JP3494953B2 - 金属空気電池 - Google Patents
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- 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
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- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
- Battery Mounting, Suspending (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、空気中の酸素を活
物質として用いる金属空気電池に関する。
物質として用いる金属空気電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】カソード（正極）の活物質として空気中
の酸素を用いる空気亜鉛電池などの金属空気電池は、一
般に、周囲空気と通気可能な空気カソードと金属アノー
ドを有する。そして、空気カソードにおいて周囲空気の
酸素が水酸化物に変換（還元）される一方、金属アノー
ドにおいて亜鉛等の活物質が前記水酸化物によって酸化
されることにより、電気エネルギーが供給されて放電が
行われる。
の酸素を用いる空気亜鉛電池などの金属空気電池は、一
般に、周囲空気と通気可能な空気カソードと金属アノー
ドを有する。そして、空気カソードにおいて周囲空気の
酸素が水酸化物に変換（還元）される一方、金属アノー
ドにおいて亜鉛等の活物質が前記水酸化物によって酸化
されることにより、電気エネルギーが供給されて放電が
行われる。
【０００３】したがって、このような金属空気電池を放
電させるには、酸素（空気）を電池のカソードに提供す
る必要がある。従来より、様々な構造の金属空気電池が
提案されているが、例えば、Pediciniによるアメリカ合
衆国特許５，３６２，５７７号には、空気カソードを周
囲の環境空気に十分にさらすための複数の開口を有する
ケースを備えた金属空気電池が開示されている。
電させるには、酸素（空気）を電池のカソードに提供す
る必要がある。従来より、様々な構造の金属空気電池が
提案されているが、例えば、Pediciniによるアメリカ合
衆国特許５，３６２，５７７号には、空気カソードを周
囲の環境空気に十分にさらすための複数の開口を有する
ケースを備えた金属空気電池が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
金属空気電池においては、金属空気電池が使用されてい
ないときにも空気カソードが常に空気にさらされるた
め、不必要な放電が起こり、洩れ電流が生じたり、電池
の劣化や寿命の低下を招くという問題があった。
金属空気電池においては、金属空気電池が使用されてい
ないときにも空気カソードが常に空気にさらされるた
め、不必要な放電が起こり、洩れ電流が生じたり、電池
の劣化や寿命の低下を招くという問題があった。
【０００５】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、不使用時の放電を抑え、電池の劣化や寿命の低
下を低減することができる金属空気電池を提供すること
を目的とする。
であり、不使用時の放電を抑え、電池の劣化や寿命の低
下を低減することができる金属空気電池を提供すること
を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる金属空気
電池は、金属アノードと、空気カソードと、前記金属ア
ノードおよび前記空気カソードの間に位置するセパレー
タと、前記金属アノード、前記空気カソードおよび前記
セパレータを収容し、開口部が設けられたコンテナと、
前記開口部から前記コンテナ内への空気の流入を阻止す
るように前記開口部を閉止する閉止位置、および前記開
口部から前記コンテナ内への空気の流入を許容するよう
に前記開口部を開口する開口位置の間を移動可能に前記
コンテナ内に配設された開閉部材と、前記開閉部材を前
記閉止位置側に付勢する付勢手段と、を備え、前記開閉
部材を開口位置へ移動させるような外力が加わっていな
い電池不使用時には前記付勢手段の付勢力で前記開閉部
材が閉止位置に保持され、電池使用時に前記開閉部材が
開口位置に移動するように構成されていることを特徴と
するものである。
電池は、金属アノードと、空気カソードと、前記金属ア
ノードおよび前記空気カソードの間に位置するセパレー
タと、前記金属アノード、前記空気カソードおよび前記
セパレータを収容し、開口部が設けられたコンテナと、
前記開口部から前記コンテナ内への空気の流入を阻止す
るように前記開口部を閉止する閉止位置、および前記開
口部から前記コンテナ内への空気の流入を許容するよう
に前記開口部を開口する開口位置の間を移動可能に前記
コンテナ内に配設された開閉部材と、前記開閉部材を前
記閉止位置側に付勢する付勢手段と、を備え、前記開閉
部材を開口位置へ移動させるような外力が加わっていな
い電池不使用時には前記付勢手段の付勢力で前記開閉部
材が閉止位置に保持され、電池使用時に前記開閉部材が
開口位置に移動するように構成されていることを特徴と
するものである。
【０００７】このような金属空気電池によると、電池使
用時には、前記付勢手段に抗して前記開閉部材を前記閉
止位置から前記開口位置に移動させることにより、前記
開口部から前記コンテナ内への空気の流入を許容させて
前記空気カソードを周囲空気（酸素）にさらし、放電さ
せることができる。一方、電池不使用時には、前記付勢
手段の付勢によって前記開閉部材を前記閉止位置に位置
させることにより、前記開口部から前記コンテナ内への
空気の流入が阻止され、前記空気カソードが周囲空気
（酸素）にさらされることが防止される。したがって、
電池不使用時の放電を抑え、電池の劣化や寿命の低下を
軽減することができる。
用時には、前記付勢手段に抗して前記開閉部材を前記閉
止位置から前記開口位置に移動させることにより、前記
開口部から前記コンテナ内への空気の流入を許容させて
前記空気カソードを周囲空気（酸素）にさらし、放電さ
せることができる。一方、電池不使用時には、前記付勢
手段の付勢によって前記開閉部材を前記閉止位置に位置
させることにより、前記開口部から前記コンテナ内への
空気の流入が阻止され、前記空気カソードが周囲空気
（酸素）にさらされることが防止される。したがって、
電池不使用時の放電を抑え、電池の劣化や寿命の低下を
軽減することができる。
【０００８】このような金属空気電池においては、前記
開閉部材は、電池が電池ホルダーにセットされたとき、
この電池ホルダーによって前記開口位置側に移動するよ
うに構成することが望ましい。
開閉部材は、電池が電池ホルダーにセットされたとき、
この電池ホルダーによって前記開口位置側に移動するよ
うに構成することが望ましい。
【０００９】このようにすると、電池使用時に電池を電
池ホルダーにセットすることで、開閉部材は電池ホルダ
ーによって自動的に開口位置に移動し、開口部が開口す
る一方、電池不使用時には電池を電池ホルダーから取り
外すだけで、開閉部材は自動的に閉止位置に移動して開
口部が閉止されるため、優れた操作性を得ることができ
る。
池ホルダーにセットすることで、開閉部材は電池ホルダ
ーによって自動的に開口位置に移動し、開口部が開口す
る一方、電池不使用時には電池を電池ホルダーから取り
外すだけで、開閉部材は自動的に閉止位置に移動して開
口部が閉止されるため、優れた操作性を得ることができ
る。
【００１０】さらに、前記開閉部材は、前記金属アノー
ドまたは前記空気カソードと電気的に接続され、電池が
電池ホルダーにセットされたとき、電池ホルダー側の電
極端子によって前記開口位置側に移動するように構成す
ることが望ましい。
ドまたは前記空気カソードと電気的に接続され、電池が
電池ホルダーにセットされたとき、電池ホルダー側の電
極端子によって前記開口位置側に移動するように構成す
ることが望ましい。
【００１１】このようにすると、開閉部材を、金属アノ
ードまたは空気カソードの電池側端子として機能させ、
電池の構成部品数の低減を図ることができる。また、電
池ホルダーにセットされた電池の電池側端子（開閉部
材）を開口位置に移動させる部材として、電池側ホルダ
ーの電極端子を用いることができるため、電池ホルダー
に特別の構成を必要としないという利点がある。
ードまたは空気カソードの電池側端子として機能させ、
電池の構成部品数の低減を図ることができる。また、電
池ホルダーにセットされた電池の電池側端子（開閉部
材）を開口位置に移動させる部材として、電池側ホルダ
ーの電極端子を用いることができるため、電池ホルダー
に特別の構成を必要としないという利点がある。
【００１２】また、このような金属空気電池において
は、前記開閉部材が閉止位置にあるとき、前記開口部の
周囲と前記開閉部材との間をシールするシール部材を備
えることが望ましい。
は、前記開閉部材が閉止位置にあるとき、前記開口部の
周囲と前記開閉部材との間をシールするシール部材を備
えることが望ましい。
【００１３】このようにすると、電池の不使用時に開閉
部材が閉止位置に位置するとき、開口部からホルダー内
に空気が流入することを確実に防止して、電池不使用時
の放電を抑え、電池の劣化や寿命の低下を確実に軽減す
ることができる。
部材が閉止位置に位置するとき、開口部からホルダー内
に空気が流入することを確実に防止して、電池不使用時
の放電を抑え、電池の劣化や寿命の低下を確実に軽減す
ることができる。
【００１４】このようなシール部材は、開口部の周囲を
密閉状態にシールできる部材であれば、任意の公知のシ
ール部材を採用することができるが、具体的には、たと
えばＯリングで構成することができる。このようにする
と、シール部材を安価に採用することができる。
密閉状態にシールできる部材であれば、任意の公知のシ
ール部材を採用することができるが、具体的には、たと
えばＯリングで構成することができる。このようにする
と、シール部材を安価に採用することができる。
【００１５】さらに、前記Ｏリングは、前記開閉部材お
よび前記コンテナのいずれか一方に取り付けられ、他方
には、前記Ｏリングに対向する位置に、前記開閉部材が
閉止位置にあるとき前記Ｏリングがはまり込む凹部が設
けられていることが望ましい。
よび前記コンテナのいずれか一方に取り付けられ、他方
には、前記Ｏリングに対向する位置に、前記開閉部材が
閉止位置にあるとき前記Ｏリングがはまり込む凹部が設
けられていることが望ましい。
【００１６】このようにすると、開閉部材が閉止位置に
あるとき、開閉部材およびコンテナのいずれか一方に取
り付けられたＯリングが、他方に設けられた凹部にはま
り込むことで、さらに確実に開口部からホルダー内に空
気が流入することを防止することができる。
あるとき、開閉部材およびコンテナのいずれか一方に取
り付けられたＯリングが、他方に設けられた凹部にはま
り込むことで、さらに確実に開口部からホルダー内に空
気が流入することを防止することができる。
【００１７】また、前記コンテナは、缶状のコンテナで
あることが望ましい。このようにすると、高い機械強度
を簡単かつ安価に実現することができる。さらに、金属
製のコンテナとし、金属カソードまたは空気カソードと
電気的に接続することで、コンテナを電池の電極端子あ
るいは電極端子への通電要素の一部として機能させるこ
とができる。
あることが望ましい。このようにすると、高い機械強度
を簡単かつ安価に実現することができる。さらに、金属
製のコンテナとし、金属カソードまたは空気カソードと
電気的に接続することで、コンテナを電池の電極端子あ
るいは電極端子への通電要素の一部として機能させるこ
とができる。
【００１８】さらに、前記空気カソードを囲繞し、湿気
が前記電池から出るのを防ぐ通気膜を備えることが望ま
しい。このようにすると、電池内の反応によって生じる
水が外部に流出することを防止することができる。
が前記電池から出るのを防ぐ通気膜を備えることが望ま
しい。このようにすると、電池内の反応によって生じる
水が外部に流出することを防止することができる。
【００１９】また、前記通気膜は疎水性材料からなるこ
とが望ましい。このようにすると、電池から湿気が出る
ことをより効果的かつ確実に防止することができる。
とが望ましい。このようにすると、電池から湿気が出る
ことをより効果的かつ確実に防止することができる。
【００２０】また、前記金属アノードは、亜鉛からなる
ことが望ましい。このようにすると、金属アノードにお
ける酸化反応をより確実なものとすることができる。
ことが望ましい。このようにすると、金属アノードにお
ける酸化反応をより確実なものとすることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる金属空気電
池の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説
明する。
池の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説
明する。
【００２２】図１は、この実施形態にかかる金属空気電
池の正面断面図である。なお、この図１は、金属空気電
池を電池ホルダーにセットしていない不使用時の状態を
示している。この金属空気電池は、金属アノード１２
と、空気カソード１６と、これらの間に位置するセパレ
ータ１４と、下面に開口部を有し、金属アノード１２，
空気カソード１６およびセパレータ１４を収容するコン
テナ３０と、この開口部を開閉するカソード端子４０と
を備えている。
池の正面断面図である。なお、この図１は、金属空気電
池を電池ホルダーにセットしていない不使用時の状態を
示している。この金属空気電池は、金属アノード１２
と、空気カソード１６と、これらの間に位置するセパレ
ータ１４と、下面に開口部を有し、金属アノード１２，
空気カソード１６およびセパレータ１４を収容するコン
テナ３０と、この開口部を開閉するカソード端子４０と
を備えている。
【００２３】金属アノード１２は、亜鉛を活物質として
おり、亜鉛を主成分とするゲル状の電解質から円柱状に
構成されている。すなわち、この金属空気電池は亜鉛空
気電池である。
おり、亜鉛を主成分とするゲル状の電解質から円柱状に
構成されている。すなわち、この金属空気電池は亜鉛空
気電池である。
【００２４】セパレータ１４は、金属アノード１２の外
周側面を取り囲むように円筒状に構成されている。
周側面を取り囲むように円筒状に構成されている。
【００２５】空気カソード１６は、二酸化マンガン等の
触媒およびカーボンブラックからなる円筒状に構成さ
れ、セパレータ１４の外周側面をさらに取り囲むように
配設されている。
触媒およびカーボンブラックからなる円筒状に構成さ
れ、セパレータ１４の外周側面をさらに取り囲むように
配設されている。
【００２６】これら金属アノード１２、空気カソード１
６およびセパレータ１４は、その上端面側にポリエステ
ルからなるプラスチックシール２０が付着され、下端面
側にエポキシシール３６が付着されており、金属アノー
ド１２および空気カソード１６の上下端における短絡や
漏電が防止されている。
６およびセパレータ１４は、その上端面側にポリエステ
ルからなるプラスチックシール２０が付着され、下端面
側にエポキシシール３６が付着されており、金属アノー
ド１２および空気カソード１６の上下端における短絡や
漏電が防止されている。
【００２７】金属アノード１２の中心軸位置には、金属
アノード１２からの電流を集めるアノード集電体１０が
上下方向に伸びるように配設されている。このアノード
集電体１０は、その下端がエポキシシール３６に当接
し、上端がプラスチックシール２０を貫通して、プラス
チックシール２０の上面に配設された金属カバー２２に
接続している。
アノード１２からの電流を集めるアノード集電体１０が
上下方向に伸びるように配設されている。このアノード
集電体１０は、その下端がエポキシシール３６に当接
し、上端がプラスチックシール２０を貫通して、プラス
チックシール２０の上面に配設された金属カバー２２に
接続している。
【００２８】空気カソード１６の外周側面には、外周側
面の前面を覆うように通気膜１８が配設されている。こ
の通気膜１８は、高分子材料で通気性を有する疎水性材
料から構成されており、コンテナ３０内において、空気
カソード１６に空気（酸素）を供給するとともに、空気
カソード１６側からコンテナ３０内に電解質や湿気が洩
れたり、空気カソード１６側に二酸化炭素が侵入するこ
とを防止する。
面の前面を覆うように通気膜１８が配設されている。こ
の通気膜１８は、高分子材料で通気性を有する疎水性材
料から構成されており、コンテナ３０内において、空気
カソード１６に空気（酸素）を供給するとともに、空気
カソード１６側からコンテナ３０内に電解質や湿気が洩
れたり、空気カソード１６側に二酸化炭素が侵入するこ
とを防止する。
【００２９】空気カソード１６の外周側面の下部には、
空気カソード１６と通気膜１８との間に、空気カソード
１６から電流を集めるカソード集電体３８が配設されて
いる。このカソード集電体３８は、空気カソード１６の
外周側部からエポキシシール３６の下面側に折り曲げら
れ、エポキシシール３６の下面の略全面に広がってい
る。
空気カソード１６と通気膜１８との間に、空気カソード
１６から電流を集めるカソード集電体３８が配設されて
いる。このカソード集電体３８は、空気カソード１６の
外周側部からエポキシシール３６の下面側に折り曲げら
れ、エポキシシール３６の下面の略全面に広がってい
る。
【００３０】カソード端子４０は、導電性を有する金属
性であり、その上面側がカソード集電体３８に取り付け
られ、カソード集電体３８と電気的に接続している。こ
のカソード端子４０の下面中央部には、円柱状の突起４
３が形成されており、この電池が電池ホルダーにセット
されたとき、この突起４３が外部回路と接続される電池
側端子として機能する。
性であり、その上面側がカソード集電体３８に取り付け
られ、カソード集電体３８と電気的に接続している。こ
のカソード端子４０の下面中央部には、円柱状の突起４
３が形成されており、この電池が電池ホルダーにセット
されたとき、この突起４３が外部回路と接続される電池
側端子として機能する。
【００３１】また、このカソード端子４０は、後述する
ように、コンテナ３０内で上下方向に移動することによ
り、コンテナ３０の下面の開口部を開閉する開閉部材と
して機能する。
ように、コンテナ３０内で上下方向に移動することによ
り、コンテナ３０の下面の開口部を開閉する開閉部材と
して機能する。
【００３２】また、このカソード端子４０の下面周縁部
には、突起４３を囲むように環状の凹部４２が形成され
ている（図３参照）。この凹部４２は、後述するよう
に、電池不使用時において、コンテナ３０側に設けられ
たＯリング２８がはまり込み、電池外部の空気（酸素）
がコンテナ３０内へ流入することを阻止するシール機能
を高める。
には、突起４３を囲むように環状の凹部４２が形成され
ている（図３参照）。この凹部４２は、後述するよう
に、電池不使用時において、コンテナ３０側に設けられ
たＯリング２８がはまり込み、電池外部の空気（酸素）
がコンテナ３０内へ流入することを阻止するシール機能
を高める。
【００３３】コンテナ３０は、導電性を有する金属材料
によって上面部および下面部にそれぞれ開口部が形成さ
れた円筒の缶状に構成されている。このコンテナ３０の
外周側部および上下面の周縁部には、電池をショートや
外部損傷から保護する外側カバー３４が設けられてい
る。
によって上面部および下面部にそれぞれ開口部が形成さ
れた円筒の缶状に構成されている。このコンテナ３０の
外周側部および上下面の周縁部には、電池をショートや
外部損傷から保護する外側カバー３４が設けられてい
る。
【００３４】このコンテナ３０の上部内面ＵＳには、導
電性を有する金属製のばね２４が取り付けられている。
このばね２４の下端側は前記金属カバー２２に当接し、
金属アノード１２や空気カソード１６を含むコンテナ３
０内の電池主要部とともに、開閉部材であるカソード端
子４０を下方に付勢し、カソード端子４０がコンテナ３
０の下面の開口部を閉止する閉止位置側に付勢してい
る。すなわち、このばね２４は、開閉部材（カソード端
子４０）を閉止位置側に付勢する付勢手段をなしてい
る。
電性を有する金属製のばね２４が取り付けられている。
このばね２４の下端側は前記金属カバー２２に当接し、
金属アノード１２や空気カソード１６を含むコンテナ３
０内の電池主要部とともに、開閉部材であるカソード端
子４０を下方に付勢し、カソード端子４０がコンテナ３
０の下面の開口部を閉止する閉止位置側に付勢してい
る。すなわち、このばね２４は、開閉部材（カソード端
子４０）を閉止位置側に付勢する付勢手段をなしてい
る。
【００３５】コンテナ３０の上部外面には、コンテナ３
０の上面部の開口部を密閉するように、金属板からなる
アノード端子２６が配設されている。このアノード端子
２６は、金属カバー２２と、ばね２４と、さらにコンテ
ナ３０の上部を介してアノード集電体１０に接続されて
おり、この電池が電池ホルダーにセットされたとき、外
部回路と接続される電池側端子として機能する。
０の上面部の開口部を密閉するように、金属板からなる
アノード端子２６が配設されている。このアノード端子
２６は、金属カバー２２と、ばね２４と、さらにコンテ
ナ３０の上部を介してアノード集電体１０に接続されて
おり、この電池が電池ホルダーにセットされたとき、外
部回路と接続される電池側端子として機能する。
【００３６】コンテナ３０の下部内面ＬＳには、コンテ
ナ３０の下部の開口部を囲むように、合成ゴム等の弾性
を有する絶縁体からなるＯリング２８が取り付けられて
いる。このＯリング２８は、上記カソード端子４０の下
面周縁部に設けられた凹部４２（図３参照）に対応する
位置に取り付けられており、この凹部４２にはまり込む
ことで、コンテナ３０の下部の開口部からコンテナ３０
内に空気（酸素）が流入することを防止するシール部材
として機能する。
ナ３０の下部の開口部を囲むように、合成ゴム等の弾性
を有する絶縁体からなるＯリング２８が取り付けられて
いる。このＯリング２８は、上記カソード端子４０の下
面周縁部に設けられた凹部４２（図３参照）に対応する
位置に取り付けられており、この凹部４２にはまり込む
ことで、コンテナ３０の下部の開口部からコンテナ３０
内に空気（酸素）が流入することを防止するシール部材
として機能する。
【００３７】また、コンテナ３０の下部の外面（下面）
には、コンテナ３０の下部の開口部に対応する位置に該
開口部より小径の開口部を有する、絶縁体から構成され
た中性カバー３２が設けられている。この中性カバー３
２は、アノード集電体１０とばね２４等を介して電気的
に接続されたコンテナ３０と、カソード集電体３８と電
気的に接続されたカソード端子４０とが接触して短絡し
たり、コンテナ３０内の電池主要部が外部損傷を受ける
こと等を防止する。
には、コンテナ３０の下部の開口部に対応する位置に該
開口部より小径の開口部を有する、絶縁体から構成され
た中性カバー３２が設けられている。この中性カバー３
２は、アノード集電体１０とばね２４等を介して電気的
に接続されたコンテナ３０と、カソード集電体３８と電
気的に接続されたカソード端子４０とが接触して短絡し
たり、コンテナ３０内の電池主要部が外部損傷を受ける
こと等を防止する。
【００３８】このように構成された金属空気電池は、後
述する電池ホルダー５０等にセットされていない図１に
示すような不使用時において、ばね２４の付勢力によっ
て、コンテナ３０内の電池主要部とともに開閉部材であ
るカソード端子４０がコンテナ３０の下面の開口部を閉
止する閉止位置側に付勢される。このため、コンテナ０
の下面の開口部からコンテナ３０内への空気（酸素）の
流入が阻止され、空気カソード１６への空気（酸素）の
供給がなくなり、空気カソード１６における酸化還元反
応が抑えられる。したがって、電池不使用時における放
電が抑えられ、電池の劣化や寿命の低下を低減すること
ができる。
述する電池ホルダー５０等にセットされていない図１に
示すような不使用時において、ばね２４の付勢力によっ
て、コンテナ３０内の電池主要部とともに開閉部材であ
るカソード端子４０がコンテナ３０の下面の開口部を閉
止する閉止位置側に付勢される。このため、コンテナ０
の下面の開口部からコンテナ３０内への空気（酸素）の
流入が阻止され、空気カソード１６への空気（酸素）の
供給がなくなり、空気カソード１６における酸化還元反
応が抑えられる。したがって、電池不使用時における放
電が抑えられ、電池の劣化や寿命の低下を低減すること
ができる。
【００３９】また、コンテナ３０の下部内面ＬＳには、
シール部材であるＯリング２８が取り付けられていると
ともに、カソード端子４０には、このＯリング２８に対
応する位置に凹部４２が設けられていることから、カソ
ード端子４０が閉止位置に位置するとき、Ｏリング２８
が凹部４２にはまり込み、開口部の周囲を確実にシール
することができる。
シール部材であるＯリング２８が取り付けられていると
ともに、カソード端子４０には、このＯリング２８に対
応する位置に凹部４２が設けられていることから、カソ
ード端子４０が閉止位置に位置するとき、Ｏリング２８
が凹部４２にはまり込み、開口部の周囲を確実にシール
することができる。
【００４０】次に、このような金属空気電池の使用状態
について図２および図３を参照しながら説明する。
について図２および図３を参照しながら説明する。
【００４１】図２は、このような金属空気電池がセット
される電池ホルダー５０の一例を示す断面図である。こ
の電池ホルダー５０は、電池がセットされたとき電池の
アノード端子２６と電気的に接続し、ホルダー側端子と
して機能する導電体から構成されたホルダー側ばね５２
と、電池がセットされたとき電池のカソード端子４０と
電気的に接続し、ホルダー側端子として機能する導電体
から構成された支持板５４とを備えている。これらホル
ダーばね５２および支持板５４は、外部回路に接続さ
れ、セットされた電池の電力が外部回路に供給される。
される電池ホルダー５０の一例を示す断面図である。こ
の電池ホルダー５０は、電池がセットされたとき電池の
アノード端子２６と電気的に接続し、ホルダー側端子と
して機能する導電体から構成されたホルダー側ばね５２
と、電池がセットされたとき電池のカソード端子４０と
電気的に接続し、ホルダー側端子として機能する導電体
から構成された支持板５４とを備えている。これらホル
ダーばね５２および支持板５４は、外部回路に接続さ
れ、セットされた電池の電力が外部回路に供給される。
【００４２】図３は、金属空気電池が、このような電池
ホルダー５０にセットされた使用状態を示す断面図であ
る。
ホルダー５０にセットされた使用状態を示す断面図であ
る。
【００４３】この図に示すように、金属空気電池が電池
ホルダー５０にセットされたとき、電池ホルダー５０側
の電極端子であるホルダーばね５２は電池のアノード端
子２６と接触して導通し、電池ホルダー５０側の電極端
子である支持板５４は電池のカソード端子４０と接触し
て導通する。
ホルダー５０にセットされたとき、電池ホルダー５０側
の電極端子であるホルダーばね５２は電池のアノード端
子２６と接触して導通し、電池ホルダー５０側の電極端
子である支持板５４は電池のカソード端子４０と接触し
て導通する。
【００４４】このとき、ホルダーばね５２の付勢力が、
アノード端子２６とカソード端子４０との距離を圧縮す
るように作用する。この力により、金属空気電池では、
コンテナ３０内のばね２４が縮んで、空気カソード１６
等の主要部分がコンテナ３０に対して相対的に上方に移
動し、この移動とともに開閉部材であるカソード端子４
０がコンテナ３０の内側に押し込まれる。カソード端子
４０がコンテナ３０の内側に押し込まれると、カソード
端子４０の凹部４２は、コンテナ３０の下部内面ＬＳに
設けられたＯリング２８から引き離されて、コンテナ３
０下面の開口部の周縁には隙間６０が形成される。すな
わち、カソード端子４０は、開口部からコンテナ３０内
に空気（酸素）の流入を許容する開口位置に移動する。
アノード端子２６とカソード端子４０との距離を圧縮す
るように作用する。この力により、金属空気電池では、
コンテナ３０内のばね２４が縮んで、空気カソード１６
等の主要部分がコンテナ３０に対して相対的に上方に移
動し、この移動とともに開閉部材であるカソード端子４
０がコンテナ３０の内側に押し込まれる。カソード端子
４０がコンテナ３０の内側に押し込まれると、カソード
端子４０の凹部４２は、コンテナ３０の下部内面ＬＳに
設けられたＯリング２８から引き離されて、コンテナ３
０下面の開口部の周縁には隙間６０が形成される。すな
わち、カソード端子４０は、開口部からコンテナ３０内
に空気（酸素）の流入を許容する開口位置に移動する。
【００４５】こうしてコンテナ３０下面の開口部が開口
すれば、電池近傍の空気（酸素）が開口部周縁に形成さ
れた隙間６０からコンテナ３０内に流入し、空気カソー
ド１６に新しい空気（酸素）が供給されて電気化学的反
応によって放電が行われる状態となる。
すれば、電池近傍の空気（酸素）が開口部周縁に形成さ
れた隙間６０からコンテナ３０内に流入し、空気カソー
ド１６に新しい空気（酸素）が供給されて電気化学的反
応によって放電が行われる状態となる。
【００４６】以上のように、この金属空気電池では、電
池使用時に電池を電池ホルダー５０にセットすること
で、カソード端子（開閉部材）４０は、電池ホルダー５
０のホルダーばね５２および支持板５４によって自動的
に開口位置に移動し、開口部に隙間６０が形成されて、
該開口部が開口する。一方、電池不使用時には電池を電
池ホルダー５０から取り外すだけで、カソード端子（開
閉部材）４０は自動的に閉止位置に移動して開口部が閉
止される。したがって、電池使用時あるいは電池不使用
時のいずれの状態とする場合においても、各状態に切り
替えるための特別の操作を必要とすることがなく、優れ
た操作性を得ることができる。
池使用時に電池を電池ホルダー５０にセットすること
で、カソード端子（開閉部材）４０は、電池ホルダー５
０のホルダーばね５２および支持板５４によって自動的
に開口位置に移動し、開口部に隙間６０が形成されて、
該開口部が開口する。一方、電池不使用時には電池を電
池ホルダー５０から取り外すだけで、カソード端子（開
閉部材）４０は自動的に閉止位置に移動して開口部が閉
止される。したがって、電池使用時あるいは電池不使用
時のいずれの状態とする場合においても、各状態に切り
替えるための特別の操作を必要とすることがなく、優れ
た操作性を得ることができる。
【００４７】さらに、コンテナ３０の開閉部を開閉する
開閉部材は、空気カソード１６と電気的に接続されたカ
ソード端子４０から構成され、このカソード端子４０
が、電池ホルダー５０側の電極端子である支持板５４と
当接することで、コンテナ３０の開閉部を開閉する。こ
のため、電池側においては、開閉部材とカソード端子の
機能を一部材で兼用して部品点数の低減を図ることがで
きるとともに、電池ホルダー５０では、電池の開閉部材
を開口位置に移動させるための部材として電池側ホルダ
ーの電極端子を用いることができるため、電池ホルダー
に特別の構成を必要としないという利点がある。
開閉部材は、空気カソード１６と電気的に接続されたカ
ソード端子４０から構成され、このカソード端子４０
が、電池ホルダー５０側の電極端子である支持板５４と
当接することで、コンテナ３０の開閉部を開閉する。こ
のため、電池側においては、開閉部材とカソード端子の
機能を一部材で兼用して部品点数の低減を図ることがで
きるとともに、電池ホルダー５０では、電池の開閉部材
を開口位置に移動させるための部材として電池側ホルダ
ーの電極端子を用いることができるため、電池ホルダー
に特別の構成を必要としないという利点がある。
【００４８】以上、本発明を実施形態に即して説明した
が、本発明にかかる金属空気電池は、上記実施形態に限
定されるものではなく、以下のように構成してもよい。
が、本発明にかかる金属空気電池は、上記実施形態に限
定されるものではなく、以下のように構成してもよい。
【００４９】（１）上記実施形態においては、コンテナ
の開口部を開閉する開閉部材をカソード端子から構成し
たが、金属アノードと接続されるアノード端子から構成
しても、あるいは電池側端子とは別部材から構成しても
よい。
の開口部を開閉する開閉部材をカソード端子から構成し
たが、金属アノードと接続されるアノード端子から構成
しても、あるいは電池側端子とは別部材から構成しても
よい。
【００５０】（２）上記実施形態においては、電池が電
池ホルダーにセットされることにより、開閉部材である
カソード端子が、電池ホルダー側の電極端子である支持
板に押されて開口位置に移動するように構成したが、開
閉部材は電池ホルダーの電極端子ではない他の部分によ
って開口位置に移動するようにしてもよい。また、電池
ホルダーとは別の構成部材によって開閉部材が開口位置
に移動するようにしてもよい。
池ホルダーにセットされることにより、開閉部材である
カソード端子が、電池ホルダー側の電極端子である支持
板に押されて開口位置に移動するように構成したが、開
閉部材は電池ホルダーの電極端子ではない他の部分によ
って開口位置に移動するようにしてもよい。また、電池
ホルダーとは別の構成部材によって開閉部材が開口位置
に移動するようにしてもよい。
【００５１】（３）上記実施形態においては、電池ホル
ダー５０にホルダーばね５２を設けたが、このようなホ
ルダーばね５２を設けず、電池ホルダー５０側の電極端
子は両端子とも固定的に配設されたものであってもよ
い。この場合であっても、コンテナ３０内のばね（付勢
手段）２４が伸縮することによって電池のアノード端子
２６とカソード端子４０との距離は伸縮変動し、該ばね
２４の付勢力によって電池を電池ホルダー５０内で安定
的に保持することができる。
ダー５０にホルダーばね５２を設けたが、このようなホ
ルダーばね５２を設けず、電池ホルダー５０側の電極端
子は両端子とも固定的に配設されたものであってもよ
い。この場合であっても、コンテナ３０内のばね（付勢
手段）２４が伸縮することによって電池のアノード端子
２６とカソード端子４０との距離は伸縮変動し、該ばね
２４の付勢力によって電池を電池ホルダー５０内で安定
的に保持することができる。
【００５２】（４）上記実施形態においては、開閉部材
（カソード端子４０）がコンテナ３０の開口部に対して
接離方向に移動することで、該開口部を開閉するように
したが、開閉部材が開口部に対して、開口部の内周縁に
接触しながらスライド移動動作することで開閉するよう
にしてもよい。
（カソード端子４０）がコンテナ３０の開口部に対して
接離方向に移動することで、該開口部を開閉するように
したが、開閉部材が開口部に対して、開口部の内周縁に
接触しながらスライド移動動作することで開閉するよう
にしてもよい。
【００５３】（５）上記実施形態においては、コンテナ
３０の開口部は電池の長手方向の一端部に設けたが、コ
ンテナ３０の側周面に設けてもよい。また、開口部は複
数設けてもよい。
３０の開口部は電池の長手方向の一端部に設けたが、コ
ンテナ３０の側周面に設けてもよい。また、開口部は複
数設けてもよい。
【００５４】（６）上記実施形態においては、コンテナ
３０は円筒状金属によって缶状に構成したが、コンテナ
３０は、導電性を有しない材料から構成しても、また、
円筒状ではない他の形状に構成してもよい。
３０は円筒状金属によって缶状に構成したが、コンテナ
３０は、導電性を有しない材料から構成しても、また、
円筒状ではない他の形状に構成してもよい。
【００５５】（７）上記実施形態においては、開閉部材
であるカソード端子４０の移動動作に伴って、コンテナ
３０内の金属アノード１２や空気カソード１６等の主要
部も移動動作するように構成したが、これら主要部はコ
ンテナ３０内に固定的に配設して、開閉部材であるカソ
ード端子４０のみが移動動作するように構成してもよ
い。具体的には、たとえば、図１の構成で、アノード集
電体１０とアノード端子２６とを電気的に接続し、カソ
ード集電体３８とカソード端子４０との間に導電性を有
するばねを配設することによって実現することができ
る。
であるカソード端子４０の移動動作に伴って、コンテナ
３０内の金属アノード１２や空気カソード１６等の主要
部も移動動作するように構成したが、これら主要部はコ
ンテナ３０内に固定的に配設して、開閉部材であるカソ
ード端子４０のみが移動動作するように構成してもよ
い。具体的には、たとえば、図１の構成で、アノード集
電体１０とアノード端子２６とを電気的に接続し、カソ
ード集電体３８とカソード端子４０との間に導電性を有
するばねを配設することによって実現することができ
る。
【００５６】（８）上記実施形態においては、空気カソ
ード１６を、二酸化マンガン等の触媒およびカーボンブ
ラックから構成したが、酸素還元能を有するものであれ
ば、任意の公知の材料によって構成することができる。
ード１６を、二酸化マンガン等の触媒およびカーボンブ
ラックから構成したが、酸素還元能を有するものであれ
ば、任意の公知の材料によって構成することができる。
【００５７】（９）上記実施形態においては、付勢手段
として、巻きバネからなるばね２４を採用したが、付勢
手段は、板ばねでも、あるいは合成樹脂等の弾性ゴム等
から構成してもよい。
として、巻きバネからなるばね２４を採用したが、付勢
手段は、板ばねでも、あるいは合成樹脂等の弾性ゴム等
から構成してもよい。
【００５８】（１０）上記実施形態においては、シール
部材としてＯリング２８を用いたが、閉止位置にある開
閉部材によってコンテナの開口部を閉止できれば、シー
ル部材は必ずしも設けなくともよい。また、シール部材
としては、Ｏリング２８に限らず任意の公知のシール部
材を採用することができる。
部材としてＯリング２８を用いたが、閉止位置にある開
閉部材によってコンテナの開口部を閉止できれば、シー
ル部材は必ずしも設けなくともよい。また、シール部材
としては、Ｏリング２８に限らず任意の公知のシール部
材を採用することができる。
【００５９】（１１）上記実施形態においては、開閉部
材であるカソード端子４０にＯリング２８がはまり込む
凹部４２を形成したが、閉止位置にある開閉部材によっ
て開口部が閉止しうるのであれば、このような凹部４２
は必ずしも設けなくともよい。
材であるカソード端子４０にＯリング２８がはまり込む
凹部４２を形成したが、閉止位置にある開閉部材によっ
て開口部が閉止しうるのであれば、このような凹部４２
は必ずしも設けなくともよい。
【００６０】（１２）上記実施形態においては、一組の
Ｏリング２８および凹部４２を設けたが、複数組のＯリ
ングおよび凹部を設けてもよい。
Ｏリング２８および凹部４２を設けたが、複数組のＯリ
ングおよび凹部を設けてもよい。
【００６１】
【発明の効果】以上のように、本発明にかかる金属空気
電池によると、電池使用時には、前記付勢手段に抗して
前記開閉部材を前記閉止位置から前記開口位置に移動さ
せることにより、前記開口部から前記コンテナ内への空
気の流入を許容させて前記空気カソードを周囲空気（酸
素）にさらし、放電させることができる一方、電池不使
用時には、前記付勢手段の付勢によって前記開閉部材を
前記閉止位置に位置させることにより、前記開口部から
前記コンテナ内への空気の流入が阻止され、前記空気カ
ソードが周囲空気（酸素）にさらされることが防止され
る。したがって、電池不使用時の放電を抑え、電池の劣
化や寿命の低下を軽減することができる。
電池によると、電池使用時には、前記付勢手段に抗して
前記開閉部材を前記閉止位置から前記開口位置に移動さ
せることにより、前記開口部から前記コンテナ内への空
気の流入を許容させて前記空気カソードを周囲空気（酸
素）にさらし、放電させることができる一方、電池不使
用時には、前記付勢手段の付勢によって前記開閉部材を
前記閉止位置に位置させることにより、前記開口部から
前記コンテナ内への空気の流入が阻止され、前記空気カ
ソードが周囲空気（酸素）にさらされることが防止され
る。したがって、電池不使用時の放電を抑え、電池の劣
化や寿命の低下を軽減することができる。
【図１】本発明にかかる金属空気電池の一実施形態を示
す断面図である。
す断面図である。
【図２】電池ホルダーの断面図である。
【図３】金属空気電池が電池ホルダーにセットされた使
用状態を示す断面図である。
用状態を示す断面図である。
１２ 金属アノード
１４ セパレータ
１６ 空気カソード
２４ ばね（付勢手段）
２６ アノード端子
２８ Ｏリング（シール部材）
３０ コンテナ
４０ カソード端子（開閉部材）
４２ 凹部
５０ 電池ホルダー
５２ ホルダーばね（電池ホルダー側の電極端子）
５４ 支持板（電池ホルダー側の電極端子）
６０ 隙間
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01M 12/06
H01M 2/02
H01M 2/10
H01M 2/30
Claims (10)
- 【請求項１】 金属アノードと、 空気カソードと、 前記金属アノードおよび前記空気カソードの間に位置す
るセパレータと、 前記金属アノード、前記空気カソードおよび前記セパレ
ータを収容し、開口部が設けられたコンテナと、 前記開口部から前記コンテナ内への空気の流入を阻止す
るように前記開口部を閉止する閉止位置、および前記開
口部から前記コンテナ内への空気の流入を許容するよう
に前記開口部を開口する開口位置の間を移動可能に前記
コンテナ内に配設された開閉部材と、 前記開閉部材を前記閉止位置側に付勢する付勢手段と、
を備え、前記開閉部材を開口位置へ移動させるような外
力が加わっていない電池不使用時には前記付勢手段の付
勢力で前記開閉部材が閉止位置に保持され、電池使用時
に前記開閉部材が開口位置に移動するように構成されて
いることを特徴とする金属空気電池。 - 【請求項２】 前記開閉部材は、電池が電池ホルダーに
セットされたとき、この電池ホルダーによって前記開口
位置側に移動するように構成された請求項１記載の金属
空気電池。 - 【請求項３】 前記開閉部材は、前記金属アノードまた
は前記空気カソードと電気的に接続され、電池が電池ホ
ルダーにセットされたとき、電池ホルダー側の電極端子
によって前記開口位置側に移動するように構成された請
求項２記載の金属空気電池。 - 【請求項４】 前記開閉部材が閉止位置にあるとき、前
記開口部の周囲と前記開閉部材との間をシールするシー
ル部材を備えた請求項１〜３のいずれかに記載の金属空
気電池。 - 【請求項５】 前記シール部材は、Ｏリングである請求
項４記載の金属空気電池。 - 【請求項６】 前記Ｏリングは、前記開閉部材および前
記コンテナのいずれか一方に取り付けられ、他方には、
前記Ｏリングに対向する位置に、前記開閉部材が閉止位
置にあるとき前記Ｏリングがはまり込む凹部が設けられ
ている請求項５記載の金属空気電池。 - 【請求項７】 前記コンテナは、缶状のコンテナである
請求項１〜６のいずれかに記載の金属空気電池。 - 【請求項８】 前記空気カソードを囲繞し、湿気が前記
電池から出るのを防ぐ通気膜を備えた請求項１〜７のい
ずれかに記載の金属空気電池。 - 【請求項９】 前記通気膜は疎水性材料からなる請求項
８に記載の金属空気電池。 - 【請求項１０】 前記金属アノードは、亜鉛からなる請
求項１〜９のいずれかに記載の金属空気電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000144725A JP3494953B2 (ja) | 2000-05-17 | 2000-05-17 | 金属空気電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000144725A JP3494953B2 (ja) | 2000-05-17 | 2000-05-17 | 金属空気電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001325997A JP2001325997A (ja) | 2001-11-22 |
| JP3494953B2 true JP3494953B2 (ja) | 2004-02-09 |
Family
ID=18651340
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000144725A Expired - Fee Related JP3494953B2 (ja) | 2000-05-17 | 2000-05-17 | 金属空気電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3494953B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
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|---|---|---|---|---|
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| WO2010082745A2 (ko) * | 2009-01-13 | 2010-07-22 | 주식회사 홍림퓨얼셀 | 금속연료전지셀 및 이를 이용한 금속연료전지유닛 |
| KR100995902B1 (ko) * | 2009-04-27 | 2010-11-22 | 한국전기연구원 | 눌림식 원통형 금속공기 전지 |
| WO2011048755A1 (ja) * | 2009-10-20 | 2011-04-28 | パナソニック株式会社 | 補聴器 |
| CN102034944B (zh) * | 2010-10-27 | 2012-12-12 | 马润芝 | 一种铝、镁合金燃料电池的阳极密封装置 |
| US8660284B2 (en) | 2011-01-07 | 2014-02-25 | Panasonic Corporation | Hearing aid |
| DE102011077250A1 (de) * | 2011-06-09 | 2012-12-13 | Varta Microbattery Gmbh | Elektronische Vorrichtung mit Metall-Luft-Zelle |
| EP3302639B1 (en) * | 2015-05-29 | 2019-04-10 | Novo Nordisk A/S | Power efficient electronic device |
| CN113644347B (zh) * | 2021-09-02 | 2022-11-11 | 烟台浩忆生物科技有限公司 | 一种金属空气电池及其注液方法 |
-
2000
- 2000-05-17 JP JP2000144725A patent/JP3494953B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001325997A (ja) | 2001-11-22 |
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