CN102334228B

CN102334228B - 空气电池

Info

Publication number: CN102334228B
Application number: CN200980157499.4A
Authority: CN
Inventors: 水野史教; 中西真二
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-03-06
Filing date: 2009-03-06
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2029-03-06
Also published as: JPWO2010100749A1; CN102334228A; US20110287329A1; JP5246326B2; WO2010100749A1

Abstract

本发明提供一种能够在早期检测到水的浸入的空气电池。该空气电池具有发电部和箱体；该发电部具备被供给含有氧的气体的空气极、包含碱金属的负极以及具有在空气极与负极之间承担离子的传导的电解质的电解质层；该箱体收容该发电部；在该箱体内设有氢检测单元。

Description

空气电池

技术领域

本发明涉及一种空气电池。

背景技术

空气电池为将氧作为正极活性物质的电池，在放电时从外部取入空气加以使用。因此，与在电池内具有正极及负极的活性物质的其它电池相比，能够增大在电池容器内占据的负极活性物质的比例。因此，具有在原理上能够放电的电容量大并且容易小型化、轻质化的特征。另外，用作正极活性物质的氧的氧化力强，所以，电池电动势比较高。另外，氧还存在没有资源上的制约、为清洁材料这样的特征，因此，空气电池的环境负荷小。这样，空气电池具有许多优点，向混合动力车用电池、便携设备用电池等方面的利用受到期待。

若在紧急时或非常时等情况下水浸入到在负极使用金属的空气电池，则存在水与金属反应的危险。若水与金属反应，则可以预想到空气电池劣化这一情况。因此，可以认为，为了抑制空气电池的劣化，在早期检测到水向空气电池的浸入很重要。

作为与这样的空气电池相关的技术，例如在专利文献1中公开了在检测到的电压为阈值以下的场合发出低电压警报的空气电池。另外，在专利文献2中公开了用于金属空气电池的通气***，该通气***具有将反应空气供给到空气电池的管路和使反应空气流动的空气流动装置。

专利文献1：日本特开2000-209787号公报

专利文献2：日本专利第3051455号

发明内容

发明要解决的问题

根据公开于专利文献1的技术，若检测到的电压为阈值以下，则发出低电压警报，所以，能够容易地识别空气电池的电压是否在阈值以下。然而，即使水浸入到空气电池内，空气电池的工作电压也不变动。因此，在公开于专利文献1的技术中，存在难以在早期检测出水的浸入的问题。即使简单地组合公开于专利文献1的技术和公开于专利文献2的技术，也难以解决该问题。

因此，本发明的目的在于提供一种能够在早期检测到水的浸入的空气电池。

用于解决问题的手段

为了解决上述问题，本发明采用以下的方案。即，

本发明为一种空气电池，其特征在于：具有发电部和箱体，该发电部设置有供给含有氧的气体的空气极、包含碱金属的负极以及具有在上述空气极与上述负极之间承担离子的传导的电解质的电解质层；该箱体收容该发电部，在上述箱体内设有氢检测单元。

在这里，在本发明中，“氢检测单元”若为能够检测到碱金属与浸入到箱体内的水反应而生成了的氢的氢检测单元，则其形态没有特别的限定。作为本发明的氢检测单元的具体例，除了接触燃烧式的氢传感器、半导体式的氢传感器外，还可以列举出微热电式的氢传感器等。

另外，在上述本发明中，箱体最好密闭含有氧的气体。

另外，在上述本发明中，箱体最好收容有朝发电部引导未被发电部使用的含有氧的气体的流路，在该流路中配置有氢检测单元。

另外，在箱体中收容有将未由空气极使用的含有氧的气体向空气极引导的流路的上述本发明中，流路最好为管路。

另外，在上述本发明中，在箱体中最好收容多个发电部。

发明的效果

在本发明的空气电池中，设有氢检测单元。因此，能够由氢检测单元检测碱金属与浸入到电池内的水反应而生成了的氢。通过检测氢，能够在早期检测出水向电池内的浸入，所以，根据本发明，能够提供一种能够在早期检测出水的浸入的空气电池。

另外，在本发明中，含有氧的气体被密封在箱体中，从而能够在早期检测到氢。因此，通过形成该形态，容易在早期检测到水的浸入。

另外，在本发明中，在箱体中收容有将未由空气极使用的含有氧的气体引导至空气极的流路(例如，管路)的场合，在该流路上配置有氢检测单元，从而能够在早期检测出水的浸入。

另外，在本发明中，在箱体中收容有多个发电部，从而能够在早期检测出浸入到多个发电部中的1个以上的发电部的水。

附图说明

图1为表示空气电池10的形态例的剖视图。

图2为表示空气电池20的形态例的剖视图。

图3为表示空气电池30的形态例的剖视图。

图4为表示空气电池40的形态例的剖视图。

图5为表示空气电池50的形态例的剖视图。

图6为表示空气电池60的形态例的剖视图。

符号的说明

1...空气极

2...负极

3...电解质层

4...发电部

5...氧层

6...箱体

7...氢传感器(氢检测单元)

8...空间

9...输出单元

10...空气电池

20...空气电池

21...箱体

22...电解液

23...结构体

24...氧层

25...氧流路

26...空间

30...空气电池

31...流路

32...结构体

33...箱体

34...入口(氧入口)

35...出口(氧出口)

36...空气极

37...负极

40...空气电池

41...流路

42...管路

43...箱体

50...空气电池

51...流路

51x...流路

52...箱体

53...入口(氧入口)

54...出口(氧出口)

60...空气电池

61...容器

具体实施方式

若在紧急时或非常时等水浸入到空气电池的发电部，则空气电池将劣化。但是，此前提出的空气电池难以在早期检测出水的浸入。本发明者经过认真研究后发现，通过采用在箱体内设置氢检测单元的方式，能够检测出发电部的碱金属与浸入了的水反应而生成了的氢，其结果，能够在早期检测出水的浸入。可以认为，通过在早期检测出水的浸入，能够抑制空气电池的劣化。

本发明就是根据该发现而作出的。本发明的主要的目的在于提供一种能够在早期检测出水的浸入的空气电池。

下面，参照附图说明本发明。以下所示的形态为本发明的例示，本发明并不限于以下所示的形态。

1.第1实施方式

图1为概略地表示本发明的空气电池10的形态例的剖视图。如图1所示，空气电池10具有发电部4、氧层5及箱体6；该发电部4具有空气极1、负极2以及配置在空气极1与负极2之间的电解质层3；该氧层5配置在空气极1这一侧；该箱体6收容发电部4及氧层5。另外，在箱体6的内侧，还在负极2的更上方设置氢检测单元7(以下称为“氢传感器7”)，氢传感器7连接到在氢浓度超过了阈值的场合输出电子信号的输出单元9。在空气电池10中，在负极2中含有能够放出或吸藏·放出碱金属的离子的物质(碱金属的单体或化合物。以下称为“碱金属”。)。另外，在箱体6的上表面与氧层5之间的空间8中充满了含有氧的气体。

若在紧急时、非常时等情况下浸入到箱体6的内侧的水与包含在负极2中的碱金属反应，则生成氢。例如，在负极2含有Li的场合，该Li与水反应，从而生成氢及LiOH。这样生成了的氢向上方扩散。如上述那样，在箱体6的内侧，在比负极2更上方的位置设有氢传感器7。因此，根据该空气电池10，能够由氢传感器7检测浸入到箱体6的内侧的水与负极2中含有的碱金属反应而生成了的氢。氢传感器7的检测结果此后向输出单元9输出。如上述那样，在氢浓度超过了阈值的场合，输出单元9输出电子信号，因此，根据该空气电池10，通过由输出单元9输出了的电子信号，能够在早期检测出水向箱体6的浸入。因此，根据空气电池10，能够在早期检测出水向箱体6的浸入。所以，根据该空气电池10，能够抑制电池的劣化·异常·失控。以下，对空气电池10的各个结构进行说明。

<空气极1>

空气极1含有导电性材料、催化剂以及将它们粘结的粘结材料。

空气极1中含有的导电性材料若能够经得住空气电池10使用时的环境且具有导电性，则没有特别的限定。作为空气极1中含有的导电性材料，可以例示出碳黑、介孔碳等碳材料等。另外，从抑制反应场的减少及电池容量的下降等观点出发，空气极1中的导电性材料的含有量最好在10质量％以上。另外，从形成为能够发挥充分的催化剂功能的形态等观点出发，空气极1中的导电性材料的含量最好在99质量％以下。

作为空气极1中含有的催化剂，可以例示出酞菁钴及二氧化锰等。从形成为能够发挥充分的催化剂功能的形态等观点出发，空气极1中的催化剂的含量最好在1质量％以上。另外，从抑制反应场的减少及电池容量的下降等观点出发，空气极1中的催化剂的含有量最好在90质量％以下。

作为空气极1中含有的粘结材料，可以例示出聚偏氟乙烯(PVDF)及聚四氟乙烯(PTFE)等。空气极1中的粘结材料的含有量虽然无特别限定，但是例如最好在10质量％以下，若在1质量％以上5质量％以下，则更理想。

空气极1，例如可以通过在后述的空气极集电体的表面利用刮匀涂装法涂覆由碳黑、催化剂以及粘结材料构成的涂料等方法制作。此外，也可通过将包含碳黑及催化剂的混合粉末热压接等方法来制作。

<负极2>

负极2含有作为负极活性物质发挥作用的碱金属。另外，在负极2设有与负极2的内部或外面抵接、进行负极2的集电的负极集电体(未图示)。

作为能够包含在负极2中的碱金属的单体，可以例示出Li、Na、K等。另外，作为能够包含在负极2中的碱金属的化合物，可以例示出Li合金等。在空气电池10为锂空气二次电池的场合，从提供容易实现高容量化的空气电池10等观点出发，最好含有Li。

负极2至少含有负极活性物质即可，另外，也可以含有用于提高导电性的导电性材料、用于使碱金属等固化的粘结材料。从抑制反应场的减少及电池容量的降低等观点出发，负极2中的导电性材料的含有量最好在10质量％以下。另外，负极2中的粘结材料的含有量虽然没有特别限定，但是例如最好在10质量％以下，若在1质量％以上5质量％以下则更理想。能够包含在负极2中的导电性材料及粘结材料的种类、使用量等，可以与空气极1的场合相同。

在空气电池10中，按与负极2的内部或外面抵接的方式设置负极集电体。负极集电体承担进行负极2的集电的功能。在空气电池10中，负极集电体的材料若为具有导电性的材料，则没有特别限定。作为负极集电体的材料，可以例示出铜、不锈钢以及镍等。另外，作为负极集电体的形状，可以例示出薄片状、板状以及网格(格子)状等。在空气电池10中，负极2例如可以通过与空气极1同样的方法制作。

<电解质层3>

在电解质层3中，收容有在空气极1与负极2之间承担离子(碱金属的离子)的传导的电解质(液体或固体)。

在将液体的电解质(电解液)用于电解质层3的场合，若具有金属离子传导性，则电解液的形态没有特别的限定，例如可以列举出非水电解液。用于电解质层3的非水电解液的种类，最好相应于传导的金属离子的种类适当地选择。例如，锂空气电池的非水电解液，通常含有锂盐以及有机溶剂。作为锂盐，除了LiPF₆、LiBF₄、LiClO₄及LiAsF₆等无机锂盐外，还可以例示出LiCF₃SO₃、LiN(CF₃SO₂)₂、LiN(C₂F₅SO₂)₂、LiC(CF₃SO₂)₃等有机锂盐等。另外，作为有机溶剂，可以例示出碳酸乙烯酯(EC)、碳酸异丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸丁烯酯、γ-丁内酯、环丁砜、乙腈、1，2-二甲氧基甲烷、1，3-二甲氧基丙烷、二***、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃以及它们的混合物等。另外，从形成为将溶解氧高效地用于反应的形态等观点出发，有机溶剂最好为氧溶解性高的溶剂。非水电解液中的锂盐的浓度例如在0.2mol/L以上3mol/L以下。而且，在本发明的空气电池中，作为非水电解液，例如可以使用离子性液体等低挥发性液体。

另外，在将电解液用于电解质层3的场合，电解质层3最好形成为由隔离件保持电解液的形态。作为这样的隔离件，除了聚乙烯、聚丙烯等的多孔膜外，还可例示出树脂无纺布、玻璃纤维无纺布等无纺布等。

<氧层5>

氧层5承担将存在于箱体6内的氧气引导至空气极1的功能。氧层5为被朝向空气极1引导的空气的通道，例如，设置在以抵接于空气极1的内部或外面的方式进行空气极1的集电的空气极集电体上的孔，作为氧层5发挥作用。即，氧层5也可表现为空气极集电体5。

在空气电池10中，空气极集电体承担进行空气极1的集电的功能。在空气电池10中，空气极集电体的材料若为具有导电性的材料，则没有特别限定。作为空气极集电体的材料，可以例示出不锈钢、镍、铝、铁、钛以及碳等。作为这样的空气极集电体的形状，例如可例示出网格(格子)状等。

<箱体6>

在箱体6中至少收容有发电部4、氧层5、氢传感器7以及含有氧的气体。在空气电池10中，箱体6的形状没有特别限定。箱体6的构成材料可以适当使用能够用于金属空气电池的箱体的材料。另外，收容在箱体6中的(存在于空间8中的)含有氧的气体，例如可以使用压力为1.01×10⁵Pa、氧浓度为99.99％的氧气。

<氢传感器7>

氢传感器7检测浸入到箱体6中的水与负极2中含有的碱金属反应而生成了的氢，并将其结果向输出单元输出。在空气电池10中，氢传感器7若能发挥该功能，则没有特别限定，除了接触燃烧式的氢传感器、半导体式的氢传感器外，还可使用微热电式的氢传感器等公知的氢传感器。

<输出单元9>

输出单元9按无线或有线的方式与氢传感器7连接，在由氢传感器7检测出的氢浓度超过了阈值的场合，输出电子信号。在空气电池10中，能够通过由输出单元9输出了的电子信号在早期识别水向箱体6中的浸入。

在关于空气电池10的上述说明中，例示了发电部4与大气由箱体6的上表面隔开、发电部4没有向大气开放的形态，但本发明的空气电池不限于该形态。本发明的空气电池的箱体也可形成为未设置上盖的形态。但是，从形成为容易在早期检测到产生了的氢的形态等观点出发，最好形成为发电部4没有向大气开放的形态。此外，例如在将电解液用于电解质层3的场合，从形成为能够抑制电解液的枯竭的结构等观点出发，最好形成为发电部4没有向大气开放的形态。

2.第2实施方式

图2为概略地表示本发明的空气电池20的变形例的剖视图。在图2中，对采用与空气电池10同样的结构的部分标注与在图1中使用的符号相同的符号，并适当省略其说明。

如图2所示，空气电池20具有箱体21、电解液22、配置在电解液22中的结构体23、23，在箱体21的内壁上，在比电解液22更靠上方的位置，设置有氢传感器7。在空气电池20中，氢传感器7连接到在氢浓度超过了阈值的场合输出电子信号的输出单元9。箱体21的内侧成为密闭空间，在箱体21的上表面与电解液22之间的空间26中充满了含有氧的气体。空气电池20的结构体23具有以氧层24为边界左右对称地配置有发电部4、4的结构。充满在空间26中的含有氧的气体通过连接氧层24、24与空间26的氧流路25、25，朝氧层24、24扩散。

在空气电池20中，若紧急时或非常时等情况下浸入到箱体21的内侧的水，与配置在电解液22中的负极2、2所含有的碱金属发生反应，则生成氢。这样生成的氢通过与负极2、2...接触的电解液22，到达电解液22的上方的空间26。在这里，如上述那样，在箱体21的内壁，在比电解液22更靠上方的位置设置有氢传感器7。因此，能够由该氢传感器7检测出到达了空间26的氢。氢传感器7的检测结果，此后被向输出单元9输出。如上述那样，输出单元9在氢浓度超过了阈值的场合输出电子信号。因此，根据该空气电池20，通过由输出单元9输出了的电子信号，能够在早期检测出水向箱体21的浸入。因此，根据该空气电池20，能够抑制电池的劣化·异常·失控。下面，对空气电池20的各个结构进行说明。

<箱体21>

在箱体21中，至少收容有电解液22、结构体23、23、...、氢传感器7以及含有氧的气体。在空气电池20中，箱体21若具有为了抑制电解液22的枯竭而能够密闭箱体21的内侧的结构，则其形状没有特别的限定。箱体21的构成材料可以使用与箱体6相同的材料。另外，收容在箱体21中的(存在于空间26中的)含有氧的气体，例如可以使用压力为1.01×10⁵Pa、氧浓度为99.99％的氧气等。

<电解液22>

电解液22在空气极1、1、...以及负极2、2、...之间承担离子的传导。作为电解液22的具体例，可以列举出与能够用在电解质层3中的电解液同样的电解液。

<结构体23>

结构体23以氧层24为边界左右对称地配置有一对发电部4、4。按照该方式，容易提高结构体23的单位体积的输出(输出密度)。在空气电池20中，构成配置在电解液22中的发电部4、4、...的空气极1、1、...及负极2、2、...，既可电气串联，也可并联。不论为哪种连接方式，若1个负极2或多个负极2、2、...与水反应而生成氢，则该氢将通过电解液22到达空间26，因此能够由氢传感器7进行检测。

<氧层24>

氧层24承担将通过后述的氧流路25供给的含有氧的气体向空气极1、1引导的功能。氧层24为被向空气极1、1引导的空气的通道，例如设置于以抵接在空气极1、1的外面的方式进行空气极1、1的集电的空气极集电体的孔，作为氧层24发挥作用。即，氧层24也可表现为空气极集电体24。

<氧流路25>

氧流路25为将存在于空间26中的含有氧的气体向氧层24引导的氧通道。若能够发挥这样的功能，则氧流路25的形态没有特别的限定。氧流路25例如可由利用与箱体21同样的材料制作的筒状构件构成。

在关于空气电池20的上述说明中，例示了隔开间隔配置结构体23、23的形态，但本发明的空气电池并不局限于该形态，也可以形成为图2的负极2a与负极2b接触的形态，或负极2a与负极2b由1个构件构成(结构体23、23一体地构成)的形态。

3.第3实施方式

图3为概略地表示本发明的空气电池30的形态例的剖视图。图3的直线箭头表示含有氧的气体的流通方向。在图3中，对采用与空气电池10同样的结构的部分标注与在图1中使用的符号相同的符号，适当省略其说明。

如图3所示，空气电池30具有含有氧的气体流通的流路31、结构体32、32、...以及收容它们的箱体33。箱体33具有含有氧的气体的入口34(以下有时称为“氧入口34”)以及含有氧的气体的出口35(以下有时称为“氧出口35)，在箱体33的氧出口35的内壁，设置有氢传感器7。该氢传感器7连接到在氢浓度超过了阈值的场合输出电子信号的输出单元9。结构体32具有配置在左右端的空气极36、36、配置在中央的负极37以及分别配置在空气极36、36与负极37之间的电解质层3、3，空气极36、36以及负极37与电解质层3、3接触。在空气电池30中，空气极36、36...与流路31接触，在流路31中流动的含有氧的气体被供给到空气极36、36、...。

若紧急时、非常时等情况下浸入到箱体33的内侧的水，与负极37、37、...中含有的碱金属的单体或化合物反应，则生成氢。如上述那样，在空气电池30中，负极37、37、...与电解质层3、3、...接触。另外，与该电解质层3、3、...接触的空气极36、36、...，与流路31接触。因此，例如若收容在箱体33中的1个负极37与水反应而生成氢，则该氢通过接触于与水进行了反应的负极37的电解质层3以及与该电解质层3接触的空气极36到达流路31。如上述那样，在空气电池30中，在与流过流路31的含有氧的气体的出口相当的、箱体33的氧出口35(更为详细地说，是氧出口35的内壁)，设置氢传感器7。氢与在流路31中流动的含有氧的气体一起朝氧出口35扩散，所以，根据该空气电池30，能够由氢传感器7检测到在箱体33内产生的氢。氢传感器7的检测结果此后向输出单元9输出。如上述那样，在氢浓度超过了阈值的场合，输出单元9输出电子信号。因此，根据该空气电池30，通过由输出单元9输出的电子信号，能够在早期检测出水向箱体33的浸入。因此，根据该空气电池30，能够抑制电池的劣化·异常·失控。另外，在这里，说明了1个负极37与水反应的场合，但即使在收容于箱体33中的两个以上的负极37、37、...与水反应的场合，也同样能够由氢传感器7检测氢。下面，对空气电池30的各结构进行说明。

<流路31>

流路31为被向空气极36、36、...引导的含有氧的气体的通道。流路31可由不与设在电解质层3、3、...中的电解液反应的多孔质材料、网格状的筒状构件等构成。在流路31中流过的含有氧的气体，例如可以使用压力为1.01×10⁵Pa、氧浓度为99.99％的氧气。

<结构体32>

结构体32具有配置在左右端的空气极36、36、配置在中央的负极37以及分别配置在空气极36、36与负极37之间的电解质层3、3，空气极36、36以及负极37与电解质层3、3接触。通过形成为该形态，容易提高结构体32的单位体积的输出(输出密度)。在空气电池30中，空气极36、36、...以及负极37、37、...，既可以电串联，也可以并联。不论为哪种连接方式，都能够通过设置在氧出口35的氢传感器7以及输出单元9在早期检测到水向箱体33的内侧的浸入。

<箱体33>

在箱体33中至少收容有流路31、结构体32、32、...、以及氢传感器7，另外，具有作为流过流路31的氧的入口的氧入口34以及作为流过了流路31的氧的出口的氧出口35。箱体33的构成材料可以使用与箱体6相同的材料。

<空气极36>

空气极36含有导电性材料、催化剂以及对它们进行粘结的粘结材料，并设有以与空气极36的内部或外面抵接的方式进行空气极36的集电的空气极集电体(图中未表示)。可含在空气极36中的导电性材料、催化剂以及粘结材料的种类、含有量等，可以与空气极1相同。

<负极37>

负极37含有作为负极活性物质发挥作用的碱金属。另外，在负极37设有以与负极37的内部或外面抵接的方式进行负极37的集电的负极集电体(图中未表示)。负极37的构成材料可与负极2相同。

4.第4实施方式

图4为概略地表示本发明的空气电池40的形态例的剖视图。图4的直线箭头表示含有氧的气体的流通方向。在图4中，对采用与空气电池30同样的结构的部分标注与在图3中使用的符号相同的符号，并适当省略其说明。

如图4所示，空气电池40具有含有氧的气体流通的流路41、结构体32、32、...、将存在于流路41的含有氧的气体最下游部的含有氧的气体向流路41的含有氧的气体最上游部引导的管路42、以及收容它们的箱体43。另外，在空气电池40中，设有使在流路41及管路42内流通的含有氧的气体循环的循环单元(例如循环泵等。未图示。)。在管路42的内周面，氢传感器7设置在流路41的含有氧的气体最下游部的近旁，该氢传感器7连接到在氢浓度超过了阈值的场合输出电子信号的输出单元9。

与空气电池30同样，在空气电池40中，浸入到了箱体43的内侧的水与收容在箱体43中的1个负极37或多个负极37、37、...反应而生成了的氢，也朝流路41移动。然后，氢与流过该流路41的含有氧的气体一起，到达流路41的含有氧的气体最下游部。如上述那样，在管路42的内周面，氢传感器7设置在流路41的含有氧的气体最下游部的近旁。因此，根据该空气电池40，能够由设置在管路42的内周面的氢传感器7检测出在箱体43内发生了的氢。氢传感器7的检测结果此后向输出单元9输出。如上述那样，在氢浓度超过了阈值的场合，输出单元9输出电子信号，因此，根据该空气电池40，通过由输出单元9输出了的电子信号，能够在早期检测出水向箱体43的浸入。因此，根据空气电池40，能够抑制电池的劣化·异常·失控。以下对空气电池40的各结构进行说明。

<流路41>

流路41为被向空气极36、36、...引导的含有氧的气体的通道。流路41可由不与设在电解质层3、3、...中的电解液反应的多孔质材料、网格状的筒状构件等构成。在流路41中流通的含有氧的气体，例如可以使用压力为1.01×10⁵Pa、氧浓度为99.99％的氧气。

<管路42>

管路42为将存在于流路41中的含有氧的气体流动方向的最下游部的含有氧的气体，向流路41的含有氧的气体流通方向最上游部引导的含有氧的气体的流路。即，管路42为将未由设在收容于箱体43的多个结构体32、32、...中的空气极36、36、...使用的含有氧的气体，向空气极36引导的流路，所述空气极36被供给在流路41的含有氧的气体流动方向的最上游部流通的含有氧的气体。在管路42的内周面，氢传感器7设置在相当于比空气极36更处于含有氧的气体流动方向的下游一侧的位置，所述空气极36被供给在流路41的含有氧的气体流动方向的最下游部流通的含有氧的气体。通过形成为该形态，与从空气极36、36、...排出的含有氧的气体一起流动而来的氢，能够由氢传感器7检测出，所以，能够在早期检测出浸水。

<箱体43>

在箱体43中至少收容有流路41、结构体32、32、管路42以及氢传感器7。箱体43的构成材料可以使用与箱体6相同的材料。

在关于空气电池40的上述说明中，例示了设置管路42作为流路的形态，该流路将未由空气极36、36、...使用的含有氧的气体向空气极36、36、...引导，但本发明的空气电池并不局限于该形态。若能够发挥作为将未由空气极36、36、...使用的含有氧的气体向空气极36、36、...引导的流路的功能，则也可以形成为设置管路(管状的流路)以外的流路的形态。

5.第5实施方式

图5为表示本发明的空气电池50的形态例的剖视图。图5的直线箭头表示含有氧的气体的流通方向。在图5中，省略了一部分符号的记载。在图5中，对采用与空气电池30同样的结构的部分标注与在图3中使用的符号相同的符号，并适当省略其说明。

如图5所示，空气电池50具有含有氧的气体流通的流路51、结构体32、32...以及收容它们的箱体52。箱体52具有含有氧的气体的入口53(以下，有时称为“氧入口53”)以及含有氧的气体的出口54(以下有时称为“氧出口54)，在箱体52的氧出口54的内壁，设置氢传感器7。该氢传感器7连接到在氢浓度超过了阈值的场合输出电子信号的输出单元9。在空气电池50中，从氧入口53浸入到箱体52的内侧的含有氧的气体在箱体52的内侧分支成流路51x、51x、...，在流路51x、51x、...中流动。此后，流过了流路51x、51x、...的含有氧的气体中的、未由结构体32、32、...使用的含有氧的气体，从氧出口54排出到箱体52的外侧。

与空气电池30、空气电池40同样，在空气电池50中，浸入到箱体52的内侧的水与收容在箱体52中的1个负极37或多个负极37、37、...反应而生成了的氢，向流路51移动。然后，氢与在该流路51中流通的含有氧的气体一同到达氧出口54。如上述那样，在氧出口54的内壁设置有氢传感器7。因此，根据该空气电池50，能够由设置在氧出口54的内壁的氢传感器7检测出在箱体52内产生的氢。氢传感器7的检测结果此后向输出单元9输出。如上述那样，在氢浓度超过了阈值的场合，输出单元9输出电子信号。因此，根据该空气电池50，通过由输出单元9输出了的电子信号，能够在早期检测出水向箱体52的浸入。因此，根据该空气电池50，能够抑制电池的劣化·异常·失控。以下，对空气电池50的各结构进行说明。

<流路51>

流路51为被向空气极36、36、...引导的含有氧的气体的通道。流路51在途中分支成多个流路51x、51x、...，分支了的流路51x、51x、...再次汇合。在多个流路51x、51x、...之间，分别配置结构体32、32、...。流路51可由不与设在电解质层3、3、...中的电解液反应的多孔质材料、网格状的筒状构件等构成。在流路51中流通的含有氧的气体例如可以使用压力为1.01×10⁵Pa、氧浓度为99.99％的氧气。根据这样的形态的具有流路51的空气电池50，与空气电池30、空气电池40相比，能够减小被向各空气极36、36、...供给的含有氧的气体的浓度(含有氧的气体中的氧浓度)的不均。

<箱体52>

在箱体52中至少收容有流路51、结构体32、32以及氢传感器7，另外，还具有作为流过流路51的的氧的入口的氧入口53以及作为流过了流路51的氧的出口的氧出口54。箱体52的构成材料可使用与箱体6相同的材料。

6.第6实施方式

图6为表示本发明的空气电池60的形态例的剖视图。图6的直线箭头表示含有氧的气体的流通方向。在图6中，省略了一部分符号的记载。在图6中，对采用与空气电池30同样的结构的部分标注与在图3中使用的符号相同的符号，并适当省略其说明。

如图6所示，空气电池60为在空气电池30中追加了容器61、61的形态。容器61与设于2个结构体32、32的4个电解质层3、3、...连接，形成为能够从容器61向电解质层3、3...供给电解液的状态。在空气电池30中，若在电解质层3、3、...中使用电解液，则即使在隔离件中保持该电解液，也难以完全防止电解液的挥发。因此，在空气电池60中，为了将挥发导致的电解液的减少所产生的影响降低到最小限度，形成为具有容器61、61的结构。通过形成为该结构，即使电解液从电解质层3、3、...挥发而失去，也能够从容器61、61向电解质层3、3、...补充电解液。因此，根据该空气电池60，除了由空气电池30获得的上述效果外，还能够长期维持电解质的离子传导效果。下面，说明设于空气电池60的容器61。

<容器61>

容器61储存被向电解质层3、3、...供给的电解液。在容器61上具有在向箱体33的侧面安装时使用的连接口，若将容器61安装在箱体33上，则形成为能够通过该连接口朝电解质层3、3供给电解液的状态。容器61可由不与电解液反应的公知的材料构成。

在关于空气电池60的上述说明中，例示出在空气电池30中追加了容器61、61的形态，但本发明的空气电池并不局限于该形态。本发明的空气电池也可以形成为在空气电池40中追加了容器61、61的形态，或在空气电池50中追加了容器61、61的形态。

另外，在关于空气电池30、空气电池40、空气电池50以及空气电池60的上述说明中，例示了在电解质层3、3、...中设置电解液的形态，但本发明的空气电池并不局限于该方式，也可以形成为在电解质层3、3、...以及容器61、61中设置固体的电解质的形态。

另外，在关于空气电池10、空气电池20、空气电池30、空气电池40、空气电池50以及空气电池60(以下，有时将它们统一简称为“本发明的空气电池”)的上述说明中，例示了具有氢传感器7和输出单元9的形态，但本发明的空气电池并不局限于该形态，也可以形成为没有输出单元9的形态。但是，从形成为能够容易识别水向箱体浸入的形态等观点出发，最好形成为具有氢传感器7和输出单元9的形态。

作为以上说明了的本发明的空气电池的种类，可例示出锂空气电池、钠空气电池、钾空气电池等，从提供容易实现高容量化的空气电池等的观点出发，最好为锂空气电池。另外，作为本发明的空气电池的用途，可例示出车辆搭载用途、固定式电源用途、家庭用电源用途以及便携式信息设备等。

以上，说明了在负极2以及负极37中含有碱金属的形态的本发明的空气电池，但本发明的技术思想在设置了含有第II族元素(例如，Mg、Ca等)的负极的空气电池中也可适用。

产业上利用的可能性

本发明的空气电池能够用于电动汽车、便携式信息设备的动力源等。

Claims

1.一种空气电池，其特征在于：具有发电部和箱体，该发电部设置有被供给含有氧的气体的空气极、包含碱金属的负极以及具有在上述空气极与上述负极之间承担离子的传导的电解质的电解质层；该箱体收容该发电部，

在上述电解质层中使用非水电解液，并且，在上述箱体内设有氢检测单元。

2.根据权利要求1所述的空气电池，其特征在于：上述箱体对上述含有氧的气体进行密闭。

3.根据权利要求1或2所述的空气电池，其特征在于：上述箱体收容有朝上述空气极引导未被上述空气极使用的上述含有氧的气体的流路，

在上述流路中配置有上述氢检测单元。

4.根据权利要求3所述的空气电池，其特征在于：上述流路为管路。

5.根据权利要求1或2所述的空气电池，其特征在于：在上述箱体中收容有多个上述发电部。