JPH02306534A - 空気電池用スペーサ - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、空気電池用スペーサに関する。

［従来の技術］ 従来の空気電池は、負極と正極と電解液とで構成され、
１つの正極と１つの負極とで単電池を構成し、１つの容
器に複数の単電池を直列または並列に接続、配置してい
るものがある。

この場合、上記単電池に充分な空気を供給する必要があ
ることから、１つの単電池とその隣の単電池との間に、
所定の間隔を維持する必要があり、この間隔を維持する
ためにスペーサを使用している。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のように、所定の間隔を必要とする理由は空気の流
通を良好にしこれによって、単位時間当たりの電池の出
力電力を大きくするためである。

したがって、上記スペーサは、適当な通気性を確保でき
るものでなければならない。また、空気電池として使用
している間中、上記所定間隔を維持しておくために、所
定の強度を必要とする。さらに、空気電池は軽量である
ことが有利である。

ところで、発泡材は軽量であるという利点があるものの
、電解液に弱いので実用には耐えられない。そこで、発
泡材よりも耐薬品性が高い材質を所定の厚さにし、それ
に透孔（スリット等）を多数設け、これを上記スペーサ
として使用することが考えられる。

しかし、所定の強度を維持しつつ通気性をある程度確保
できるスペーサは、比較的、重くなり、コスト的に高い
ものであるという問題がある。

本発明は、充分な通気性を有し、実用的な強度を確実に
保持でき、そのコストが比較的低い空気電池用スペーサ
を提供することを目的とするものである。

［課題を解決する手段］ 本発明は、一枚の板状部の表裏に凹凸を設けて空気電池
用スペーサを構成したものである。

［作用］ 本発明は、一枚の板状部の表裏に凹凸を設けて空気電池
用スペーサを構成しているので、空気電池用スペーサと
して、充分な通気性を有し、実用的な強度を確実に保持
でき、そのコストが比較的低い。

［実施例１ 第１図は、本発明の一実施例を示す斜視図である。

この実施例は、空気電池のケース１０の中に、単電池３
０．３０ａ、３０ｂ、３０ｃと、スペーサ４０．４０ａ
、４０ｂと、吸水材５０と、電解液６０とが設けられて
いる。

第２図は、上記実施例におけるケース１０を示す斜視図
である。

ケース１０の正面、上面、右側面には窓１３．１４．１
５が設けられ、これらの窓から空気が内部に導入され、
単電池３０．３０ａ、３０ｂ、３０ｃに供給される。ケ
ース１０の背面、左側面にも、上記と同様に窓が設けら
れている。ケース１０の右側面には、子端子１１と一端
子１２とが設けられている。

また、第１図に示すように、ケース１０の下部に、仕切
２３と、この仕切２３によって仕切られた槽２１．２２
と、槽２１．２２内に設置された吸水材５０と、吸水材
５０に吸収された電解液６０とが設けられている。

第３図は、」−記実施例における単電池３０の構造を示
す説明図である。

単電池３０は、負極３１と、セパレータ３２と、集電体
３３と、正極３４とで構成されている。

負極３１は、マグネシュウム合金、または亜鉛合金、ま
たはアルミニュウム合金等で構成されている。負極３１
は、これらの合金のうちの１つによって構成してもよく
、そのうちの複数の合金によって構成するようにしても
よい。負極３１の端部にはリード線が半田等で接続され
、このリード線が一端子１２に接続されている。

セパレータ３２は、撥水処理を行なっていないグラスペ
ーパー等の吸水材等で構成され、集電体３３と負極３１
とを電気的に絶縁するとともに、Ｋｃｌ液やＮａｃｌ液
の電解液６０を毛細管現象によって吸上げ、負極３１と
正極３４とを湿らせるものである。なお、セパレータ３
２としては、グラスペーパーの代りに他のグラス繊維、
紙ペーパーを使用してもよい。

来電体３３は、ニッケル、銅等の金属で構成された３４
０〜３３０メツシユの金網（空気が素通りできるように
網にしである）であり、正極３４と負極３１との間であ
って、正極３４に密着している。集電体３３の端部には
リード線が半田等によって接続され、このリード線が子
端子１１に接続されている。

正極３４は、石油系黒鉛粉末を主成分とする膜であり、
多孔性を有し、集電体３３に密着している。この正極３
４は、石油系黒鉛粉末に活性炭を加え、これにポリテト
ラフルオルエチレン分散液を加えて混合し、この混合物
を集電体３３に薄く塗り、これを加熱することによって
製造したものである。また、正極３４を集電体３３に膜
状に密着させる場合、静電塗装等の他の方法によって密
着するようにしてもよい。

単電池３０を製造する場合、板状の負極３１の一端にリ
ード線を半田付けし、集電体３３の一端にもリード線を
接続し、板状のセパレータ３２を２つ折りにし、この２
つ折りの間に負極３１を挟み込み、集電体３３が密着し
ている正極（石油系黒鉛粉末を主成分とする膜）３４を
２つ折りにし、この中に、負極３１を挟み込んだセパレ
ータ３２を挿入する。

符号３３ｈ、３４ｈは、ガス発散用透孔を示すものであ
る。

なお、単電池３０ａ、３０ｂ、３０ｃの構造、製造法は
、単電池３０の場合と同様である。

第４図は、上記実施例におけるスペーサ４０を示す斜視
１図である。

第５図（１）は、第４図の、Ｖ−Ｖ線から見た縦断面図
であり、第５図（２）は、第４図の平面図である。

第６図（１）は、第４図のＶＩ−ＶＩ線から見た横断面
図であり、第６図（２）は、第４図の右側面図である。

スペーサ４０は、ポリプロピレン等のプラスチックを材
料とし、一枚の板状部４５の表裏に凹凸を有し、絶縁性
を有するものであり、表面４１側に、凹部４２と凸部４
３と空気の通路４４．４４１とを有し、その裏面４６側
に、凹部４７と凸部４８と空気の通路４９．４９１とを
有する。

そして、スペーサ４０は真空成型され、上記板状部４５
の平板部具外は、上記凹凸部によってやや波形を形成し
、表面４１側の凹部４２の裏側に凸部４８が位置し、表
面４１側の凸部４３の裏側に凹部４゛７が位置している
。

第４図にはスペーサ４０の凹凸部が円弧で示しであるが
、これに対応する第５図、第６図の波形は説明の都合上
、台形で示しである。このように、凹部４２．４７、凸
部４３．４８は、円弧でも、台形でも、三角形等の他の
形状でもよい。ただし、スペーサ４０が単電池３０．３
０ａの間に設けられ、単電池３０，３０ａ同志の間隔を
同じに維持するために、両車電池３０．３０ａを常に圧
迫することを考えると、上記凹凸部は点、線でなく面で
あることが望ましい。

なお、真空成型以外の方法で製造したスペーサ４０を使
用してもよい。また、互いに並列接続する２つの単電池
の間にスペーサ４０を設置する場合、そのスペーサ４０
は絶縁性を有する必要はない。

さらに、スペーサ４０ａ、４０ｂの構造、製造法は、ス
ペーサ４０の場合と同様である。

吸水材５０は、バルブ材等で構成され、化学繊維、天然
繊維のいずれを使用してもよい。

次に、上記実施例の動作について説明する。

通常は、正極３４、負極３１等にはＫｃｌ等の電解液６
０を接触させず（吸水材５０に電解液６０を供給せず）
、使用開始時に接触させる。このようにすれば、電池使
用前に自然放電等による電力低下が生じないので、保存
性が非常に良好になり、非常用の電源としても有用であ
る。

そして、起電力を必要とする場合には、ケースｌＯの窓
１３．１４．１５から、電解液６０を所定量、供給する
。これによって、正極３４では次の反応が起こる。

１／２０２　＋　１２０　＋　２ｅ−＋　　２０Ｈ−ま
たは、 ０２　＋　）１２０　＋　２ｅ−＋　　０２Ｈ−＋　０
Ｈ−０２Ｈ−→　ＯＨ−＋　１／２０２ 一方、負極３１ではＭｇ合金を使用駿た場合、次の反応
が起こる。

Ｎｇ　＋　２０Ｈ−＋　　ＭｇＯ＋　Ｈ２Ｏ＋　２ｅ−
Ｍｇ　＋　２　Ｈ２Ｏ→　Ｍｇ（ＯＨ）２　＋　Ｈ２↑
（副反応）上記の反応は、一般の電池と同様であり、空
気電池に負荷を接続すると、負極３１に発生した電子ｅ
−が負荷を経由して正極３４に到達し、その正極３４に
おいて上記のように電子ｅ−が消滅する。このようにし
て、負荷を経由して電流が正極から負極３１に流れる。

上記実施例において、スペーサ４０に着目すると、スペ
ーサ４０が単電池３０．３０ａの間に挿入され、単電池
３０と３０ａとの間隔を所定の距離に維持し、スペーサ
４０に設けられた通路４４．４４１．４９，４９１を経
由して、ケース１０の外からの空気が正極３４に充分に
供給され、正極３４における上記反応が充分に行なわれ
る。また、正極３４、集電体３３、セパレータ３２の通
気性が良好であるので、上記通路４４．４４１．４９．
４９１を経由した空気が負極３１にも充分に供給され、
上記負極３１における」−記反応も充分に行なわれる。

スペーサ４０における空気の通路は、第４図において、
横方向と縦方向とに設けられている。表面４１側におけ
る横方向の空気通路４４は第４図から容易に認識できる
が、縦方向の空気通路４４１は、表面４１側の平面部分
と四部４２とを結ぶ部分に形成されている。裏面４６側
における横方向の空気通路４９は空気通路４４と同様で
あり、縦方向の空気通路４９１は、裏面４６側の平面部
分と凹部４７とを結ぶ部分に形成されている。

また、スペーサ４０は、プラスチック等で構成されてい
るので軽量、安価であり、しかも凹凸部４２．４３．４
７．４８によって充分な強度を得ることができる。

第７図は、本発明の他の実施例の説明図であす、第１図
に示す実施例の各単電池を直並列に接続し、電解液を収
容する槽を２つ設けた例を示す図である。

なお、第７図においては、説明を簡略にするために、ス
ペーサ４０．４０ａ、４０ｂを省略して示しである。

第８図は、第１図、第７図に示す実施例におけるケース
１０の下部のみを示す斜視図である。

第７図に示す実施例においては、槽２１に吸水材５０が
収容され、この吸水材５０に電解液６０が吸収されてい
る。そして、単電池３０．３０ａが吸水材５０に載置さ
れ、単電池３０．３０ａが互いに並列に接続されている
。また、槽２２に吸水材５０が収容され、この吸水材５
０に電解液６０が吸収されている。そして、単電池３０
ｂ、３０ｃが吸水材５０に載置され、単電池３０ｂ、３
０ｃが互いに並列に接続されている。また、」二記両並
列接続された単電池同志を直列接続している。

なお、槽２１．２２内にそれぞれ電解液６０が収容され
ているが、槽２１内の電解液と槽２１内の電解液とは、
仕切２３を越えて継なかってはいないものとする。つま
り、仕切２３から溢れる程の電解液６０を供給していな
いものとする。

このようにすれば、ケース１０内の単電池同志で電解液
６０を介して電流が流れ、つまりケース１０内で電流が
リークする（電流が漏れる）ことを防止できる。すなわ
ち、第１０図に示すように、１つの槽２８の中に供給さ
れている電解液６０を複数の単電池が共用し、これら単
電池同志が互いに直列に接続されていると、第１０図に
点線で示すようなリーク電流が流れる。これに対して、
第７図の場合、互いに直列接続される単電池にそれぞれ
供給する電解液を、異なる槽に収容しているので、電解
液を経由して電流が流れることがなく、上記リーク電流
が発生しない。

第９図は、本発明の他の実施例の説明図であり、第１図
に示す実施例の各単電池を全て直列に接続し、電解液を
収容する槽としてそれぞれ独立して４つ設けた例を示す
図である。

なお、第９図においては、説明を簡略にするために、ス
ペーサ４０．４０ａ、４０ｂを省略して示しである。

この実施例では、槽２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａが
設けられ、これらの槽を仕切る仕切２５ａ、２６ａ、２
７ａが設けられている。そして、槽２１ａ、２２ａ、２
３ａ、２４ａｃ７）それぞれの上に、単電池３０．３０
ａ、３０ｂ、３０ｃが載置されている。

このように直列接続する単電池の数（または直列接続す
る単電池の組数）だけ独立した槽を設ければ、上記リー
ク電流は発生しない。もちろん、槽の数は、２．４以外
の数であってもよい。

第７図の実施例において仕切２５ａ、２６ａ、２７ａ、
２８ａを越える程の電解液６０を供給しなければ、吸水
材５０を省略しても、上記リーク電流が発生せず、効率
的に電力を取り出すことができる。

一方、第１図、第７図、第９図には、各槽の中に吸水材
５０が収容され、この吸水材５０に電解液６０が吸収さ
れている。

このようにすることによって、吸水材５０中の電解液６
０が、単電池３０のセパレータ３２に吸収され、電解液
６０が毛細管現象によって、セパレータ３２の上方に吸
い上げられ、負極３１の全面に供給され、正極３４の全
面にも供給される。

また、もし、ケース１０を倒した場合でも、吸水材５０
の保水力によって、電解液６０がイｉの部分に飛散する
ことがない。したがって、ケース１０が転倒した場合の
心配が無く、このために、ケース１０を密封構造にする
必要がなく、密封構造による空気電池全体が重くなると
いう問題も解消される。

さらに、ケース１０が転倒したとしても、吸水材５０が
電解液６０を保持しているので、セパレータ３２を介し
て、負極３１．正極３４に電解液６０を供給し続けるこ
とができる。したがって、空気電池が転倒しても、電力
発生が停止することが無い。

単電池３０．３０ａ、３０ｂ、３０ｃの場合も上記と同
様である。

第１１図は、上記実施例において、負荷電流をＩＡに維
持した場合の出力電圧の変化を示す特性図である。

この場合、負極３１としてマグネシウム合金を使用して
おり、この図から分かる通り、電解液６０中のＫｃｌを
１５重量％〜２５重量％にした場合に出力電圧が高い。

また、」−記実施例を、自動車用バッテリーの性能が低
下したときの非常用電源、模型用の動力源、キャンプ、
釣り等のレジャー用として使用すれば、小型、軽量、高
出力の電池であり、便利である。

上記実施例において、電解液６０としてＫｃｌ液を使用
したが、海水や他の食塩水等の電解液を使用するように
してもよい。

なお、」−記実施例において石油系黒鉛粉末を正極とし
て使用した場合について説明しであるが、石油系黒鉛粉
末以外の原料黒鉛を正極として使用してもよい。

［発明の効果］ 本発明によれば、空気電池用スペーサとして、充分な通
気性を有し、実用的な強度を確実に保持でき、そのコス
トが比較的低いという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す斜視図である。 第２図は、」二記実施例におけるケース１０を示す斜視
図である。 第３図は、上記実施例における単電池３０の構造を示す
説明図である。 第４図は、上記実施例におけるスペーサ４０を示す斜視
図である。 第５図（１）は、第４図のＶ−Ｖ線から見た縦断面図で
あり、第５図（２）は、第４図の平面図である。 第６図（１）は、第４図のＶＩ−ＶＩ線から見た横断面
図であり、第６図（２）は、第４図の右側面図である。 第７図は、本発明の他の実施例の説明図であり、第１図
に示す実施例の各単電池を直並列に接続し、電解液を収
容する槽を２つ設けた例を示す図である。 第８図は、第１図、第７図に示す実施例におけるケース
１０の下部のみを示す斜視図である。 第９図は、本発明の他の実施例の説明図であり、第１図
に示す実施例の各単電池を互いに直列に接続し、電解液
を収容する槽としてそれぞれ独立して４つ設けた例を示
す図である。 第１０図は、１つの槽の中に供給されている電解液を、
直列接続した複数の電池が共用している状態の説明図で
ある。 第１１図は、上記実施例において、負荷電流をＩＡに維
持した場合の出力電圧の変化を示す特性図である。 １０．１０ａ、１０　ｂ−・・空気電池のケース、２１
．２２・・・槽、 ２３・・・仕切、 ３０．３０ａ、３０ｂ、３０　ｃ　−・−単電池、３１
・・・負極、 ３２・・・セパレータ、 ３３・・・集電体、 ３４・・・正極、 ４０．４０ａ、４０ｂ・　Ｘペーサ、　　′４２．４７
・・・凹部、 ４３．４８・・・凸部、 ４４．４４１．４９．４９１・・・空気通路、５０・・
・吸水材、 ６０・・・電解液。 特許出願人　　興亜石油株式会社 同代理人　　　用久保　　新　− 鷹 妄 竣 樋　　　　　　　１

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）一枚の板状部と、この板状部の表裏に設けられた
   凹凸とを有することを特徴とする空気電池用スペーサ。
2. （２）請求項（１）において、 上記凸部の裏側に凹部が設けられていることを特徴とす
   る空気電池用スペーサ。
3. （３）請求項（１）において、 上記スペーサが真空成型品であることを特徴とする空気
   電池用スペーサ。