JPS6041763A - 空気極及びその製造法 - Google Patents

空気極及びその製造法

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JPS6041763A
JPS6041763A JP58151217A JP15121783A JPS6041763A JP S6041763 A JPS6041763 A JP S6041763A JP 58151217 A JP58151217 A JP 58151217A JP 15121783 A JP15121783 A JP 15121783A JP S6041763 A JPS6041763 A JP S6041763A
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JP
Japan
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layer
catalyst
separator
adhesive
fluororesin
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Pending
Application number
JP58151217A
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English (en)
Inventor
Nobuharu Koshiba
信晴 小柴
Korenobu Morita
森田 是宣
Hayashi Hayakawa
早川 林
Toshihiko Izumikawa
泉川 敏彦
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/86Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用外!11f。
本発明U:、ボタン型空気電池1円f:5j ノIす空
気?Ij/也などに用いられるりν気概及びその製造法
に関するものである。
従来例の構成とその問題点 従来、ボタン)glJlfHp気電池は次の如く製j告
される1゜まず、活性炭や重金属、マンガン酸化物など
のIf1+l+媒粒子をフッ素]S“r1脂の水性ディ
スパージョンで十分混練してベースト状となし、これを
金属スクリーンに塗着乾IA’!後、11面に多孔性フ
ッ素1(旧指膜り密着させて空気)if< J: I、
、正接ケース内に?、電気極及びセパレータを組み入れ
、判口板には亜鉛負極と7 /l/ J) IJ電解液
とを組み入れてカップリング後、封目して電池としてい
た。
こ\で、触媒粒子にフッ素樹脂の水性ディスパージョン
を混入するのは、空気中の酸素を正極活物質として利用
するため、酸素を触媒中へ拡散し易いように撥水性を保
持させる目的からである。
寸だ、触媒と撥水膜とを密着させるのは、触媒中を通過
したアルカリ電解液が空気側表面に溜ったり、電池外へ
漏出するのを防止させるためである。
L7かしなが呟触媒と撥水膜とを圧着するだけでれ」、
密着強度が弱いため、この密着界面が−やかて部分的に
剥れて電解液が゛溜捷り酸素の拡散を阻害し、電池の放
電特性を劣化させる原因となっていた。
そこで、1触媒表面にフッ素樹脂の水性ディスパージョ
ンの塗布層を設けることに」:す、触媒と撥水膜との密
着性を強化する措置を本発明渚らは先に提案した。
だしかに、この措置により触媒と撥水膜との界面の密着
強度が向上し、電池特性が安定するようになった。しか
し、空気極としてはそれだけでは必ずしも十分でUj、
なく、つきのような問題点もある。それはボタツノ;す
空気電池の封1−1時において、触媒の電解浪曲とセパ
レータとの間に空気が醒はり、そのために触媒への電I
Il/1′液供給が十分でなくなり、触媒の反応効率を
低下させて、電池の内部抵抗や、電池重性を劣下さぜる
原因となっていたことである。
触媒とセパレータとの間に空気が溜まる原因はさだかで
(riないが、電池の封口」時に封に1リング底部が中
・0部に移動し、それに伴ってセパレータも中−U部に
向かって移動し、セパレータが盛り上がるためと考えら
れ−Cいる。
発1すJの目的 本発明は、空気極を構成する触媒層と撥水膜との密着強
度を強くすると同時に、触媒層とセパレータとの間の空
気flY1捷りを完全に防止し、空気電池の放電特性を
安定化させることを目的とするものである。
発明の構成 本発明は、上記の目的を達成するためフッ素樹脂と触媒
粒子とを含有する触媒層と撥水膜との間にフッ素樹脂の
塗布層を設け、触媒層とセパレータとの間には樹脂接着
剤層を設けたことを特徴とするものである。
触媒層とセパレータとの間に樹脂接Iイ剤層を設けるこ
とは、特開昭57 172665’rj公報にみられる
ように不織布に水溶性接着剤を塗布したものはある。し
かしこれでは、電池封1−1時に触媒、セパレーク間は
乾燥しているので、水溶性JJ?着剤は接着効果を発揮
しない。また仮りに、触媒とセパレータとが電池封口後
において密着していても、これだけでは空気極として十
分ではない。やはり触媒層を中・Uとし2て、空気が拡
散する片面シ1.撥水性が強く撥水膜と強固に密着する
ことと、触媒層のもう一方の片面はセパレータと強く1
部4着することが必要である。
触媒層と撥水膜との界面のフッ素樹脂塗布層としてば1
.47)化エチレンの水性ディスパージョン、4フッ化
エチレン−〇フッ化プロヒッン共iト合体の水性ディス
パージョン、あるいはフッ化ビニリチンなどの11′1
体もしくは混合液を触媒面にツブ塗り・7プレー塗布法
などにより、固形分て0.1〜15ツ/(゛J旬着させ
るのがよい。たソし、この塗布層が無孔均質膜の場合に
は酸素が拡散できないので、多孔性であるのがよく、J
回当に分散させるのがよいが、その点47)化エチレン
などは多孔性となり易く、撥水性も強いので最J凶であ
る。
また、このフッ素4r#I脂倹布層は触媒側だけてc;
1なく撥水膜側に塗布することもIiJ能である。
一方、セパレータと触媒との接着剤層としては、水溶性
接着剤よりも乾燥時及び湿潤時にも接層効果を有する樹
脂以/11剤の方が」:い。
それは水溶性J’2 jsF剤のw7合、−OH,−C
OOHなどの親水基を数多く有しており、電11m形成
後に電池の中で正極より酸化を受けたり、′市IQq液
によって分解されたりして接着効果を失うと同時に、不
純物として電池内に残存し、電池特性を劣下させ易いの
で好ましくはない。ところが樹脂接着剤の場合は親水基
をあ一!シ有せず、電解液中においても安定であるし、
正極よりの酸化も受りない。
この、樹脂接着剤としては、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、クロロスルフォン化ポリエチレン。
エチレンアクリル酸共重合体やナイロンに代表されるポ
リアミド樹脂などの熱可塑性の樹脂、さらにはエポキシ
などの熱硬化型樹脂、ポリアミドとエポキシの混合樹脂
などであり、これらの複数混合樹脂などが可能である。
さて、本発明に関し、つぎの手段はさらに効果的である
すなわち、フッ素樹脂を含有する触媒層の両面にフッ素
樹脂塗布層を設け、片方に撥水膜を密着させるとともに
、もう一方の片方には樹脂接着剤を介してセパレータを
密着させるものである。
こうすることにより、セパレータと触媒との接着強度は
さらに強固となり、電池特性が安定し、電池保存青金が
向上する。
フッ素樹脂伶布層がセパレータ側(電解液側)の触媒面
に存在することは、触媒表面の撥水性が強化され、−見
′1−1j: I’l’r液とのなじみが悪くなり、電
池特性が劣下するように考えられるが、さらにセパレー
タとの間に樹脂接着剤層が存在する場合は必ずしもそう
でなく、接着性が強化されることにより、却って’ji
li: Ih’液のなじみも安定化する。
接着性が強くなる理由は、元来触媒層i−i′触媒粒子
からなり、それがフッ素樹脂繊維で固められているので
あるが、やはり触媒粒子があるので結着強度は十分でに
1ない。そのだめに、セパレーター触媒間に接着剤層が
存在しても、触媒粒子が遊離し、少ない接着剤41iで
接着強度を十分に強化するまでには到らなかった。とこ
ろが、フッ素樹脂塗布層を有している場合には、フッ素
樹脂伶布層と触媒層中のフッ素も°ト1脂とが結合し、
触媒層の強度を大きくすると同時に、触媒表面は触媒粒
子のないフッ素(6旧指向となる。このフッ素樹脂面と
樹脂接着剤とはよく良着し、しかも部分的に遊肉aする
ことはないので、安定で強固な接着効果を発揮すること
かできるのである。
なお、触媒へのフッ素樹脂塗布法とし、では、先述した
ツブ塗り、あるいけスプレー塗布法でよいが、触媒への
両面塗布の場合には、フッ素樹脂の水性ディスパー7ョ
ンへ触媒を浸漬するのが簡単でよい。
また、樹脂接着剤の塗布層はセパレータ而あるいは触媒
面へ、スプレー塗布法やツブ侑りて行うが、乾燥時に1
は第1図A、Bに示す如く、点在又は間欠的に部分存在
するようにし、電解液がセパレータを通して触媒へ浸透
し易いようにする。第1図において6il″j:セパレ
ータ、12は点在ヌは部分存在する接着剤°である。
この接着剤の伶布量については約0.01〜1.00”
I / oJが過当である。
さらにつけ加えると、接着剤層を設ける場合には、セパ
レータとしては、樹脂面孔膜の方が接着強度が大きい。
従って、不織布などはむしろ含液4gとしてMj)脂徽
孔膜と併用して用いる方が〃fましい。
実施例の説明 (実施例1) 触媒として、マンガン酸化物と活性炭とカーボンブラッ
クを各/220,50.10重散部とし1、さらにこれ
らにフッ素樹脂の水性ディスパージョンを固形分にして
20重重量部加えて十分に混練し、ニッケルスクリーン
にシート状に塗着し、厚さ4n飢 ○、ば触媒シートを得た。この角虫謀/−1・のバ山I
K ホIJ 4フツ化エチレンの水性ディスパージョン
を塗着し2、乾燥り、す(処理後、塗着量が約1. o
 mfl / t:r7となるようにし、厚さo、2π
mの多孔性4フフ化エチレンからなる撥水膜を圧着した
つき゛に、セパレータの片面に、トルエンで溶1眸希釈
したボリアミドアミン−エポキシ混II 脂m液をスプ
レー法により0.2M1 / ctlの;)′r第第1
八A示す点在状態に’/43 ’;ilt L−た。こ
れを触媒に密着させた後、1QO”ににて熱処理をし接
着した。このようにして得られた空気極の断面構造を第
2図に示した。これを直r′f−11,0m11K打ち
抜いて圧検とシ、。
た。図中4は撥水1漠、6−1 +−1:IQ!II媒
層、5−21j:集電体、6−セパレータ、11−フッ
素樹脂塗布層、12は接着剤層である。このll−、極
を用いて第3図に示すような外径11.6mm、高さ5
.4調のボタン型空気電池を作った。
この電池は次の様にしてつくる。1す、4市極ケース1
に空気拡散紙3を入れ、前記した1−1而に撥水膜4を
フッ素樹脂で固定するとともにセパレーク6をもう一方
の片面に接着剤層で接着しだ正極5を入れる。
一方、封口リング8と組んだ封口板7に亜鉛負極9及び
水酸化カリウム水溶液からなるアルカリ電解液を入れ、
前記正極ケースとカップリング後、封I−1シて電池と
する。なお10は正極り一−スの空をAとする。
(実施例2) 実施例1と同じ触媒を用い、この触媒をポリ4フツ化エ
チレンの水性ディスパージョンに浸漬シ、乾燥熱処理後
、ポリ4フツ化エチレンの(”I’ M量が約2.○ツ
/C功七乙゛る」二うにし、た。
この後、実施例1と寸っだく同じようにして撥水膜を圧
着するとともにセパレータを接着した。
このようにしてえられた空気極の断面構造を第4図に示
しまた。これを直径11.○amに打ち抜いて正極とし
た。図中4は撥水膜、5−1−1触媒層、6−2ii集
電体、6I/:↓セパレータ、11−ツノ素樹脂伶布層
、12&:j:lど着剤層である。この正極を用いて実
施例1と同じ大きさのボタノスτり空気電池を形成し、
これをBとずろ。
□ 比較例として、実施例1.2と同じ触媒を用い、フ
ッ素樹脂塗布層及び樹脂接着剤層を有しない空気極を構
成し、実施例1,2と同じ大きさのボタン形空気電池を
作−・た。これをCとする。
これらのA、B、Cの電池を用い、製造直後と、60°
Cに10011保存後の内部抵抗及び、20”にで25
0Ω負荷による2011旧HJ後の放電維持7L圧を比
較した。その結果を次表に示した。
この表から明C,かなように、本発明の電111xA。
Bは従来の比較例Cに較べ製造直後における内部抵抗は
小さくシ、かも安定しており、σ値が小さい。
それが保存後においてはさらに)K1著に表わされてい
る。
丑だ、20”(:130Ω負荷による20時間後の維持
電圧も製造直後より、保存後に到るまで本発明は安定し
ている3゜ まだ、本発明の中においても、AよりBの方が内部抵抗
がわずかではあるが安定し、保存後の維持電圧も高い。
これらのことから、本発明によるフッ素樹脂伶イli層
と樹脂接着剤塗布層による撥水膜とセパレータの臥着強
化による電l(1!特性の向−には明らかである1、と
くに、セパレータに向かう触媒面にもフッ累樹脂倹イ1
j層を設けることはより効果的である。
なお、接着剤としてAfJ記実施例ではボリアミトアミ
ンーエポキシ混合樹脂をあけだが、本文で記載した如く
、熱n(塑性樹脂あるいは1熱硬化性樹脂とも差のない
効采を発揮する。
さらに、本発明はボタン型空気’5池のみならず円筒型
、据置型1箱型など空気極を利用する′電池すべてに広
くJ動用できるものである。
発明の効果 このように本発明による空気極を用いれば、空気電池の
内部抵抗が安定し、保存特性を向上さぜることがてきる
ものである。
【図面の簡単な説明】
第1図A及びBはセパレータ上での接着剤の分散状態を
示した図、第2図は本発明の実施例1における11−極
である空気極の断面図、第3図は同正極を用いて構成し
、だボタン型空気電池の断面図、第4図は本発明の実施
例2における正極である空気極の断面図である。 1・・・・・正極ケース、2・・・・空気孔、3・・・
空気拡散紙、4・・・・撥水膜、6・・・・・正極、5
−1・・・・・・触媒層、6−2・・・・・集電体、6
・・・・セパレーク、11−・・・・フッ素樹脂塗布層
、12・・・・−Mi’l脂接着剤層。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) フッ素樹脂と触媒粒子とを含有する触媒層のノ
    へ面に撥水膜が密着し、もう一方の74而にセパレータ
    が密着した構成であって、前記1う1(媒層と撥水膜と
    の間にフッ素樹脂塗布層をイ」シ、触媒層とセパレータ
    ーとの間には樹脂接層剤層を有したことを特徴とする空
    気極。
  2. (2)触媒層の両面にフッ素J、J、J脂塗布層を有し
    、かつ触媒層片面のフッ素樹脂塗布層とセパレータとの
    間に樹脂接着剤層を有した特許請求の範囲第1項記載の
    空気極。
  3. (3)樹脂接着剤層が点在捷たは間欠的に部分存在して
    いる特許請求の範囲第1項又は第2項に記載の空気極。
  4. (4)樹脂接着剤層が熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂
    である!#”j R’+請求の範囲第1項〜第3項のい
    ずれかに記載の空気極。
  5. (5) フッ素樹脂と触媒粒子とを含有する触媒層表面
    のフッ素frrJ脂塗布層乞、フッ素&、I脂の水性デ
    ィスパージョンの塗り又は浸漬により形成することを特
    徴とする空気極の製造法。
  6. (6) フッ素樹脂塗布層上、フッ素樹脂の水性ディス
    パージョンのスプレー塗布又はツブ塗りにより形成する
    請求 の製造法。
JP58151217A 1983-08-18 1983-08-18 空気極及びその製造法 Pending JPS6041763A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6433851A (en) * 1987-07-06 1989-02-03 Alcan Int Ltd Air cathod and material for it
US7695840B2 (en) 2006-12-08 2010-04-13 Eveready Battery Co., Inc. Electrochemical cell having a deposited gas electrode

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6433851A (en) * 1987-07-06 1989-02-03 Alcan Int Ltd Air cathod and material for it
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