JPS58218774A - 空気電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は空気電池に関し、更に詳しくは、放電特性を低
下させることなしに電解液の耐漏液性を向上せしめた空
気電池に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

アルカリ水溶液を電解液とする乾電池タイプの空気電池
は、エネルギー密度が大きいので従来から製品化の試み
がなされている。

その代表的な構造は、第１図に例示した縦断面図のよう
になっている。第１図において、■は陽極缶、２は陰極
封口蓋でそれぞれニッケルメッキを施した鋼板のような
導電性の金属から成り１両者は電気絶縁性のガスケット
（例えば硬質ゴム）を介して気密に組合わされて電池容
器を構成する。

陽極缶ｌの底面には、複数個の空気孔４が穿設されてい
る。電池容器の中には、例えば、水銀でアマルガム化し
た亜鉛粉末をゲル状電解液（アルカリ水溶液にゲル化剤
を分散して調製し次もの）に分散させた亜鉛極のような
負極５とセパレータ６を介して該負極に当接し、酸素ガ
スに対し雷、気化学的還元能（イオン、化する）を有す
る導電性の多孔質触媒のシートである空気極７、更には
必要に応じてＰＴＦＥ薄膜のような撥水性膜８がこの順
序で積層して収納されている。

空気孔から入り窒気室９内に充満する空気中の酸素ガス
は、撥水性膜８を透過して空気極７に到り、そこで空気
極７の触媒能によって酸素イオンに転換する。かくして
、負極５、空気極７間ではＩＩ！素ガスを正極活物質と
する電池反応が進行して、電池からは電流を取り出すこ
とができる。

しかしながら、このような構造の空気電池にあっては、
長期に亘る使用若しくは保存中に、負極５内の電解液が
電池の外に漏出して周辺機器の汚損若しくは使用不能状
態を招くことがしばしばある。更には、漏出して空気極
７、空気室９、空気孔４に存在する電解液が空気中の炭
酸ガスと反」６して固形の炭酸塩を生成し、該炭酸塩に
よる空気極７、空気孔４の閉塞を招いて電池性能を著し
く劣化させる。

このような不都合を除去するために、空気室９内に電解
液を吸収する多孔質な吸収部材（例えば各種の不織布）
を充填し、撥水性膜８全通して漏出してくる電解液が更
に空気孔４から電池外部へ漏出することを防止する手段
が講じられている。

しかしながら、この方法によ゛つても、電解液の電池外
部への漏出を完全に防止することはできない。

また、他の方法として、空気孔４を空気透過性でかつ撥
水性の高分子膜（例えばフッ累樹脂薄膜）で閉塞するこ
とが試みられている（特開昭５６−４８０７７号参照）
。しかし、この方法によっても電解液の漏出を完全に防
止することはできなかった。

しかもこれらの方法はいずれも、炭酸ガスの侵入に対し
ては無防備であり、電解液と炭酸ガスとによる炭酸塩の
生成、ひいては電池性能の劣化に対しては何んら有効な
対策たり得なかった。

〔発明の目的〕

本発明は、放電特性（電池性能）は劣化せず、耐漏液性
が著しく向上した空気電池の提供を目的とする。

〔発明の概要〕

本発明者らは、電池内に侵入する炭酸ガス（又は水分）
は、電解液たるアルカリ水溶液に吸収され、該市、解液
の濃度を変化（主として稀釈）させると同時にその体積
を増大させること、その結果、負極内圧力が増大して電
解液が押し出されること、　・ｉそしてその過程で電解
液中、空気極中、空気室内、空気孔などに炭酸塩を生成
して全体の電池性能を劣化させること、などの事実に着
目した。

そこで、本発明者らは、空気孔を炭酸がス又は水蒸気は
透過しＫくく、酸素ガスを選択的に透過し得る撥水性の
高分子膜で閉塞することを着想し、本発明の空気電池を
開発するに到った。

すなわち、本発明の空気電池は、電解液がアルカリ水溶
液である空気電池において、該電池の容器の空気孔に、
酸素ガス透過係数（Ｐｏ、）が２Ｘ１０”０ｃｃ−ｃＫ
／５ｅａ−ｅｊ　・ｃｍＨｆ以上の値で、しかも、炭酸
ガス透過係数（Ｐ□ｏ１）　Ｋ対するＰｏ、の比（Ｐｏ
、／Ｐｏｏ、　）が０．１以上、水蒸気透過係数（ＰＨ
，０）　Ｋ対するＰＯ，の比（Ｐｏ。

ＰＨ，Ｏ）が０．００５以上である撥水性の高分子薄膜
を設けた構造であることを特徴とする。

本発明に用いる高分子薄膜はｓ　ｐｏ、が２　Ｘ　１０
−”好ましくは３　Ｘ　１０　　ｃｃ−ｍ／　５ｅｅ−
ｃｊ　・ｔｘＨｆ以上で、しかもＰｏ、／Ｐｏｏ、　　
が０．１好ましくは０．２以上、ＰＯ，／ＰＨ，Ｏが０
．００５好ましくはｏ、ｏｏｓ以上の特性を同時に満足
するものである。

Ｐｏ、が２　ＸＩＯｃｃ−Ｗｓｅｃ−ａｌ−ｃｍＨｒ未
満の場合には、電池の反応領域に供給される酸素イオン
濃度が小さくなって、結局は放電特性の低下を招く。ま
た、ＰＨ宜が上記の値を満足していてもｓ　Ｐｏ、／Ｐ
ｏｏ□ＰｏメｐＨ，Ｏがいずれも上記の値未満の場合に
は、電池の反応領域への炭酸ガス、水蒸気の侵入量が増
大して本発明の効果は達成されないこととなる。

このような高分子薄膜を構成する材質としては、例えば
天然ゴム、メチルゴム、ポリブタジエン、ポリビニルブ
チラール、ポリエチレン、エチルセルロース、ポリプロ
ピレン、シリコンイム、エチｖｙ−酢酸ビニル共重合物
、フロロエチレンプロピレン、ポリフェニレンオキサイ
ドなどをあげることができる。

本発明にかかる高分子薄膜は、第２図に示したように、
空気電池の組立てに先だって陽極缶１の内部に空気孔４
を閉塞するように設けて用いられる。該薄膜１０による
空気孔４の閉塞は、適宜な接着剤による気密接着、熱融
着による方法などを適用すればよい。

また、他の態様としては、第３図に例示したように１陽
極缶１の底面の一部を該薄膜で代替した構造本可能であ
る。

更には、上記したようなボタン型空気電池に限らず、第
４図に例示し念ＬＲ−６、ＬＲ−１４などの円筒型空気
電池、角型空気電池も製造することができる。

〔発明の実施例〕

第２図に示した構造のボタン型空気電池を作興した。電
池内に収納されている空気電極社、白金を１Ｍ量％担持
させた活性炭粉末（平均粒径８ｏμｍ）にＰＴＦＥディ
スパージョンを２５重量％添加・混線した後シートに展
開した空気極７と、該空気極の電解液側表面に圧着され
た０、１５　φ４ｏメツシュのニッケルネットと、該空
気極の空気側表面に圧着された平均孔径３μｍ１厚み１
００μｍのＰＴＦＥフィルム８とから構成されている。

負極５は、陰比３％の水銀でアマルガム化した６０〜１
５０メツシュ篩通過の亜鉛粉末を、ゲル状電解液（水酸
化ナトリウム溶液中にゲル化剤を分散して調製し念、も
の）に分散させて成る亜鉛極である。該負極は、ボリア
ミド不織布６を介して空気極７に尚接している。

陽極缶１はニッケルメッキ鋼板から成り、底には孔径０
−１５ｍｍのを気孔４が４個穿設されている。

負極封口蓋２は銅−ステンレスクラツド板から成り該陽
極缶１とボリグロピレン製のガスケット３を介して気密
に組合されている。

陽極缶１の空気孔４は、内側から表に示した特性を備え
た各樫高分子薄膜で閉塞されている。比較のため、空気
孔４を閉基しない″電池も作製した。

このようなボタン型空気電池各５個を２５０空気中で１
６時間放置した後、各種の電流で５分間放電し、５分後
の端子電圧が１．０Ｖ以下に降下するときの電流値を測
定し念。あわせて、各電池を温度４５Ｃ１相対湿度９０
％の芽囲気下で保存し、空気孔から電解液が漏洩するま
での日数を測定した。

以上の結果を、薄膜ｌＯの仕様に対応させて一括して表
に併記した。　　　　　　　　　　　　　　　１ｉなお
、実施例、比較倒れいずれも電解液を水酸化ナトリウム
溶液とする空気−亜鉛電池であったが、他の電解液、例
えば塩化アンモニウムや水酸化カリウムや水酸化リチウ
ム、水酸化セシウム、水酸化ルビジウム等をこれら溶液
に混合して成るアルカリ水溶液を用いても同様の効果を
確認することができた。また、突気−鉄電池等にも用い
ることができた。

〔発明の効果〕

本発明の空気電池は、従来電池と比べてその放電特性は
低下せず、しかも耐漏液性は日数にして２〜２．５倍に
向上するのでその工業的価値は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来構造のボタン型空気電池の縦断面図、第２
図、第３図はそれぞれ、本発明の構造のボタン型空気電
池の縦断面図、第４図は本発明構造の円筒型空気電池の
縦断面図の１例である。 ｌ・−・陽極缶、２・・・負極封口蓋、３・・・ガスケ
ット、４・・・９気孔、５・・・負極、６・・・セパレ
ータ、７・・・空気極、８・・・撥水性ｒ−１９・・・
空気呈、１ｏ−・本発明にかかる高分子薄膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電解液がアルカリ水溶液である空気電池において、該電
   池の容器の空気孔に、酸素ガス透過係数が２ＸＩＯ−”
   °ＣＣ’−／ｓｅｃ、ｍ！ｍＨり以上の値で、しかも、
   炭酸ガス透過係数に対する酸素ガス透過係数の比が０．
   １以上、水蒸気透過係数に対する酸素ガス透過係数の比
   が０．００５以上である撥水性の高分子薄膜を設けた構
   造の空気電池。