JPH05258782A - 空気電池 - Google Patents
空気電池Info
- Publication number
- JPH05258782A JPH05258782A JP5478192A JP5478192A JPH05258782A JP H05258782 A JPH05258782 A JP H05258782A JP 5478192 A JP5478192 A JP 5478192A JP 5478192 A JP5478192 A JP 5478192A JP H05258782 A JPH05258782 A JP H05258782A
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- JP
- Japan
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- air battery
- negative electrode
- air
- battery
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- Pending
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-
- Y02E60/128—
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Abstract
(57)【要約】
【目的】高エネルギ密度の空気電池を得る。
【構成】負極活物質に軽量で卑の電位をもつアルカリ金
属，アルカリ土類金属，アルミニウム等を用いて、有機
電解液を使用する空気電池。 【効果】アルカリ金属やアルカリ土類金属，アルミニウ
ム等と水との反応がなく、高エネルギ密度の空気電池を
得ることができる。
属，アルカリ土類金属，アルミニウム等を用いて、有機
電解液を使用する空気電池。 【効果】アルカリ金属やアルカリ土類金属，アルミニウ
ム等と水との反応がなく、高エネルギ密度の空気電池を
得ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は二次電池に係り、特に、
正極活物質を空気とする空気電池に関する。
正極活物質を空気とする空気電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】空気電池は空気中の酸素を活物質として
利用する経済的かつ長期間無保守で、使用できる電源と
して航路標識用，各種通信用，電話機用などに用いられ
てきた。近年では、ナショナル テクニカル レポート
３２，(５)，５９０−５９６（１９８６）に記載され
ているように、ボタン型の空気電池が補聴器用電源とし
て開発されている。一般に、亜鉛を負極とした一次電池
は正極活物質に金属酸化物を用いるのに対して、空気電
池は空気中の酸素を用いる。そのため、他の一次電池よ
り大きいエネルギ密度が得られる。
利用する経済的かつ長期間無保守で、使用できる電源と
して航路標識用，各種通信用，電話機用などに用いられ
てきた。近年では、ナショナル テクニカル レポート
３２，(５)，５９０−５９６（１９８６）に記載され
ているように、ボタン型の空気電池が補聴器用電源とし
て開発されている。一般に、亜鉛を負極とした一次電池
は正極活物質に金属酸化物を用いるのに対して、空気電
池は空気中の酸素を用いる。そのため、他の一次電池よ
り大きいエネルギ密度が得られる。
【０００３】空気電池の場合、放電による電池反応は以
下のようになる。
下のようになる。
【０００４】 正極 １／２Ｏ2＋Ｈ2Ｏ＋２ｅ~→２ＯＨ~ …（化１） 負極 Ｚｎ＋２ＯＨ~→ＺｎＯ＋Ｈ2Ｏ＋２ｅ~ …（化２） 全反応 Ｚｎ＋１／２Ｏ2→ＺｎＯ（１.６５Ｖ） …（化３） 負極において亜鉛とＯＨとが反応して酸化亜鉛と水が生
成し、正極では酸素と水が反応してＯＨが生成する反応
である。この反応式から判るように放電反応に寄与する
物質はＯ2とＺｎのみである。Ｏ2は空気中より電池内部
に取り入れるため理論的に無尽蔵であり実質的に消費さ
れる物質は亜鉛のみである。正極活物質である空気中の
酸素は正極ケース底面の空気孔より電池内に取り入れら
れ、空気拡散紙及び癈水膜を通じて空気極に供給され
る。
成し、正極では酸素と水が反応してＯＨが生成する反応
である。この反応式から判るように放電反応に寄与する
物質はＯ2とＺｎのみである。Ｏ2は空気中より電池内部
に取り入れるため理論的に無尽蔵であり実質的に消費さ
れる物質は亜鉛のみである。正極活物質である空気中の
酸素は正極ケース底面の空気孔より電池内に取り入れら
れ、空気拡散紙及び癈水膜を通じて空気極に供給され
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】亜鉛を負極とした空気
電池の理論電圧は１.６５Ｖ である。一方、負極活物質
に鉄を用いる鉄−空気電池は、鉄の化学当量が２７.９
で亜鉛の３２.７より小さい点でエネルギ密度が大きく
なることが期待できるが、実際には電池電圧が低いた
め、エネルギ密度は小さい。高容量，高エネルギ密度の
空気電池を得るためには負極活物質として、軽量でかつ
卑の電位をもつアルカリ金属やアルカリ土類金属，アル
ミニウム等を用いるのが良いが、電解液が水溶液である
ために、アルカリ金属やアルカリ土類金属，アルミニウ
ム等と水とが反応して不活性化してしまうといった問題
点があった。
電池の理論電圧は１.６５Ｖ である。一方、負極活物質
に鉄を用いる鉄−空気電池は、鉄の化学当量が２７.９
で亜鉛の３２.７より小さい点でエネルギ密度が大きく
なることが期待できるが、実際には電池電圧が低いた
め、エネルギ密度は小さい。高容量，高エネルギ密度の
空気電池を得るためには負極活物質として、軽量でかつ
卑の電位をもつアルカリ金属やアルカリ土類金属，アル
ミニウム等を用いるのが良いが、電解液が水溶液である
ために、アルカリ金属やアルカリ土類金属，アルミニウ
ム等と水とが反応して不活性化してしまうといった問題
点があった。
【０００６】本発明の目的は、負極活物質としてアルカ
リ金属やアルカリ土類金属，アルミニウム等を、また、
これらの物質が容易に反応しない電解液を用いて、従来
よりも高容量の空気電池を得ることにある。負極活物質
にリチウムを用いた場合、理論起電力は２.９Ｖ 、ま
た、理論エネルギ密度は１１３００Ｗｈ／kgであり、負
極活物質にアルミニムを用いた場合、理論起電力は２.
７Ｖ 、また、理論エネルギ密度は８１００Ｗｈ／kgで
ある。負極活物質に亜鉛を用いた場合、理論起電力は
１.６５Ｖ 、また、理論エネルギ密度は１４００Ｗｈ／
kgであるから、かなりのエネルギ密度の増加が見込め
る。そこで、電解液として非水系の有機電解液を用いれ
ば、これらの活性な負極活物質を適応できると考えた。
リ金属やアルカリ土類金属，アルミニウム等を、また、
これらの物質が容易に反応しない電解液を用いて、従来
よりも高容量の空気電池を得ることにある。負極活物質
にリチウムを用いた場合、理論起電力は２.９Ｖ 、ま
た、理論エネルギ密度は１１３００Ｗｈ／kgであり、負
極活物質にアルミニムを用いた場合、理論起電力は２.
７Ｖ 、また、理論エネルギ密度は８１００Ｗｈ／kgで
ある。負極活物質に亜鉛を用いた場合、理論起電力は
１.６５Ｖ 、また、理論エネルギ密度は１４００Ｗｈ／
kgであるから、かなりのエネルギ密度の増加が見込め
る。そこで、電解液として非水系の有機電解液を用いれ
ば、これらの活性な負極活物質を適応できると考えた。
【０００７】正極で起こる反応は正極活物質として空気
中の酸素を使用した反応であり、空気電池において、酸
素と反応する物質が必要となる。さらに、負極において
反応するための酸素原子を含むアニオン導電体を運ぶこ
とのできるものでなければならない。
中の酸素を使用した反応であり、空気電池において、酸
素と反応する物質が必要となる。さらに、負極において
反応するための酸素原子を含むアニオン導電体を運ぶこ
とのできるものでなければならない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】有機電解液として、アセ
トニトリル、γ−ブチルラクトン、ポリエチレンカーボ
ネート、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン、
２−メチルテトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラ
ン、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、
１,２−ジメトキシエタン等の有機溶媒に、Ｈ5ＩＯ6、
ＺｒＣｌ4、Ｐ4Ｓ3，ＨＰＨ2Ｏ2，ＯｓＣｌ4，ＶＣｌ2
Ｏ，Ｓｉ(ＣＨ3)3，Ｃａ(ＣｌＯ3)2，HBF4を溶解したも
のを用いる。これらの化合物は空気極において、それぞ
れ、IO(OH)5，ＺｒＣｌ2Ｏ，Ｐ4Ｏ6，Ｈ3ＰＯ4，ＯｓＯ
4，ＶＣｌＯ2，(Si(CH3)3)2OまたはＳｉ(ＯＨ)(Ｃ
Ｈ3)3，Ｃａ(ＣｌＯ4)2，ＨＢＦ3(ＯＨ）となる。これ
らは負極でリチウム，ナトリウム等のアルカリ金属,ア
ルカリ土類金属,アルミニウムなどを酸化する。これら
の物質のほかに、空気極で酸化されて、IrH(CO)(P(C
6H5)3)3，Ir(CO)2(C5H5)，Fe(CO3)(C4H4)，Fe(CO)5，Na
2(Fe(CO)4)，FeCl(CO)2(C5H5)，Fe(CO)4(C5H5)2，Ru3(C
O)12，Ru(CH3)(CO)2(C5H5)，Re(CO)10，ReCl(CO)5，Rh2
Cl2(CO)4，Rh4(CO)12，Rh6(CO)16，Ni(CO)4，Ni(CO)2(P
(C6H5)3)2，Ni2(CO)2(C5H5)2，Nb(CO)4(C5H5)，Na(C
6H5)2CO，Na(V(CO)6)，V(CO)6 になる化合物も有効であ
る。
トニトリル、γ−ブチルラクトン、ポリエチレンカーボ
ネート、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン、
２−メチルテトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラ
ン、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、
１,２−ジメトキシエタン等の有機溶媒に、Ｈ5ＩＯ6、
ＺｒＣｌ4、Ｐ4Ｓ3，ＨＰＨ2Ｏ2，ＯｓＣｌ4，ＶＣｌ2
Ｏ，Ｓｉ(ＣＨ3)3，Ｃａ(ＣｌＯ3)2，HBF4を溶解したも
のを用いる。これらの化合物は空気極において、それぞ
れ、IO(OH)5，ＺｒＣｌ2Ｏ，Ｐ4Ｏ6，Ｈ3ＰＯ4，ＯｓＯ
4，ＶＣｌＯ2，(Si(CH3)3)2OまたはＳｉ(ＯＨ)(Ｃ
Ｈ3)3，Ｃａ(ＣｌＯ4)2，ＨＢＦ3(ＯＨ）となる。これ
らは負極でリチウム，ナトリウム等のアルカリ金属,ア
ルカリ土類金属,アルミニウムなどを酸化する。これら
の物質のほかに、空気極で酸化されて、IrH(CO)(P(C
6H5)3)3，Ir(CO)2(C5H5)，Fe(CO3)(C4H4)，Fe(CO)5，Na
2(Fe(CO)4)，FeCl(CO)2(C5H5)，Fe(CO)4(C5H5)2，Ru3(C
O)12，Ru(CH3)(CO)2(C5H5)，Re(CO)10，ReCl(CO)5，Rh2
Cl2(CO)4，Rh4(CO)12，Rh6(CO)16，Ni(CO)4，Ni(CO)2(P
(C6H5)3)2，Ni2(CO)2(C5H5)2，Nb(CO)4(C5H5)，Na(C
6H5)2CO，Na(V(CO)6)，V(CO)6 になる化合物も有効であ
る。
【０００９】
【作用】本発明の作用は、空気電池の負極活物質として
アルカリ金属やアルカリ土類金属，アルミニウム等を用
い、酸素原子を含むアニオン導電体をキャリアとする有
機電解液を用いることにより、従来の亜鉛−空気電池に
比べてエネルギ密度を約２倍に向上させることができ
る。
アルカリ金属やアルカリ土類金属，アルミニウム等を用
い、酸素原子を含むアニオン導電体をキャリアとする有
機電解液を用いることにより、従来の亜鉛−空気電池に
比べてエネルギ密度を約２倍に向上させることができ
る。
【００１０】
【実施例】本発明を空気電池に適用した実施例に基づい
て説明する。
て説明する。
【００１１】電解液として、ポリプロピレンカーボネー
ト、１，２−ジメトキシエタン（体積比１：２）と１モ
ルのＨＰＨ2Ｏ2を、負極活物質としてアルミニウムを使
用して、ＩＥＣ規格４４サイズのボタン型電池を作成し
た。図１に負荷抵抗が６２０Ωの放電電圧変化を示す。
従来の亜鉛−空気電池に比べ、電池電圧も高く、放電時
間も長く、優れた特性を示した。
ト、１，２−ジメトキシエタン（体積比１：２）と１モ
ルのＨＰＨ2Ｏ2を、負極活物質としてアルミニウムを使
用して、ＩＥＣ規格４４サイズのボタン型電池を作成し
た。図１に負荷抵抗が６２０Ωの放電電圧変化を示す。
従来の亜鉛−空気電池に比べ、電池電圧も高く、放電時
間も長く、優れた特性を示した。
【００１２】
【発明の効果】本発明によれば、負極活物質に軽量で卑
の電位をもつアルカリ金属，アルカリ土類金属，アルミ
ニウム等を用いて、有機電解液を使用することにより、
高エネルギ密度の空気電池を得ることができる。
の電位をもつアルカリ金属，アルカリ土類金属，アルミ
ニウム等を用いて、有機電解液を使用することにより、
高エネルギ密度の空気電池を得ることができる。
【図１】本発明の空気電池の放電特性図。
ｈ…放電時間、Ｖ…電池電圧。
Claims (2)
- 【請求項１】空気極，セパレータ，負極、及びそれらの
各部分に分布する電解液により構成される電池におい
て、前記電解液として酸素原子を含むアニオン導電体を
キャリアとする有機電解液を用いることを特徴とする空
気電池。 - 【請求項２】請求項１において、前記負極としてリチウ
ム，ナトリウム等のアルカリ金属、及び、アルカリ土類
金属，アルミニウムを使用する空気電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5478192A JPH05258782A (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | 空気電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5478192A JPH05258782A (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | 空気電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05258782A true JPH05258782A (ja) | 1993-10-08 |
Family
ID=12980319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5478192A Pending JPH05258782A (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | 空気電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05258782A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5804327A (en) * | 1995-05-05 | 1998-09-08 | Rayovac Corporation | Thin walled electrochemical cell |
| US6197445B1 (en) | 1998-03-06 | 2001-03-06 | Rayovac Corporation | Air depolarized electrochemical cells |
| US6261709B1 (en) | 1998-03-06 | 2001-07-17 | Rayovac Corporation | Air depolarized electrochemical cell having mass-control chamber in anode |
| US6368738B1 (en) | 1998-03-06 | 2002-04-09 | Rayovac Corporation | Air depolarized electrochemical cell |
| WO2013164525A1 (fr) * | 2012-05-04 | 2013-11-07 | IFP Energies Nouvelles | Systeme d'accumulateurs et piles aluminium air |
| WO2015022858A1 (ja) * | 2013-08-15 | 2015-02-19 | 国立大学法人 東京大学 | リチウム－空気電池用電解液 |
| US9023540B2 (en) | 2012-04-02 | 2015-05-05 | Sony Corporation | Air battery, method of using an air battery, and electronic device |
-
1992
- 1992-03-13 JP JP5478192A patent/JPH05258782A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5804327A (en) * | 1995-05-05 | 1998-09-08 | Rayovac Corporation | Thin walled electrochemical cell |
| US6197445B1 (en) | 1998-03-06 | 2001-03-06 | Rayovac Corporation | Air depolarized electrochemical cells |
| US6261709B1 (en) | 1998-03-06 | 2001-07-17 | Rayovac Corporation | Air depolarized electrochemical cell having mass-control chamber in anode |
| US6368738B1 (en) | 1998-03-06 | 2002-04-09 | Rayovac Corporation | Air depolarized electrochemical cell |
| US6436571B1 (en) | 1998-03-06 | 2002-08-20 | Rayovac Corporation | Bottom seals in air depolarized electrochemical cells |
| US9023540B2 (en) | 2012-04-02 | 2015-05-05 | Sony Corporation | Air battery, method of using an air battery, and electronic device |
| WO2013164525A1 (fr) * | 2012-05-04 | 2013-11-07 | IFP Energies Nouvelles | Systeme d'accumulateurs et piles aluminium air |
| FR2990304A1 (fr) * | 2012-05-04 | 2013-11-08 | IFP Energies Nouvelles | Systeme d'accumulateurs et piles aluminium air |
| WO2015022858A1 (ja) * | 2013-08-15 | 2015-02-19 | 国立大学法人 東京大学 | リチウム－空気電池用電解液 |
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