JPS60500789A - カソ−ド反応体連続供給源を有する反応金属電池 - 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】 発明の名称 カソード反応体連続供給源を有する 反応金属電池 技術分野 本発明は、反応金属電池に関し、特にこのような電池においてカソード反応体を 供給する手段に関するものである。

技術背景 ここに記載の発明は、／７メリカ合衆円海軍省との架約８００１４０−８０−Ｃ ”９９５９号又は同省の指示Ｃ’　％：　Ｅれｒ：もノテアろ。促来の或ろタイ プの反応金属−水溶ｉ生電解液−次電池においては、カッ−］〜は固体の電気化 学的に還元句牝η；部材（こよって（苫成さ机ている。ゴ、１ニノ′５ノーｌ− １丁、リヂノ　シ　、　〕　Ｉ′し　１−　ノ　ム＼　、イ　ノ　レイ〜　／　 ノ　−立（′）１スｌ’Ｌｌ　ｚ、　Ｈヌｉ＋、’　リ１”［ｌ３１２どれでい ろ。

典型的なカソードは、塩化銀又（ユ醗化恨から作られでいる。一つの例示できろ 態様のものとして、マグネシヮムー海水電池においては塩化ξＲカソードが用い られＣいる。また酸化銀電池の例では、水酸化プトリウム電解液と一緒にアルミ ニウム・アノードが用いられ−Ｃいろ。

この様なＮ池においては、カソード材料の電気化学的工支ルギ岳によって、敢電 容量が制限されろということが判っている。許容可能な放電率を維持するために （ｊｌ、ｊ）ソードと合ｆ仝８−ゼられる活物質の量か制限される。しにかって 、例えば、酉ン化銀刀シードにづい〜（ＩＸ、一般的な昂大容但か１グラ１Ｘ里 たり約１７乃至２３アンペア・利シて柄ろ　ｊ塩化銀カソードでは、電気を学］ 句エネル土國か少ない。アルカリ電解凸を用いる反応金属−７ｙ−電気化学セル の一例が、ウィリアム・アール、七ミアー（１４ｉｌｌｉａｍ　Ｒ，Ｈｏｍｙｅ ｒ　）に（４与己れた米田特Ｂ＋％＝　、　００１゜０４３号１こ開示されてい る。

池の米国特許は、過酸化水素、可溶性亜硝酸銀のようなカソード反応体又はハロ ゲンのＪ−うな、電解？シ（こ添加され且つ不活性金属基体【二おいて）二元さ れる電気化学的に還元可能な（オｌ’ｊ　（５ｐｅＣｊｅＳ　）を使用するもの を開示している。例えば、この様な他の従来特許としては、ウィリアム・アール 、モミアーに付与８れた米ｍ持許死４゜１、ＪＬＪ　Ｉ　＋　ｕ　；Ｊ　Ｌ　’ ｉ、ＸＵ’ＭＬＪ１”Ｔｌ１ｌ’ｎＭ　Ｉ　Ｕｕ　ｌ　、　ｔｙ　４３Ｍ、ウィ リアム・アール、巳ミアー等「ニイ寸与された米国１寺訂第４．．２６９．９Ｑ 　／号及びレロイ　エフ、ロウレイ（Ｌｅｒｏｙ　Ｆ、ＲＯｗｌｅｙ）にイ」与 さね、た来日特許第３．／９１゜８７１号がある。８考のだｖノ、ここに添附Ｊ る、この碌な電で世においては、流される電解造に屋加、又（コ、加えられるカ ソード反応体か、作動中に周囲環境内（、二号ス出５れるという問題がある。、 グｔっで、多その使用日れないカッ−１ル反応体か、電解液と一緒に於出己れで 浪費されろ。

発明の開示 一一発明（＋、、反（ｉ５金色電池（こ用いろ直良ξれｊ−多・孔性カッ−１− を包含づろものである。

更に具１石的（こｊボへ、れ；ば、：へ発明（テ、！ＩＩ！型的（こ（ゴリ三床 父は圧縮金庫雨末からなる固体導′竜性−÷イＬ電子、孔を佑えて作られた構造 、又は電池の動作由にＩ〕ソー、ト・１バカ・／−１〜活性面にカッ−１−をｊ う（、て電気的（二ｊで元可能な刀ソード反り体材刊をそこで・二元りろのに必 要な墨！どりｌｊ　；、３丁ンハニイ（Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃａｒｂｏｎ　Ｃｏ ｍｐａｎｙ　＞の多孔性カーホン、プランズワイック・コーポレイション（Ｂｒ ｕｎｓ＋ｖｉｃｋＣＯｒｐＯｒａｔｊＯｎ　）のフェルト金属、クレハ、イト社 （Ｃ１ｅｖｉｌｅ）の焼結多孔性金艙スだ仮、及びホーゲン・インタストＵ　イ ス＜　１ｉｒ−＋ｇｐｎ　ｉ＋ｕｉｕｓｒｒｉｅｓ）　Ｕ）　／　、ｔ　ノ′＞ 　’ｉ　／ｌ／　＜　ｒｃａｎ＋ｅ［ａｉ　’４（：ｉｌ、プベてねソー１ル反 応（木の分色［システムとＬ（７好〕Δである。また、電極を電気化学的に還元 可能な多孔構造とフることかてころ。

〃ｊ示の実施例において（ゴ、カソヘドを二のして反応体物質を供給する憤ｊ告 （ま、活性面に略均−（こ多孔性カソード物質を介し、て反応１”シ＼物質を） ！ｉ２送グろた力に、リソ−１〜内に分と己配肥ｇれ／二十シスの（元二路（ニ 去って（４欣されろ５う守体物質を供給づる・に１〕と［Ｊ、更に反応体ゴらタ ミの５？〔；斤と訂貯愁戻からカソード（：必要り、：　（，５シて反に、（］ １勿ｒをｊ′）旨−ろ装ξを含んでいる。

４ 不発明の一感株においては、反応体物質を供給する手段が多孔性カソードの端部 に反応体物質を供給するように配にＣされ−Ｃ１反応体物質か活性面部分に流さ れる。

例示の一実施例においては、電気イヒ学的（こ還元可能な活性酸化銀カソード（ ａｃｔｉｖｅｓｉし＋ｅｒ　ｏｘｉｃｉｅｃａｔｈＯｄｅ）を用いており、該カ ソードは第１に金、麿東に還元己れでカソード物質１グラム当たり１７乃至２３ アンペア・秒の正規客用をもたらしている。この点て酸化銀の還元により生じた 結果の多孔性銀マトリックスにカッ−１へ反応体を供給することにより追加容量 をカッ−１〜がら１りることができろ。よって、カソード容Ｂ　＋、、ｔ、カソ ード反応体の利用可能な供給のみによって制限を受ける。

不発明の改良された反応体供給手段は、（苫、蚊か非常に簡単で且つ経済的であ り、しかも高い放電率で電池を動作させることができる。

図面の簡単な説明 その他の特徴及び利点（ｊ、添附の図面と関連して以下の記載から明らかになる であろう。図面は、本発明を用いた多孔性カソード構造体の断片斜視図である。

発明を実施するために最良の態様 図示の不発明の伐範的な実施例においては、符号１０て示されたカソード構造体 は活性面１２を有する導電性の多孔性基体１１から構成される。反対側の面には 一役的構成の集電グリッド１３か結合されている。

図示のように、−・Ｎ発明（Ｊ、゛電池の高い］ネル−ｒ　’ｒ’ｉ出ｉへ維持 Ｊるために還元するの（こ必要な空の電′気イ「学的（こ還元可能な刀ソード反 Ｃ６休物７１を清↑１０１１２に供給する手段を包含する。更に、特に図面から 判るよう（、二、反応（王供給手のは、多孔１４里体重１（こ配分ｄれた複数の 流路１４と活性面１２の異なった頭１銭（二流路１４を）すして流れに同けて反 応体物質を１ｉ１２送する符号１５（・示した手段とから構成される。

図示の冥施例にｄ３いて、反応体供給手段１、Ｌ反応体物質の貯蔵源１６と、該 貯蔵源１６から通路１／ｌ／＼の１肴送タクト１７ど多孔性基体１１への反応体 物質のｊ般）メを有効に制御する適当なボン７１８とを右している。好ましい反 応体物質Ｌｌ、制限なしに過酸化水素（ｈｙｄｒｏｇｅｎ　ｐｅｒｏｘｉｌｌｅ ）、過酸化ナトリウム（ｌｉｔｈｉｕｍ　ｐｅｒｏｙ、ｉｄｅ＞　、可溶性亜硝 酸塩（ｓｏｌｕｂｌｅ旧ｔｒｉｔｅｓ）　、　戻素ｐ１２　（ｂｒｏｍａｔｅｓ ）、塩素酸塩（ｃｈｌｏｒａｔｅｓ　＞　、＋亜ＥＭ酸ｔＭ　（Ｓ’Ｊ’１ｒｉ ｔｅｓ）　、三酸化二窒素（ｄｉｎｉｔｒＯｇｅｎ　ｔｒｉｏｙｉｄｅ　）及び 次亜塩素酸塩（１１ｙｐＯｃｈｌｏｒｉｔｅｓ　＞を含む。

例示の実施例において、タクト１７−多孔性基体１１の底部の孔１９に開口して おり、通路がカソードの活性面１２に反応体物質の均一な分配を行なうために多 孔性基体１１を通って延ひている。

ポンプ１８の作動は、活性面１２において還元が直ちに必要なだけの但の反応体 をカソードに供給するよう（二・ｉ＋ｉ制御される。よって多后の反応しない反 ｌ；ｉ５体環１貿が電解液に移送されることはなく、高いエネルギ放出率を維持 写るのに反応体物質の使用を最）９なものどづることがτきる。

図から明らかなように、電解液［ｊ１般送ポンプ２２に設けられた適宜のタフｉ 〜２１を通して貯蔵源２０から、電池の作動中に活性面１２上に罰突グろように 搬送ξれる。

上記したように、電解液はカソードの活性面１２上をｄ、ｚれた後に放出される 。したがって活性面１２において還元される必要のある反応体物質の量に活性面 １２１＼搬逆さ机る反応体物質の０を関係づけろこと（こより、電池の高効率の 作す」が得られる。

したがって、酸化銀でカソードを形ψｚした場合、カソード４Ｈ４造体（す従平 のものの１グラｌ−当り１７乃至２．３　、′Ｐンベア・秒の８最にりも寸分に 人どむ容量をイてグることになる。同様に１．他の電気化学門にｊ？元可能又（ ′Ａ、不可能な物質を用いた場合でも、反応体か電解液溶液の部分（ｂｕｌｋ） というよりも反応場所に与えられるので、本発明の手段に、Ｊ：れば大ぎな最大 容量か得られろ。

本発明は、本発明の範囲内（二おいて、上ｊホのような分配通路１４に加えて適 宜の手口により多孔性カソードを通しτ内蔵源から反応体物質を供給する場合を 包含する。

したがって、１ケ１１えは、反応１ニー物質そ多孔１力りソー；〜の一端に１１ 艮）３して多孔１′ｌ：１リソートを１宝して活１古面１：２（こ流でことかて どろ、反応（Ａ物７１は、ト端２ｒＸの２−うな−二゛素を通って複数又は必要 に応じて全ての端部にｌり遜ひれる。

営業上の利用性 本発明の改良さねたＩＪソード（１・７造（、イ入は、カソード反応体の無尽の 供給が反応（ホ旧゛蕨源によってｂえられろ限ｔＣ１与えられた反応アノード金 １１へのガの・ノ（に」、り容量の限度が制御されるので、電池の電気化学容ツ を大幅に白人５せろ。

例示の実施例では、・カッ−１−ｑ）　ｇ、孔性と冒４’　ｉ　２　’ｔｉ’　 ｊ；”ｓ’が約０．２０３２　ｍｍ（８ｍ１ｌｓ）であり、電流集電グリッド１ ３は厚みか約０．１０１６　、＋＋ｍ（４ｍ１ｌｓ）である。このような、俸い カソード基体の使用は、介在する細孔を通る反５６体物Ｙ−７の品性面１２’＼ の流れを容易にしており、電池の※す作中における最適効オを得ら釣、ろ九ｌソ ート反守イトの辿続供〒とが門られる。しかう±ｉｕ　’ＬｌＣ通り、未使用の 反応体がｂグ出電解液と一緒に放出されることによる（Ｂ″侍を防止づることに より、必要な反応（ｊｊｌ物質の呂を有〃〕に最小にて♂るっ 特定の実施例についての」−記記銭；Ｊ２、Ｎ発明に包○ヒ゛れる広い発明賊忠 の例示である。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、反応金属電極と、流れる電解液と、前記電解液との稈面にａ滲いて触媒的活 性面を形ｆ稔η゛ろ多孔性力ソー１−構ｊ貫１本と、高いエネルギ敢出血を維持 グろため前記）活性面においてｉｍ元され４のに」〜分な侵の′電気化学的に５ す元可能な可溶性カソード反応体物質を電池の作動中に前記カソード構造体を介 しでｌ７ｉｌ記活性面に供給写る反応体物質供給手段とを備えてなる電池。 ２、前記カソード構造０．τ１：Ｊ、円休の電免、化学・的な還元可能な多孔性 金属からなることを特徴とする請求の範囲死１項に記載のｊ凱 ３、前記反応体物質供給手段は、前記反応体物質をｔｗｉｔ記多孔性カッ−１− 構造体の物質を介して略均−に前記泄性面ｌ＼ｊ、股１云７１−ろために百；戸 カッー１〜構造体を通って分配される複数の流路を形成りる手段からなることを 特徴とする請求の範囲第１項に記載の電池。 ４、前記反応１本物質供給手段は、前記反応イベ物質を前記多孔性カソード構造 体の物質を介し′Ｃ略均−に前記活性面へ搬送するために前記カソード構造体を 通って分配さ机る複数の流路を形成する手段と、前記反応体物質を貯蔵する貯蔵 手段と、前記反応体物質を前記貯蔵手段から必要に応じて前記カソード構造体へ 搬送で−る手段とからなることを特徴とする請求のｆ間第１項に記載の電池。 ５、前記反応仏狗質惧袷私段は、反応体物質を貯ｊぶする貯蔵手段と該貯蔵乎Ｅ ｑから前記多孔性リン−１−子１造１゛、にの一端に必要に応じて前記多孔１生 カソード（５造１．．ｊ〈を辷し【前記反応（Ａ物質をｉｆｆ　ｉｍ　？ｉるざ 段どＤｌらなることを特徴とする請求の範囲第１項（こ記載の電（ｍ２６、前記 反応体物質供給手段は、反応体物質を貯蔵する貯蔵手段と該貯蔵手段から１ｉ＋ 記多孔性力ソード構造体の下端部に必要に応じて′ｌｉｉ＋記多孔性カソード（ ハ込イ４．べ・通して前記反応体物質を搬送づる手段とからなることを特徴とす る請求の範囲第１項に記載の電池。 ７、前記反応体金属は、過顛化水素、過酸化プ用−リウム、亜硝酸塩、臭景酸塩 、塩素部塩、亜流し塩、玉形化二窒素及び次亜塩素酸塩からむる詳からｊｙ択己 れることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の電池。 ８、前記反応体物質は可溶性過酸化イ゛オシからイ３：ることを特徴とする請求 の範囲第７項に記載の電池。 ９、前記反応体物質はハロクンからなることを特徴とする請求の範囲第１項に記 載の電池。 １０、反応金属電極と、流れる°散′ｆ？ｒ液と、並置される不活性金属単体と 活性面を形成する固体の電気化学的に２元可能な多孔性カソードと、高いエネル ギ放出亭を維持するため前記活性面において還元されるのに１分な小の電気化学 的に還元可能な可溶性カソード反応体物質を是、也の作うち中しこ前記刀ソート を介して１ｉｊｉ記不活Ｖ４仝巴其仏に近篠する前記活性面へ供給する手段とを 向え、ｊ正冗どれた反応体物質ｔ、ｊ形威され６ど前記ゐざ４る゛電解どグによ って除去されろことを特徴とする電池。 １１、前記カッ−１５ｔ、Ｊ内部に反応体物質分配通路を夜する薄い壁状部材か らなることを特徴とする請求の範囲第１０１更（こム己栽の？８池。 １２、前記カソードは酸化銀活性物質からなり、前記反応体（よ反応体物質１グ ラム当り約２３アンｌ＼ア・秒より大きな容量を得るのに十分な景たけうえられ ることを特徴とする請求の範！ｆｉ′Ｉ第１０項に記載の電池。 １３、前記反応体金属は、過酸化水素、過酸化ナトリウム、亜硝酸塩、臭素酸塩 、塩素酸塩、亜流酸塩、三酸（ｊ二窒素及び次亜塩素酸塩からなる群から選択さ れることを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の電池。 １４、前記反応）本物質は可溶性過酸化−ｒオンが′しな・乙ことを特徴どする 請求の範囲第１３頂に記載の電池。 １５、前記反応体物質はハロゲンからなることを特徴とする請求の範囲第１０項 に記載の電池。 記載の電池。