JPS6319980B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は、正極活物質に酸素を使用する電池、
例えば空気電池に用いられるガス拡散電極の製造
法に関するものである。 従来例の構成とその問題点 従来よりガス拡散電極の製造法としては、金属
又は金属酸化物などからなる触媒材と、活性炭と
を結着材で混練してスラリー状とし、これを集電
体、例えばニツケルネツトなどに塗着し、その後
撥水剤で処理して得るのが常であつた。この場合
の問題としては、組成の相異なる物質を均一に混
練することはなかなか困難であり、また均一な厚
みを得ることも困難であり、特性の一定したガス
拡散電極を得ることができないことである。ま
た、仮に触媒能の極めて優れた貴金属触媒を若干
でも使用する場合、前述の様な方式では多量の貴
金属を必要としてコスト高となる。従つて最近で
は安価なマンガン酸化物を活性炭に対し５〜
30wt％添加して用いる試みが多々散見されると
ころである。 発明の目的 本発明は、前述の問題点を解決するものであ
り、安価なマンガン酸化物を均一に活性炭の表面
に付着させ、かつまたシート状の活性炭を使用す
ることにより、生産性にも優れるガス拡散電極を
得るものである。 発明の構成 本発明は、前述の目的を達成するため、シート
状活性炭、好ましくは空孔率が50〜80％、坪量が
60〜300ｇ／m²のシート状活性炭を使用し、この
シート状活性炭の空孔部に硫酸マンガンの水溶液
を含浸させ、その後、沈澱剤として有機の炭酸塩
を所定量滴下し、撹拌させて、硫酸マンガンを炭
酸マンガンとして沈澱させ、その後、炭酸マンガ
ンを非酸化性雰囲気で熱処理することにより所定
量のマンガン酸化物を活性炭に付着させ、プレス
等で所定の厚みに加圧してガス拡散電極を得るこ
とを特徴としたものである。 シート状活性炭としては、空孔率が50〜80％、
坪量が60〜300ｇ／m²の不織布または織布が好ま
しく、その表面積はこの種の用途としては1500
m²／ｇ以上のものである。また空孔率を50〜80％
に規定したのは、50％以下であると、保液能にお
いて十分でなく硫酸マンガンを十分に保持し得な
いからであり、逆に80％以上であると密度が粗く
なり、得られるガス拡散電極に巣が発生して電極
としての用をなさなくなる。また坪量を60〜300
ｇ／m²にしたのは60ｇ／m²以下であると、機械的
強度が弱いため、ロール巻き取り作業が不可能と
なり、逆に300ｇ／m²以上であると繊維間の目が
密となり、硫酸マンガン溶液の保液能が悪くなつ
て生成するマンガン酸化物が均一に分布しなくな
るためである。また有機の炭酸塩を使用するの
は、炭酸アンモニウム、炭酸ソーダなどの無機の
炭酸塩を沈澱剤として用いると、反応が比較的速
くかつ生成する炭酸マンガンの粒子も大きく、シ
ート状活性炭表面内に均一に炭酸マンガンが分布
しないためである。 実施例の説明 以下、本発明の実施例につき図とともに説明す
る。まず、第１図に示すように硫酸マンガンの１
モル／ｌ水溶液を調製して反応槽１内に満たし、
次に反応槽１内に、シート状活性炭２を浸し、沈
澱剤である有機の炭酸塩を滴下ポツト３より所定
量滴下し、撹拌装置４で良く撹拌しつつシート状
活性炭内に炭酸マンガンを沈澱させる。 次に、シート状活性炭をローラ５で巻きとり、
60℃〜80℃の雰囲気中で12時間予備乾燥を実施す
る。この後窒素ガス等の不活性雰囲気中で、炭酸
マンガンの熱分解温度400〜500℃にて熱処理を行
なう。なおこの熱処理工程の前後に撥水剤、例え
ばフツ素樹脂の水性デイスパージヨン中に浸漬し
て撥水処理を施す。このように熱処理および撥水
処理したものを所定の厚みにプレスし、ガス拡散
電極を得る。 次にこのガス拡散電極を、ニツケル極を対極と
して陰分極を行なつて、酸化水銀参照電極に対す
る電位変化、つまり分極特性を比較した。なおこ
の時の電極面積は１cm²、電解液としては濃度
30wt％の水酸化カリウム水溶液を用いて比較し
た。第２図はその結果を示すものであり、図中の
記号は下記の(A)〜(D)の条件で合成した触媒材を示
す。 (A) 空孔率75％、坪量80ｇ／m²のシート状活性炭
にマンガン酸化物として15wt％添加し、厚さ
0.4ｍ／ｍにプレスしたもの。なお炭酸マンガ
ンの沈澱剤には炭酸グアニジンの水溶液を用い
た。 (B) 空孔率60％、坪量250ｇ／m²のシート状活性
炭にマンガン酸化物として8wt％添加したもの
を、厚さ0.45ｍ／ｍにプレスしたもの。沈澱剤
は、炭酸エチルを水とエタノールとの混合液に
溶解したものを用いた。 (C) 空孔率80％、坪量150ｇ／m²、マンガン酸化
物として20wt％添加したものを厚さ0.43ｍ／ｍ
にプレスしたもの。沈澱剤としては炭酸フエニ
ルを水とエタノールとの混合液に溶解したもの
を用いた。 (D) 従来方式で、活性炭とマンガン酸化物
（MnO₂）との混合物をニツケルスクリーンに
充填し、厚さ0.45ｍ／ｍとしたもの。なおマン
ガン酸化物の添加量は10wt％とした。 次に、これら(A)〜(D)の各ガス拡散電極を用いて
第３図に示すIEC規格R44サイズの空気電池を構
成した。 第３図において１１は正極容器で、その内部に
はガス拡散電極１２、撥水膜１３、セパレータ１
４が挿入されており、負極亜鉛１５は負極容器１
６に充填されている。１７は封口ガスケツト、１
８は空気拡散と、漏液防止のために吸液性を有し
た支持紙である。１９は通常外側がシール紙（図
示せず）でおおわれて、使用時にシール紙を除去
して空気を供給するための空気取入孔である。 この(A)〜(D)の４種類の電池各20個を用意し、
620Ωの負荷をつないで定低抗放電した際の容量
バラツキを比較したところ、次表の結果が得られ
た。

【表】 発明の効果 以上述べたように、本発明の方法で得られるガ
ス拡散電極は電池特性を安定させるとともに、そ
の生産性にも優れるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例におけるガス拡散電極
の製造工程を示す概略図、第２図はガス拡散電極
の分極特性を示す図、第３図は同ガス拡散電極を
用いた空気電池の半断面図である。 １……反応槽、２……シート状活性炭、３……
有機の炭酸塩を収容した滴下ポツト、４……撹拌
装置、１２……ガス拡散電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 空孔率が50〜80％、坪量が60〜300ｇ／m²の
   シート状活性炭を硫酸マンガン水溶液中に浸漬
   し、ついで硫酸マンガン水溶液に有機の炭酸塩を
   沈澱剤として添加して前記シート状活性炭に炭酸
   マンガンを沈澱させた後、非酸化性雰囲気中で加
   熱処理して前記シート状活性炭にマンガン酸化物
   を付着させ、ついで加圧することを特徴とする電
   池用ガス拡散電極の製造法。 ２ 有機の炭酸塩が炭酸エチル、炭酸グアニジン
   及び炭酸フエニルの群から選ばれたいずれかであ
   る特許請求の範囲第１項記載の電池用ガス拡散電
   極の製造法。