JP2007335242A - Air battery - Google Patents

Air battery Download PDF

Info

Publication number
JP2007335242A
JP2007335242A JP2006166145A JP2006166145A JP2007335242A JP 2007335242 A JP2007335242 A JP 2007335242A JP 2006166145 A JP2006166145 A JP 2006166145A JP 2006166145 A JP2006166145 A JP 2006166145A JP 2007335242 A JP2007335242 A JP 2007335242A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
positive electrode
negative electrode
case
air
catalyst layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2006166145A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideyuki Ogata
秀之 小方
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FDK Twicell Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Battery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Battery Co Ltd filed Critical Toshiba Battery Co Ltd
Priority to JP2006166145A priority Critical patent/JP2007335242A/en
Publication of JP2007335242A publication Critical patent/JP2007335242A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a separator including a porous film made of polyolefin or polytetrafluoroethylene and having a nonionic surface active agent applied on the surface so as to improve high output characteristics of an air battery. <P>SOLUTION: The air battery is provided with a battery case formed by using a positive electrode case 1 having an air hole 3 and a negative electrode case 10, a positive electrode catalyst layer 4 positioned inside the positive electrode case 1 of the battery case, a gel negative electrode 9 positioned inside the negative electrode case 10 of the battery case and including zinc and the separator 8 arranged between the positive electrode catalyst layer 4 and the gel negative electrode 9. The separator 8 includes the porous film 8a made of polyolefin or polytetrafluoroethylene and having the nonionic surface active agent applied on the surface. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、空気電池に関するものである。   The present invention relates to an air battery.

空気電池の主な使用用途として補聴器が挙げられる。現在、日本国内においても高齢化が進むにつれ補聴器の需要が高まってきている。さらに、補聴器の機種ではアナログ型補聴器から高性能なデジタル型補聴器に移行しつつあり、より高出力の空気電池が要求されている。   Hearing aids are listed as the main use of air batteries. Currently, the demand for hearing aids is increasing in Japan as the population ages. In addition, hearing aid models are shifting from analog type hearing aids to high performance digital type hearing aids, and higher output air batteries are required.

空気電池において高出力特性を向上させるため、セパレータにセロハンを用いてセパレータの抵抗を低減させることが試みられている。しかしながら、セロハンは半透膜であるため、より高出力特性を達成するために電流値を大きくした際に、正極への電解液移動量が増大する。その結果、電解液が正極触媒に浸透し過ぎる事により十分な触媒活性が得られず、同時に、負極の電解液が不足するため、放電持続時間が短くなるという問題点を生じる。   In order to improve high output characteristics in an air battery, attempts have been made to reduce the resistance of the separator by using cellophane as the separator. However, since cellophane is a semipermeable membrane, the amount of electrolyte solution transferred to the positive electrode increases when the current value is increased in order to achieve higher output characteristics. As a result, when the electrolyte solution permeates the positive electrode catalyst too much, sufficient catalytic activity cannot be obtained, and at the same time, there is a problem that the discharge duration is shortened because the electrolyte solution of the negative electrode is insufficient.

ところで、特許文献１は、空気亜鉛電池の空気拡散層にポリオレフィン製の微多孔膜を用いると、不織布からなる空気拡散層の場合と異なり、ケバが発生しないため、漏液が少なくなることを開示している。
特開平１１−４０１６６ By the way, Patent Document 1 discloses that when a polyolefin microporous membrane is used for an air diffusion layer of an air zinc battery, unlike the case of an air diffusion layer made of a nonwoven fabric, no flaking occurs, and thus leakage is reduced. is doing.
JP-A-11-40166

本発明の目的は、空気電池の高出力特性を向上させることである。   An object of the present invention is to improve the high output characteristics of an air battery.

本発明に係る空気電池は、空気孔を有する正極ケースと負極ケースを用いて形成された電池容器と、
前記電池容器の前記正極ケース内に位置する正極触媒層と、
前記電池容器の前記負極ケース内に位置し、亜鉛を含むゲル状負極と、
前記正極触媒層と前記ゲル状負極の間に配置されたセパレータと
を具備する空気電池であって、
前記セパレータは、表面に非イオン界面活性剤が付与されたポリオレフィンもしくはポリテトラフルオロエチレン製の多孔質膜を含むことを特徴とする。 An air battery according to the present invention includes a battery case formed using a positive electrode case and a negative electrode case having air holes,
A positive electrode catalyst layer located in the positive electrode case of the battery container;
A gelled negative electrode containing zinc, located in the negative electrode case of the battery container;
An air battery comprising a separator disposed between the positive electrode catalyst layer and the gelled negative electrode,
The separator includes a porous film made of polyolefin or polytetrafluoroethylene having a nonionic surfactant applied to the surface thereof.

本発明によれば、空気電池の高出力特性を向上することができる。   According to the present invention, high output characteristics of an air battery can be improved.

上述した課題を解決するため、ポリオレフィン製の微多孔膜に、アニオン界面活性剤で親水化処理を施すことが検討されている。しかしながら、アニオン界面活性剤が電解液中に溶出して亜鉛表面に析出するため、高出力放電を実施すると亜鉛に付着したアニオン界面活性剤が抵抗体となり、放電初期の作動電圧が低下する問題点があることがわかった。   In order to solve the above-described problems, it has been studied to subject a polyolefin microporous membrane to a hydrophilic treatment with an anionic surfactant. However, since the anionic surfactant elutes in the electrolyte and deposits on the zinc surface, the anionic surfactant attached to the zinc becomes a resistor when high power discharge is performed, and the operating voltage at the beginning of the discharge is reduced. I found out that

さらに研究を進めた結果、ポリオレフィンもしくはポリテトラフルオロエチレン製の多孔質膜の表面に非イオン界面活性剤を付与したものを、空気電池のセパレータに用いると、亜鉛の表面に界面活性剤を析出させることなく、正極触媒層に適度な量の電解液を供給することができ、高出力での放電持続時間と放電初期の作動電圧の双方が満たされることを見出したのである。   As a result of further research, when a non-ionic surfactant added to the surface of a polyolefin or polytetrafluoroethylene porous membrane is used in an air battery separator, the surfactant is deposited on the surface of zinc. Thus, it has been found that an appropriate amount of electrolyte can be supplied to the positive electrode catalyst layer, and both the discharge duration at high output and the operating voltage at the beginning of discharge are satisfied.

以下、本発明に係る空気電池の一実施形態（空気亜鉛電池）を図面を参照して説明する。   Hereinafter, an embodiment (air zinc battery) of an air battery according to the present invention will be described with reference to the drawings.

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２がかしめ加工により内方に折り曲げられている。正極ケース１は、底部に空気孔３を有する。この正極ケース１は、例えばステンレス鋼などの金属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と後述する負極ケース１０から形成された電池容器内に、正極触媒層４及びゲル状負極９がその間にセパレータ８を介して収納されている。   As shown in FIG. 1, a positive electrode case 1 having a bottomed cylindrical shape has an upper end 2 of an opening thereof bent inward by caulking. The positive electrode case 1 has an air hole 3 at the bottom. The positive electrode case 1 is made of a metal such as stainless steel and serves also as a positive electrode terminal. A positive electrode catalyst layer 4 and a gelled negative electrode 9 are accommodated through a separator 8 in a battery container formed from a positive electrode case 1 and a negative electrode case 10 described later.

正極ケース１内には、正極触媒層４が収納されている。正極触媒層４に含まれる酸素還元触媒としては、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４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、シート状にして正極集電体５に圧着することにより得られる。正極集電体５は、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５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。   A positive electrode catalyst layer 4 is accommodated in the positive electrode case 1. As the oxygen reduction catalyst contained in the positive electrode catalyst layer 4, for example, a mixture of activated carbon and a manganese oxide such as manganese dioxide can be used. The positive electrode catalyst layer 4 is formed by mixing, for example, activated carbon, manganese oxide, expanded graphite as a conductive material, and polytetrafluoroethylene powder as a binder, and pressing the positive electrode current collector 5 into a sheet shape. Can be obtained. The peripheral edge of the positive electrode current collector 5 is in contact with the inner surface of the positive electrode case 1. Thereby, conduction between the positive electrode and the positive electrode case 1 is ensured. The positive electrode current collector 5 can be formed from, for example, a conductive porous plate such as a metal net.

正極触媒層４に空気を均一に拡散させるための拡散紙６は、正極ケース１の底部内面に配置されている。拡散紙６には、例えば、クラフト紙を使用することができる。拡散紙６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７は、拡散紙６と正極触媒層４の間に介装されている。この撥水膜７は、アルカリ電解液が正極ケース１の空気孔３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７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。なお、撥水膜７は、１枚に限らず、２枚以上重ねて使用することも可能である。   A diffusion paper 6 for uniformly diffusing air into the positive electrode catalyst layer 4 is disposed on the inner surface of the bottom of the positive electrode case 1. For the diffusion paper 6, for example, kraft paper can be used. The thickness of the diffusion paper 6 is desirably in the range of 50 to 100 μm. A water repellent film 7 having oxygen permeability is interposed between the diffusion paper 6 and the positive electrode catalyst layer 4. The water repellent film 7 is for preventing the alkaline electrolyte from leaking out from the air hole 3 of the positive electrode case 1. The water repellent film 7 can be formed from, for example, a fluororesin film such as a polytetrafluoroethylene film. Note that the water repellent film 7 is not limited to a single sheet, and two or more sheets can be used.

正極触媒層４には、セパレータ８及びゲル状の負極９がこの順番に積層されている。図２に示すように、セパレータ８は、例えば、ポリオレフィンもしくはポリテトラフルオロエチレン製の多孔質膜の表面に非イオン界面活性剤を付着させたもの８ａと、不織布８ｂとから形成されている。また、セパレータ８は多孔質膜８ａの方を正極触媒層４と対向させ、不織布８ｂを負極９と対向させる。多孔質膜８ａは、正極触媒層４への電解液供給だけでなく、酸化亜鉛の析出による内部短絡を防止する役割も担っている。不織布８ｂは、多孔質膜８ａに比べてより多くのアルカリ電解液を保持することができる。   A separator 8 and a gelled negative electrode 9 are laminated on the positive electrode catalyst layer 4 in this order. As shown in FIG. 2, the separator 8 is formed of, for example, a non-ionic surfactant 8 a obtained by attaching a nonionic surfactant to the surface of a polyolefin or polytetrafluoroethylene porous membrane, and a non-woven fabric 8 b. The separator 8 has the porous membrane 8 a facing the positive electrode catalyst layer 4 and the nonwoven fabric 8 b facing the negative electrode 9. The porous membrane 8a not only supplies the electrolyte solution to the positive electrode catalyst layer 4, but also plays a role of preventing an internal short circuit due to precipitation of zinc oxide. The nonwoven fabric 8b can hold more alkaline electrolyte than the porous membrane 8a.

非イオン界面活性剤としては、例えば、ポリエチレングリコール型に高級アルコールエチレンオキサイド、アルキルフェノールエチレンオキサイド、脂肪酸エチレンオキサイド、多価アルコール脂肪酸エステルエチレンオキサイド、高級アルキルアミンエチレンオキサイド、脂肪酸アミドエチレンオキサイド、油脂エチレンオキサイド、ポリプロピレングリコールエチレンオキサイド等を付加させたものもしくは、多価アルコール型にグリセロール脂肪酸エステル、ペンタエリスリトール脂肪酸エステル、ソルビトール及びソルビタンの脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル、多価アルコールアルキルエーテル、アルカノールアミン類脂肪酸アミドのいずれかでも良い。また、使用する界面活性剤の種類は、２種類以上でも良い。特に、ポリオキシエチレンアルキルエーテルが好ましい。   Nonionic surfactants include, for example, polyethylene glycol type higher alcohol ethylene oxide, alkylphenol ethylene oxide, fatty acid ethylene oxide, polyhydric alcohol fatty acid ester ethylene oxide, higher alkylamine ethylene oxide, fatty acid amide ethylene oxide, oil and fat ethylene oxide, Polypropylene glycol ethylene oxide and the like, or polyhydric alcohol type glycerol fatty acid ester, pentaerythritol fatty acid ester, sorbitol and sorbitan fatty acid ester, sucrose fatty acid ester, polyhydric alcohol alkyl ether, alkanolamine fatty acid amide Either is fine. Further, two or more kinds of surfactants may be used. In particular, polyoxyethylene alkyl ether is preferable.

多孔質膜の表面に非イオン界面活性剤を付与する方法としては、例えば、非イオン界面活性剤の水溶液に多孔質膜を浸漬した後、乾燥させる手法を採用することができる。   As a method for applying a nonionic surfactant to the surface of the porous membrane, for example, a method of immersing the porous membrane in an aqueous solution of a nonionic surfactant and then drying it can be employed.

多孔質膜を構成するポリオレフィンとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等を挙げることができる。なお、ポリエチレンとポリプロピレンの双方を使用しても良い。中でも、ポリプロピレンが好ましい。   Examples of the polyolefin constituting the porous membrane include polyethylene and polypropylene. Both polyethylene and polypropylene may be used. Among these, polypropylene is preferable.

多孔質膜は、ＪＩＳ Ｐ８１１７の紙の透気度測定に準拠する方法で測定された通気度バラツキ（ガーレー秒数）が２．５秒以上であるか、ＱＴ−ＦＳ−１０１０に規定する方法で測定された空孔率が３７％以上、４８％以下の微多孔膜であることが望ましい。このような微多孔膜に非イオン界面活性剤を用いて親水化処理を施すことによって、負極の亜鉛表面への界面活性剤の析出抑制と、正極触媒層への適度な電解液供給と併せて、酸化亜鉛の析出による内部短絡を防止する効果を高めることができる。   The porous membrane has a permeability variation (Gurley second) measured by a method in accordance with JIS P8117 paper air permeability measurement of 2.5 seconds or more, or a method specified in QT-FS-1010. A microporous membrane having a measured porosity of 37% or more and 48% or less is desirable. By applying a hydrophilization treatment to such a microporous membrane using a nonionic surfactant, it is possible to suppress the precipitation of the surfactant on the zinc surface of the negative electrode and to supply an appropriate electrolyte to the positive electrode catalyst layer. The effect of preventing an internal short circuit due to precipitation of zinc oxide can be enhanced.

多孔質膜の厚さは、20μｍ以上、80μｍ以下の範囲にすることが望ましい。   The thickness of the porous membrane is desirably in the range of 20 μm or more and 80 μm or less.

不織布は、例えば、ビニロン、マーセル化パルプ及びレーヨンから選択される少なくとも１種類などを溶解後に繊維化させて形成している。不織布の厚さは、50〜120μｍの範囲にすることが好ましい。多孔質膜と不織布を単に積層したものを、セパレータとして用いても良いが、多孔質膜と不織布を一体化させたものを使用することも可能である。一体化の方法として、例えば、接着剤などの使用が挙げられる。   The non-woven fabric is formed, for example, by dissolving at least one selected from vinylon, mercerized pulp, and rayon and then fiberizing it. The thickness of the nonwoven fabric is preferably in the range of 50 to 120 μm. A laminate obtained by simply laminating a porous membrane and a nonwoven fabric may be used as a separator, but it is also possible to use a device in which a porous membrane and a nonwoven fabric are integrated. Examples of the integration method include the use of an adhesive.

多孔質膜の表面に非イオン界面活性剤が付着しているか否かの確認は、以下に説明する方法で行うことが可能である。   Whether or not a nonionic surfactant is attached to the surface of the porous membrane can be confirmed by the method described below.

界面活性剤が付着している多孔質膜を、熱分解ガスクロマトグラフ質量分析にて分析することにより上記確認を行うことができる。熱分解ガスクロマトグラフ質量分析においては、数１０マイクログラムのサンプルを熱天秤に乗せ、これを加熱することによりガスを発生させる。ガス発生時の温度及び重量変化を測定すると共に、発生したガスをガスクロで分離し、質量分析計で質量数を測定し、成分の同定をする。   The above confirmation can be made by analyzing the porous film to which the surfactant is attached by pyrolysis gas chromatography mass spectrometry. In pyrolysis gas chromatograph mass spectrometry, a sample of several tens of micrograms is placed on a thermobalance and heated to generate gas. While measuring the temperature and weight change at the time of gas generation, the generated gas is separated by gas chromatography, the mass number is measured by a mass spectrometer, and the components are identified.

ゲル状負極９は、亜鉛を含有する負極作用物質と、アルカリ電解液とを含むものである。ゲル状負極９は、例えば、負極作用物質と、アルカリ電解液と、増粘剤（ゲル化剤）と、必要に応じてインヒビターとを混合することにより形成される。   The gelled negative electrode 9 includes a negative electrode active material containing zinc and an alkaline electrolyte. The gelled negative electrode 9 is formed, for example, by mixing a negative electrode active substance, an alkaline electrolyte, a thickener (gelling agent), and an inhibitor as necessary.

負極作用物質としては、例えば亜鉛などが安価なために望ましいが、こればかりに限らず無汞化亜鉛合金も使用できる。無汞化亜鉛合金としては、例えば、Ｉｎ，Ｂｉ，Ｇａ，Ｐｂ，Ｓｎ，Ｃｄ，Ａｌ及びＣｏよりなる群から選択される少なくとも一種類の元素を含む亜鉛合金を挙げることができる。   As the negative electrode active substance, for example, zinc is desirable because it is inexpensive, but not limited to this, non-glazed zinc alloy can also be used. Examples of the non-tungsten zinc alloy include a zinc alloy containing at least one element selected from the group consisting of In, Bi, Ga, Pb, Sn, Cd, Al, and Co.

アルカリ電解液としては、例えば、水酸化カリウムを含むアルカリ水溶液等を挙げることができる。アルカリ電解液中の水酸化カリウム濃度は３０〜４５重量％の範囲にすることが好ましい。   Examples of the alkaline electrolyte include an alkaline aqueous solution containing potassium hydroxide. The potassium hydroxide concentration in the alkaline electrolyte is preferably in the range of 30 to 45% by weight.

増粘剤（ゲル化剤）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。   As the thickening agent (gelling agent), those having a function of increasing the viscosity of the alkaline electrolyte to be gelled can be used. Examples of such a thickener include a water-absorbing polymer such as polyacrylic acid.

インヒビターとしては、例えば、酸化インジウム、水酸化インジウム、酸化ビスマス等を挙げることができる。負極ケース１０は、負極集電体と負極端子を兼ねているものである。負極ケース１０は、例えば、ニッケル層と、ステンレス層と、銅層とから構成された三層クラッド材を、内面が銅層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を形成することによって得られる。負極ケース１０には、三層クラッド材の銅面に錫メッキを施した基材等から形成したものも使用できる。クラッド材のニッケル層は、ニッケル合金層に変更することができる。また、銅層の代わりに銅合金層を使用しても良い。   Examples of the inhibitor include indium oxide, indium hydroxide, bismuth oxide and the like. The negative electrode case 10 serves as both a negative electrode current collector and a negative electrode terminal. The negative electrode case 10 is formed, for example, by forming a three-layer clad material composed of a nickel layer, a stainless steel layer, and a copper layer into a bottomed cylindrical shape by drawing so that the inner surface becomes a copper layer. It is obtained by forming the reverse part by folding the end. The negative electrode case 10 may be formed of a base material obtained by tin plating the copper surface of a three-layer clad material. The nickel layer of the cladding material can be changed to a nickel alloy layer. Moreover, you may use a copper alloy layer instead of a copper layer.

このような負極ケース１０は、正極ケース１の開口部に配置され、封口部材として機能する。リング状の絶縁ガスケット１１は、正極ケース１の内周面と、負極ケース１０の外周面との間に介在されている。絶縁ガスケット１１は、例えばナイロン製で、その表面がポリアミド系樹脂でコーティングされている。このような材料から形成された絶縁ガスケット１１は、耐アルカリ性を向上することができる。なお、正極ケース１の空気孔３は、未使用時の無駄な放電を防ぐため、正極ケース１の底面に貼られたシールテープ１２で一時的に塞がれている。   Such a negative electrode case 10 is arrange | positioned at the opening part of the positive electrode case 1, and functions as a sealing member. The ring-shaped insulating gasket 11 is interposed between the inner peripheral surface of the positive electrode case 1 and the outer peripheral surface of the negative electrode case 10. The insulating gasket 11 is made of nylon, for example, and the surface thereof is coated with a polyamide-based resin. The insulating gasket 11 formed from such a material can improve alkali resistance. Note that the air holes 3 of the positive electrode case 1 are temporarily blocked with a seal tape 12 attached to the bottom surface of the positive electrode case 1 in order to prevent useless discharge when not in use.

前述した図１では、正極ケースにかしめ加工を施したが、本発明はこれに限定されるものではなく、負極ケースにかしめ加工を施しても良い。また、リバース部を持たない負極ケースを使用しても良い。   In FIG. 1 described above, the positive electrode case is caulked, but the present invention is not limited to this, and the negative electrode case may be caulked. Moreover, you may use the negative electrode case which does not have a reverse part.

［実施例］
以下、本発明の実施例を前述した図面を参照して詳細に説明する。 [Example]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings described above.

（実施例１）
Ｎｉメッキを施した厚さ１３５μｍのＳＵＳ３０４の板材に、厚さ１５μｍのＣｕの板材が接合された厚さ１５０μｍのクラッド材を用意した。クラッド材の銅面に錫メッキを施した基材を錫メッキ層が内面となるように有底円筒形状に絞り加工し、負極ケースを得た。 (Example 1)
A clad material having a thickness of 150 μm was prepared by joining a plate material made of SUS304 having a thickness of 135 μm and plated with Ni to a Cu plate material having a thickness of 15 μm. A base material obtained by subjecting the copper surface of the clad material to tin plating was drawn into a bottomed cylindrical shape so that the tin plating layer became the inner surface, to obtain a negative electrode case.

厚さが２５μｍのポリプロピレン製微多孔膜（ＪＩＳ Ｐ８１１７の紙の透気度測定に準拠する方法で測定された通気度バラツキ（ガーレー秒数）が１０秒で、ＱＴ−ＦＳ−１０１０に規定する方法で測定された空孔率が４０％）を、非イオン界面活性剤であるポリオキシエチレンアルキルエーテル（三洋化成工業株式会社製 サンノニック）の水溶液に浸漬した後、乾燥させ、微多孔膜の表面に非イオン界面活性剤を付与した。   A microporous membrane made of polypropylene having a thickness of 25 μm (a method of stipulating in QT-FS-1010 with a variation in air permeability (Gurley second) measured by a method in accordance with JIS P8117 paper permeability measurement of 10 seconds) 40%) was dipped in an aqueous solution of polyoxyethylene alkyl ether (Sanyo Chemical Co., Ltd., Sanyo Kasei Kogyo Co., Ltd.), a nonionic surfactant, and then dried to form a microporous membrane on the surface. A nonionic surfactant was applied.

不織布には、マーセル化パルプ、ビニロン及びレーヨンを溶解させたものを繊維化し、この繊維から形成した厚さが５０μｍのものを使用した。ポリアクリル酸をアルコールで溶解させた糊（接着剤）を使用し、微多孔膜と不織布とを貼り合せ、セパレータとした。   As the non-woven fabric, a fiber in which mercerized pulp, vinylon and rayon were dissolved was made into a fiber, and a fiber having a thickness of 50 μm formed from this fiber was used. A paste (adhesive) in which polyacrylic acid was dissolved in alcohol was used, and a microporous film and a nonwoven fabric were bonded together to form a separator.

ナイロン製で、表面がポリアミド系樹脂でコーティングされた絶縁ガスケットを用意した。   An insulating gasket made of nylon and coated on the surface with a polyamide resin was prepared.

また、ポリアクリル酸の微粉末に酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）を混合・攪拌した。次いで、Ｉｎ、Ｂｉ及びＡｌを含有する亜鉛合金粉末を、ＫＯＨとＺｎＯからなるアルカリ電解液、前記ポリアクリル酸と酸化インジウムの混合物を混合・攪拌して、ゲル状の亜鉛負極を調製した。 In addition, indium oxide (In 2 O 3 ) was mixed and stirred in a fine powder of polyacrylic acid. Next, a zinc alloy powder containing In, Bi and Al was mixed and stirred with an alkaline electrolyte composed of KOH and ZnO and the mixture of polyacrylic acid and indium oxide to prepare a gelled zinc negative electrode.

活性炭４０質量％と、二酸化マンガン３０質量％と、膨張化黒鉛５質量％と、ポリテトラフルオロエチレン粉末２５質量％とを混合し、シート状にして正極集電体に圧着することにより正極触媒層を得た。   Positive electrode catalyst layer by mixing 40% by mass of activated carbon, 30% by mass of manganese dioxide, 5% by mass of expanded graphite, and 25% by mass of polytetrafluoroethylene powder, forming a sheet, and pressure bonding to the positive electrode current collector Got.

こうして得られたゲル状亜鉛負極を負極ケースに充填後、正極触媒層が収納された正極ケースにかしめ加工を施すことにより固定し、前述した図１に示す構造を有するＪＩＳ規格ＰＲ４４型のボタン形空気亜鉛電池を製造した。   The gel-like zinc negative electrode thus obtained is filled in the negative electrode case, and then fixed by caulking the positive electrode case in which the positive electrode catalyst layer is accommodated, and the button shape of the JIS standard PR44 type having the structure shown in FIG. A zinc air battery was manufactured.

（実施例２）
ポリプロピレン微多孔膜の代わりに、厚さが２５μｍのポリエチレン製微多孔膜（通気度バラツキ（ガーレー秒数）が１０秒で、空孔率が４０％）を使用する以外は、実施例１と同様にして前述した図１に示す構造を有するＰＲ４４型のボタン形空気亜鉛電池を製造した。 (Example 2)
Example 1 except that a polyethylene microporous membrane (air permeability variation (Gurley seconds) is 10 seconds and porosity is 40%) is used instead of the polypropylene microporous membrane. Thus, a PR44 type button-type zinc-air battery having the structure shown in FIG. 1 was manufactured.

（実施例３）
ポリプロピレン微多孔膜の代わりに、厚さが２５μｍのポリテトラフルオロエチレン製微多孔膜（通気度バラツキ（ガーレー秒数）が１０秒で、空孔率が４０％）を使用すること以外は、実施例１と同様にして前述した図１に示す構造を有するＰＲ４４型のボタン形空気亜鉛電池を製造した。 Example 3
Implemented except for using a polytetrafluoroethylene microporous membrane with a thickness of 25 μm (air permeability variation (Gurley seconds) is 10 seconds and porosity is 40%) instead of polypropylene microporous membrane In the same manner as in Example 1, a PR44 type button-type zinc-air battery having the structure shown in FIG. 1 was manufactured.

（比較例１）
微多孔膜の代わりにセロハンを用いること以外は、実施例１と同様にして前述した図１に示す構造を有するＰＲ４４型のボタン形空気亜鉛電池を製造した。 (Comparative Example 1)
A PR44 type button-type zinc-air battery having the structure shown in FIG. 1 was manufactured in the same manner as in Example 1 except that cellophane was used instead of the microporous membrane.

（比較例２）
非イオン界面活性剤の代わりにイミダゾリン型アニオン界面活性剤を用いること以外は、実施例１と同様にして前述した図１に示す構造を有するＰＲ４４型のボタン形空気亜鉛電池を製造した。 (Comparative Example 2)
A PR44 type button-type zinc-air battery having the structure shown in FIG. 1 was manufactured in the same manner as in Example 1 except that an imidazoline type anionic surfactant was used instead of the nonionic surfactant.

これら空気亜鉛電池をそれぞれの種類について２０個ずつ用意し、気温２０℃、湿度６０％環境下で各２０個ずつ３０ｍＡ定電流放電を実施した平均放電持続時間（放電終止電圧が０．９Ｖ）と、放電開始１時間後の平均作動電圧の結果を表１に示す。

Figure 2007335242
An average discharge duration (discharge end voltage is 0.9 V) in which 20 pieces of each of these air zinc batteries were prepared for each type, and 20 pieces each of 30 pieces were subjected to a 30 mA constant current discharge in an environment of 20 ° C. and 60% humidity. Table 1 shows the results of average operating voltage 1 hour after the start of discharge.
Figure 2007335242

表１から明らかなように、非イオン界面活性剤にて親水処理を実施した実施例１〜３の電池は、高出力放電における平均放電持続時間、放電一時間後の作動電圧ともに良好な結果を示している。特に、多孔質膜の材質をポリプロピレンとした実施例１において、平均放電持続時間及び放電一時間後の作動電圧が高かった。   As is clear from Table 1, the batteries of Examples 1 to 3 subjected to hydrophilic treatment with a nonionic surfactant showed good results for both the average discharge duration in high power discharge and the operating voltage after one hour of discharge. Show. In particular, in Example 1 in which the material of the porous film was polypropylene, the average discharge duration and the operating voltage after one hour of discharge were high.

一方、多孔質膜の代わりにセロハンを用いた比較例１によると、放電一時間後の作動電圧は高いものの、短寿命の発生により平均放電持続時間が短くなっている。また、多孔質膜の親水処理にアニオン界面活性剤をもちいた比較例２によると、平均放電持続時間は良好であるが、放電一時間後の平均作動電圧が低くなっている。   On the other hand, according to Comparative Example 1 in which cellophane is used instead of the porous membrane, the operating voltage after one hour of discharge is high, but the average discharge duration is shortened due to the short life. Further, according to Comparative Example 2 using an anionic surfactant for hydrophilic treatment of the porous membrane, the average discharge duration is good, but the average operating voltage after one hour of discharge is low.

なお、前述した実施例では、ボタン型空気亜鉛電池の例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態をとることができる。たとえば、コイン型、主面の形状が四角もしくは略四角形の扁平形等にすることが可能である。   In the above-described embodiments, examples of button-type zinc-air batteries have been described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can take various forms without departing from the spirit of the invention. . For example, it is possible to use a coin shape, a flat shape in which the shape of the main surface is a square or a substantially square.

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 constituent elements 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 components 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.

本発明に係る空気電池の一実施形態を示す模式的な断面図。1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of an air battery according to the present invention. 図１の空気電池の要部の拡大断面図。The expanded sectional view of the principal part of the air battery of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１…正極ケース、２…開口部の上端、３…空気孔、４…正極触媒層、５…正極集電体、６…空気拡散紙、７…撥水膜、８…セパレータ、８ａ…多孔質膜、８ｂ…不織布、９…ゲル状亜鉛負極、１０…負極ケース、１１…絶縁ガスケット、１２…シールテープ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Positive electrode case, 2 ... Upper end of opening, 3 ... Air hole, 4 ... Positive electrode catalyst layer, 5 ... Positive electrode collector, 6 ... Air diffusion paper, 7 ... Water-repellent film, 8 ... Separator, 8a ... Porous Membrane, 8b ... nonwoven fabric, 9 ... gelled zinc negative electrode, 10 ... negative electrode case, 11 ... insulating gasket, 12 ... seal tape.

Claims (3)

空気孔を有する正極ケースと負極ケースを用いて形成された電池容器と、
前記電池容器の前記正極ケース内に位置する正極触媒層と、
前記電池容器の前記負極ケース内に位置し、亜鉛を含むゲル状負極と、
前記正極触媒層と前記ゲル状負極の間に配置されたセパレータと
を具備する空気電池であって、
前記セパレータは、表面に非イオン界面活性剤が付与されたポリオレフィンもしくはポリテトラフルオロエチレン製の多孔質膜を含むことを特徴とする空気電池。 A battery case formed by using a positive electrode case and a negative electrode case having air holes;
A positive electrode catalyst layer located in the positive electrode case of the battery container;
A gelled negative electrode containing zinc, located in the negative electrode case of the battery container;
An air battery comprising a separator disposed between the positive electrode catalyst layer and the gelled negative electrode,
The air battery according to claim 1, wherein the separator includes a porous film made of polyolefin or polytetrafluoroethylene having a nonionic surfactant applied to the surface. 前記非イオン界面活性剤は、ポリオキシエチレンアルキルエーテルであることを特徴とする請求項１記載の空気電池。   The air battery according to claim 1, wherein the nonionic surfactant is polyoxyethylene alkyl ether. 前記セパレータは、前記多孔質膜と不織布とから構成され、前記多孔質膜が前記正極触媒層と対向していることを特徴とする請求項１または２記載の空気電池。   The air battery according to claim 1, wherein the separator is composed of the porous membrane and a nonwoven fabric, and the porous membrane faces the positive electrode catalyst layer.
JP2006166145A 2006-06-15 2006-06-15 Air battery Withdrawn JP2007335242A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006166145A JP2007335242A (en) 2006-06-15 2006-06-15 Air battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006166145A JP2007335242A (en) 2006-06-15 2006-06-15 Air battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007335242A true JP2007335242A (en) 2007-12-27

Family

ID=38934504

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006166145A Withdrawn JP2007335242A (en) 2006-06-15 2006-06-15 Air battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007335242A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009110396A1 (en) * 2008-03-07 2009-09-11 Tonen Chemical Corporation Microporous membrane, battery separator and battery
WO2009110397A1 (en) * 2008-03-07 2009-09-11 Tonen Chemical Corporation Microporous membrane, battery separator and battery
WO2017138740A1 (en) * 2016-02-12 2017-08-17 주식회사 이엠따블유에너지 Zinc-air secondary battery
KR101849828B1 (en) * 2014-06-13 2018-04-18 주식회사 엘지화학 Separator for metal air battery, metal air battery including the same, manufacturing method of separator for metal air battery and manufacturing method of metal air battery

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009110396A1 (en) * 2008-03-07 2009-09-11 Tonen Chemical Corporation Microporous membrane, battery separator and battery
WO2009110397A1 (en) * 2008-03-07 2009-09-11 Tonen Chemical Corporation Microporous membrane, battery separator and battery
KR101849828B1 (en) * 2014-06-13 2018-04-18 주식회사 엘지화학 Separator for metal air battery, metal air battery including the same, manufacturing method of separator for metal air battery and manufacturing method of metal air battery
WO2017138740A1 (en) * 2016-02-12 2017-08-17 주식회사 이엠따블유에너지 Zinc-air secondary battery

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100524938C (en) Thin film for package of alkaline battery and thin air battery using the same
SE414249B (en) ZINC / AIR CELL WITH AN EXPANSION MATERIAL WITH CLOSED COMPRESSIBLE PORTS ORGANIZED IN THE NEGATIVE ELECTRODERMASS
JP2006019246A (en) Thin film for outer package of alkali cell, and thin air cell using the same
JP2007335242A (en) Air battery
US20030113630A1 (en) Anodic zinc electrode for use in an alkaline based electrochemical cell
JP2007157445A (en) Air cell
US20020132158A1 (en) Air electrode providing high current density for metal-air batteries
JP2004288572A (en) Metal air battery
JP4470441B2 (en) Air zinc battery
JP2008103135A (en) Air zinc battery
JP2008135237A (en) Flat zinc battery
JP2005019145A (en) Air battery
JPH09306509A (en) Manufacture of oxygen-reduced electrode, and battery therewith
JP2007080793A (en) Air battery
JPS6396873A (en) Thin type air battery
JP2008103293A (en) Flat zinc battery
US11322786B2 (en) Air electrode, metal-air battery, and air electrode production method
JP3330263B2 (en) Alkaline secondary battery and manufacturing method thereof
JPH0982372A (en) Button type air-zinc battery
JP2877809B2 (en) Manufacturing method of button type air battery
JPH02253573A (en) Air battery
JP2006179324A (en) Button-shape alkaline battery
JP2007317531A (en) Button type alkaline battery
JP2005019146A (en) Air battery
JPH10302808A (en) Oxygen reduction electrode and zinc air cell

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080820

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20100618