JP2007080793A - Air battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空気電池に関する。 The present invention relates to an air battery.
空気中の酸素を正極作用物質とする空気電池は、正極作用物質を電池内に詰め込む必要がないために、同じ大きさの電池であれば負極作用物質をより多く詰め込むことが可能である。このため、アルカリマンガン電池や酸化銀電池に比較して大容量が得られるという特徴があり、需要が拡大してきている。 An air battery that uses oxygen in the air as the positive electrode active substance does not need to be packed with the positive electrode active substance in the battery, and therefore, if the battery has the same size, more negative electrode active substances can be packed. For this reason, compared with an alkaline manganese battery or a silver oxide battery, there is a feature that a large capacity can be obtained, and the demand is expanding.
空気電池では、保存中の電解液の蒸発や自己放電を抑制するために、例えば、特許文献１に記載されているように、電池ケースに穿設された空気取入孔をアルミニウム薄膜と樹脂フィルム及び前記電池ケースに対する粘着性接着剤層からなる封止部材で密封している。なお、この封止部材は電池使用時には取り外される。
In an air battery, in order to suppress evaporation and self-discharge of an electrolyte during storage, for example, as described in
このような空気電池の使用用途としては、補聴器のように小さい電流（数ｍＡ）で長時間使用するものから、ワイヤレスヘッドセットのような大電流（数十ｍＡ）を必要とする携帯機器等までと幅広い。このため、空気電池では、空気孔の大きさや数を変更することにより、空気電池内部への空気供給量を調節し、種々の機器に対応している。 Applications of such air batteries range from those used for a long time with a small current (several mA) like a hearing aid to portable devices that require a large current (several tens of mA) such as a wireless headset. And a wide range. For this reason, in an air battery, by changing the size and number of air holes, the amount of air supplied into the air battery is adjusted, and various types of equipment are supported.
空気電池において、どの機器で使用されても高容量が得られるようにするためには、想定される最大電流値に対応可能なように空気孔の数を多くする必要がある。しかしながら、空気孔の数が多い空気電池では、封止部材の開封後、空気孔からの炭酸ガスの侵入などの影響によって電池の自己劣化が進行し、空気電池の本来持つ特性を十分に発揮させることができないという問題がある。 In an air battery, in order to obtain a high capacity regardless of which device is used, it is necessary to increase the number of air holes so as to be able to cope with an assumed maximum current value. However, in an air battery having a large number of air holes, the self-deterioration of the battery proceeds due to the intrusion of carbon dioxide gas from the air holes after the sealing member is opened, and the characteristics inherent to the air battery are fully exhibited. There is a problem that can not be.
ところで、特許文献２では、空気電池の収納ケースに設けられた空気孔の開口断面積と、空気電池そのものに設けられた空気孔の開口断面積との関係を規定することにより、空気電池の劣化を抑制すると共に、高い電池容量を得ることを開示している。
本発明は、電子機器に必要な電流に合わせて空気孔を開放することにより、空気孔開放後の自己劣化を低減することが可能な空気電池を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the air battery which can reduce the self-deterioration after opening an air hole by opening an air hole according to the electric current required for an electronic device.
本発明に係る空気電池は、複数の空気孔を有する正極ケースと、前記正極ケース内に配置された正極触媒層と、前記正極ケースに絶縁部材を介して固定される負極ケースと、前記負極ケースと電気的に接触するゲル状負極とを具備する空気電池において、
前記正極ケースの内面に前記複数の空気孔を閉塞するように配置された封止材を具備することを特徴とするものである。
An air battery according to the present invention includes a positive electrode case having a plurality of air holes, a positive electrode catalyst layer disposed in the positive electrode case, a negative electrode case fixed to the positive electrode case via an insulating member, and the negative electrode case In an air battery comprising a gelled negative electrode in electrical contact with
A sealing material disposed on the inner surface of the positive electrode case so as to close the plurality of air holes is provided.
本発明に係る空気電池は、複数の空気孔を有する正極ケースと、前記正極ケース内に配置された正極触媒層と、前記正極ケースに絶縁部材を介して固定される負極ケースと、前記負極ケースと電気的に接触するゲル状負極とを具備する空気電池において、
前記正極ケースの表面に配置されて前記複数の空気孔を閉塞すると共に、前記複数の空気孔の位置を示す表示を有する封止材を具備することを特徴とするものである。
An air battery according to the present invention includes a positive electrode case having a plurality of air holes, a positive electrode catalyst layer disposed in the positive electrode case, a negative electrode case fixed to the positive electrode case via an insulating member, and the negative electrode case In an air battery comprising a gelled negative electrode in electrical contact with
A sealing material is provided on the surface of the positive electrode case so as to close the plurality of air holes and has a display showing the positions of the plurality of air holes.
本発明によれば、空気孔開放後の自己劣化が低減された空気電池を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an air battery with reduced self-deterioration after opening the air holes.
（第一の実施の形態）
以下、第一の実施の形態に係る空気電池を図１〜図３を参照して説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, the air battery according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
図１は、第一の実施の形態に係るボタン形空気電池を示す模式的な断面図であり、図２は、図１の空気電池の底面を示す模式的な平面図であり、図３は、図１の封止材を示す模式的な断面図である。 1 is a schematic cross-sectional view showing a button-type air battery according to the first embodiment, FIG. 2 is a schematic plan view showing a bottom surface of the air battery of FIG. 1, and FIG. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the sealing material of FIG. 1.
図１に示すように、有底円筒形をなす正極ケース１は、その開口部の上端１ａがかしめ加工により内方に折り曲げられている。この正極ケース１は、例えば、ステンレス鋼や、あるいは鉄材の表面にニッケルめっきを施したものなどの金属材料から形成されており、正極端子を兼ねているものである。正極ケース１は、図２に示すように、底部に空気孔２を複数有する。
As shown in FIG. 1, a
封止材３は、図１及び図３に示すように、熱可塑性樹脂層４と金属層５とが積層された二層構造の円形シートからなる。封止材３は、熱可塑性樹脂層４側の面が正極ケース１の底部内面に熱融着により固定されている。これにより、図２に示すように、正極ケース１の底部に設けられた空気孔２はすべてこの封止材３で閉塞される。ここで、封止材３は二層構造に限られるものではなく、金属層の表面と裏面とに樹脂層がそれぞれ積層された三層構造にすることもできる。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
この正極ケース１内には、酸素を正極作用物質とする正極が収納されている。この正極は、正極触媒層６を備えるものである。正極触媒層６に空気を均一に拡散させるための拡散紙７は、封止材３の上に配置されている。拡散紙７には、例えば、クラフト紙を使用することができる。拡散紙７の厚さは５０〜１００μｍの範囲にすることが望ましい。酸素透過性を有する撥水膜８は、拡散紙７と正極触媒層６の間に介装されている。この撥水膜８は、アルカリ電解液が空気孔２から外部に漏れ出すのを防止するためのものである。撥水膜８は、例えば、ポリテトラフルオロエチレンフィルムのようなフッ素樹脂フィルムから形成することができる。撥水膜８は、１枚のフィルムから形成することも、２枚以上のフィルムから形成することも可能である。
In the
正極集電体９は、正極触媒層６上に配置され、その周縁部が正極ケース１の内面と接している。これにより、正極と正極ケース１との導通が確保される。正極集電体９は、例えば、金属ネットのような導電性の多孔質板から形成することができる。
The positive electrode current collector 9 is disposed on the positive
正極集電体９の正極触媒層６と反対側の面には、セパレータ１０及びゲル状の負極１１がこの順番に積層されている。セパレータ１０は、例えば、ポリプロピレンのようなポリオレフィン製の微多孔膜と不織布とから形成されている。微多孔膜の方をゲル状負極１１と対向させ、不織布を正極集電体９と対向させる。微多孔膜は、酸化亜鉛の析出による内部短絡を防止するためのものである。アルカリ電解液の保持に寄与しているのは、主に不織布である。
A
負極ケース１２は、負極集電体を兼ねるもので、有底円筒形をなし、その開口端が外側に折り返されたリバース部１３を有する。負極ケース１２は、例えば、ニッケルとステンレス鋼と銅とから構成された三層クラッド材を、内面が銅となるように絞り加工により有底円筒形に成型した後、その開口端を折り返すことによりリバース部１３を形成することによって得られる。負極ケース１２は、その内面がゲル状負極１１と接すると共にリバース部１３が正極ケース１の折り曲げられた開口端１ａで囲まれるように正極ケース１の開口部に挿入されている。絶縁部材としてのリング状の絶縁ガスケット１４は、その内面に段差１４ａを有し、段差１４ａが負極ケース１２のリバース部１３の底部から外表面にかけて嵌合している。負極ケース１２は、正極ケース１にこの絶縁ガスケット１４を介してかしめ固定されている。なお、図１では、ゲル状負極１１と負極ケース１２とを直接接触させたが、ゲル状負極１１と負極ケース１２とが電気的に接することが可能であれば、ゲル状負極１１と負極ケース１２とを直接接触させなくてもよい。
The
このような構成の空気電池においては、正極ケース１の外側から空気孔２の輪郭線が見えるため、それに沿って封止材３を穿孔すれば、封止材３に余計な傷を付けることなく必要な位置と数の空気孔２を開放することができる。すなわち、大電流が必要な機器に使用する場合には、開放する空気孔２の数を増やすことができ、一方、小電流しか必要としない機器に使用する場合には、穿孔する数を少なくすることができる。このため、必要以上の空気孔２が開放されるのを防止することができ、正極ケース１内への炭酸ガスの侵入を抑制することができるだけでなく、電解液の蒸発量も低減することができる。その結果、電池の自己劣化を最小限に止めることができる。
In the air battery having such a configuration, since the outline of the
また、空気孔開放前の電池未使用時には、封止材３により空気孔２が閉塞されているため、正極ケース１の底部にシールテープを貼着する必要がない。
Further, when the battery is not used before opening the air hole, the
さらに、封止材３を正極ケース１の内面に配置することで、空気孔の開放が容易になるだけでなく、作業性を良好にすることができる。
Furthermore, disposing the sealing
以下、封止材、正極触媒層及びゲル状負極について説明する。 Hereinafter, the sealing material, the positive electrode catalyst layer, and the gelled negative electrode will be described.
１）封止材
封止材は、空気電池内部への空気供給を遮断すること及び電池使用時に容易に開封させることの双方を満たすことが好ましい。まず、空気電池内部への空気供給を遮断するためには、封止材と正極ケースとの密着性を必要とする。封止材と正極ケースとの接着方法としては、熱融着、接着剤、超音波溶接などが挙げられる。この中で、電池材料への影響を及ぼしにくい材料を用いることができる熱融着や超音波溶接が好ましい。特に、密着性、作業性や封止性の管理の面で、熱融着による接着が好ましい。熱融着による接着を行う場合、前述した図１に示すように熱可塑性樹脂層を備える封止材を使用することが望ましい。金属と接着する必要がある為、熱融着により金属と溶着する酸変性ポリオレフィン樹脂から熱可塑性樹脂層を形成することが好ましい。酸変性ポリオレフィン樹脂として、不飽和カルボングラフトポリオレフィンのポリエチレンタイプやポリプロピレンタイプ、金属架橋ポリエチレン、エチレンとアクリル酸または酢酸ビニルの共重合体のうち一つ以上を混合したものを用いることができる。また、熱可塑性樹脂層の厚さは、１０μｍ以上が適している。これは、封止材の熱可塑性樹脂層の厚さが１０μｍ未満であった場合、熱可塑性樹脂層が熱融着時の温度や圧力の影響により、封止材の金属層と正極ケースとの間から押し出され、正極ケースと封止材との密着性が不均一となり、空気供給を遮断する効果が十分に現われなくなるからである。さらに好ましい範囲は１５μｍ以上である。また、封止材の熱可塑性樹脂層の厚さを５０μｍより厚くした場合、金属層と正極ケースとの接着は均一に行われるが、熱融着により金属層と正極ケースとの間から押し出される樹脂量が多くなり、電池封口部へ悪影響を与える恐れがある。よって、封止材の熱可塑性樹脂層の厚さは１５〜５０μｍにするのがさらに好ましい。
1) Sealing material It is preferable that the sealing material satisfies both of blocking air supply to the inside of the air battery and easily opening the battery during use. First, in order to cut off the air supply to the inside of the air battery, adhesion between the sealing material and the positive electrode case is required. Examples of the bonding method between the sealing material and the positive electrode case include heat sealing, an adhesive, and ultrasonic welding. Among these, thermal fusion or ultrasonic welding, which can use a material that hardly affects the battery material, is preferable. In particular, adhesion by thermal fusion is preferable in terms of management of adhesion, workability, and sealing performance. When performing adhesion by thermal fusion, it is desirable to use a sealing material having a thermoplastic resin layer as shown in FIG. Since it is necessary to adhere to a metal, it is preferable to form a thermoplastic resin layer from an acid-modified polyolefin resin that is welded to the metal by heat fusion. As the acid-modified polyolefin resin, a mixture of at least one of an unsaturated carboxylic graft polyolefin type polyethylene, polypropylene type, metal cross-linked polyethylene, and a copolymer of ethylene and acrylic acid or vinyl acetate can be used. Further, the thickness of the thermoplastic resin layer is suitably 10 μm or more. This is because when the thickness of the thermoplastic resin layer of the encapsulant is less than 10 μm, the temperature of the thermoplastic resin layer is affected by the temperature and pressure at the time of thermal fusion, and the metal layer of the encapsulant and the positive electrode case This is because the adhesiveness between the positive electrode case and the sealing material becomes non-uniform and the effect of shutting off the air supply is not sufficiently exhibited. A more preferable range is 15 μm or more. Further, when the thickness of the thermoplastic resin layer of the sealing material is greater than 50 μm, the metal layer and the positive electrode case are bonded uniformly, but are extruded from between the metal layer and the positive electrode case by heat fusion. There is a possibility that the amount of the resin increases and adversely affects the battery sealing portion. Therefore, it is more preferable that the thickness of the thermoplastic resin layer of the sealing material is 15 to 50 μm.
次に、封止材の目的が、電池使用時に使用機器の空気導入部に適した空気孔を有する空気電池を提供することであることから、封止材により封止された空気孔が電池使用時に開封し易い材料が適している。また、空気電池は重量エネルギー密度に優れる電池である為、その優れた点を損なわない為に、軽量な金属を用いることが好ましい。よって、封止材の金属層は、軽量、安価であり延性と展性に優れたアルミニウムから形成することが好ましく、その厚さは１５μｍ以上が適しており、密閉性と容易な開封性を持つ点で２０〜５０μｍが好ましい。ここで、アルミニウムに関しては、金属の加工性を向上させるという点で、様々な添加元素を加えて合金化することが可能である。例えば、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｃｒ及びＢよりなる群から選択される１種類以上の元素をアルミニウムに少量添加することで、折り曲げ強度を向上させ、金属層にクラックやピンホールの発生を防ぐことができる。さらに、これら添加元素を含有したアルミニウム合金を２００〜３００℃の範囲で１〜５ｈ焼き鈍しすることで、柔軟性を増すことができ、上記効果を更に高めることができる。 Next, since the purpose of the sealing material is to provide an air battery having an air hole suitable for the air introduction part of the device used when the battery is used, the air hole sealed by the sealing material is used in the battery. Materials that are sometimes easy to open are suitable. Moreover, since an air battery is a battery excellent in a weight energy density, in order not to impair the outstanding point, it is preferable to use a lightweight metal. Therefore, the metal layer of the sealing material is preferably formed of aluminum that is lightweight, inexpensive, and excellent in ductility and malleability, and the thickness is preferably 15 μm or more, and has a sealing property and an easy opening property. 20-50 micrometers is preferable at a point. Here, aluminum can be alloyed by adding various additive elements in terms of improving the workability of the metal. For example, by adding a small amount of one or more elements selected from the group consisting of Mg, Si, Fe, Cu, Mn, Zn, Cr and B to aluminum, the bending strength is improved, and cracks and pins are added to the metal layer. Generation of holes can be prevented. Further, by annealing the aluminum alloy containing these additive elements in the range of 200 to 300 ° C. for 1 to 5 hours, flexibility can be increased and the above effects can be further enhanced.
封止材の構成方法も、金属層と熱可塑性樹脂層とを予め熱融着したものを用いても良く、その接着方法としては、ドライラミネート法、共押出ラミネート法、熱ラミネート法などを用いて作製することができる。また、金属層と熱可塑性樹脂層を各々正極ケース内に挿入した後に熱融着を行っても良い。熱融着の具体的な方法としては、熱ロール式、熱風式、近または遠赤外線式などの方法があるが、封止材の熱可塑性樹脂層が軟化点温度以上に加熱できれば、いずれの加熱方法でも良い。 The sealing material may also be constructed by using a metal layer and a thermoplastic resin layer that have been heat-sealed in advance. Can be produced. In addition, after the metal layer and the thermoplastic resin layer are inserted into the positive electrode case, heat fusion may be performed. As a specific method of heat fusion, there are methods such as a hot roll method, a hot air method, a near or far-infrared method, and any method can be used as long as the thermoplastic resin layer of the sealing material can be heated above the softening point temperature. The method is fine.
２）正極触媒層
正極触媒層に含まれる正極触媒としては、例えば、活性炭と二酸化マンガンのようなマンガン酸化物との混合物を使用することができる。正極触媒層は、例えば、活性炭と、マンガン酸化物と、導電性材料として膨張化黒鉛と、結着剤としてポリテトラフルオロエチレン粉末とを混合し、シート状に成型することにより得られる。
2) Positive electrode catalyst layer As the positive electrode catalyst contained in the positive electrode catalyst layer, for example, a mixture of activated carbon and a manganese oxide such as manganese dioxide can be used. The positive electrode catalyst layer can be obtained, for example, by mixing activated carbon, manganese oxide, expanded graphite as a conductive material, and polytetrafluoroethylene powder as a binder, and molding into a sheet shape.
３）ゲル状負極
ゲル状負極は、亜鉛合金及びアルカリ電解液を含むものである。この負極は、例えば、亜鉛合金粉末と、アルカリ電解液と、増粘剤（ゲル化剤）とを混合することにより形成される。亜鉛合金粉末は、例えば、１００〜３００μｍの粒度を有するもので、インヒビターとしてアルミニウム、ビスマス、インジウム、鉛等を添加して、汞化あるいは無汞化したものである。アルカリ電解液としては、例えば、３０〜４５重量％の水酸化カリウム水溶液等を挙げることができる。増粘剤としては、アルカリ電解液の粘性を増加させてゲル化させる機能を有するものを使用することができる。このような増粘剤としては、例えば、ポリアクリル酸のような吸水性高分子を挙げることができる。
3) Gelled negative electrode The gelled negative electrode contains a zinc alloy and an alkaline electrolyte. This negative electrode is formed, for example, by mixing a zinc alloy powder, an alkaline electrolyte, and a thickener (gelling agent). The zinc alloy powder has, for example, a particle size of 100 to 300 μm and is hatched or non-hatched by adding aluminum, bismuth, indium, lead or the like as an inhibitor. Examples of the alkaline electrolyte include 30 to 45% by weight potassium hydroxide aqueous solution. As a thickener, what has the function to increase the viscosity of alkaline electrolyte and to gelatinize can be used. Examples of such a thickener include a water-absorbing polymer such as polyacrylic acid.
（第二の実施の形態）
次に、封止材が正極ケースの外面に設けられている空気電池について、図４，５を参照して説明する。
(Second embodiment)
Next, an air battery in which a sealing material is provided on the outer surface of the positive electrode case will be described with reference to FIGS.
図４は、第二の実施形態に係るボタン形空気電池を示す模式的な断面図であり、図５は、図４の空気電池の底面を示す模式的な平面図である。なお、図４，５においては、前述した図１〜図３で説明したのと同様な部材については同符号を付して説明を省略する。 FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a button-type air battery according to the second embodiment, and FIG. 5 is a schematic plan view showing a bottom surface of the air battery of FIG. 4 and 5, members similar to those described in FIGS. 1 to 3 are given the same reference numerals and description thereof is omitted.
図４に示す構造の空気電池は、封止材３が正極ケース１の底部外面に配置されることにより空気孔２が閉塞され、封止材３に空気孔２の位置を示す表示が設けられていること以外は、図１に示す構造の空気電池と同様な構成を有している。封止材３の熱可塑性樹脂層４は正極ケース１の底部外面に熱融着されている。
In the air battery having the structure shown in FIG. 4, the
封止材３の金属層５側の表面には、図５に示すように、空気孔２の位置を示す表示１５が印刷されている。ここでは、表示１５として空気孔２よりも小さい径を持つ円が描かれている。この表示１５に沿って封止材３を穿孔することにより、封止材３に余計な傷を付けることをなく目的とする空気孔２のみを開放することができる。図５のように空気孔２よりも小さな輪郭の印を記載することで、開放時の封止材の破損による漏液を回避することができる。
As shown in FIG. 5, a
図１〜図５では、ボタン形空気電池に適用した例について説明したが、これに限定されるものではなく、円筒形空気電池、角形空気電池等の他の電池系に適用することも可能である。 Although FIGS. 1-5 demonstrated the example applied to the button type air battery, it is not limited to this, It is also possible to apply to other battery systems, such as a cylindrical air battery and a square air battery. is there.
[実施例]
以下、図面を参照して実施例を説明する。
[Example]
Embodiments will be described below with reference to the drawings.
（実施例１）
金属層としての厚さ２０μｍのアルミニウム薄膜と熱可塑性樹脂層としての厚さ１５μｍの酸変性ポリエチレン薄膜とを熱ラミネート法により接着し、直径１６ｍｍの円盤状に打ち抜くことにより、図３に示す構造を有する封止材を得た。
Example 1
A 20 μm thick aluminum thin film as a metal layer and a 15 μm thick acid-modified polyethylene thin film as a thermoplastic resin layer are bonded together by a heat laminating method and punched into a disk shape having a diameter of 16 mm, whereby the structure shown in FIG. 3 is obtained. The sealing material which has was obtained.
底面に空気孔を２０個有する正極ケースを、複数の突起が配置された受け台に空気孔がこれら突起で塞がれるように配置した。作製した封止材を酸変性ポリエチレン薄膜が正極ケースに接触するように正極ケース内の底部に配置し、この状態で、封止材の上から１５０℃の加熱板を１．０ＭＰａで２０秒間押し当てることにより封止材を正極ケースに接着した。さらに、前記正極ケース内の封止材の上に、拡散紙と、撥水膜と、正極集電体を支持体として圧着成形した正極触媒層と、セパレータとを順次積層配置した。 A positive electrode case having 20 air holes on the bottom surface was arranged on a cradle on which a plurality of protrusions were arranged so that the air holes were closed by these protrusions. The prepared sealing material is placed at the bottom of the positive electrode case so that the acid-modified polyethylene thin film is in contact with the positive electrode case, and in this state, a 150 ° C. heating plate is pushed at 1.0 MPa for 20 seconds from above the sealing material. The sealing material was adhered to the positive electrode case by applying. Furthermore, on the sealing material in the positive electrode case, a diffusion paper, a water repellent film, a positive electrode catalyst layer formed by pressure bonding using the positive electrode current collector as a support, and a separator were sequentially laminated.
ここで、拡散紙にはクラフト紙を用い、撥水膜にはポリテトラフルオロロエチレン（ＰＴＦＥ）フィルムを用いた。また、正極触媒層には、活性炭に、マンガン酸化物、導電性材料として膨張化黒鉛、ポリテトラフルオロエチレン粉末を混合し、集電体を支持体としてシート状に成型したものを用いた。セパレータには、ポリプロピレン微多孔質膜と不織布とを貼り合わせたものを用い、不織布が正極触媒層側を向くように配置した。 Here, kraft paper was used as the diffusion paper, and a polytetrafluoroethylene (PTFE) film was used as the water repellent film. The positive electrode catalyst layer used was a mixture of activated carbon, manganese oxide, expanded graphite as a conductive material, and polytetrafluoroethylene powder, which was molded into a sheet using a current collector as a support. As the separator, a laminate of a polypropylene microporous membrane and a nonwoven fabric was used, and the separator was disposed so that the nonwoven fabric faced the positive electrode catalyst layer side.
次に、このセパレータの上に、ゲル状の負極を積層配置した。ここで、ゲル状の負極は、水酸化カリウム水溶液（電解液）に、ゲル化剤としてポリアクリル酸と、負極活物質として亜鉛合金粉末とを配合調製したものである。 Next, a gelled negative electrode was laminated on the separator. Here, the gelled negative electrode is prepared by blending and preparing polyacrylic acid as a gelling agent and zinc alloy powder as a negative electrode active material in an aqueous potassium hydroxide solution (electrolytic solution).
さらに、負極ケースで正極ケースの開口部を封止した。このとき、負極ケースはその内壁面部がゲル状負極と接するように配置し、負極ケースと正極ケースの間には絶縁ガスケットを介在させた。ここで、負極ケースには、ニッケル、ステンレス鋼および銅の三層クラッド材を用い、また、絶縁ガスケットには、ポリアミド樹脂系のものを用いた。このようにして図１に示す構造を有するＰＲ２３３０型のボタン形空気電池を組立てた。 Furthermore, the opening part of the positive electrode case was sealed with the negative electrode case. At this time, the negative electrode case was disposed so that its inner wall surface portion was in contact with the gelled negative electrode, and an insulating gasket was interposed between the negative electrode case and the positive electrode case. Here, a three-layer clad material of nickel, stainless steel and copper was used for the negative electrode case, and a polyamide resin type was used for the insulating gasket. Thus, a PR2330 type button type air battery having the structure shown in FIG. 1 was assembled.
この実施例１のボタン形空気電池の正極ケースの外表面側から空気孔の境界線に沿って封止材３を穿孔することにより、空気孔を開放した。開放する空気孔の数を下記表１に示すように変更することにより、実施例１−１〜実施例１−４の空気電池をそれぞれ５０個ずつ用意した。図６は、実施例１−１の空気電池における開放した空気孔の配置を示す。開放した空気孔１６を網掛けで表示し、閉塞したままの空気孔１７を無印で示す。図７〜図９は、それぞれ、実施例１−２（１０個）、実施例１−３（１４個）、実施例１−４（２０個）の空気電池についての開放した空気孔の配置を示している。
The air hole was opened by punching the sealing
（実施例２）
封止材の熱可塑性樹脂層に厚さ１５μｍの酸変性ポリプロピレン薄膜を用いたこと以外には、実施例１と同様にして空気電池を組立てた。
(Example 2)
An air battery was assembled in the same manner as in Example 1 except that an acid-modified polypropylene thin film having a thickness of 15 μm was used for the thermoplastic resin layer of the sealing material.
この実施例２のボタン形空気電池の正極ケースの外表面側から空気孔の境界線に沿って封止材３を穿孔することにより、空気孔を開放した。開放する空気孔の数を下記表１に示すように変更することにより、実施例２−１〜実施例２−４の空気電池をそれぞれ５０個ずつ用意した。
The air hole was opened by punching the sealing
（比較例）
封止材の代わりにシールテープを使用すること以外には、実施例１と同様にして図１０に示す空気電池を５０個組立てた。図１０に示すように、シールテープ１８は、正極ケース１の底部外面に全ての空気孔２を閉塞するように貼着されている。シールテープ１８を除去すると、２０個の空気孔２全てが開放された状態になる。
(Comparative example)
50 air batteries shown in FIG. 10 were assembled in the same manner as in Example 1 except that seal tape was used instead of the sealing material. As shown in FIG. 10, the
＜電池特性の評価＞
（実施例１−１，２−１、比較例）
実施例１−１，実施例２−１および比較例の空気電池をそれぞれ１０個ずつ用意し、１０ｍＡで連続放電したときの放電容量を測定した。なお、放電環境は２０℃−６０％ＲＨで行い、比較例については、放電を開始する際、シールテープを除去した。得られた放電容量の平均値を下記表１に示す。
<Evaluation of battery characteristics>
(Examples 1-1 and 2-1, comparative example)
Ten air batteries of Example 1-1, Example 2-1 and Comparative Example were each prepared, and the discharge capacity when continuously discharged at 10 mA was measured. The discharge environment was 20 ° C.-60% RH, and for the comparative example, the seal tape was removed when the discharge was started. The average value of the obtained discharge capacity is shown in Table 1 below.
同様に、１０ｍＡで１日当り２時間の放電を繰り返す間欠放電を行い、このときの放電容量を測定した。放電環境は、連続放電と同様にした。得られた放電容量の平均値を下記表１に併記する。 Similarly, intermittent discharge was repeated at 10 mA for 2 hours per day, and the discharge capacity at this time was measured. The discharge environment was the same as that for continuous discharge. The average value of the obtained discharge capacity is also shown in Table 1 below.
（実施例１−２，２−２、比較例）
実施例１−２，実施例２−２および比較例の空気電池を用い、放電電流値を３０ｍＡとしたこと以外には、実施例１−１と同様にして連続放電および間欠放電を行った。得られた放電容量の平均値を下記表１に示す。
(Examples 1-2 and 2-2, comparative examples)
Continuous discharge and intermittent discharge were performed in the same manner as in Example 1-1, except that the air batteries of Examples 1-2, 2-2, and Comparative Example were used and the discharge current value was 30 mA. The average value of the obtained discharge capacity is shown in Table 1 below.
（実施例１−３，２−３、比較例）
実施例１−３，実施例２−３および比較例の空気電池を用い、放電電流値を５０ｍＡとしたこと以外には、実施例１−１と同様にして連続放電および間欠放電を行った。得られた放電容量の平均値を下記表１に示す。
(Examples 1-3, 2-3, comparative example)
Continuous discharge and intermittent discharge were performed in the same manner as in Example 1-1 except that the air batteries of Examples 1-3, 2-3, and Comparative Example were used and the discharge current value was 50 mA. The average value of the obtained discharge capacity is shown in Table 1 below.
（実施例１−４，２−４、比較例）
実施例１−４，実施例２−４および比較例の空気電池を用い、放電電流値を１００ｍＡとしたこと以外には、実施例１−１と同様にして連続放電および間欠放電を行った。得られた放電容量の平均値を下記表１に示す。
Continuous discharge and intermittent discharge were performed in the same manner as in Example 1-1 except that the air batteries of Examples 1-4, 2-4, and Comparative Example were used and the discharge current value was 100 mA. The average value of the obtained discharge capacity is shown in Table 1 below.
表１から明らかなように、実施例１，２の空気電池は、連続放電および間欠放電共に、高い放電容量が得られた。放電電流に応じて空気孔を開放したことで、空気電池の反応に対して、過剰の空気を供給することが無く、電池内に含まれる活物質の反応を電池反応として効率良く取出せた為に、空気電池が本来持つ放電容量を発揮できたと考えられる。 As is clear from Table 1, the air batteries of Examples 1 and 2 obtained high discharge capacity for both continuous discharge and intermittent discharge. By opening the air holes in accordance with the discharge current, it is possible to efficiently take out the reaction of the active material contained in the battery as a battery reaction without supplying excessive air to the reaction of the air battery. It is considered that the discharge capacity inherent in the air battery could be exhibited.
これに対し、比較例の電池では、連続放電時の電流値が小さくなるに従って、連続放電時の放電容量及び間欠放電時の放電容量が低下した。特に放電電流が１０ｍＡの際の容量低下幅が著しく大きかった。これは、放電電流値の低下により放電持続時間が長くなり、空気電池が外気に曝される時間が長くなることで、空気中に含まれる炭酸ガスなどの影響を受けてしまったことで、実際の放電容量を得ることができなかったと考えられる。また、間欠放電時の放電容量低下も同様の理由により、放電容量が低下していると考えられる。 On the other hand, in the battery of the comparative example, the discharge capacity at the time of continuous discharge and the discharge capacity at the time of intermittent discharge decreased as the current value at the time of continuous discharge decreased. In particular, the capacity reduction width when the discharge current was 10 mA was remarkably large. This is because the discharge duration is increased due to the decrease in the discharge current value, and the time that the air battery is exposed to the outside air is increased, so that it has been affected by carbon dioxide contained in the air. It is thought that the discharge capacity of 1 could not be obtained. Further, it is considered that the discharge capacity is lowered during intermittent discharge for the same reason.
前述した実施例１，２では、正極ケースの底部内面に封止材を配置したが、この実施例１，２で使用した封止材を外側表面に配置し、前述した図４，５に示す空気電池を組立てた後、正極ケースの外表面側から表示に沿って封止材を穿孔することにより空気孔を開放し、前述した実施例１，２で説明したのと同様な放電試験を実施したところ、実施例１，２とほぼ同様な結果が得られた。作業性と、穿孔時に空気孔の位置が容易にわかる点から、封止材は正極ケースの底部内面に配置することが好ましい。 In Examples 1 and 2 described above, the sealing material is disposed on the bottom inner surface of the positive electrode case. However, the sealing material used in Examples 1 and 2 is disposed on the outer surface and is illustrated in FIGS. After assembling the air battery, the air hole is opened by punching the sealing material along the display from the outer surface side of the positive electrode case, and the same discharge test as described in the first and second embodiments is performed. As a result, almost the same results as in Examples 1 and 2 were obtained. It is preferable to arrange the sealing material on the inner surface of the bottom of the positive electrode case from the standpoint of workability and easy identification of the position of the air holes during drilling.
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the components without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
１…正極ケース、１ａ…開口部の上端、２…空気孔、３…封止材、４…熱可塑性樹脂層、５…金属層、６…正極触媒層、７…拡散紙、８…撥水膜、９…正極集電体、１０…セパレータ、１１…ゲル状負極、１２…負極ケース、１３…リバース部、１４…絶縁ガスケット、１４ａ…段差、１５…表示、１６…開放した空気孔、１７…閉塞したままの空気孔、１８…シールテープ。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記正極ケースの内面に前記複数の空気孔を閉塞するように配置された封止材を具備することを特徴とする空気電池。 A positive electrode case having a plurality of air holes, a positive electrode catalyst layer disposed in the positive electrode case, a negative electrode case fixed to the positive electrode case via an insulating member, and a gel that is in electrical contact with the negative electrode case In an air battery comprising a negative electrode,
An air battery comprising: a sealing material disposed on an inner surface of the positive electrode case so as to close the plurality of air holes.
前記正極ケースの表面に配置されて前記複数の空気孔を閉塞すると共に、前記複数の空気孔の位置を示す表示を有する封止材を具備することを特徴とする空気電池。 A positive electrode case having a plurality of air holes, a positive electrode catalyst layer disposed in the positive electrode case, a negative electrode case fixed to the positive electrode case via an insulating member, and a gel that is in electrical contact with the negative electrode case In an air battery comprising a negative electrode,
An air battery comprising: a sealing material disposed on a surface of the positive electrode case to close the plurality of air holes and having a display indicating positions of the plurality of air holes.
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| JP2005270747A JP2007080793A (en) | 2005-09-16 | 2005-09-16 | Air battery |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9343786B2 (en) | 2012-12-10 | 2016-05-17 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Electrochemical device |
| JPWO2014013537A1 (en) * | 2012-07-17 | 2016-06-23 | 富士機械製造株式会社 | Anti-substrate work system and work machine |
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2005
- 2005-09-16 JP JP2005270747A patent/JP2007080793A/en active Pending
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