JPS58225575A - 空気電極とその製造方法 - Google Patents
空気電極とその製造方法Info
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- JPS58225575A JPS58225575A JP57107636A JP10763682A JPS58225575A JP S58225575 A JPS58225575 A JP S58225575A JP 57107636 A JP57107636 A JP 57107636A JP 10763682 A JP10763682 A JP 10763682A JP S58225575 A JPS58225575 A JP S58225575A
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- H01M4/00—Electrodes
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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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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。
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〕
4本発明は、水素/酸素燃料電池、金属/空気電
池、酸素センサ用の空気電極とその製造方法に関し、更
に詳しくは、薄くても長時間に亘シ重負荷放電が可能で
、保存性能にも優ルた空気電極とその製造方法に関する
。
4本発明は、水素/酸素燃料電池、金属/空気電
池、酸素センサ用の空気電極とその製造方法に関し、更
に詳しくは、薄くても長時間に亘シ重負荷放電が可能で
、保存性能にも優ルた空気電極とその製造方法に関する
。
従来から、各種の燃料電池、りp気/亜鉛電池をはじめ
とする空気金属電池やガルバニ型の酸素センサなどの空
気電極には、ガス拡散電極が用いられてきている。この
ガス拡散電極としては初期には均一孔径分布を有する原
型の多孔質電極が用いられてきたが、最近では、酸素ガ
スに対する電気化学的還元能(酸素をイオン化する)を
有しかつ集電体機能も併有する多孔質の電極本体と、該
電極本体のガス側表面に一体的に添着される薄膜状の撥
水性層とから成る2層構造の電極が多用されている。
とする空気金属電池やガルバニ型の酸素センサなどの空
気電極には、ガス拡散電極が用いられてきている。この
ガス拡散電極としては初期には均一孔径分布を有する原
型の多孔質電極が用いられてきたが、最近では、酸素ガ
スに対する電気化学的還元能(酸素をイオン化する)を
有しかつ集電体機能も併有する多孔質の電極本体と、該
電極本体のガス側表面に一体的に添着される薄膜状の撥
水性層とから成る2層構造の電極が多用されている。
この場合、電極本体は主として、酸素ガス還元過電圧の
低いニッケルタングステン酸;パラジウム・コバルトで
被覆された炭化タングステン;ニッケル;銀;白金;ノ
臂ラジウムなどを活性炭粉末のような導電性粉末に担持
せしめて成る粉末にポリテトラフロロエチレンのような
結着剤を添加した後、これを金属多孔質体、カーデン多
孔質体、カーデン繊維の不織布などと一体化したものが
用いられている。
低いニッケルタングステン酸;パラジウム・コバルトで
被覆された炭化タングステン;ニッケル;銀;白金;ノ
臂ラジウムなどを活性炭粉末のような導電性粉末に担持
せしめて成る粉末にポリテトラフロロエチレンのような
結着剤を添加した後、これを金属多孔質体、カーデン多
孔質体、カーデン繊維の不織布などと一体化したものが
用いられている。
また、電極本体のガス側表面に添着される撥水性層とし
ては主にポリテトラフロロエチレン、ポリテトラフロロ
エチレy−ヘキサフロログロビレン共重合体、ポリエチ
レン−テトラフロロエチレン共重合体などのフッ素樹脂
、又はポリプロピレンなどの樹脂から構成される薄膜で
あって、例えば、粒径0.2〜40μmのこれら樹脂粉
末の焼結体;゛これら樹脂の繊維を加熱処理して不織布
化した紙状のもの;同じく繊維布状のもの;これら樹脂
の粉末の一部をフッ化黒鉛で置きかえたもの;これらの
微粉末を増孔剤、潤滑油などと共にロール加圧してから
加熱処理したフィルム状のもの、もしくはロール加圧後
加熱処理をしないフィルム状のもの;などの微細孔を分
布する多孔性の薄膜である。
ては主にポリテトラフロロエチレン、ポリテトラフロロ
エチレy−ヘキサフロログロビレン共重合体、ポリエチ
レン−テトラフロロエチレン共重合体などのフッ素樹脂
、又はポリプロピレンなどの樹脂から構成される薄膜で
あって、例えば、粒径0.2〜40μmのこれら樹脂粉
末の焼結体;゛これら樹脂の繊維を加熱処理して不織布
化した紙状のもの;同じく繊維布状のもの;これら樹脂
の粉末の一部をフッ化黒鉛で置きかえたもの;これらの
微粉末を増孔剤、潤滑油などと共にロール加圧してから
加熱処理したフィルム状のもの、もしくはロール加圧後
加熱処理をしないフィルム状のもの;などの微細孔を分
布する多孔性の薄膜である。
しかしながら、上記した従来構造の空気電極において、
電極本体のガス側表面に添着されている撥水性層は、電
解液に対しては不透過性であるが、空気又は空気中の水
蒸気に対しては不透過性ではない。
電極本体のガス側表面に添着されている撥水性層は、電
解液に対しては不透過性であるが、空気又は空気中の水
蒸気に対しては不透過性ではない。
そのため、例えば空気中の水蒸気が撥水性層を通過して
電極本体に侵入しその結果電解液を稀、釈したーリ、ま
たは逆に電解液中の水が水蒸気として撥水性層から放散
してしまい電解液を濃縮することがある。この結果、電
解液の濃度が変動してしまい安定した放電を長時間に亘
り維持することができなくなるといり事態が生ずる。
電極本体に侵入しその結果電解液を稀、釈したーリ、ま
たは逆に電解液中の水が水蒸気として撥水性層から放散
してしまい電解液を濃縮することがある。この結果、電
解液の濃度が変動してしまい安定した放電を長時間に亘
り維持することができなくなるといり事態が生ずる。
空気中の炭酸ガスが撥水性層を通過して電極本体内に侵
入して活性層に吸着した場合、その部位の酸素ガスに対
する電気化学的還元能が低下して重負荷放電が阻害され
る。また、電解液がアルカリ電解液の場合には、電解液
の変質、濃度の低下又は陰極が亜鉛のときには該亜鉛陰
極の不働態化などの現象を引き起こす。更には、活性層
(電極本体の多孔質部分)で、炭酸塩を生成して孔を閉
塞し、電気化学的還元が行なわれる領域を減少させるの
で重負荷放電が阻害される。
入して活性層に吸着した場合、その部位の酸素ガスに対
する電気化学的還元能が低下して重負荷放電が阻害され
る。また、電解液がアルカリ電解液の場合には、電解液
の変質、濃度の低下又は陰極が亜鉛のときには該亜鉛陰
極の不働態化などの現象を引き起こす。更には、活性層
(電極本体の多孔質部分)で、炭酸塩を生成して孔を閉
塞し、電気化学的還元が行なわれる領域を減少させるの
で重負荷放電が阻害される。
このようなことは、製造した電池を長期間保存しておく
場合又は、長期間使用する場合、電池の性能が設計規準
から低下するという事態を招く。
場合又は、長期間使用する場合、電池の性能が設計規準
から低下するという事態を招く。
−゛このため、空気電極の撥水性層のガス側(空気側)
に更に塩化カルシウムのような水分吸収剤又はアルカリ
土類金属の水酸化物のような炭酸ガス吸収剤の層を設け
た構造の電池が提案されている。
に更に塩化カルシウムのような水分吸収剤又はアルカリ
土類金属の水酸化物のような炭酸ガス吸収剤の層を設け
た構造の電池が提案されている。
これは、上記したような不都合な事態をある程度防止す
ることはできるが、ある時間経過後、これら吸収剤が飽
和状態に達しその吸収能力を喪失すれば、その効果も消
滅するのでなんら本質的な解決策ではあシ得ない0 〔発明の目的〕 本発明は、従来構造の以上のような欠点を解消し、空気
中の水蒸気又は炭酸ガスが電極本体内に侵入せず、した
がって長期に亘る重負荷放電が可能で保存性能にも優れ
た薄い空気電極とその製造方法の提供を目的とする0 〔発明の概要〕
・I。
ることはできるが、ある時間経過後、これら吸収剤が飽
和状態に達しその吸収能力を喪失すれば、その効果も消
滅するのでなんら本質的な解決策ではあシ得ない0 〔発明の目的〕 本発明は、従来構造の以上のような欠点を解消し、空気
中の水蒸気又は炭酸ガスが電極本体内に侵入せず、した
がって長期に亘る重負荷放電が可能で保存性能にも優れ
た薄い空気電極とその製造方法の提供を目的とする0 〔発明の概要〕
・I。
本発明の空気電極は、酸素ガスに対する電気化学的還元
能を有し、かつ、集電体機能も併有する多孔質の電極本
体のガス側表面に、直接又は多孔性膜を介して、撥水性
層及び含水性若しくは水利性金属酸化物の薄層をこの順
序で一体的に積層した構造であることを特徴とし、その
製造方法の第1は、酸素ガスに対する電気化学的還元能
を有し、かつ、集電体機能も併有する多孔質の電極本体
のガス側表面に、蒸着法又はスフ4ツタリング法で撥水
性層を形成し、更に、該撥水性層の上に蒸着法又はスパ
ッタリング法で含水性若しくは水利性金属酸化物の薄層
を形成することを特徴とし、第2は、孔径0,1μm以
下の微細孔を有する多孔性膜の一方の面に蒸着法又はス
・々ツタリング法で撥水性層を形成し、更に該撥水性層
の上に蒸着法又はスパッタリング法で含水性若しくは水
利性金属酸化物の薄層を形成し、ついで、該多孔性膜の
他方の面を、酸素ガスに対する電気化学的還元能を有し
、かつ、集電体機能も併有する多孔質の電極本体のガス
側表面に圧着することを特徴とするものであるO まず、本発明の空気電極に用いる電極本体は、酸素ガス
を電気化学的に還元する(酸素ガスをイオン化する)活
性能を有し、かつ、導電性の多孔質体である。具体的に
は、前述したようなものの外に、銀フィルター、ラネー
ニッケル、銀又はニッケルの焼結体、各種の発泡メタル
、ニッケルメッキしたステンレススチール細線の圧縮体
、及びこれに金、パラジウム、銀などをメッキして成る
金属多孔質体などをあげることができる0なお、このと
き、電極本体の細孔内で進行する電極反応によって生成
した酸素ガスの還元生成物イオンを該細孔(反応領域)
から迅速に除去して例えば50成り以上の重負荷放電を
円滑に継続させるために、該電極本体の細孔の孔径は0
.1〜10μm程度の範囲で分布していることが好まし
い。
能を有し、かつ、集電体機能も併有する多孔質の電極本
体のガス側表面に、直接又は多孔性膜を介して、撥水性
層及び含水性若しくは水利性金属酸化物の薄層をこの順
序で一体的に積層した構造であることを特徴とし、その
製造方法の第1は、酸素ガスに対する電気化学的還元能
を有し、かつ、集電体機能も併有する多孔質の電極本体
のガス側表面に、蒸着法又はスフ4ツタリング法で撥水
性層を形成し、更に、該撥水性層の上に蒸着法又はスパ
ッタリング法で含水性若しくは水利性金属酸化物の薄層
を形成することを特徴とし、第2は、孔径0,1μm以
下の微細孔を有する多孔性膜の一方の面に蒸着法又はス
・々ツタリング法で撥水性層を形成し、更に該撥水性層
の上に蒸着法又はスパッタリング法で含水性若しくは水
利性金属酸化物の薄層を形成し、ついで、該多孔性膜の
他方の面を、酸素ガスに対する電気化学的還元能を有し
、かつ、集電体機能も併有する多孔質の電極本体のガス
側表面に圧着することを特徴とするものであるO まず、本発明の空気電極に用いる電極本体は、酸素ガス
を電気化学的に還元する(酸素ガスをイオン化する)活
性能を有し、かつ、導電性の多孔質体である。具体的に
は、前述したようなものの外に、銀フィルター、ラネー
ニッケル、銀又はニッケルの焼結体、各種の発泡メタル
、ニッケルメッキしたステンレススチール細線の圧縮体
、及びこれに金、パラジウム、銀などをメッキして成る
金属多孔質体などをあげることができる0なお、このと
き、電極本体の細孔内で進行する電極反応によって生成
した酸素ガスの還元生成物イオンを該細孔(反応領域)
から迅速に除去して例えば50成り以上の重負荷放電を
円滑に継続させるために、該電極本体の細孔の孔径は0
.1〜10μm程度の範囲で分布していることが好まし
い。
本発明の空気電極は、上記したような電極本体のガス側
表面に、直接又は多孔性膜を介して、撥水性層及び含水
性若しくは水利性の金属酸化物の薄層をこの順序で積層
した構造である。
表面に、直接又は多孔性膜を介して、撥水性層及び含水
性若しくは水利性の金属酸化物の薄層をこの順序で積層
した構造である。
本発明において、撥水性層を構成する材質としては、耐
電解液性、撥水性を有するものであればよく、実用上、
例えばポリテトラ70ロエチレン(PTFE)、ブ“ロ
ロエチレンプロピレン(FDP)、ポリフェニレンオキ
サイド(PPO)、ポリフェニレンサルファイド(PP
S)、ポリエチレン(PE)、JI77’ロビレン(p
p)及びこれらの共重合体又はこれらの混合物をあげる
ことができるO ・−また、撥水性層の厚みは0.01〜1.OIImの
範囲にあることが好ましく、0.01μm未満になると
形成された撥水性層内にピンホールが増加してその撥水
性効果が減少し、ま九層全体の機械的強度も低下するの
で破損等の現象が起υ易す(,1,0μmを超えると電
極に供給される酸素量が不足し得られた電極の重負荷放
電が困難となる。
電解液性、撥水性を有するものであればよく、実用上、
例えばポリテトラ70ロエチレン(PTFE)、ブ“ロ
ロエチレンプロピレン(FDP)、ポリフェニレンオキ
サイド(PPO)、ポリフェニレンサルファイド(PP
S)、ポリエチレン(PE)、JI77’ロビレン(p
p)及びこれらの共重合体又はこれらの混合物をあげる
ことができるO ・−また、撥水性層の厚みは0.01〜1.OIImの
範囲にあることが好ましく、0.01μm未満になると
形成された撥水性層内にピンホールが増加してその撥水
性効果が減少し、ま九層全体の機械的強度も低下するの
で破損等の現象が起υ易す(,1,0μmを超えると電
極に供給される酸素量が不足し得られた電極の重負荷放
電が困難となる。
本発明でいう含水性若しくは水利性の金属酸化物とは、
水分に対し優れた吸着能を有し、吸着した水が表面水酸
基、化学吸着水および物理吸着水として存在し得る性質
を有するものを指称し、具体的には、二酸化スズ(Sh
ow)、酸化亜鉛(Zn0)、酸化アルミニウム(Al
tOs ) 、酸化マグネシウム(’MgO入酸化カル
シウム(Ca0人酸化ストロンチウム(SrO)、酸化
バリウム(Bad)、二酸化チタン(Tie、)、二酸
化ケイ素(SiOm)のそれぞれ単独 ′又は2
種以上を任意に組合せた複合体をあげるととができる。
水分に対し優れた吸着能を有し、吸着した水が表面水酸
基、化学吸着水および物理吸着水として存在し得る性質
を有するものを指称し、具体的には、二酸化スズ(Sh
ow)、酸化亜鉛(Zn0)、酸化アルミニウム(Al
tOs ) 、酸化マグネシウム(’MgO入酸化カル
シウム(Ca0人酸化ストロンチウム(SrO)、酸化
バリウム(Bad)、二酸化チタン(Tie、)、二酸
化ケイ素(SiOm)のそれぞれ単独 ′又は2
種以上を任意に組合せた複合体をあげるととができる。
これらの金属酸化物の薄層の厚みは、撥水性層の場合と
同様の理由によシ、0.01〜1.0μmの範囲にある
ことが好ましい。
同様の理由によシ、0.01〜1.0μmの範囲にある
ことが好ましい。
本発明においては、上記した撥水性層及び含水性若しく
は水利性の金属酸化物の薄層を、電極本体のガス側表面
にこの順序で積層するためには、次のような方法が適用
される。
は水利性の金属酸化物の薄層を、電極本体のガス側表面
にこの順序で積層するためには、次のような方法が適用
される。
第1の方法は、電極本体のガス側表面に、薄膜形成法と
して常用されている蒸着法、スパッタリング法で、まず
直接に、撥水性層を構成し得る利質を所定の厚み被着せ
しめて撥水性層を形成し、ついで、該撥水性層の上に更
に含水性若しくは水和性の金属酸化物を所定の厚み被着
せしめて該金 (属酸化物の薄層を形成する方法で
ある。
して常用されている蒸着法、スパッタリング法で、まず
直接に、撥水性層を構成し得る利質を所定の厚み被着せ
しめて撥水性層を形成し、ついで、該撥水性層の上に更
に含水性若しくは水和性の金属酸化物を所定の厚み被着
せしめて該金 (属酸化物の薄層を形成する方法で
ある。
第2の方法は、孔径0.1μm以下の微細孔を有する可
撓性の多孔性膜の片面に、蒸着法又はスパッタリング法
で、まず、撥水性層を形成し、ついで、該撥水性層の上
に含水性若しくは水利性の金属酸化物の薄層を形成して
多孔性膜−撥水性層一金属酸化物の薄層から成る複合薄
膜とし、この複合薄膜の他方の面、すなわち、多孔性膜
の他方の面を電極本体のガス側表面に所定の圧力で圧着
して一体化する方法である。
撓性の多孔性膜の片面に、蒸着法又はスパッタリング法
で、まず、撥水性層を形成し、ついで、該撥水性層の上
に含水性若しくは水利性の金属酸化物の薄層を形成して
多孔性膜−撥水性層一金属酸化物の薄層から成る複合薄
膜とし、この複合薄膜の他方の面、すなわち、多孔性膜
の他方の面を電極本体のガス側表面に所定の圧力で圧着
して一体化する方法である。
第1の方法、第2の方法いずれの場合も、含水性又は水
利性金属酸化物の薄層形成にあっては、その蒸着源又は
スパッタ源としてこれら含水性又は水利性金属酸化物そ
れ自体を適用することができるが、蒸着源又はスパッタ
源とじて酸素と反応してこれらの金属酸化物を生成する
各種の金属単体を用い、かつ、雰囲気を酸素雰囲気にす
ると、該金属酸化物の薄層形成速度が高まり、また、薄
層形成の操作も容易になるので好ましい。
利性金属酸化物の薄層形成にあっては、その蒸着源又は
スパッタ源としてこれら含水性又は水利性金属酸化物そ
れ自体を適用することができるが、蒸着源又はスパッタ
源とじて酸素と反応してこれらの金属酸化物を生成する
各種の金属単体を用い、かつ、雰囲気を酸素雰囲気にす
ると、該金属酸化物の薄層形成速度が高まり、また、薄
層形成の操作も容易になるので好ましい。
更K、第2の方法で用いる多孔性膜は、その孔径が0.
1μm以下の微細孔を有するものであればその材質は問
わない。例えば、多孔性フッ素樹脂膜(商品名、フロロ
ポア;住友電工0(1)製)、多孔性ポリカーがネート
膜(商品名、ニュクリポア;ニュクリホアコーポレーシ
ョン製)、多孔性セルローズエステル膜(商品名、ミリ
ポアメンブランフィルタ−;ミリポアコーヂレーション
製)、多孔性ポリプロピレン膜(商品名、セルガード;
セラニーズ・グラスチック製)などの可撓性の多孔性膜
をあげることができる。多孔性膜において、その孔径が
帆1μmを超えると、該多孔性膜に撥水性層及び含水性
又は水和性金属酸化物の薄膜を形成したとき、得られた
複合薄膜にピンホールが発生し易すくなって該薄膜の機
能が喪失するとともにその機械的強度も低下して破損し
易すくなる。
1μm以下の微細孔を有するものであればその材質は問
わない。例えば、多孔性フッ素樹脂膜(商品名、フロロ
ポア;住友電工0(1)製)、多孔性ポリカーがネート
膜(商品名、ニュクリポア;ニュクリホアコーポレーシ
ョン製)、多孔性セルローズエステル膜(商品名、ミリ
ポアメンブランフィルタ−;ミリポアコーヂレーション
製)、多孔性ポリプロピレン膜(商品名、セルガード;
セラニーズ・グラスチック製)などの可撓性の多孔性膜
をあげることができる。多孔性膜において、その孔径が
帆1μmを超えると、該多孔性膜に撥水性層及び含水性
又は水和性金属酸化物の薄膜を形成したとき、得られた
複合薄膜にピンホールが発生し易すくなって該薄膜の機
能が喪失するとともにその機械的強度も低下して破損し
易すくなる。
このようにして製造された本発明の空気電極は常法にし
たがって電池に組込まれる。この場合、断続的放電を行
うときに、酸素ガスの4気化学的還元以外に電極構成要
素自体の電気化学的還元によって瞬間的な大電流供給を
可能とするため、酸素の酸化還元平衡電位よりも0.4
V以内の範囲で卑な電位によって酸化状態を変化する金
属、酸化物又は水酸化物を少くとも含有する多孔質層を
、電極本体の電解液側に一体的に付設することが好オし
い。この多孔質層は、軽負荷で放電中又は開路時にあっ
てはローカルセルアクションで酸素、ガスによって酸化
され、もとの酸化状態に復帰する。
たがって電池に組込まれる。この場合、断続的放電を行
うときに、酸素ガスの4気化学的還元以外に電極構成要
素自体の電気化学的還元によって瞬間的な大電流供給を
可能とするため、酸素の酸化還元平衡電位よりも0.4
V以内の範囲で卑な電位によって酸化状態を変化する金
属、酸化物又は水酸化物を少くとも含有する多孔質層を
、電極本体の電解液側に一体的に付設することが好オし
い。この多孔質層は、軽負荷で放電中又は開路時にあっ
てはローカルセルアクションで酸素、ガスによって酸化
され、もとの酸化状態に復帰する。
このような多孔質層の構成材料としては、AgtO1M
n02、Cot Os 、Pb0t 、各種ペロブスカ
イト型酸化物、スピネル型酸化物などをあげることがで
きる。
n02、Cot Os 、Pb0t 、各種ペロブスカ
イト型酸化物、スピネル型酸化物などをあげることがで
きる。
一方、空気電極は板状で電池に組込まれるだけではなく
、円筒型電池に組込まれる場合もあるが、その場合には
、板状の空気電極を巻回して円筒とすることがある。こ
のようなときには、巻回作業で空気電極を破損させず機
械的安定性を付与するために、含水性又は水和性金属酸
化物の薄層のガス側表面には、更に、多孔性フッ素樹脂
膜、多孔性ポリカーゼネート膜、多孔性セルロースエス
テル膜、多孔性ポリゾロ♂レン膜などの多孔性薄膜を一
体的に添着しておくことが好ましい。
、円筒型電池に組込まれる場合もあるが、その場合には
、板状の空気電極を巻回して円筒とすることがある。こ
のようなときには、巻回作業で空気電極を破損させず機
械的安定性を付与するために、含水性又は水和性金属酸
化物の薄層のガス側表面には、更に、多孔性フッ素樹脂
膜、多孔性ポリカーゼネート膜、多孔性セルロースエス
テル膜、多孔性ポリゾロ♂レン膜などの多孔性薄膜を一
体的に添着しておくことが好ましい。
実施例1〜9
平均孔径5μm、多孔度80チのラネーニッケル板(厚
み200μm)を電極本体とした。このシネ−ニッケル
板の片面に、アルゴンガス圧1×10″Torr、高周
波電力200Wのスパッタ条件で、フロロエチレンプロ
ピレン(FEP)を被着せしめた。厚み0.2μmのF
E19水性層が形成された0ついで、FEP撥水性層側
の温度を100℃に保持し、装置内を酸素分圧5 X
10−Torrとして、蒸着源にSn、Zn、AJSM
g、Ca、Sr、Ba、Ti、Stの9種類の単体金属
を用いて常用の蒸着法によシ該FEP撥水性層の上にそ
れぞれ上記金属を蒸着せしめた。それぞれ、厚み0.2
μmの金属酸化物の薄層が形成された。
み200μm)を電極本体とした。このシネ−ニッケル
板の片面に、アルゴンガス圧1×10″Torr、高周
波電力200Wのスパッタ条件で、フロロエチレンプロ
ピレン(FEP)を被着せしめた。厚み0.2μmのF
E19水性層が形成された0ついで、FEP撥水性層側
の温度を100℃に保持し、装置内を酸素分圧5 X
10−Torrとして、蒸着源にSn、Zn、AJSM
g、Ca、Sr、Ba、Ti、Stの9種類の単体金属
を用いて常用の蒸着法によシ該FEP撥水性層の上にそ
れぞれ上記金属を蒸着せしめた。それぞれ、厚み0.2
μmの金属酸化物の薄層が形成された。
ついで、これらを2チ塩化/4′ラジウム溶液中に浸漬
して陰分極し、2ネーニツケルの空孔内も含めて約0.
5μmの厚みでパラジウムを析出させ本発明の空気電極
とした。
して陰分極し、2ネーニツケルの空孔内も含めて約0.
5μmの厚みでパラジウムを析出させ本発明の空気電極
とした。
・1
実施例10〜18
FEP撥水性層の上に含水性若しくは水和性金属酸化物
の薄層を形成する際に、蒸着法に代えてスノ臂ツタリン
グ法を適用したことを除いては、実施例1〜9と同様に
して本発明の空気電極を製造した。なお、この場合のス
パッタ条件は、アルゴンと酸素の混合ガス(Ar90
Vo1%、0! 10 Vo1%)、圧力2X10To
rr、高周波電力100Wであった。金属酸化物薄層の
厚みはいずれも0.1μmであった。
の薄層を形成する際に、蒸着法に代えてスノ臂ツタリン
グ法を適用したことを除いては、実施例1〜9と同様に
して本発明の空気電極を製造した。なお、この場合のス
パッタ条件は、アルゴンと酸素の混合ガス(Ar90
Vo1%、0! 10 Vo1%)、圧力2X10To
rr、高周波電力100Wであった。金属酸化物薄層の
厚みはいずれも0.1μmであった。
実施例19〜27
平均孔径帆03μmの微細孔を均一に分布する厚み5μ
mの多孔性がリカーゼネート膜(商品名;ニュクリポア
、ニュクリポアコーポレーション社製)の片面に、アル
ゴンガス圧I X 10’Torr s 高周波電力
200Wのスパッタ条件で、フロロエチレンプロピレン
(FEP)を被着せしめ、厚み0.2μmの撥水性層を
形成した。ついで、該撥水性層を100℃に保持し、酸
素分圧5X10Torrで、更に咳撥水性層の上に、実
施例1〜9の蒸着源を用いて含水性若しくは水利性の金
属酸化物の薄層を形成した。該薄層の厚みは0.1μm
であった。
mの多孔性がリカーゼネート膜(商品名;ニュクリポア
、ニュクリポアコーポレーション社製)の片面に、アル
ゴンガス圧I X 10’Torr s 高周波電力
200Wのスパッタ条件で、フロロエチレンプロピレン
(FEP)を被着せしめ、厚み0.2μmの撥水性層を
形成した。ついで、該撥水性層を100℃に保持し、酸
素分圧5X10Torrで、更に咳撥水性層の上に、実
施例1〜9の蒸着源を用いて含水性若しくは水利性の金
属酸化物の薄層を形成した。該薄層の厚みは0.1μm
であった。
得られた複合薄膜の多孔性?リカーボネート層側を、平
均孔径5μm、多孔度80%のラネーニッケル板(厚み
200μm)の片面に圧着して一体化した。
均孔径5μm、多孔度80%のラネーニッケル板(厚み
200μm)の片面に圧着して一体化した。
ついで、これを2チ塩化パラジウム溶液に浸漬して陰分
極し、ラネーニッケル板の空孔内も含めて約0.5μm
のノ々ラジウムを析出させ本発明の空気電極とした。
極し、ラネーニッケル板の空孔内も含めて約0.5μm
のノ々ラジウムを析出させ本発明の空気電極とした。
実施例28〜36
FEP撥水性層の上に含水性若しくは水和性金属酸化物
の薄層を形成する際に、蒸着法に代えてスノツタリ゛ッ
グ法を適用したことを除いては、実施例19〜27と同
様にして本発明の空気電極を製造した。・なお、この場
合のスt4ツタ争件は、アルゴンと酸素の混合ガス(A
r 90 Vo/%、0210Vo1%)、圧力2 X
10 Torr、高周波電力io。
の薄層を形成する際に、蒸着法に代えてスノツタリ゛ッ
グ法を適用したことを除いては、実施例19〜27と同
様にして本発明の空気電極を製造した。・なお、この場
合のスt4ツタ争件は、アルゴンと酸素の混合ガス(A
r 90 Vo/%、0210Vo1%)、圧力2 X
10 Torr、高周波電力io。
Wであった。金属酸化物の薄層の厚みはいずれも0.1
μ扉であった。
μ扉であった。
比較例1
塩化/4ラジウムの水溶液に活性炭粉末を懸濁した後、
ホルマリンで還元してパラジウム付活性炭粉末とした。
ホルマリンで還元してパラジウム付活性炭粉末とした。
ついで、この粉末を10〜15%のポリテ゛ドラフロロ
エチレンディスパージョンで防水処理を施し、更に結着
剤としてPTFE粉末を混合した後ロール圧延してシー
トとした。このシートをニッケルネットに圧着して厚み
0.6mmの電極本体とした。次に人造黒鉛粉末にPT
FEディス/や−ジョンを混合した後、加熱処理して防
水黒鉛粉末とし、これに結着剤としてPTFE粉末を混
合してロール圧延した。得られたシートを上記した電極
本体と圧着して厚み1.6mmの空気電極としだ。
エチレンディスパージョンで防水処理を施し、更に結着
剤としてPTFE粉末を混合した後ロール圧延してシー
トとした。このシートをニッケルネットに圧着して厚み
0.6mmの電極本体とした。次に人造黒鉛粉末にPT
FEディス/や−ジョンを混合した後、加熱処理して防
水黒鉛粉末とし、これに結着剤としてPTFE粉末を混
合してロール圧延した。得られたシートを上記した電極
本体と圧着して厚み1.6mmの空気電極としだ。
比較例2
酸素ガス選択透過膜であるポリシロキサン膜(厚み50
μrrL)を平均孔径5μmで多孔度80%のラネーニ
ッケル板(厚み200μm)の片面に圧着した後、全体
を2チ塩化パラジウム溶液中で陰分極してラネーニッケ
ル板の空孔内も含めて0.5μmの/4ラジウムを析出
させ空気電極とした。
μrrL)を平均孔径5μmで多孔度80%のラネーニ
ッケル板(厚み200μm)の片面に圧着した後、全体
を2チ塩化パラジウム溶液中で陰分極してラネーニッケ
ル板の空孔内も含めて0.5μmの/4ラジウムを析出
させ空気電極とした。
比較例3
比較例1で製造した空気電極の空気側に塩化カルシウム
の水蒸気吸収層を付設した。
の水蒸気吸収層を付設した。
比較例4
平均孔径0.15μmの細孔を分布する厚み5μmの多
孔性ポリカーゼネート、嘆(商品名;ニュクリポア、ニ
ュクリポアコーポレーション社製)の片面に、実施例1
〜9と同様にして、まず厚み0.2μmのFEP撥水撥
水全層パッタリング法で形成し、ついでこの上に厚み0
.1μmのSnO2薄層を蒸着法で形成した。得られた
複合薄膜の多孔性ポリカーブネート模似を平均孔径5μ
m、多孔度80%のラネーニッケル板(厚み200μm
)の片面に圧着して一体化した。こわを2チ塩化ノクラ
・ゾウム溶液に浸漬して陰分極し、ラネーニッケル板の
空孔内も含めて約□0.5μmのパラジウムを析出させ
空気電極とした。
孔性ポリカーゼネート、嘆(商品名;ニュクリポア、ニ
ュクリポアコーポレーション社製)の片面に、実施例1
〜9と同様にして、まず厚み0.2μmのFEP撥水撥
水全層パッタリング法で形成し、ついでこの上に厚み0
.1μmのSnO2薄層を蒸着法で形成した。得られた
複合薄膜の多孔性ポリカーブネート模似を平均孔径5μ
m、多孔度80%のラネーニッケル板(厚み200μm
)の片面に圧着して一体化した。こわを2チ塩化ノクラ
・ゾウム溶液に浸漬して陰分極し、ラネーニッケル板の
空孔内も含めて約□0.5μmのパラジウムを析出させ
空気電極とした。
比較例5
比較例4において、S n 02 薄層の形成を実施例
10〜18と同じスパッタリング法で行なったこ
逼とを除いては、比較例4と同様にして空気電極を製
造した。
10〜18と同じスパッタリング法で行なったこ
逼とを除いては、比較例4と同様にして空気電極を製
造した。
比較例6
平均孔径帆03μmの多孔性ポリカーがネート膜を用へ
たこと、F、EP撥水性層、Snug の薄層の厚み
がそれぞれ0.005μmであったことを除いては、比
較例4と同様の方法で空気電極を製造した0比較例7 比較例6において、SnO1薄層の形成を入/4ツタリ
ング法で行なったことを除いては、比較例6と同様にし
て空気電極を製造した。
たこと、F、EP撥水性層、Snug の薄層の厚み
がそれぞれ0.005μmであったことを除いては、比
較例4と同様の方法で空気電極を製造した0比較例7 比較例6において、SnO1薄層の形成を入/4ツタリ
ング法で行なったことを除いては、比較例6と同様にし
て空気電極を製造した。
比較例8
FFJP撥水性撥水厚層が2.0μm、 SnO2の
薄層の厚みが1101Iであったことを除いては、比較
例6と同様にして空気電極を製造した。
薄層の厚みが1101Iであったことを除いては、比較
例6と同様にして空気電極を製造した。
比較例9
比較例8において、SnO2薄層の形成をスフ4ツタリ
ング法で行なったことを除いては、比較例8と同様にし
て空気電極を製造した。
ング法で行なったことを除いては、比較例8と同様にし
て空気電極を製造した。
比較例10
実施例1〜9の2ネーニツケル板とFEP撥水撥水全層
らなる複合薄膜を2%塩化パラジウム溶液に浸漬して陰
分極し、ラネーニッケル板の空孔内も含めて約帆5μm
の/4ラジウムを析出させ空気電極とした。
らなる複合薄膜を2%塩化パラジウム溶液に浸漬して陰
分極し、ラネーニッケル板の空孔内も含めて約帆5μm
の/4ラジウムを析出させ空気電極とした。
比較例11
実施例19〜27の多孔性ポリカーボネート膜とFEP
撥水撥水全層らなる複合薄膜の多孔性ポリカーブネート
模似を、平均孔径5μm、多孔度(資)チのラネーニッ
ケル板の片面に圧着した。これを2チ塩化パラジウム溶
液に浸漬して陰分極し、ラネーニッケル板の空孔内も含
めて約0.5μmのパラジウムを析出させ空気電極とし
た。
撥水撥水全層らなる複合薄膜の多孔性ポリカーブネート
模似を、平均孔径5μm、多孔度(資)チのラネーニッ
ケル板の片面に圧着した。これを2チ塩化パラジウム溶
液に浸漬して陰分極し、ラネーニッケル板の空孔内も含
めて約0.5μmのパラジウムを析出させ空気電極とし
た。
以上47個の空気電極を用い、対極を重艮比で3−の水
銀アマルガム化したダル状亜鉛、電解液を水酸化カリウ
ム、セパレータをポリアミド不織布として空気−亜鉛電
池を組立てた。
銀アマルガム化したダル状亜鉛、電解液を水酸化カリウ
ム、セパレータをポリアミド不織布として空気−亜鉛電
池を組立てた。
これら47個の電池を2,5℃の空気中で16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1.0 V以下となるときの電流密度を測定した。ま
た、45℃、90チの相対湿度の雰囲気中にこれら電池
を保存して電解液の漏洩状態を観察した。
した後、各種の電流で5分間放電し、5分後の端子電圧
が1.0 V以下となるときの電流密度を測定した。ま
た、45℃、90チの相対湿度の雰囲気中にこれら電池
を保存して電解液の漏洩状態を観察した。
更に、保存後の電池につき、上記と同様の放電試験を行
ない、そのときの電流値の初期電流値に対する比(イ)
を算出した。この算出値は、各電池の空気電極の劣化状
態の程度を表わし放電特性維持率といい得るものである
。この値の大きい電極はど劣化が小さいことを表わす。
ない、そのときの電流値の初期電流値に対する比(イ)
を算出した。この算出値は、各電池の空気電極の劣化状
態の程度を表わし放電特性維持率といい得るものである
。この値の大きい電極はど劣化が小さいことを表わす。
また、各電極に添着されている薄膜に関し、酸素ガス透
過速度をガスクロマトグラフをガス検出手段とする等比
法で測定し、水蒸気透過速度をJISZO208(カッ
プ法)に準じた方法で測定し、両者の比を算出した。
過速度をガスクロマトグラフをガス検出手段とする等比
法で測定し、水蒸気透過速度をJISZO208(カッ
プ法)に準じた方法で測定し、両者の比を算出した。
以上の結果を一括して表に示した。
以上の結果から明らかなように、本発明の空気電極は全
体が薄く、空気中の水蒸気又は炭酸ガスを電極本体に侵
入させることがなく、そのため、長期に亘る重負荷放電
が可能となシ、また保存性能にも優れるのでその工業的
価値は大である〇なお、上記実施例の空気電極の性能評
価は、電解液として水酸化カリウムを用いて行なったが
、他の電解液、例えば塩化アンモニウムや、水酸化ナト
リウムや、水酸化ルビジウム、水酸化リチウム、水酸化
セシウム等をこれら溶液に混合した電解液を用いても同
様の効果が得られることは言うまでもない。また、本発
明方法にかかる空気電極は空気−鉄電池にも用いること
ができた。
体が薄く、空気中の水蒸気又は炭酸ガスを電極本体に侵
入させることがなく、そのため、長期に亘る重負荷放電
が可能となシ、また保存性能にも優れるのでその工業的
価値は大である〇なお、上記実施例の空気電極の性能評
価は、電解液として水酸化カリウムを用いて行なったが
、他の電解液、例えば塩化アンモニウムや、水酸化ナト
リウムや、水酸化ルビジウム、水酸化リチウム、水酸化
セシウム等をこれら溶液に混合した電解液を用いても同
様の効果が得られることは言うまでもない。また、本発
明方法にかかる空気電極は空気−鉄電池にも用いること
ができた。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 酸素ガスに対する電気化学的還元能を有し、かつ、
集電体機能も併有する多孔質の電極本体のガス側表面に
、直接又は多孔性膜を介して、 撥水性層及び含水性若しくは水利性金属酸化物の薄層を
この順序で一体的に積層した構造であることを特徴とす
る空気電極。 2゛ 該金属酸化物が、二酸化スズ、酸化亜鉛、酸化ア
ルミニウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化
ストロンチウム、酸化バリウム、二酸化チタン、二酸化
ケイ素の群から選ばれる少なくとも1種の金属酸化物で
ある特許請求の範囲第1項記載の空気電極。 3 該金属酸化物の薄層の厚みが、0,01〜LOμm
である特許請求の範囲第1項又は第2項記載の空気電極
。 4 該撥水性層の厚みが、0.01〜1.0μmである
特許請求の範囲第1項記載の空気型4t。 5 該電極本体が、孔径0.1〜10μmの細JLを分
布する特許請求の範囲第1項i己載の空気電極0 6 酸素ガスに対する電気化学的還元金ヒを有し、かつ
、集電体機能も併有する多孔質の電極本体のガス側表面
に、 蒸着法又はスパッタリング法で撥水性層を形成し、 更に、該撥水性層の上に蒸着法又lはスパッタリング法
で含水性若しくは水和性金属酸イヒ1勿の薄層を形成す
ることを特徴とする空気電極の製造方法。 7 該金属酸化物が、二酸化スズ、酸イし亜鉛、酸化ア
ルミニウム、酸化マグネシウム、酸イしカルシウム、酸
化ストロンチウム、酸イヒノ々1ノウム、二酸化チタン
、二酸化ケイ素の群75為ら選ばれる少なくとも1種の
金属酸化物である特許請求の範囲第6項記載の空気電極
の製造方法。 8 該金属酸化物の薄層の厚みが、0.01〜1.0伽
である特許請求の範囲第6項又は第7項記載の空気電極
の製造方法。 9 該撥水性層の厚みが、0.01〜1.0μmである
特許請求の範囲第6項記載の空気電極の製造方法。 10 該電極本体が、孔径0.1〜10μmの細孔を
分布する特許請求の範囲第6項記載の空気電極の製造方
法。 11 孔径0.1μm以下の微細孔を有する多孔性膜
の一方の面に蒸着法又はスフ4ツタリング法で撥水性層
を形成し、更に該撥水性層の上に蒸着法又はスパッタリ
ング法で含水性若しくは水和性金属酸化物の薄層を形成
し、ついで、該多孔性膜の他方の面を、酸素ガスに対す
る電気化学的還元能を有し、かつ、集電体機能も併有す
る多孔質の電極本体のガス側表面に圧着することを特徴
とする空気電極の製造方法。 12 該金属酸化物が、二酸化スズ、酸化亜鉛、酸化
アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸
化ストロンチウム、酸化バリウム、二酸化チタン、二酸
化ケイ素の群から選ばれる少なくとも1種の金属酸化物
である特許請求の範囲第11項記載の空気電極の製造方
法。 13 該金属酸化物の薄層の厚みが、0.01〜1.
0μmである特許請求の範囲第11項又は第12項記載
の空気電極の製造方法。 14 該撥水性層の厚みが、0.01〜1.0μmで
ある特許請求の範囲第11項記載の空気電極の製造方法
。 15 該電極本体が、孔径0.1〜10μmの細孔を
分布する特許請求の範囲第11項記載の空気電極の製造
方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57107636A JPS58225575A (ja) | 1982-06-24 | 1982-06-24 | 空気電極とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57107636A JPS58225575A (ja) | 1982-06-24 | 1982-06-24 | 空気電極とその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58225575A true JPS58225575A (ja) | 1983-12-27 |
JPH0213427B2 JPH0213427B2 (ja) | 1990-04-04 |
Family
ID=14464209
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57107636A Granted JPS58225575A (ja) | 1982-06-24 | 1982-06-24 | 空気電極とその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58225575A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006043363A1 (ja) * | 2004-10-21 | 2006-04-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 酸素透過膜、酸素透過シート、およびこれらを含む電池 |
-
1982
- 1982-06-24 JP JP57107636A patent/JPS58225575A/ja active Granted
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006043363A1 (ja) * | 2004-10-21 | 2006-04-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 酸素透過膜、酸素透過シート、およびこれらを含む電池 |
JP2006142275A (ja) * | 2004-10-21 | 2006-06-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 酸素透過膜、酸素透過シート、およびこれらを含む電池 |
US9184449B2 (en) | 2004-10-21 | 2015-11-10 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Oxygen permeable film, oxygen permeable sheet, and cell including these |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0213427B2 (ja) | 1990-04-04 |
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