JPS5826465A - 電池特に金属−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】 本発明は、偏平な形状の消耗する金属電極が電解液を収
容する容器内へ突出し、この金属電極の作用面から舗れ
てガス拡散電極が設けられ、このガス拡散電極に沿って
ガスが自由に流れろ電池特に金属−空気型１１ハに関す
る。

電解液として海水で動作する金属−空気電池は公知であ
り、その金属電極は偏平な形状をもち、電解液を収容す
る容器内へ突出している。

２つのガス拡散電極が金属電極の作用面をなす大きい而
に間隔をおいて対向して、周囲の空気がこれらのガス拡
散電極に沿って自由に流れるようになっている。この公
知の金属−空気電池では、その出力が限られているとい
う欠点がある。特に対流により行なわれる電解液の循環
および電極に沿う流れが不充分であることが不利である
。

この公知技術を考慮して本発明の基礎になっている課題
は、電池特に最初にあげた種類の金属−空気電池を改良
して、ポンプ等のように電（４） 池に属さない補助機器を使用することなく、物質移送を
強力にすることにより大きい出力が得られるようにする
ことである。

本発明によればこの課題は、電気化学反応の際生ずる水
素が電解液を収容する容器内に集められ、生ずる圧力が
電解液を移送するのに利用されることによって解決され
る。こうして水素の発生により物質移送の駆動手段が与
えられて、そうでない場合対流のみによる電解液の循環
動作を積極的に援助し、電池以外の補助手段なしで驚く
ほど大きい出力が得られるようにする。

容器の上部に電気化学反応の際生ずるガス特に水素用の
気密な集合空間が形成され、ガス圧力に関係する圧力を
受けて電解液を移送する管装置が、容器の上部範囲から
容器の下部範囲へ接続されているのがよい。集合空間に
生ずるガスクッションが特定の圧力に達すると、管装置
を通して電解液を容器の上部範囲から容器の下部範囲へ
圧送し、それにより熱の作用による対流循環を援助する
。

（５） この圧送効果を改善するかまたは気泡の形成あるいは他
の有害要因を回避するため、本発明の適切な構成によれ
ば、中央に金属電極を保持する蓋により容器が気密に閉
鎖され、導出管片がこの蓋を通って容器内へ導かれ、こ
の導出管片の容器内延長部がガス集合空間を画定し、導
出管片が外部にあるいは容器と一体化されて高架容仝を
保持し、この高架容器から戻り管が容器下部範囲へ通じ
ているようにすることが提案される。高架容器は疎水性
封液蓋を通して通気されているのがよい。

種々の使用において、電池を動作させずにおき、必要な
場合はじめて電解液の充填により動作させるのが重要で
ある。この目的のため本発明の有利な改良によれば、開
閉される通気兼電解液排出蓋をもつ電解液用可撓昇降ホ
ースを戻り管に接続することが提案される。昇降ホース
をもち上げることにより、電解液は管装置を経て動作開
始に必要な充填高さまで容器へ入れられ、それにより電
池が始動される。それから遊（６） 離される水素のためガス集合空間に圧力が生じて、管装
置を通して電解液を循環させる。この構成では、電池の
動作を停止するため、昇降ホースを再びその元の低い位
置へもたらして、電池が電解液を昇降ホースへ排出され
て動作しなくなるようにすることが必要である。

容器の特に有利な構成は、この容器を電解液に耐える金
属特ににアルカリ性電解液用ニッケルあるいは高級鋼か
ら作り、任意の個所において容器に電流取出し片を備え
、第２の電流取出し片を金属電極にある耳として形成す
ることである。容器は金属電極の作用面に対向する面に
窓状切欠きをもち、疎水性封液層を備えたガス拡散電極
がこれらの切欠きへそれぞれはめられている。ガス拡散
電極と容器との結合はろう付け、導電金属接着あるいは
パルス技術により行なうことができる。金属−空気電池
のこれらの適切な構成を可能にする特に経済的な製造態
様に加えて、両方のガス拡散電極が容器により並列接続
されて、端子枠等の補助素子なしに電（７） に合わせて行なうことができる。

金属電極を方形に形成し、少なくとも一部すなわち作用
面の範囲をアルミニウムから作ることができる。これに
反しｙ１＾；早耳への移行部に、特にプラスチック被覆
の形の耐食被覆を設けるのがよい。これに関し電解液と
ガスを発生して反応することのない金属から金属電極を
構成し、この金属を電極の作用範囲でガスを発生しなが
ら反応する金属と組合わせて、容器の出口または端早耳
の範囲で腐食の危険を回避することもできる。

粒子剥離を防！ト、するため、短絡を回避する隔離板と
しても構成することのできるプラスチック網により金属
電極を包囲することができる。

こうして本発明により、ポンプのような電池り、外の補
助手段なしで電解液の効果的な循環が行なわれ、したが
って電ｔ＋Ｉｖ出力が著しく増大される。電１１１２を
簡単に動作させ、いつでも動作停止し、再動作させ、機
械的に付加充電し、その（８） 容器についての熱経済に関して構造上簡単に最適化する
ことができる。この電池は例えば二次電池の充電用電気
化学的エネルギ蓄積装置としであるいは非常用給電装置
として使用するのにも適している。

本発明のそれ以上の詳細、特徴および利点は、金属−空
気電池の好ましい実施例を概略的に示Ｉ−である添付図
面の簡単な説明から明らかになる。

図示した金属−空気電池は、方形の偏平な消耗アルミニ
ウム電極である陽極１と、アルカリ性電解液特にＫＯＨ
な収容するニッケル製容器４と、容器４の大きい面に対
向して設けられた２つのガス拡散電極５とからなり、実
施例ではこのガス拡散電極５は空気電極として用いられ
る。

容器４は原理的には方形の箱であり、その上部開口は電
気絶縁された蓋３により気密に閉鎖されている。蓋３は
中央に陽極１を保持し、ケーブルを接続する穴をもつ電
流取出し片としての耳１３がこの陽極１と一体に形成さ
れている。蓋（９） ３はさらに後述する管装置の接続部を液密および気密に
もっている。

容器４の互いに対向する大きい面は窓状切欠き１４　、
１５をもち、これらの切欠きは第２図から特にわかるよ
うにガス拡散電極５により外側を覆われている。ガス拡
散電極５は導電金属接着により容器４と漏れなく結合さ
れ、実施例では膜状に形成されたポリ四弗化エチレンか
らなる疎水性封液層をもつ空気電極であり、したがって
このガス拡散電極５は外部から内部へガスを透過し、内
部から外部へは液密に構成されている。

ガス拡散電極５は、電気化学反応を促進するため、陽極
１の両方の作用面１６，１．７に対し間隔をおいて直接
対向している。ガス拡散電極５より上において容器４の
上部にはガス集合空間Ａがあり、電気化学反応の際生ず
る水素がこの集合空間Ａにたまることができる。

蓋３を通して容器４の」二部に接続されている前述の管
装置は尊出管片７を含み、容器４内に（１０） 設けられたこの管片７の開放端はガス集合空間Ａの下端
を画定している。容器４から突出する管片７の部分は高
架容器８へ通じ、この容器８内の電解液の液面は破線で
示されている。高架容２（８は通気されているが、電解
液の流出を防１１−するため図示しない疎水性封液蓋を
備えている。

高架容器８には戻り管９が接続され、容器４の下部範囲
Ｂへ通じている。さらに戻り管９には可撓昇降ボース１
０が接続され、手で開かれろ蓋１１に終っている。

最後に容器８は、、ｊｊ、Ｈ早耳のように形成された電
流取出し片１８をもち、この電流取出し片１８は第１図
によれば蓋３の高さに取付けられているが、容器４を金
属から構成しかつ金属容器により両方のガス拡散電極を
並列接続するため、容器４の任意の個所に数句けること
ができる。

陽極１は蓋３およびガス集合空間への範囲に耐食被覆２
をもち、この被覆に続くプラスチック網１２は、電極１
を電極５から隔離する隔離板（１１） ではポリプロピレン網が設けられている。

前述した電池は、動作せしめられない状態では一部電解
液を！ｉ：ｌｉたされて、例えば容器下部範囲Ｂが図面
の第２図の矢印旧の高さまで液面をとるようになってい
る。さらに電解液は管装置の同じ高さしたがって電解液
だめを形成−１−ろ昇降ボース１０内にある。電１１ｉ
！の動作開始は可撓昇降ホース１０を高架容器８より上
へもち上げることによって行なわれるので、高架容器８
内に破線で示す充填高さに達１−ろまで、昇降ホース１
０の電解液が容器４へ流入せしめられろ。この動作開始
のため、通気兼電解液４ノ旧１１蓋と１〜て構成されて
いる蓋１１が開かれる。

昇降ボース１０はそのもち上げられた位置に保たれ、電
１１！！は所望の電気化学反応を行なうことができ、水
素の発生はガス集合空間Ａ内に水素クッションを生ずる
のに利用される。それにより生ずる圧力は、導出管片７
、高架容器８、戻り管すな通して電解液を容器上部範囲
から容２）（Ｉ２） 下部範囲Ｂへ移送して戻すのに利用される。電１由を動
作停止するには、昇降ボース１０をその第１図による下
方位置へもたらしさえすればよく、それにより電池は電
解液を昇降ボース１０へ排出され、こうして動作停止せ
しめられる。

１．００（ｍ２の電極面積をもつ前述したような電池に
より、アルミニウム陽極と７０Ｃｒｎ３の電解液容積で
空気中で運転して次のデータが得られた。

電流Ｉ＝２ＯＡ 電流密度ｉ　＝　０．２　Ａ　／ｃＴＬ２温度Ｔ−５０
°Ｃ 初期端子電圧は１．０５Ｖであった。

【図面の簡単な説明】

第１図はアルミニウムー空気電池の斜視図、第２図は第
１図の矢印■に沿って切断した電池の断面図、第３図は
第１図の矢印■に沿って切断した電池の断面図である。 ■・・・金属電極（陽極）、３・・・蓋、４・・・容器
、５・・・ガス拡散電極、Ａ・・・ガス集合空間（１３
） −３１７− Ｆｉｇ−２ １

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　偏平な形状の消耗する金属電極が電解液を収容す
   る容器内へ突出し、この金属電極の作用面から削れてガ
   ス拡散電極が設けられ、このガス拡散電極に沿ってガス
   が１目１１に流れろ電池において、電気化学反応の際生
   ずる水素が電解液を収容する容器（４）内に集められ、
   生ずる圧力が電解液を移送するのに利用されることを特
   徴とする、電池特に金属−空気型１１１２゜ ２　容器（４）の上部に電気化学反応の際生ずるガス特
   に水素用の気密な集合空間（Ａ）が形成され、ガス圧力
   に関係する圧力を受けて電解液を移送する管装置（７，
   ８，９，１０）が、容器の」二部範囲から容器の下部範
   囲（Ｂ）へ接続されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の電ｌｌｂ　。 （１） ３　中央に金属電極（１）を保持′１″ろ蓋（３）によ
   り容器（４）が絶縁して閉鎖され、導出管片（７）がこ
   の盈（３）を通って容器（４）内へ導かれ、この導出管
   片（７）の容器内延長部がガス集合空間（Ａ）を画定し
   、導出管片（７）が外部にあるいは容器（４）と一体化
   されて高架容器（８）を保持し、この高架容器（８）か
   らＬ）！り管（９）が容器１部範囲（Ｂ）へ通じている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の電池。 ４　高架容器（８）が疎水性封液蓋を通して通気されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の電
   池。 ５　開閉される通気兼電解液排出蓋（１１）をもつ電解
   液用可撓昇降ホース（１０）が戻り管（９）に接続され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の
   電池。 ６　容器（４）が電解液に耐える金属特にアルｈり外電
   層液用ニッケルあるいは高級鋼から作られて、任意の個
   所に′電流取出し片（］８）を備えており、第２の電流
   取出し片が金属電極（１）（２） にあろ耳（１３）として形成されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の電／１ｉｌ。 ７　容器（４）が金属電極（１）の作用面（１６、１７
   ）に対向１−ろ而に窓状切欠き（１４，１５）をもち、
   疎水性封液層を備えたガス拡散電極（５）がこれらの切
   欠き（１４，１５）へそれぞれはめられていることを特
   徴とする特許請求の範囲第６項に記載の電池。 ８、　ガス拡散電極（５）が導電金属接着により容器（
   ４）と結合されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第７項に記載の電池。 ９　金属電極（１）が方形に形成され、耳片（１３）へ
   の移行部に耐食被覆（２）をもっていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の電池。 １０　　金属電極が少なくともその作用面の範囲をプラ
   スチック特にポリプロピレン網により覆われていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の電池。 （３）