
向の長さで１〜２０μｍの範囲に９０％以上が存在する
場合に効果が現れることが分かる。
グ前の段階における粒子の大きさが、直径または長軸方
向の長さで１〜２０μｍの範囲に９０％以上が存在する
場合に効果が現れることが分かる。
【００４４】実施例２４〜３２ 塗着するフッ素樹脂をコーティングした活性炭の塗布量
が０．０１〜１２．００ｍｇ／ｃｍ2 の範囲で表５に示
す値にした以外は実施例１と同様にして電池を作製し
た。
が０．０１〜１２．００ｍｇ／ｃｍ2 の範囲で表５に示
す値にした以外は実施例１と同様にして電池を作製し
た。
【００４５】実施例２４〜３２の電池を９１Ω負荷で放
電させて放電容量を測定し、また、放電終了後、電池を
使用環境の雰囲気で７日間放置したときの漏液発生数を
調べた。その結果をも表５に示す。
電させて放電容量を測定し、また、放電終了後、電池を
使用環境の雰囲気で７日間放置したときの漏液発生数を
調べた。その結果をも表５に示す。
【００４６】
【表５】
【００４７】表５より、塗着するフッ素樹脂をコーティ
ングした活性炭の塗布量は０．１〜５．０ｍｇ／ｃｍ2
の範囲で効果が現れることが分かる。
ングした活性炭の塗布量は０．１〜５．０ｍｇ／ｃｍ2
の範囲で効果が現れることが分かる。
【００４８】尚、本発明の酸素還元電極の構成と効果に
ついて、空気亜鉛電池に用いた例について説明したが、
燃料電池に用いても同様の効果が得られることはいうま
でもない。
ついて、空気亜鉛電池に用いた例について説明したが、
燃料電池に用いても同様の効果が得られることはいうま
でもない。
【００４９】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明によれば、酸素還元電極材にフッ素樹脂で表面をコー
ティングした活性炭粉末を塗布するという生産性に優れ
た製造方法にて、気体通過性、電解液に対する耐浸透性
に優れ、また、多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜と
の強固な接着性を有する酸素還元電極が得られ、更にこ
の酸素還元電極を用いて大電流で放電容量の大きな空気
亜鉛電池および燃料電池を提供することができる。
明によれば、酸素還元電極材にフッ素樹脂で表面をコー
ティングした活性炭粉末を塗布するという生産性に優れ
た製造方法にて、気体通過性、電解液に対する耐浸透性
に優れ、また、多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜と
の強固な接着性を有する酸素還元電極が得られ、更にこ
の酸素還元電極を用いて大電流で放電容量の大きな空気
亜鉛電池および燃料電池を提供することができる。
【図１】 本発明による酸素還元電極の構成を示す側面
断面図である。
断面図である。
【図２】 本発明による酸素還元電極を用いて構成した
空気亜鉛電池の側面断面図である。
空気亜鉛電池の側面断面図である。
１…正極缶、２…空気拡散紙、３…多孔質膜、４…電
極、５…セパレータ、６…電解液保持層、７…負極カッ
プ、８…絶縁ガスケット、９…ゲル状負極合剤、１０…
シール、１１…空気孔、２１…反応層、２２…スクリー
ン、２３…コーティング活性炭層、２４…多孔質膜
極、５…セパレータ、６…電解液保持層、７…負極カッ
プ、８…絶縁ガスケット、９…ゲル状負極合剤、１０…
シール、１１…空気孔、２１…反応層、２２…スクリー
ン、２３…コーティング活性炭層、２４…多孔質膜
Claims (8)
- 【請求項１】 気体透過性を有し、活物質として酸素を
還元して使用する電極であって、反応層が酸素還元触媒
とそれを担持する炭素系物質とこれらを結着するポリテ
トラフルオロエチレンとから構成され、且つ、反応層内
または反応層に接して補強と集電のための金属スクリー
ンを有し、且つ、反応層の酸素供給側に多孔性ポリテト
ラフルオロエチレン膜が反応層と密着または一体化され
て構成される酸素還元電極において、 フッ素樹脂により活性炭の表面をコーティングしたコー
ティング活性炭からなる層を前記反応層の酸素供給側に
設け、 更に、前記コーティング活性炭からなる層の上に多孔性
ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜を設けたことを特
徴とする酸素還元電極。 - 【請求項２】 前記フッ素樹脂は、ポリテトラフルオロ
エチレン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアル
コキシエチレンコポリマー、パーフルオロエチレン−プ
ロピレンコポリマー、ポリクロロトリフルオロエチレ
ン、エチレン−テトラフルオロエチレンコポリマーから
なる群の中の一種であることを特徴とする、請求項１に
記載の酸素還元電極。 - 【請求項３】 活性炭の表面にコーティングするフッ素
樹脂の量が、活性炭の重量に対して３ｗｔ％以上、４０
ｗｔ％以下であることを特徴とする、請求項１に記載の
酸素還元電極。 - 【請求項４】 フッ素樹脂のコーティングに供される活
性炭は、その直径または長軸方向の長さが１．０μｍ以
上、２０．０μｍ以下の範囲に９０％以上含まれている
ことを特徴とする、請求項１に記載の酸素還元電極。 - 【請求項５】 前記コーティング活性炭からなる層は、
その単位面積当たりの重量が０．１ｍｇ／ｃｍ2 以上、
５．０ｍｇ／ｃｍ2 以下であることを特徴とする、請求
項１に記載の酸素還元電極。 - 【請求項６】 請求項１ないし請求項５に記載の酸素還
元電極の一つを正極として用いることを特徴とする空気
亜鉛電池。 - 【請求項７】 請求項１ないし請求項５に記載の酸素還
元電極の一つを正極として用いることを特徴とする燃料
電池。 - 【請求項８】 気体透過性を有し、活物質として酸素を
還元して使用する電極であって、反応層が酸素還元触媒
とそれを担持する炭素系物質とこれらを結着するポリテ
トラフルオロエチレンとから構成され、且つ、反応層内
または反応層に接して補強と集電のための金属スクリー
ンを有し、且つ、反応層の酸素供給側に多孔性ポリテト
ラフルオロエチレン膜が反応層と密着または一体化され
て構成される酸素還元電極において、 フッ素樹脂で活性炭粉末の表面をコーティングし、 コーティングした前記活性炭粉末を前記反応層の酸素供
給側に塗着、乾燥してコーティング活性炭層を形成し、 更にその後、前記コーティング活性炭層の上に多孔性ポ
リテトラフルオロエチレン多孔質膜を密着して一体化さ
せることを特徴とする酸素還元電極の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8238965A JPH1083841A (ja) | 1996-09-10 | 1996-09-10 | 酸素還元電極とその製造方法およびこの酸素還元電極を用いた電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8238965A JPH1083841A (ja) | 1996-09-10 | 1996-09-10 | 酸素還元電極とその製造方法およびこの酸素還元電極を用いた電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1083841A true JPH1083841A (ja) | 1998-03-31 |
Family
ID=17037935
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8238965A Pending JPH1083841A (ja) | 1996-09-10 | 1996-09-10 | 酸素還元電極とその製造方法およびこの酸素還元電極を用いた電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1083841A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014097909A1 (ja) * | 2012-12-18 | 2014-06-26 | 日本協能電子株式会社 | 空気マグネシウム電池 |
-
1996
- 1996-09-10 JP JP8238965A patent/JPH1083841A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014097909A1 (ja) * | 2012-12-18 | 2014-06-26 | 日本協能電子株式会社 | 空気マグネシウム電池 |
| JP2014120401A (ja) * | 2012-12-18 | 2014-06-30 | Aqua Power System Japan | 空気マグネシウム電池 |
| US9716280B2 (en) | 2012-12-18 | 2017-07-25 | Aqua Power System, Japan | Magnesium-air fuel cell |
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