JPS584270A - ガス電極 - Google Patents

ガス電極

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JPS584270A
JPS584270A JP56101467A JP10146781A JPS584270A JP S584270 A JPS584270 A JP S584270A JP 56101467 A JP56101467 A JP 56101467A JP 10146781 A JP10146781 A JP 10146781A JP S584270 A JPS584270 A JP S584270A
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JP
Japan
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catalyst layer
layer
gas
electrode
porous substrate
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Pending
Application number
JP56101467A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroaki Hosoda
細田 宏昭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maxell Ltd
Original Assignee
Hitachi Maxell Ltd
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Publication date
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Publication of JPS584270A publication Critical patent/JPS584270A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/86Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/96Carbon-based electrodes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)

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】 こO発明は空気電池や燃料電池などに用いられるガス電
極の改良に係p、電極性能の陶土を線かることを目的と
する。
従来、ガス電極としては、一般に第8図に示すように、
未*gポリテトツフルオルエテレy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10ん
状黒鉛などの導電性物質中に分散させ、結着剤を添加し
て触媒層(8)を塗着形成し、諌触媒層(荀にエキスパ
ンダラドメタル、金網などの多孔性金属体よりなる集電
体(4)を圧着、置設したもotIX使用されて%/%
九〇し番しながら、このようなガス電@(1) t! 
、触媒層(3)が均一な構成である丸め、高価な触媒物
質がガスのイオン化KTotD有効(作用しない集電体
(4)側[4、ガスのイオン化反応が行なわれる多孔性
基体(り側と同IIII度で使用されている友め、細駄
が多く、tえ電極のイオン化反応 と触媒物質O使用量を多くせねばならず、七〇九め担体
として用いられて−る導電性物質の使用量が相対的に少
なくなって電気抵抗が高くなり、電気抵抗を低くしよう
とすると導電性物質の使用量を多くせねばならず、そ〇
九め触媒物質0@用量が相対的に少なくなってイオン化
能が低下すると−ラ欠点があつえ。tえ導電性物質とし
て電気抵体(りとが剥離するという欠点があった。
この発明はそのような欠点を解消すゐためになされえも
ので69、触媒層を少なくとも2層構造にし、多孔性基
体側の触媒層に社導電性物質としてカーボンブラックを
用い、集電体側の触媒層には主導電性物質としてりん状
黒鉛を用い、多孔性基体側O触媒層は集電体側の触媒層
よp触媒物質Oamを高くシ、かつ集電体側の触媒層は
多孔性基体側の触媒層よp結着剤の添加率を高くするζ
七によって、イオン化能が大きく、かつ触媒層と多孔性
基体との密着性が棗く、しかも触媒層と集電体との離脱
がないガス電極を提供するものであるO つぎにこの発明の実施例を図面とともに説明するO 籐1図はこの発明のガス電極を示すもので、ガス電極(
1)は撥水性を有する多孔性基体側)と、諌多孔性基体
(2)に一方の面が接す為ように形成された触媒層(1
)と、該触媒層−)O他面側に置設された集電体(4)
とからなり、触媒層(1)は2層構造を有していて、多
孔性基体a)側の触媒層(31) 0導電性物質として
カーボンブラックを用い、集電体(4)儒O触媒層(8
b) 0主導電性物質として9ん状黒鉛を使用しており
、多孔性基体側の触媒層(St) Fi集電体側の触媒
層(3b)よpも触媒物質0@度が高く、集電体側O触
媒層(3b)は多孔性基体側の触媒層(3a)より結着
剤の添加率が高いという特徴を有している。
こC)@tIAにおいて、触媒層(a) O構成をこの
ような特定12)IIIEK L九のはつぎollmK
よるOすなわち多孔性基体(2)を透過したガスは触媒
層(3)でイオン化されるが、こOガJCOイオy化反
応扛はとんど多孔性基体(りの近傍で行なわれ、集電体
(4)の近傍ではわずかであるOそζで、ガスのイオン
化  ′反応Khずかる多孔性基体(りO近傍では触媒
物質の貴*を高くシ、ガスOイオン化反応にほとんど関
与しない集電体(4)の近傍は触#l瞥質の一度を低(
することが、高価な触媒物質の無駄な使用を省自、触媒
物質を有効に活用させて電極特性の向上をはかる上でm
tLい0とζろで、従来より触媒層の導電性物質として
用いられていみりん状黒鉛紘、粒径が大きく*面積が小
さい丸め、その粒子表IIK多くの触1sIII質を担
iすることができないOそζで、この発明においては、
多孔性基体側の触媒層(3m) 0導電性物質として、
pん状黒鉛よp粒IIlが杜ゐかに小さいカーボンブラ
ックを用い、その粒子表面に多くの触媒物質を担持させ
ること(よって多孔性基体側の触媒層(Sm) 0触謀
物質〇一度を高めてイオン化能を高めるとと4に、多孔
性基体(!)に対する四層強度を高め、多孔性基体1)
 K I!する触媒層C31)の剥離を防止したもので
ある0そして集電体側の触媒層(3b)は導電性を重視
し、電気抵抗が小さいりん状黒鉛を主導電性物質として
用いて県電機能を高めるとともに、触媒物質OS直を多
孔性基体側より低くして高価な触媒物質の一駄all!
用を省き、かつpん状黒鉛を主導電性物質として用い九
ことに基づく集電体とOII着性0欠如を結着剤の添加
率を高めることによって補ない、集電体との離脱を防止
するようにし−ttoである0 こO発明Ks?いて多孔性基体として嫁、たとえばポリ
テFツアルオルエチレン1、ポシトリフルオルクールエ
テレy、ポリへキtフルオルグ闘ビレレンなどが用いら
れ、とくにポνテトツツルオルエチレンがすぐれ九撒水
性と耐電清液性を有していることによp好適である0触
謀物質として線、たとえに銀、銀−水銀合金、I”iラ
ジウム、白金、活性炭などOガス1着機能を有するもの
が値用畜れゐ0そして結着剤Ka多孔性基体と同材質の
粉末状、繊維状、細片状O舎m1ll脂、あるいはそれ
゛ らのディスバージ曹ンなどが用いられるOま九カー
ポンプフックとしては粒径が小さく吸油量が比較的多い
アセチレンブラック、ツアーネスブラックなどが好まし
く、集電体としては金網やエキスパンデッドメタルなど
のガス電極の起電反応を組書しない稠度に多孔質に形成
され食金属体が用いられるotTh−主導電性物質とし
てpん状黒鉛を用いるとは、夕ん状黒鉛のみを導電性物
質として用いる場合およびりん状黒鉛にカーボンブック
タなど0*0導電性物質を少量添加して用い為場合をい
50触媒層は少なくとも2層構造で、酋IeOような4
I轍を有すゐ多孔性基体側の触媒層(3m)と銀電体儒
の触媒層(lb)とさえ設けられていればそれらO関に
両者0横能を阻害しない中間的な触媒層が設けられてい
てもよい。
つ「に、こ0発−Oガス電極Aと従来のガス電@3の剥
離状況を調ぺ九結果ならびにそれbo電極を用いて空気
−亜鉛電池を組立て分@特性を調べえ結果を説明する。
tず、こO発@Oガス電極Aは以下に示すように調製畜
れ九2種類のペースト状触媒を多孔性基体としての未焼
成ポリテトラフルオルエチレンシート(厚さ0.2■)
の一方0iIKそれぞれ厚i1がO,S■になゐようK
IK次塗布し、触媒層が完全に乾き龜もないうちに集電
体として(Qxツケル網を触媒層Ki&接1..@0k
141*r:110圧シテ触媒層011m!部分に瀧入
させたのち、乾燥して製造畜れ光ものである0電11A
の多孔性基体側の触媒層(3龜)となるペースト状触媒
は、導電性物質としてア慟テレンプツツタを用い、これ
を硝酸銀水ll1lK超音掖分散によってよく分散し、
ホルムアルデヒド水溶波を加えて硝酸銀を還元して銀を
カーfンプツツクO粒子表面に析出させて得られ九Aぎ
−C@sKポリテトツフルオルエチレンoディスバージ
曹ンを   1固形分換算で20−(重量−1以下同I
II)1mえて調製されたもOである0そして、ζO場
合におけ為触媒物質としてO銀の貴社カーポンプツツク
に対して20%である◎集電体側の触媒層(3b)とな
るペースト状触媒は、導電性物質としてりん状黒鉛を用
い、前記と同様にしてAg−C触#l(この場合におけ
ゐ銀O量はりん状黒鉛に対して10−である)を得、つ
いでこれにポリテ)ツフルオルエチレン11 のディスバージ曹ンを固形分換算でSOx加えて調製さ
れたものである〇 一方、従来電極Bは、シん状黒鉛を導電性物質として用
い、これを前記とPflllK硝酸銀水溶液に分散させ
、ホルムアルデヒド水溶波を加えて硝酸銀を還元して9
ん状黒鉛O粒子表面に鎖を析出させてhg−c@@(こ
の場合におけゐ鎖0量は9ん状黒鉛に対して13%であ
る)を得、ζOAg−C触謀にポリテトラフルオルエチ
レンのディスバージ冒ンを固形分換算で255に加えて
ペースト状触媒を調製し、これを前記と同IIOポリテ
トッフルオルエテレンO未1111Eシー)の片面にα
6請の厚さに塗瑯し、ζO触媒層が乾き自らないうちに
1ツケル綱を轟接し、前記と同様に加圧し、乾燥するこ
とによって製造され友もOである。
これらのガス電11の主要な製造条件を下記0第1mK
−1とめて記載する0 1111表 つぎの第2表は前記のようにして製造されえこの発明の
ガス電11Aと従来のガス電極BO剥離状況を調べ九結
果を示すもOである。剥離状況の調査は両電極とも10
枚ずつ行なわれ、露2表には多孔性基体、触媒層、集電
体O界@Oいずれかの箇所で剥離が認められたものの枚
数が示畜れて−る〇第 211 菖2表に示すように、こO発明のガス電極ムは剥離が少
ない。
j14!!Qは前記のようにして製造されたガス電極A
と従来Oガス電極Bを用い九空気−亜鉛電池を3Q #
lA/33 ()定電流放電によ〕放電させ九IIO分
極特性を示す図である。
電池は第310に示すような構成からなり、ガス電極(
1)鉱条電体(4)を内側にして曽状和し、ガス電極(
1)0上端部は正極端子II (I) 0周縁にスポッ
ト霞@によって固着され、その状態で封口蓋(・)Kイ
ンジエタシ曹ンモールディングによって塩入、固着し、
下端部は同権に枠体(7)K属人、固着されていゐ・ガ
ス電極(1)の内側KFiアマルガム化亜鉛亜鉛ル化剤
およびアルカリ性電解液の混合物からなるlル状負極(
1)ならびにセパレータ(9)が装填されてかり、負極
集電棒o4を固着し九負極端子板(ロ)扛その周縁St
ガスケット94に塩入して固着し、この−1スケツト■
を枠体(7)に嵌合し、両者の接合部(ロ)t−IIK
蜜的に接着あるいは融着してガス電極(1)の開口sO
封口がなされている。(ロ)は通気孔−を設けえ外装筒
であり、電解液としては酸化亜鉛を44 %濤解させた
3〇−水酸化カリクム水溶液が使用量れている0 11E4EK示す結果から明らかなように、同一の触媒
物質を同量使用する場合におりて、触媒層を1層で均一
な構成にするよりも、触媒層を2層構造にし、ガスとO
接触が充分に行なわれる多孔性基体側の触媒層IICは
触媒物質の使用量を多くし、ガスとの接触かはとんど行
なわれない集電体側の触媒層は触媒物質の使用量を少な
くする方が抵抗分極、員度分極と−に小さいガス電極が
見られる0なお多孔性基体側の触媒層(3a) K触媒
活性0大!1%/%白会中パツジクムを少量m−するこ
とによって、イオン化能力が格段にすぐれ九ガス電li
tうることがで會る0
【図面の簡単な説明】
菖1図はこの発明のガス電極の一実施例を示す断面図、
館2図は従来のガス電極を示す断m図、菖BEはガス電
極を用い九空気−鳳鉛電池OII分断m因、第4図はζ
O発−Oガス電極と従来Oガス電極を用い友空気−!鋤
電池の分極特性を示す図である。 (1)・・・ガス電極   (1)−・多孔性基体(1
)・・・触媒層   (3m)=多孔性基体側の触媒層
(3b)−・・集電体側O触媒層 (4)−・・集電体 特許出願人 日立マクセル株式会社 代理人弁理士 三 輪 鑵 雄歴π盟 第1図 第2図 第3図 放電時間(分)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、一方の面−l1XiI水性を有する多孔性基体側)
    に接し、他面側には集電体(4)が置設された触媒層(
    8)を備えたガス電極(1)において、触媒層(8)を
    少なくとも2層構造和し、多孔性基体側の触媒層(3a
    ) Kは導電性物質としてカーブンプツツクを用い、集
    電体側の触媒層(3b) Kは主導電性物質としてpん
    状黒鉛を用い、多孔性基体側O触謀層(3楓)は集電体
    側O触謀層(3b)より触媒物質の鏝度を高くし、かつ
    集電体側の触媒層(3b)は多孔性基体側の触媒層(3
    a)よp結着剤の添加率を高くし九ことt%黴とするガ
    ス電極。
JP56101467A 1981-06-29 1981-06-29 ガス電極 Pending JPS584270A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4654884A (en) * 1984-05-10 1987-03-31 Alps Electric Co., Ltd. Radio receiver with switching circuit for elimination of intermodulation interference
JPS6316558A (ja) * 1986-07-07 1988-01-23 Sanyo Electric Co Ltd 燃料電池用空気極
JPH02302578A (ja) * 1989-05-17 1990-12-14 Seibutsukei Tokutei Sangyo Gijutsu Kenkyu Suishin Kiko 穀物遠赤外熱風乾燥装置
EP1045467A1 (en) * 1999-04-12 2000-10-18 General Motors Corporation Layered carbon electrode for electrochemical cells
JP2013214384A (ja) * 2012-04-02 2013-10-17 Sony Corp 空気電池および電子機器
JP2014072079A (ja) * 2012-09-28 2014-04-21 Toyota Motor Corp 金属空気電池用の空気極

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