JPH02253572A - 空気電池 - Google Patents

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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は空気電池に関し、さらに詳しくは、とくに、空
気電極に少なくとも１枚のセパレータとを貼着すること
により一体構造とした空気電池において、内部抵抗が小
さく、かつその値のバラツキが小さく、安定な性能を有
する空気電池に関する。

［従来の技術］ 空気電池は空気中の酸素を正極活物質として利用するも
のであり、その形状からボタン形空気電池、角形空気電
池あるいは円筒形空気電池などに分類される。

その中で、ボタン形空気電池を例にとると、第２図に示
すように、底面に空気孔２を有し、正極端子を兼ねた正
極缶１内に、セルロース、ポリプロピレン等の不織布よ
りなる空気拡散層３、多孔質のフッ素樹脂などよりなる
撥水性層４．空気電極５、セパレータ６がこの順に積層
されて収納されている。さらに、セパレータ６の上部に
は負極活物質と電解液とからなる負極合剤７が充填され
、負極端子を兼ねるキャップ８がガスケット９を介して
正極缶１の開口部に嵌合され、かつ、該正極缶１の開口
部周縁が内方へ屈曲されて電池全体を封口している。

かかる構造の空気電池において、空気電極５は通常、工
種触媒層５ａと正極集電体５ｂとからなっており、前述
の撥水性層４に圧接されてこれと一体になっている。一
方、セパレータ６は空気電極５と負極合剤７との液絡を
保ちつつ両者を分離する機能を有するものであり、一般
に不織布、微孔性フィルム、セロファンなどの連通多孔
質材料からなり、その連通孔には負極合剤７中の電解液
が浸透し結果として空気電極５との液絡を保つようにな
っている。なお、このセパレータ６は１枚または複数枚
を積層して使用される。

（発明が解決しようとする課題） 上述した如き空気電池を製造する場合、正極缶内部に空
気拡散層３、撥水性層４および空気電極５、少なくとも
１枚のセパレータ６を順次収納して、さらに負極合剤７
を充填したキャップ８を正極缶ｌに嵌合径封口し、この
封口時の押圧力でセパレータ６の周縁部を空気電極５に
圧接固定することが一般的に行なわれている。

ところが、かかる工程によると、空気電極５とセパレー
ク６との密着性が充分とはならず、両者の間に間隙が生
ずるため、と（に電解液の粘度が高い場合には、空気電
極５との液絡を充分に保持することができないという問
題がある。その結果、電池の内部抵抗が変動し、電池性
能にバラツキが生ずる。

そこで、このような問題を解消する目的で、例えば特開
昭５７−１７２６６５号公報には、不織布に水溶性接着
剤を塗布したものをセパレータとして使用することによ
り、空気電極との密着性を高めた空気電池が提案されて
いる。このような水溶性接着剤としては、カルボキシメ
チルセルロース、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリビニ
ルアルコールなどがあるが、カルボキシメチルセルロー
スおよびポリアクリル酸ナトリウムは電解液に接すると
溶解してしまいセパレータを空気電極に固定する機能を
充分に果すことができず、一方、ポリビニルアルコール
は電解液に接すると強固なフィルムを形成してしまい、
却って電池の内部抵抗の増大を招くなどその効果は未だ
充分ではない。

また、特開昭６０−４１７６３号公報では、予め空気電
極と少なくとも１枚のセパレータとを樹脂接着剤により
固着して一体化したものが開示されている。このものは
、空気電池とセパレータの密着性という点では優れてい
るが、しかし両者間に介在せしめられる接着剤層自体の
抵抗により電池の内部抵抗が増大するという不都合があ
る。

本発明は従来のかかる問題点を解消し、空気電極と少な
くとも１枚のセパレータとが予め一体化されてなる空気
電池であって、該空気電極とセパレータとが強固に密着
しているため内部抵抗が小さく、かつ安定な性能を備え
た空気電池の提供を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは、上記目的を達成すべ（鋭意研究を重ねる
中で、空気電極とセパレータとを接着する物質として、
接着能力が高いことは言うまでもなく、電解液と接触し
た際に、例えば、多孔質膜を形成しつる物質を採用すれ
ば、空気電極と負極合剤との液絡を保持しつつ、しかも
空気電極とセパレータを強固に密着せしめることができ
るとの着想を得て、かかる物質を見出すべく種々検討し
た結果、特定の２種類の物質の混合物が優れた効果を奏
することを確認して本発明を完成するに到った。

すなわち、本発明の空気電池は、空気電極と、該空気電
極に接着物質を介して貼着された少なくとも１枚のセパ
レークを具備する空気電池において、該接着物質が、電
解液に可溶な第１の成分と、電解液に対し親液性でかつ
不溶な第２の成分との混合物であることを特徴とする。

本発明の空気電池は、上述したように、空気電極とセパ
レータとを固着するための接着物質に特徴を有するもの
である。まず、電解液に対し親液性を有し、かつ電解液
に可溶な物質（第１の成分）としては、例えば、カルボ
キシメチルセルロース、ポリアクリル酸ナトリウムなど
をあげることができ、なかでも、カルボキシメチルセル
ロース、ポリアクリル酸ナトリウムのいずれか、又は両
者の混合物は好ましいものである。一方、電解液に対し
親液性を有し、かつ電解液に不溶な物質（第２の成分）
としては、ポリビニルアルコールなどをあげることがで
き、特にポリビニルアルコールは好適である。これらの
成分は、例えば０．５〜８重量％程度の水溶液として用
いることが好ましい。

本発明において使用する接着物質は上記した２種の物質
の例えば水溶液を混合して得られるものであり、その混
合割合はとくに限定されるものではないが、上記第１の
成分と第２の成分との重量比がｌ：１５〜１５：　ｌに
なるように設定されることが好ましい。

本発明の空気電池の主要部である空気電極とセパレータ
との一体構造体は例えば次のようにして製造される。す
なわち、まず、上述したような本発明の接着物質を構成
する２成分を所定量ずつ配合して混合することにより接
着物質を調製する。しかるのち、第１図に示したように
、空気電極５とセパレータ６との間にこの接着物質より
なる接着剤層ｌＯを介在せしめて貼り合わせて一体化し
、これを例＾ば１０〜８０℃の温度で乾燥する。このと
き、セパレークを複数枚使用するのであれば、セパレー
タとセパレータとも上記接着物質により貼り合わせて積
層し同様に一体化すればよい、そして、このようにして
得られた一体構造体を所定の形状に例えば打ち抜き加工
して、空気電池内に組み込むこととする。なあ、使用す
るセパレータ材としては、コツトン、ポリプロピレン、
ポリアミド等からなる不織布：ポリアミド、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン等からなる微孔性フィルム：および
セロファンなどをあげることができる。

かかる空気電池の組み立て後、上述した本発明の接着物
質は以下のように挙動して電池性能の安定化に寄与する
。すなわち、電池内の電解液と接触すると接着物質中の
成分のうちポリビニルアルコールのように電解液に対し
親液性を有しかつ電解液に不溶な物質は固化して皮膜を
形成することにより、セパレータと空気電極とを強固に
固定する。一方、接着物質中の残る成分、すなわち、カ
ルボキシメチルセルロース、ポリアクリル酸ナトリウム
のように電解液に対し親液性を有しかつ電解液に可溶な
物質は、上記の皮膜の中でコロイド化して徐々に電解液
に溶解し、その結果該皮膜を多孔質化する。したがって
電解液が皮膜中に生成した連通孔に浸透するため空気電
極と電解液との液絡が良好かつ安定に保持される。

［実施例］ 実施例１〜８、比較例１〜３ 第１図に示したような空気電極５とセパレータ６との一
体化構造体を使用して第２図に示したボタン型空気電池
を製造した。ここで空気電極５としては、活性炭とフッ
素樹脂とを混合して得られた正極触媒層にニッケル金網
よりなる正極集電体を圧着したものを使用した。

そして、空気電極５とセパレータ６とを貼り合わせるた
めの接着物質としては１表中に示した各成分を表示の濃
度（重量％）で含有する水溶液をそれぞれ等量混合する
ことにより得られたものを使用し、これらの接着物質層
ｌＯにより空気電極５とセパレータ６とを貼り合わせた
のち乾燥することにより一体構造体を得た。また、負極
合剤７としては亜鉛粉末を粘結剤および電解液（Ｎ　ａ
　ＯＨ水溶液）で混線したものを使用した。なお、この
ボタン型空気電池は直径が１１．６ｍｍ、高さが５．４
ｍｍであった。

このようにして得られた電池各３０個について、電池製
造直後および、２５℃において３ケ月間保存後の内部抵
抗値（２５℃）をそれぞれ測定し、その平均値ならびに
バラツキ幅を算出し結果を表中に示した。

なお、本実施例においてはボタン形空気亜鉛電池につい
て述べたが、本発明はこれ°に限るものではな（、例え
ば角形や円筒形空気亜鉛電池についても全く同様の効果
が得られることは言うまでもない、さらに、空気・亜鉛
系だけでなく、空気・アルミニウム、空気・鉄系なと他
の系の空気電池についても上記と同様の優れた効果を得
ることができる。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明の空気電池は従
来のものに比べて内部抵抗値が極めて小さ（、かつ抵抗
値の経時変化が小さく、しかもその値のバラツキも非常
に少ないため、電気的特性が安定した信頼性の高いもの
である。

しかも、一体構造となった空気電極およびセパレータを
具備するため、電池組立て時にこれらを別個に収納する
ことが不必要となって工程的にみても有利であり、その
工業的価値は高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の空気電池に使用される一体化された空
気電極およびセパレータの構造を示す縦断面図、第２図
は通常のボタン型空気電池の構造を示す縦断面図である
。 ５・・・空気電極、６・・・セパレータ、１０・・・電
解液に対し親液性を有する物質よりなる層（接着剤層）
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、空気電極と、 該空気電極に接着物質を介して貼着された少なくとも１
   枚のセパレータを具備する空気電池において、 該接着物質が、電解液に可溶な第１の成分と、電解液に
   対し親液性でかつ不溶な第２の成分との混合物であるこ
   とを特徴とする空気電池。