JP2010146851A - Air battery - Google Patents

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JP2010146851A JP2008322931A JP2008322931A JP2010146851A JP 2010146851 A JP2010146851 A JP 2010146851A JP 2008322931 A JP2008322931 A JP 2008322931A JP 2008322931 A JP2008322931 A JP 2008322931A JP 2010146851 A JP2010146851 A JP 2010146851A
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Toru Joboji
亨 上坊寺
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an air battery using an anion exchange film as an electrolyte, in which deterioration of battery output and battery voltage due to formation of oxide film hardly occurs, and the utilization rate of a metal anode is enhanced to prolong the battery lifetime longer. <P>SOLUTION: An air pole 5 is installed in close contact, on one face side of an anion exchange film 4, and an aluminum electrode 2 is installed on the other face side of the anion exchange film 4, and furthermore, an anode container 1 is installed on the outside of it. In the aluminum electrode 2, carbon nanofiber 3 is dispersed inside an aluminum matrix 2a. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は空気電池に関する。   The present invention relates to an air battery.

空気電池は、正極活物質として空気中の酸素を利用するため、その分だけ電池重量を小さくすることができ、単位重量当たりの容量を大きくすることが可能となる。従来から、負極を亜鉛とした空気電池が知られているが、亜鉛よりも比重が小さく、イオンの電荷数も＋３という大きなを有するアルミニウムを用いれば、電池のエネルギー密度を飛躍的に増大させることができると考えられる。   Since the air battery uses oxygen in the air as the positive electrode active material, the battery weight can be reduced by that amount, and the capacity per unit weight can be increased. Conventionally, an air battery using zinc as a negative electrode is known. However, if aluminum having a specific gravity smaller than that of zinc and a large number of charges of ions of +3 is used, the energy density of the battery can be dramatically increased. It is thought that you can.

こうした空気電池は、亜鉛やアルミニウムなどの金属負極と、酸素還元触媒能を有する空気極とを用い、これらの電極を電解質水溶液に浸漬し、負極での金属の酸化と空気極での酸素の還元とを組み合わせている。すなわち、負極では金属が酸化され、負極に残された電子が空気極へ流れ、この電子によって酸素分子が還元されて水酸化物イオンとなる。こうして空気電池によって外部に電流を流すことができる。   Such an air battery uses a metal negative electrode such as zinc or aluminum and an air electrode having an oxygen reduction catalytic ability, and immerses these electrodes in an aqueous electrolyte solution to oxidize metal at the negative electrode and reduce oxygen at the air electrode. Is combined. That is, the metal is oxidized in the negative electrode, and the electrons left in the negative electrode flow to the air electrode, and the oxygen molecules are reduced by the electrons to become hydroxide ions. In this way, an electric current can flow outside by the air battery.

しかし、金属負極が酸化された場合、電気絶縁性を有する酸化皮膜が形成されて放電を阻害してしまうので、すぐに電圧及び電流が低下してしまう。この点、アルミニウム空気電池や亜鉛空気電池等の両性金属を用いた空気電池であれば、電解質水溶液を強アルカリ水溶液とすれば、析出した水酸化物が強アルカリに溶解するため、絶縁皮膜の形成は阻止できる。しかしながら、アルカリ溶液を用いた空気電池では、副反応として負極から水素が発生し、容量の低下を引き起こすという問題があった。また、アルカリ溶液が炭酸ガスを吸収してｐＨが低下し、性能が劣化するという問題もあった。   However, when the metal negative electrode is oxidized, an oxide film having electrical insulating properties is formed to inhibit the discharge, so that the voltage and current are quickly reduced. In this regard, in the case of an air battery using an amphoteric metal such as an aluminum air battery or a zinc air battery, if the electrolyte aqueous solution is a strong alkali aqueous solution, the precipitated hydroxide dissolves in the strong alkali, so that an insulating film is formed. Can be stopped. However, an air battery using an alkaline solution has a problem that hydrogen is generated from the negative electrode as a side reaction, causing a decrease in capacity. Further, there is a problem that the alkaline solution absorbs carbon dioxide gas to lower the pH and deteriorate the performance.

こうした問題を解決すべく、特許文献１には、電解質としてアニオン交換膜またはアニオン交換樹脂を用いるアルミニウム空気電池が開示されている。さらには、酸化皮膜による導通不良を回避するため、負極であるアルミニウムに凹凸を設け、その凹部にアルミニウムの酸化皮膜の形成がなされることにより、凸部で電気伝導性を確保する提案もなされている。   In order to solve these problems, Patent Literature 1 discloses an aluminum air battery using an anion exchange membrane or an anion exchange resin as an electrolyte. Furthermore, in order to avoid conduction failure due to the oxide film, a proposal has been made to ensure electrical conductivity at the convex part by providing irregularities in the negative electrode aluminum and forming an aluminum oxide film in the concave part. Yes.

特開２００２−１８４４７２号公報JP 2002-184472 A 電池ハンドブック、ｐ６８７−６８８、朝倉書店Battery Handbook, p687-688, Asakura Shoten

しかし、上記特許文献１に記載の方法では、正極で生成した水酸化物イオンがアニオン交換膜中を移動し、負極で生成したアルミイオンと出会って酸化皮膜の形成が行われるため、負極とアニオン交換膜との境界面に酸化皮膜が形成され、やはり導通不良が起こり易かった。   However, in the method described in Patent Document 1, since hydroxide ions generated at the positive electrode move in the anion exchange membrane and encounter with aluminum ions generated at the negative electrode, an oxide film is formed. An oxide film was formed at the interface with the exchange membrane, and it was easy for poor conduction to occur.

本発明は上記諸点に鑑みてなされたものであり、電解質としてアニオン交換膜を用いる空気電池において、酸化皮膜の形成による電池出力及び電池電圧の低下が起こり難く、金属負極の利用率を高め、電池寿命の長い空気電池を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and in an air battery using an anion exchange membrane as an electrolyte, the battery output and battery voltage are hardly lowered due to the formation of an oxide film, and the utilization rate of the metal negative electrode is increased. An object is to provide a long-life air battery.

本発明の空気電池は、アニオン交換膜と、該アニオン交換膜の一面側に密着して設けられた酸素還元触媒機能を有する正極と、該アニオン交換膜の他面側に設けられた金属負極とを備え、該金属負極には該金属が酸化された場合においても導電性経路を確保する導電助剤が含まれていることを特徴とする。   The air battery of the present invention includes an anion exchange membrane, a positive electrode having an oxygen reduction catalytic function provided in close contact with one side of the anion exchange membrane, and a metal negative electrode provided on the other side of the anion exchange membrane. The metal negative electrode includes a conductive auxiliary agent that ensures a conductive path even when the metal is oxidized.

本発明の空気電池では、金属負極が酸化され、残された電子が外部回路を通じて正極側に流れ込む。正極は酸素還元触媒機能を有しているため、正極上で酸素が電子によって還元されて水酸化物イオンが生成する。そして、水酸化物イオンは正極に密着しているアニオン交換膜中を移動し、金属負極が酸化された金属イオンと反応し、酸化皮膜を形成する。ところが、金属負極には、該金属が酸化された場合においても導電性経路を確保するための導電助剤が含まれているため、酸化皮膜が形成されても、導電助剤によって電導性が確保される。このため、電池出力及び電池電圧の低下が起こり難く、金属の内部まで電池反応に関与できることとなり、金属負極の利用率を高め、電池寿命の長い空気電池となる。   In the air battery of the present invention, the metal negative electrode is oxidized, and the remaining electrons flow into the positive electrode side through an external circuit. Since the positive electrode has an oxygen reduction catalyst function, oxygen is reduced by electrons on the positive electrode to generate hydroxide ions. The hydroxide ions move through the anion exchange membrane that is in close contact with the positive electrode, and the metal negative electrode reacts with the oxidized metal ions to form an oxide film. However, since the metal negative electrode contains a conductive auxiliary agent for ensuring a conductive path even when the metal is oxidized, the conductive auxiliary agent ensures conductivity even when an oxide film is formed. Is done. For this reason, the battery output and the battery voltage are unlikely to decrease, and the metal reaction can be involved up to the inside of the metal, so that the utilization rate of the metal negative electrode is increased and the battery has a long battery life.

また、正極としては、酸素還元触媒機能を有する触媒が担持された触媒付カーボンと、アニオン交換樹脂とが混合された、多孔質な空気極とすることが好ましい。こうであれば、空気中の酸素が空気極の孔を通って空気極内部まで侵入して還元される。そして酸素還元により生成した水酸化物イオンが、正極中のアニオン交換樹脂中を通ってアニオン交換膜まで移動することができる。このため、正極内部も酸素還元の反応場として利用できるようになり、電池出力をより高めることができる。   Further, the positive electrode is preferably a porous air electrode in which a catalyst-supported carbon carrying a catalyst having an oxygen reduction catalyst function and an anion exchange resin are mixed. If it is like this, oxygen in the air will penetrate into the air electrode through the hole of the air electrode and be reduced. And the hydroxide ion produced | generated by oxygen reduction can move to the anion exchange membrane through the anion exchange resin in a positive electrode. For this reason, the inside of the positive electrode can also be used as a reaction field for oxygen reduction, and the battery output can be further increased.

金属負極はアルミニウム又はアルミニウム合金を用いることができる。アルミニウムは比重が小さく、イオンの電荷数も３と大きいため、電池のエネルギー密度が飛躍的に増大する。   Aluminum or an aluminum alloy can be used for the metal negative electrode. Since the specific gravity of aluminum is small and the number of charges of ions is as large as 3, the energy density of the battery is dramatically increased.

また、導電助剤は耐酸化性及び導電性を有する金属や酸化物やカーボンを用いることができる。この中でも、カーボンは比重が小さく安価で耐酸化性及び導電性も優れているため、好適である。カーボンとしては、グラファイト、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー等を用いることができる。これらの中でも、導電性に優れたカーボンナノチューブ及びカーボンナノファイバーが特に好適である。   Further, as the conductive auxiliary agent, a metal, oxide or carbon having oxidation resistance and conductivity can be used. Among these, carbon is suitable because it has a low specific gravity, is inexpensive, and has excellent oxidation resistance and conductivity. As carbon, graphite, carbon black, carbon nanotube, carbon nanofiber, etc. can be used. Among these, carbon nanotubes and carbon nanofibers excellent in conductivity are particularly suitable.

さらに、金属負極は多孔質とされていることが好ましい。こうであれば、金属の内部においても金属の酸化及びその水酸化物イオンとの反応による酸化物の形成が行なわれるため、金属の利用率が高められ、ひいては電池のエネルギー密度を増大させることができる。   Furthermore, the metal negative electrode is preferably made porous. If this is the case, oxidation of the metal and formation of an oxide by reaction with the hydroxide ions are also performed inside the metal, so that the utilization rate of the metal is increased and, consequently, the energy density of the battery can be increased. it can.

また、金属負極は導電助剤を含有する金属微粒子が集待った構造とすることもできる。こうであれば、多孔質の金属負極を容易に製造することができる。   Further, the metal negative electrode may have a structure in which metal fine particles containing a conductive additive are waiting to be collected. In this way, a porous metal negative electrode can be easily produced.

さらに、金属微粒子は細孔を有していることが好ましい。こうであれば、金属の微粒子一つ一つの内部において、金属の酸化及びその水酸化物イオンとの反応による酸化物の形成が行なわれるため、金属の利用率がさらに高められ、ひいては電池のエネルギー密度を増大させることができる。   Furthermore, it is preferable that the metal fine particles have pores. In this case, the metal utilization rate is further increased because the oxidation of the metal and the formation of an oxide by reaction with the hydroxide ions are carried out inside each of the metal fine particles. The density can be increased.

また、金属負極のアニオン交換膜と接する側には凹部を設けることが好ましい。こうであれば、金属が酸化されて生成した酸化物が凹部に案内されるため、金属負極とアニオン交換膜との間に酸化物が挿入され難くなる。このため、アニオン交換膜を移動する水酸化物イオンと金属イオンとの反応を円滑に進行させることができる。   Moreover, it is preferable to provide a recess on the side of the metal negative electrode that contacts the anion exchange membrane. If this is the case, the oxide produced by the oxidation of the metal is guided to the recess, and therefore it is difficult for the oxide to be inserted between the metal negative electrode and the anion exchange membrane. For this reason, reaction of the hydroxide ion and metal ion which move an anion exchange membrane can be advanced smoothly.

さらに、金属負極はアニオン交換樹脂が分散されていることも好ましい。こうであれば、水酸化物イオンがアニオン交換膜から金属負極中のアニオン交換樹脂中を通って移動することができる。このため、金属負極内部も反応場として利用できるようになり、電池出力をより高めることができる。   Further, it is also preferable that the metal negative electrode has an anion exchange resin dispersed therein. In this way, hydroxide ions can move from the anion exchange membrane through the anion exchange resin in the metal negative electrode. For this reason, the inside of a metal negative electrode can also be utilized now as a reaction field, and a battery output can be raised more.

本発明の空気電池に用いる負極としては、電気化学反応により酸化可能な金属であれば特に限定はない。例えばＬｉ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｎａ，Ｚｎ，Ｆｅ等を用いることができる。負極として合金を用いることもできる。例えばアルミニウム合金としては、アルミニウムに少量のＭｇ、Ｓｉ、Ｚn、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ｇａなどを、それぞれ単独で、又は2種類以上含有させて合金化したものなどが挙げられる。   The negative electrode used in the air battery of the present invention is not particularly limited as long as it is a metal that can be oxidized by an electrochemical reaction. For example, Li, Al, Mg, Na, Zn, Fe, etc. can be used. An alloy can also be used as the negative electrode. For example, as an aluminum alloy, a small amount of Mg, Si, Zn, Mn, Ni, In, Ga, or the like contained in aluminum can be used alone or in combination of two or more kinds.

これらの金属は粉体を成形したものでもよい。こうであれば、金属負極が多孔質となり、金属の内部においても金属の酸化及びその水酸化物イオンとの反応による酸化物の形成が行なわれるため、金属の利用率が高められ、ひいては電池のエネルギー密度を増大させることができる。   These metals may be formed by molding powder. If this is the case, the metal negative electrode becomes porous, and oxidation of the metal inside the metal and formation of an oxide by reaction with the hydroxide ions are performed, so that the utilization rate of the metal is increased, and consequently the battery The energy density can be increased.

また、アニオン交換膜としては 、その内部をアニオン（とりわけ、水酸化物イオン（ＯＨ−））が移動できる膜であれば、特に制限されない。 The anion exchange membrane is not particularly limited as long as an anion (particularly hydroxide ion (OH − )) can move inside the anion exchange membrane.

また、本発明の空気電池に用いる正極としては、酸素還元の触媒機能を有する電極であれば良い。このような電極としてはこのような電極としてはＰｔ、Ｎｉやペロブスカイト型等の酸化物等の酸素還元触媒能を有する触媒をカーボン等の担体に担持させた電極等を用いることができる。従来から燃料電池に用いられる電極として、Ｐｔ担持カーボンとプロトン移動が可能なカチオン交換樹脂とが混合されたものがよく知られているが、カチオン交換樹脂の代わりにアニオン交換樹脂を用いることが好ましい。こうであれば、空気極で酸素還元により生成した水酸化物イオンの移動が容易となり、電池の内部抵抗も低下することとなる。   Further, the positive electrode used in the air battery of the present invention may be an electrode having an oxygen reduction catalytic function. As such an electrode, an electrode in which a catalyst having an oxygen reduction catalytic ability such as an oxide of Pt, Ni, perovskite type or the like is supported on a carrier such as carbon can be used. Conventionally, an electrode used in a fuel cell is well known in which a Pt-supported carbon and a cation exchange resin capable of proton transfer are mixed. It is preferable to use an anion exchange resin instead of a cation exchange resin. . This facilitates the movement of hydroxide ions generated by oxygen reduction at the air electrode, and reduces the internal resistance of the battery.

以下、アルミニウムを負極とした本発明の空気電池の実施形態について述べる。
（実施形態１）
実施形態１の空気電池は、図１に示すように、ステンレス等の耐食性金属からなる負極用容器１にアルミニウム電極２が接触するように収容されている。このアルミニウム電極２は、図２に示すように、アルミニウムマトリックス２ａ中にカーボンナノファイバー３が分散されたアルミ粒子２０を圧縮成形したものである。このような微粒子は、カーボンナノファイバーが混合された溶融アルミニウムをアトマイズ法によって微粉化させることによって得られる。なお、カーボンナノファイバーの代わりに、カーボンナノチューブやグラファイト粉やカーボンブラックを用いてもよい。 Hereinafter, embodiments of the air battery of the present invention using aluminum as a negative electrode will be described.
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the air battery of Embodiment 1 is accommodated so that the aluminum electrode 2 is in contact with a negative electrode container 1 made of a corrosion-resistant metal such as stainless steel. As shown in FIG. 2, the aluminum electrode 2 is obtained by compression-molding aluminum particles 20 in which carbon nanofibers 3 are dispersed in an aluminum matrix 2a. Such fine particles are obtained by atomizing molten aluminum mixed with carbon nanofibers by an atomizing method. Carbon nanotubes, graphite powder, or carbon black may be used instead of carbon nanofibers.

図１に示すように、アルミニウム電極２の負極容器１と反対側はアニオン交換膜４（例えば株式会社トクヤマ製 アニオン交換膜）と密着しており、アニオン交換膜４の他の一面側は、後述する空気極５が密着されている。そして、空気極５の上からステンレス製の集電カバー６が接触するように被せられている。集電カバー６には多数の空気穴７が開けられており、リード線８が接続されている。負極用容器１は、電気絶縁性を有するパッキング９を介して集電カバー６に嵌合されており、負極用容器１にはリード線１０が接続されている。   As shown in FIG. 1, the side opposite to the negative electrode container 1 of the aluminum electrode 2 is in close contact with an anion exchange membrane 4 (for example, an anion exchange membrane manufactured by Tokuyama Corporation), and the other side of the anion exchange membrane 4 is described later. The air electrode 5 is closely attached. A stainless steel current collecting cover 6 is placed over the air electrode 5 so as to come into contact therewith. A large number of air holes 7 are formed in the current collecting cover 6 and lead wires 8 are connected thereto. The negative electrode container 1 is fitted to the current collecting cover 6 via a packing 9 having electrical insulation, and a lead wire 10 is connected to the negative electrode container 1.

上記、空気極５は、以下のように調製される。すなわち、まずPt担持カーボン（例えば60wt%担持率、ケッチェンブラック６００JD担体）に、アニオン交換樹脂溶液及びポリテトラフルオロエチレン粉末とを加えて混合し、さらに攪拌して触媒ペーストとする。この触媒ペーストをフッ素樹脂板の上にドクタープレート等によって薄く延ばし、乾燥させる。そして、引き剥がしてからアニオン交換膜４上にホットプレス法によって熱圧着させてアニオン交換膜４の一面上に空気極５を密接して形成する。   The air electrode 5 is prepared as follows. That is, first, an anion exchange resin solution and polytetrafluoroethylene powder are added to and mixed with Pt-supported carbon (for example, 60 wt% support, Ketjen Black 600JD support), and further stirred to obtain a catalyst paste. This catalyst paste is thinly spread on a fluororesin plate by a doctor plate or the like and dried. Then, after peeling off, the air electrode 5 is closely formed on one surface of the anion exchange membrane 4 by hot pressing on the anion exchange membrane 4 by a hot press method.

次に、こうして作製された空気電池の作用効果について説明する。
この空気電池のリード線８とリード線１０とをゼロシャントアンメータ１１に接続して短絡させた場合、アルミニウム電極２ではＡｌの酸化に伴う電子がリード線１０、ゼロシャントアンメータ１１、リード線８及び集電カバー６を経て、図３に示すように、空気極５のＰｔ担持カーボン５ａに沿って流れる。そして、空気穴７から取り込まれた酸素がＰｔ担持カーボン５ａ上で４電子還元されて水酸化物イオンとなる。 Next, the function and effect of the air battery thus manufactured will be described.
When the lead wire 8 and the lead wire 10 of the air battery are connected to the zero shunt ammeter 11 and short-circuited, the aluminum electrode 2 causes the electrons accompanying the oxidation of Al to lead the lead wire 10, the zero shunt ammeter 11, the lead wire 8 and As shown in FIG. 3, it flows along the Pt-supporting carbon 5 a of the air electrode 5 through the current collecting cover 6. The oxygen taken in from the air holes 7 is reduced by four electrons on the Pt-supporting carbon 5a to become hydroxide ions.

こうして生成した水酸化物イオンはアニオン交換樹脂５ｂに沿ってアニオン交換膜４へ移動し、さらには、アルミ粒子２０から溶出するアルミニウムイオンと結びつき、水酸化アルミニウムからなる酸化皮膜２ｂを形成する。   The hydroxide ions generated in this way move to the anion exchange membrane 4 along the anion exchange resin 5b, and are further combined with aluminum ions eluted from the aluminum particles 20 to form an oxide film 2b made of aluminum hydroxide.

酸化皮膜２ｂは電気的不動態であるが、アルミ粒子２０からのアルミニウムイオンの溶出の結果残った電子は、カーボンナノファイバー３によって形成された導電性経路を通って、負極用容器１に流れる。こうして、電流が継続して流れることとなる。   Although the oxide film 2 b is electrically passive, electrons remaining as a result of the elution of aluminum ions from the aluminum particles 20 flow through the conductive path formed by the carbon nanofibers 3 to the negative electrode container 1. Thus, current continues to flow.

以上のように、実施形態１の空気電池では、アルミニウム電極２におけるＡｌの酸化反応及び空気極５における酸素の４電子還元が円滑に進み、電流が継続して流れることとなる。   As described above, in the air battery according to Embodiment 1, the oxidation reaction of Al in the aluminum electrode 2 and the four-electron reduction of oxygen in the air electrode 5 proceed smoothly, and the current flows continuously.

なお、実施形態１の変形例として、アルミニウム電極２におけるアルミ粒子２０のバインダーとしてアニオン交換樹脂溶液を用いることもできる。こうであれば、水酸化物イオンがアニオン交換膜４からさらにアルミ粒子２０表面に付着したアニオン交換樹脂を通って移動が容易になされるため、さらにアルミニウムの利用率が大きくなる。   As a modification of the first embodiment, an anion exchange resin solution can be used as a binder for the aluminum particles 20 in the aluminum electrode 2. In this case, hydroxide ions can be easily moved from the anion exchange membrane 4 through the anion exchange resin attached to the surface of the aluminum particles 20, so that the utilization rate of aluminum is further increased.

また、図４に示すように、アルミ粒子２０の表面に、化学エッチング等の手法を用いてクラック１３を発生させておいてもよい。こうであれば、金属の微粒子一つ一つの内部において、金属の酸化及びその水酸化物イオンとの反応による酸化物の形成が行なわれるため、金属の利用率がさらに高められ、ひいては電池のエネルギー密度を増大させることができる。   Further, as shown in FIG. 4, cracks 13 may be generated on the surfaces of the aluminum particles 20 by using a method such as chemical etching. In this case, the metal utilization rate is further increased because the oxidation of the metal and the formation of an oxide by reaction with the hydroxide ions are carried out inside each of the metal fine particles. The density can be increased.

（実施形態２）
実施形態２のアルミニウム空気電池は、図５に示すように、アルミニウム電極１２のアニオン交換膜１４側に多数の凹部１５が設けられている。このような凹部１５は、アルミニウム板を酸やアルカリで化学的にエッチングしたり、プレス成形やショットブラスト等の機械的手法で形成することができる。その他の構成は実施形態１のアルミニウム空気電池と同じであり、同一の構成については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。 (Embodiment 2)
As shown in FIG. 5, the aluminum air battery of Embodiment 2 has a large number of recesses 15 provided on the side of the anion exchange membrane 14 of the aluminum electrode 12. Such a recess 15 can be formed by mechanically etching an aluminum plate with an acid or alkali, or by a mechanical method such as press molding or shot blasting. Other configurations are the same as those of the aluminum-air battery of the first embodiment, and the same components are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.

実施形態２のアルミニウム空気電池では、アルミニウム電極１２が酸化されて生成した酸化物が凹部１５に案内されるため、アルミニウム電極１２とアニオン交換膜１４との間に酸化物が挿入され難くなる。このため、アニオン交換膜１４を移動する水酸化物イオンと金属イオンとの反応を円滑に進行させることができ、電池の出力をさらに高めることができる。   In the aluminum-air battery according to the second embodiment, since the oxide generated by oxidizing the aluminum electrode 12 is guided to the recess 15, it is difficult to insert the oxide between the aluminum electrode 12 and the anion exchange membrane 14. For this reason, the reaction between the hydroxide ions and the metal ions moving through the anion exchange membrane 14 can smoothly proceed, and the output of the battery can be further increased.

この発明は、上記発明の実施形態の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。   The present invention is not limited to the description of the embodiment of the invention. Various modifications may be included in the present invention as long as those skilled in the art can easily conceive without departing from the description of the scope of claims.

本発明の空気電池は、酸化皮膜の形成による電池出力及び電池電圧の低下が起こり難く、金属負極の利用率が高められ、電池寿命が長くなるため、様々な産業分野における電源として用いることができる。   The air battery of the present invention can be used as a power source in various industrial fields because the battery output and battery voltage are hardly lowered due to the formation of an oxide film, the utilization rate of the metal negative electrode is increased, and the battery life is extended. .

実施形態１の空気電池の模式図である。1 is a schematic diagram of an air battery according to Embodiment 1. FIG. アルミニウム粒子の模式断面図である。It is a schematic cross section of an aluminum particle. 実施形態１の空気電池内での電子およびイオンの流れを示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing the flow of electrons and ions in the air battery of Embodiment 1. 実施形態１の変形例にかかるアルミニウム粒子の模式断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of aluminum particles according to a modified example of Embodiment 1. 実施形態２の空気電池の模式図である。6 is a schematic diagram of an air battery according to Embodiment 2. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１…負極用容器
２、１２…金属負極（２…アルミニウム電極）
４、１４…アニオン交換膜
５…空気極（正極）
６…集電カバー
７…空気穴
９…パッキング
２０…アルミ粒子（金属微粒子）
３…カーボンナノファイバー（導電助剤）
１３…細孔
１５…凹部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Container for negative electrodes 2, 12 ... Metal negative electrode (2 ... Aluminum electrode)
4, 14 ... anion exchange membrane 5 ... air electrode (positive electrode)
6 ... Collector cover 7 ... Air hole 9 ... Packing 20 ... Aluminum particles (metal particles)
3. Carbon nanofiber (conducting aid)
13 ... pore 15 ... concave

Claims (11)

アニオン交換膜と、
該アニオン交換膜の一面側に密着して設けられた酸素還元触媒機能を有する正極と、
該アニオン交換膜の他面側に設けられた金属負極とを備え、
該金属負極には該金属が酸化された場合においても導電性経路を確保する導電助剤が含まれていることを特徴とする空気電池。 An anion exchange membrane;
A positive electrode having an oxygen reduction catalyst function provided in close contact with one side of the anion exchange membrane;
A metal negative electrode provided on the other side of the anion exchange membrane,
An air battery characterized in that the metal negative electrode contains a conductive additive that ensures a conductive path even when the metal is oxidized. 前記正極は多孔質であってアニオン交換樹脂が含まれてい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 positive electrode is porous and contains an anion exchange resin. 前記金属はアルミニウム又はアルミニウム合金からなることを特徴とする請求項１又は２記載の空気電池。   3. The air battery according to claim 1, wherein the metal is made of aluminum or an aluminum alloy. 前記導電助剤はカーボンからなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか1項記載の空気電池。   The air battery according to claim 1, wherein the conductive auxiliary agent is made of carbon. 前記カーボンにはカーボンナノチューブが含まれていることを特徴とする請求項４記載の空気電池。   The air battery according to claim 4, wherein the carbon includes carbon nanotubes. 前記カーボンにはカーボンナノファイバーが含まれていることを特徴とする請求項４又は５記載の空気電池。   6. The air battery according to claim 4, wherein the carbon contains carbon nanofibers. 前記金属負極は多孔質とされていることを特徴とする請求項1乃至６のいずれか1項記載の空気電池。   The air battery according to any one of claims 1 to 6, wherein the metal negative electrode is porous. 前記金属負極は導電助剤を含有する金属微粒子が集まってなることを特徴とする請求項1乃至７のいずれか1項記載の空気電池。   The air battery according to any one of claims 1 to 7, wherein the metal negative electrode is formed by collecting metal fine particles containing a conductive additive. 前記金属微粒子は細孔を有していることを特徴とする請求項８記載の空気電池。   The air battery according to claim 8, wherein the metal fine particles have pores. 前記金属負極の前記アニオン交換膜と接する側には凹部が設けられていることを特徴とする請求項1乃至９のいずれか1項記載の空気電池。   The air battery according to any one of claims 1 to 9, wherein a concave portion is provided on a side of the metal negative electrode in contact with the anion exchange membrane. 前記金属負極はアニオン交換樹脂が分散されていることを特徴とする請求項1乃至１０のいずれか1項記載の空気電池。   11. The air battery according to claim 1, wherein an anion exchange resin is dispersed in the metal negative electrode.
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