JPS6396873A

JPS6396873A - 薄型空気電池

Info

Publication number: JPS6396873A
Application number: JP24376586A
Authority: JP
Inventors: Kenji Matsumoto; 研二松本; Masanori Suzuki; 正則鈴木; Yasushi Oe; 靖大江
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1986-10-14
Filing date: 1986-10-14
Publication date: 1988-04-27

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〉本発明は、空気電池で特に負極電極を工夫することによ
り、厚みな障めて薄いものにした薄型空気電池に関する
ものである。

〈従来技術およびその問題点〉従来から厚さの極めて薄い薄型電池は、ディスプレー、
カード、印刷物等の薄型製品と一体化した利用法の点か
ら大いに期待され、二酸化マンガン−亜鉛系薄型電池あ
るいは、リチウム、二酸化マンガン系薄型電池が提案さ
れている。しかし。

従来のマンガン−亜鉛系薄型電池、あるいは、マンガン
−リチウム系薄を電池は、エネルギー密度が低く、薄型
化に伴ない、電池容量も極めて小さくなる欠点を有して
いた。さらにマンガン−リチウム系薄型電池は、放電電
流が数置μＡ／−以下と極めて小さい欠点も有していた
。

一方、空気中の酸素を正極活物質として使用する空気電
池は電池内容積の大部分を負極活物質で占めることがで
きるため、エネルギー密度が高く。

リチウム二酸化マンガン電池のエネルギー密度の約２．
５倍である。（Ｄｉｃｋ　Ｐｙｔｃｈｅｓ　Ｅｌｅｃｔ
ｒｏ　−ｎｉｃｓ　＆　Ｐｏｗｅｒ　　Ｊｕｌｙ　／Ａ
ｕ３”ｔ５７７　’８３）さらに、放電電流密度も数ｍ
Ａ／ｆｆｌと極めて太き空気電池の従来例は、商業的に
入手可能な空気亜鉛ボタン電池がある、このボタン電池
は、アマルガム化した亜鉛を含む金属性の負極缶と空気
孔タン電池は、金属製缶より造られているため、電池厚
みが厚く、薄型製品と一体化した利用が困難であった、さらに該電池の限界電流は、空気孔の孔径面積が増加す
るにつれて増加するが、この孔径面積が増加するにつれ
て、電解液中の水分の逸散および二酸化炭素の浸透も増
加し、電池容量および該電池の有効寿命に悪影響をもた
らした。

これらの制約のため、ボタン形空気亜鉛電池は。

ミＩＪアンペアの比較的大きい電流を必要とするが。

鷹池寿命が′短かくて良い補聴器用電源としてのみ実用
化されているにすぎない。

本発明者は１体積当りのエネルギー密度の高い空気電池
を薄型化することにより、厚みが薄く。

かつ、を池容量も太き（、さらに放電電流も大きい薄を
電池を勘案した、しかし、従来のボタン形電池のゲル状負極合剤を用い薄
型電池を作成すると、ボタン形電池のかしめかないため
、負極合剤と集電体の密着が悪（経時的に変化し、さら
に放電利用率も低（、安定した電池性能を有する薄型空
気電池を作成できない欠点を有していた。

〈問題を解決するための手段〉本発明は１以上の現状を鑑みてなされたものであり、負
極活物質を集電体上に接着してなる負極電極を用い、薄
型空気電池を作成することにより。

集電体との密着性がよく、活物質の利用率にすぐれ、か
つ、放電電流の大きい薄を空気電池を提供するものであ
る。

〈発明の詳述〉以下本発明を図面を用い更に詳細に説明する。

第１図は本発明による薄型空気電池の１部前壁を削除し
た斜視図、第２図は、負極電極の断面図である。

第２図において、負極活物質（６）は、負極集電体（７
）に接着してなる。ここで負極活物質（６）は、好まし
くは、亜鉛もしくは汞化亜鉛であるが、これらに限定さ
れるものではなく１例えば、鉄、カドミウム、マグネシ
ウム、アルミニウム、リチウムなどおよびそれらの適当
な化合物、又は混合物が含まれる。

また形状も箔状のものあるいは粉末状のもの等が含まれ
る。さらに負極集電体（力は、薄い金属箔状あるいはフ
ィルム状であることが重要であり。

さらに電子伝導性がよ（、かつ、電気化学的に安定であ
ればよく、ニッケル箔、ステンレス箔、ニッケルメッキ
を付したステンレス箔あるいは、導電性フィラーを樹脂
に混練して作成した導電性フィルムあるいは、該導電性
フィルムと金属箔とのラミネートフィルム等周知のもの
が用いられる。

ここで、負極活物質（６）と負極集電体（７）の接着方
法は１例えば、該負極活物質（６）が箔状である場合。

該負極活物質（６）と負極集電体（７）の間に、アイオ
ノマー樹脂、塩素化ポリオレフィン樹脂、あるいはアク
リル系樹脂等の熱融着性樹脂にアセチレンブラック、ニ
ッケル粉末等の導電性フィラーを混練した樹脂を載置後
熱プレスすることにより接着する方法があり、また、該
負極活物質（６）が粉末状である場合、該負極活物質（
６）をセルロースエーテル系樹脂、アクリルエステルエ
マルジョン、酢酸ビニルエマルジョン、塩素化ポリオレ
フィン樹脂等の有機バインダーと水あるいは有機溶剤を
用いインキ化し、該負極集電体（７）に塗布、乾燥する
ことにより接着する方法などがあげられるが、これらに
限定されるものではなく、電気的接続を保ち挿着されて
いればよく、かつ、用いる接着剤も負極活物質（６）と
負極集電体（７）に接着性があり、かつ電気化学的に安
定であればよ（、負極集電体（力の材質および負極活物
質（６）の形状により広範囲に変化しうる。

第１図上述ゆ様に構成した負極電極は、セパレーター（
３）を介してガス拡散１１Ｌ極（４）と対向してなる。

ここでセパレーター（３）は、電気的に絶縁を保ち。

かつイオンの移動を妨げないものであればよく紙、各種
の不織布、微孔性フィルムおよび半透嘆等周知のセパレ
ーターを用いる。

該ガス拡散電極（４）は、酸素を電気化学的に還元しう
る触媒（例えば白金、銀、ニッケル等の貴金属あるいは
、フタロシアニン系化合物、マンガン酸化物等が周知で
あるが、これらに限定されるものではない）と撥水性バ
インダー、導電性助剤をガス拡散電極用集電体に均一に
分散されてなる。

該ガス拡散電極用集電体は、空気電池に使用しうる周知
のタイプのものでよいが１本考案の特徴である厚みの極
めて薄い薄型空気電池を得るにに一！、。

厚みの薄いガス拡散電極用集電体１例え＆（、ニッケル
グリッド又ハ、ニッケルスク１）−ンメッシュが示され
る。

上述のガス拡散電極（４）は、正極集電体（１）と電気
的に接続されてなり、第１図にお（１てｔ１薄型空気電
池外周部で電気的に接続されてなるが、このことは限定
されるものではなく、（・がなる部位でも電気的に接続
されておればよ（・。

正極集電体（１）に設けられた空気孔（９）より拡散し
た空気中の酸素は、上述のガス拡散電極（４）上で電気
化学的に還元される。該空気孔（９）の百績、形状。

数１位置は好ましい電池特性を得るための広範囲に変わ
りうる。

該正極集電体（１）の材質は、前述の負極集電体（力と
同一の材質を用いることができる。

幾らかの適用において空気孔（９）とガス拡散電極（４
）の間に、酸素と親和性の高い不織布あるいは紙よりな
るガス拡散紙（２）を載置することが好ましく。

この結果ガス拡散電極（４）の表面に均一に酸素ガスが
拡散する。さらにガス拡散紙（２）とガス拡散電極（４
）の間に、ガスは容易に通すことができるが、実施上は
撥水性を有する撥水１！１（３）を設けることが好まし
く、一般的には、ポリテトラフルオロエチレン微孔膜、
ポリエチレンおよびポリプロピレン等からなる微孔膜が
用いられている。

封口材（８）は、正極集電体（１）と負極集電体（７）
の電気的絶縁を保ち、かつ、電解液が漏液しないために
、正極集電体（１）と負極集電体（力に強固に接着して
なるものであり、該封口材（内の材質、形状は。

正極集電体（１）と負極集電体（力の材質等により選択
されうる。

第１図の薄型空気電池の形状は長方形であるが本発明は
、これに限定されるものではなく１円形。

ドーナツ状、Ｌ字型あるいは３次元的な形状のもの等任
意の形状が可能である。

以上１本発明を一般的に説明したが１本発明のｔ３好ましい櫟様をより説明とため以下の実施例を掲げる。

しかし、これらの実施例は本発明を何ら制限するもので
はない。

〈実施ｇ７ＩＪ１＞第６図に薄型空気電池の分極曲線を示す。試験に供され
た薄型空気電池は負極電極を除も・て同一構成である。

一つのグループは２００メツシユ以下の氷化亜鉛（氷化
率３．２％）を有機ノ（インタ゛−としてアクリル酸エ
ステル５重量部、ヒト°ロキシプロビルセルロース１重
量部有機溶剤としてジエチレングリコールジメチルエー
テルを用（・、インキ化し、スクリーン印刷によりアセ
チレンフ゛ラック５５重量パーセントを含む低密度ボ１
ノエチレンフィルムよりなる導電性フィルムと２０μ硬
質アルミ箔とのラミネートフィルムよりなる負極集電体
上に３２瞭１２　ｒｍ厚み約０．２順の形状で塗布後乾
燥して負極電極Ａを作成した。他のグループは同一の亜
鉛粉末を１重量部のポリアクリル酸ナトリウムと４％の
酸化亜鉛を含む６０％水酸化カリウムからなる電解質で
ゲル化後、前述と同一組成の負極集電体上に３２酎Ｘ１
９ｍ１ｌ１１の形状で載置し負極電極Ｂを作成した。

上述の様に作成した負極電極に前述の電解質を含浸させ
た。

２０μポリプロピレン不織布よりなるセパレーター、ニ
ッケル触媒とアセチレンブラックよすする導電性助剤、
ポリテトラフルオロエチレン水性ディスパージョンより
なる撥水性〕（インダーを練合シ、ステンレスメツシュ
（６０メツシユ）ニニッケルをメッキしたガス拡散電極
用集電体に充填乾燥してなるガス拡散電極、ポリテトラ
フルオロエチレン微孔膜（膜厚Ｑ、Ｑ５ｇ、孔径約０．
５μｍ。

開孔率５０％）よりなる撥水膜祇よりなるガス拡敷紙１
００μの空気孔４つを有するステンレス箔（ＳＵＳ３０
４）　　厚み３０ｔｔｍ）よりなる正極集電体な順次重
ね合せ、外周部をマレイン酸変性ポリプロピレン／Ｐ　
Ｅ　Ｔ／マレイン酸変性ポリプロピレンより構成された
封口材を用い、ヒートシールすることにより封口し、薄
型空気電池を作成した。

上述の様に構成した薄型空気電池は、外寸が４８１ｇＸ
３５１１１１１１．厚みが０．４８０ｒｒａＡと極めて
薄い薄型空気電池を得た。

第６図より明らかな様に本発明による負極電池Ａを用い
た薄型空気電池Ａは、従来の負極電極Ｂを用いた薄型空
気電池Ｂよりも分極特性に優れた゛直流を敗り出すこと
ができる。

〈実施例２〉ハ、負極活物質に表面を氷化させた７０μ亜鉛箔を用い
、５０μｍステンレス箔にニッケルメッキを布した負極
集電体と該負極活物質問にアセチレンブラック４０重量
％を混練したマレイン酸変性ポリプロピレンよりなる熱
融着性樹脂を載置し、熱プレスすることにより接着して
なる負極電極Ｃを作成した。

該負極電極Ｃを用い、実施例１で示したと同一構成で薄
型空気電池Ｃを作成した。

実施例１および実施例２での薄型空気電池Ａ。

Ｂ、Ｃの内部抵抗を表１にさらに６２００走抵抗での放
電曲線を第４図に示した。

表１薄型空気電池　　　　ＡＢＣ表１．第４図より本発明による薄型空気電池Ａ。

および薄型空気電池Ｃは、電池内部抵抗が極めて低（、
かつ放電容量が大きいことがわかる。

〈発明の効果〉本発明は以上の如くであり、負極活物質を集電体上に接
着してなる負極電極を用いることにより。

分極特性に優れ、大電流放電に適し、かつ電池内部抵抗
が低く、放電容量の大きい薄型空気電池を作成でき、工
業的価値の極めて大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明による薄型空気電池の一実施例の一部
前壁を削除したところを示す斜視図であり、第２図は１
本発明による負極電極の一例を示す断面図である。第６
図は、薄型空気電池の分極曲線を示すグラフ図、第４図
は、薄型空気電池の定抵抗放電曲線を示すグラフ図であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】１）正極活物質に空気中の酸素、負極活物質に金属を用
いた空気電池において、負極活物質を集電体上に接着してなる負極電極を用いた
ことを特徴とする薄型空気電池。２）負極活物質を熱融着性樹脂を用い集電体上に接着し
た特許請求の範囲第１項記載の薄型空気電池。３）負極活物質が粉末状であり、有機バインダーと溶剤
を用いインキ化し集電体上に塗布乾燥して接着した特許
請求の範囲第１項記載の薄型空気電池。