JPS6132358A - 電池用電極 - 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】 〔産業上の利用分野〕 空気電池や燃料電池のように、導電能とともに気体通過
能や触媒能を要求される電極。

〔従来の技術〕

非焼成と焼成の両タイプに分けられる。非焼成タイプは
例えば弗素樹脂などをバインダーとして使用し、また、
焼成タイプはバインダーとして炭素化するものを使用し
、これを焼成して炭化せしめたものである。

両者ともバインダーだけではなかなか特性良好な電極と
はならず９通常は特性向上のための粒子を分散含有せし
める。活性炭などの触媒粒子はその代表例である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

触媒粒子は、１！極を通過する酸素などの活物質と隔離
されていては機能を十分に発揮しない。

しかるに、前述した非焼成、焼成の両タイプともバイン
ダーが往々にして触媒粒子表面を必要以上に覆ってしま
うためであろうが１期待したほど融媒能を向上させられ
ず、即ち、大電流を取シ出せない。

〔問題点を解決するための手段〕

膨張黒鉛の加圧成形体をして、連遠気一孔を有する電池
用電極とする。この加圧成形体は触媒粒子を分散含有し
ている。勿論、他の材料が併用されていてもよい。例え
ば、気体通過能の制御用材である。

以下詳述する。

膨張黒鉛の製法については既によく知られている。例え
ば、濃硫酸と濃硝酸の混酸に塩素酸湿式酸化した黒鉛を
急速な高温熱処理すると摂られる。黒鉛の種類や膨張処
理の条件などによっても異なるが１０００倍位膨張させ
るこをもあながち困難なことではない。

また、触媒粒子としては、活性炭、ゼオライト、金属フ
タロシアニンやその誘導体、白金。

パラジウム、銀など例示でき、活性能向上処理を施こさ
れる場合もある。比較的安価でなじみも良い活性炭は好
ましい触媒粒子である。

分散含有は必要に応じて水などの分散媒を用いながら混
合すればよい。十分混合する前に膨張黒鉛が過度の圧力
を受けなければ種々装置を利用することができる。簡便
なのはミキサーによるトライブレンドである。

混合物を一方向あるいは多方向から必要に応じて複数回
にわたりて加圧して成形体とし、また、必要に応じて切
削や打ち抜きなどの整形とか撥水処理などを施して使用
する。予備加圧しておいたものを複数合わせて成形する
こともあるし、集電材の一部を埋入するよう成形するこ
ともあるし、また、ボタン型の場合など、正極缶内に混
合物を入れた後から必要に応じて和紙などのセパレータ
を介して加圧成形することもできる。

以上において、材料の使用割合、触媒粒子の粒径、加圧
成形時の圧力や加圧方向などは、単１型、単２型といり
た通常の筒状電池用とするか、それともボタンｍ１！池
用とするかとか、あるいはまた、どの程度の特性や成形
物強度を所望するかなどによって適宜設定される。即ち
。

単独には、膨張黒鉛：触媒粒子（重量比〕＝１＝９〜９
：１．触媒粒子径（平均）＝１μｍ〜１賜、圧力＝、１
０　ＫＦ　／　！！Ｊ　〜１００１１５ｎ　／（！１４
といった如く広範囲、更にはよシ広範囲から選択され得
るが、膨張黒鉛の使用割合を小さζすると触媒能は太き
く発揮される反面、成形物強度は小さくなシ、逆に、膨
張黒鉛の使用割合を大きくすると成形物強度も大きくな
る反面、触媒能は小さくなシ、成形物強度と関係する一
加圧成形時の圧力は、圧力が高いと成形物強度も大きく
なる反面、気体通過能は小さくなシ、圧力が低いと気体
通過能は大きくなる反面、成形物強度が小さくなるとい
った如く、互いに影響し合うし。

また、肉厚が仮に０．５　ｗｔｂの電極を得んとする場
合、触媒粒子径が１腸もあれば、これをつぶすしかない
。ちなみに、加圧成形時の加圧方向について付記すると
、一方向からなされるものである場合、単１型、単２型
などの筒状の空気電池用に中空筒状電極とするときには
中空筒の輪方向に１　また、ボタン型空気電池用にシー
ト状電極とするときにはシートの厚さ方向に、それぞれ
加圧方向を合わせると概してよい結果が得られる。比較
的肉厚であって成形物強度も望まれるか、それとも肉薄
でよく、シかも、成形物強度もあまシ望まれないか、か
ようのことに。

加圧成形物に与えられる気体通過能の異方性を利用した
ものでちる。更に、所望する特性に対して成形物強度を
如何にしても十分−得ら゛れず輔。

動的なバインダーを併用せざるを得ない場合には、ポリ
テトラフルオロエチレンのような繊維化し易い物質を少
量で使用するとよい。膨張黒鉛との混合時や膨張黒鉛、
触媒粒子などとの混合時に剪断力を与えて繊維化し、膨
張黒鉛また場合によっては触媒粒子などに網状に絡ませ
るのである。必要に応じて炭化処理をなしてもよい。

〔作用〕

触媒粒子は、膨張黒鉛の加圧成形体の連通気孔にあって
広い面積を有効的に触媒能の発揮に用いる。また、加圧
成形された膨張黒鉛は、成形時の圧力によっても異なる
が良好な導電能を発揮する。

〔実施例〕

以下、単に部とあるのは重量部を示す。

〈実施例１〉 平均粒径５００μｎ幕の鱗状黒鉛に、濃硫酸と濃硝酸の
８５：１５溶液を加え、約１０分間湯浴加熱後、水洗、
乾燥し、これを５００℃迄急速加熱して膨張させた。膨
張後の体積は−もとのおよそ１００〜１５０倍位である
。

上で得た膨張黒鉛と活性炭（粒径５０メツシユ〜３００
メソンユ）とを回転刃付きミキサーで十分にトライブレ
ンドした。膨張黒鉛と活性炭との重量比は１：１である
。

得た混合物を円筒形の型に入れ、長さが１０分の１にな
るよう加圧した。予備加圧である。

予備加工品を、これが無理なく入る径の型に複数本直列
に入れ１　ｔｏｎβの圧力で加圧した。得た成形物は直
径が１２賜であシ、これを長さ４部１ｍｓにした後、旋
盤で直径６腸長さ６５腸の円筒状中心孔を形成した。

〈実施例２．３＞ 実施例１において１膨張黒鉛と活性炭との使用割合を１
：１から７：３及び６：７と変えた以外すべて実施例１
と同様にしたものをそれぞれ実施例２，３とした。

〈実施例４，５〉 実施例１において、加圧時の圧力をｉ　ｔｏｎ／ｄから
１０　ｔｏｎ／ｃ＋Ｊ、　　１００　ＫＪＩ／　ｃ＋７
と変えた以外すべて実施例１と同様にしたものをそれぞ
れ実施例４．５とした。

く比較例１〉 実施例１で使用した黒鉛１００部、活性炭１００部、そ
れに、ポリテトラフルオロエチレンの粉末８０部をニー
グーで混合後、ホットプレスし、中心孔を形成し、実施
例１と同様形状の成形品を得た。

く比較例２〉 実施例１で使用した黒鉛１０’ｏｉ５．活性炭１００部
、それに、塩化ビニルｍｌ脂ｉｏｏ部。

ジオクチルフタレート（可塑剤）６先部、ステアリン酸
塩（安定剤）５部、メチルエチルケトン（溶剤）１５０
部を５本ロールがけし、押出成形、中心孔形成した後、
６００℃までの不融化処理と９００°Ｃまでの焼成処理
をし、実施例１と同様形状の品物を得た。

上記各側で得たものについての長さ方向の比抵抗値及び
８６０Ｔｏｒｒの空気を中心孔に圧送した場合の通過能
を表−１に示す。

表−１ 〈実施例６〉 底面に空気取入孔を設けた正極缶内に空気拡散紙、撥水
膜、金屈網を順に敷き、その上に。

実施例１で得た膨張黒鉛と活性炭との混合物を正極缶上
端面まで入れ、その上に化ツクレータを置き、　　５１
（、ｐ　／　ｃ＋Ｊの圧力で加圧した後、氷化亜鉛粉末
と５５％水酸化カリウム水溶液とをカルボキシメチルセ
ルロースでゲル化した負極合剤を入れ、ガスケット及び
電極缶を封してｌｌ、４．４タイプのボタン型空気電池
を作製した。

く比較例６〉へ 実施例乙において、膨張黒鉛と活性炭との混合物を加圧
することＫよらず、比較例１で得た混合物をシート状に
したものを使用した以外すべて実施例６と同様にした。

〔発明の効果〕

実施例１〜５．比較例１，２で得たものの表面をパラフ
ィンで撥水処理し、これを使用して単２型の筒状電池を
宿成した（電解液：実施例６で使用した負極合材、電極
缶ニー　９９．９％亜鉛。

電解液中の正極長さ：３Ｑｙ＋ａ）。これらの電池に２
０Ωの負荷抵抗を接続したとき、並びに。

実施例６．比較例３で得た電池に１０００の負荷抵抗を
接°続したときの放電試験結果を表−２に示す。

表−２ （注１）ｒｃｒ回路電圧」は負荷抵抗なしの電圧。

（注２）　「初期電圧」は放電開始５分後における値。

（注５）ｒｏ１ｖ低下」は初期電圧値から０．１ｖ低下
するまでの放電時間。

（注４）　「有効放電」は電圧が０．７５　Ｖになるま
での放電時間。

表−２よりわかるように１本発明の電池用電極を使用し
たものは大電流が取り出せる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 触媒粒子を分散含有する膨張黒鉛の加圧成形体よりなる
   連通気孔を有する電池用電極。