JPH0616416B2 - 空気電極 - Google Patents
空気電極Info
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- JPH0616416B2 JPH0616416B2 JP57173320A JP17332082A JPH0616416B2 JP H0616416 B2 JPH0616416 B2 JP H0616416B2 JP 57173320 A JP57173320 A JP 57173320A JP 17332082 A JP17332082 A JP 17332082A JP H0616416 B2 JPH0616416 B2 JP H0616416B2
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- oxygen
- water
- air electrode
- liquid
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
-
- Y—GENERAL 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
- 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
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、酸素−水素電池、空気−金属電池、酸素セン
サ等に用いて有用な空気電極に関し、更に詳しくは、重
負荷放電が可能で耐漏液性にも優れる空気電極に関す
る。
サ等に用いて有用な空気電極に関し、更に詳しくは、重
負荷放電が可能で耐漏液性にも優れる空気電極に関す
る。
［発明の技術的背景とその問題点］ 従来から、各種の燃料電池、空気電池、ガルバニ型の酸
素センサ等の空気電極にはガス拡散電極が用いられてい
る。
素センサ等の空気電極にはガス拡散電極が用いられてい
る。
このガス拡散電極としては、当初は、厚く、単一の多孔
質触媒層から成るものが用いられてきたが、現在では、
電池に対する薄型化の要求及び耐漏液性の改善要求から
して、薄い多孔質触媒層に撥水性材料の薄層を一体的に
添着して成る２層構造の電極が用いられるようになって
いる。また、漏液の許されない場合、例えば水中の溶存
酸素ガス濃度の検出に用いるガルバニ型酸素センサにあ
っては、上記の２層構造の電極の撥水性層の上に更に耐
電解液性・ガス透過性の無孔性フィルムを一体的に添着
して空気電極を構成することが行なわれている。
質触媒層から成るものが用いられてきたが、現在では、
電池に対する薄型化の要求及び耐漏液性の改善要求から
して、薄い多孔質触媒層に撥水性材料の薄層を一体的に
添着して成る２層構造の電極が用いられるようになって
いる。また、漏液の許されない場合、例えば水中の溶存
酸素ガス濃度の検出に用いるガルバニ型酸素センサにあ
っては、上記の２層構造の電極の撥水性層の上に更に耐
電解液性・ガス透過性の無孔性フィルムを一体的に添着
して空気電極を構成することが行なわれている。
多孔質触媒層と撥水性層とから基本的には構成される空
気電極は、更に例えばニッケルネットのような集電体が
一体的に添着されて実用の空気電極となる。
気電極は、更に例えばニッケルネットのような集電体が
一体的に添着されて実用の空気電極となる。
さて、このような空気電極にあっては、多孔質触媒層は
その細孔内に気相（空気）−固相（触媒とそれを担持す
る基材）−液相（電解液）の三相帯を形成し、該三相帯
において酸素ガスの電気化学的還元反応を進行せしめ
る。その結果、該多孔質触媒層に一体的に添着されてい
る集電体を介して電流を取り出すことができる。
その細孔内に気相（空気）−固相（触媒とそれを担持す
る基材）−液相（電解液）の三相帯を形成し、該三相帯
において酸素ガスの電気化学的還元反応を進行せしめ
る。その結果、該多孔質触媒層に一体的に添着されてい
る集電体を介して電流を取り出すことができる。
したがって、多孔質触媒層は、多孔質でかつ酸素ガス還
元能を有する材料から構成され、その代表例としては、
例えば酸素還元過電圧の低いタングステン酸ニッケル、
パラジウム・コバルトで被覆された炭化タングステン、
ニッケル、銀、白金、パラジウムなどを担持せしめた活
性炭粉末を、例えばポリテトラフロロエチレンで結着し
て多孔質体を形成し、これを金属多孔質体、カーボン多
孔質体、カーボン繊維不織布と一体化して構成されたも
のがある。
元能を有する材料から構成され、その代表例としては、
例えば酸素還元過電圧の低いタングステン酸ニッケル、
パラジウム・コバルトで被覆された炭化タングステン、
ニッケル、銀、白金、パラジウムなどを担持せしめた活
性炭粉末を、例えばポリテトラフロロエチレンで結着し
て多孔質体を形成し、これを金属多孔質体、カーボン多
孔質体、カーボン繊維不織布と一体化して構成されたも
のがある。
また、他の要素である撥水性層としては、ポリテトラフ
ロロエチレン、ポリテトラフロロエチレン−ヘキサフロ
ロプロピレン共重合体、ポリエチレン−テトラフロロエ
チレン共重合体のようなフッ素樹脂又はポリプロピレン
に代表される撥水性材料の粉末の焼結体、繊維を加熱処
理して不織布可した紙状のもの、織布状のもの、フィル
ム状のものが広く用いられている。
ロロエチレン、ポリテトラフロロエチレン−ヘキサフロ
ロプロピレン共重合体、ポリエチレン−テトラフロロエ
チレン共重合体のようなフッ素樹脂又はポリプロピレン
に代表される撥水性材料の粉末の焼結体、繊維を加熱処
理して不織布可した紙状のもの、織布状のもの、フィル
ム状のものが広く用いられている。
しかしながら、上記のような従来構造の空気電極は必ず
しも薄くて耐漏液性にすぐれるものではなく、かつ重負
荷放電が要求される用途（例えば薄型の空気／亜鉛電
池）に充分適合するものではなかった。
しも薄くて耐漏液性にすぐれるものではなく、かつ重負
荷放電が要求される用途（例えば薄型の空気／亜鉛電
池）に充分適合するものではなかった。
例えば、撥水性層として、上記したようなフッ素樹脂の
粉末を焼結して成る多孔質膜を用いた場合、約20ｍＡ／
cm2というかなりな重負荷連続放電を行うことができる
が、その厚みは0.125 〜0.50mm程度と厚くなる。しか
も、該多孔質膜はその孔径が均一ではなく、大孔径の孔
が存在しており、そのため空気電極の対極の体積膨張等
に基因する電池内圧上昇が生じた場合、得に密閉形電池
にあっては、該孔からの漏液現象を引き起すことがあ
る。他方、漏液を防止するために、薄いガス透過性の無
孔性フィルムを接着剤等を用いて更にガス側に貼着した
空気電極においては、漏液現象を完全に防止でき、かつ
その厚みも約12.5μｍ程度まで薄くすることもできる
が、この際には10ｍＡ／cm2以上の大電流で連続放電す
ることは非常に困難となる。
粉末を焼結して成る多孔質膜を用いた場合、約20ｍＡ／
cm2というかなりな重負荷連続放電を行うことができる
が、その厚みは0.125 〜0.50mm程度と厚くなる。しか
も、該多孔質膜はその孔径が均一ではなく、大孔径の孔
が存在しており、そのため空気電極の対極の体積膨張等
に基因する電池内圧上昇が生じた場合、得に密閉形電池
にあっては、該孔からの漏液現象を引き起すことがあ
る。他方、漏液を防止するために、薄いガス透過性の無
孔性フィルムを接着剤等を用いて更にガス側に貼着した
空気電極においては、漏液現象を完全に防止でき、かつ
その厚みも約12.5μｍ程度まで薄くすることもできる
が、この際には10ｍＡ／cm2以上の大電流で連続放電す
ることは非常に困難となる。
一方、他方の形式の空気電極として、活性炭やニッケル
のような導電性の基材粉末に各種の触媒を担持せしめた
ものを、ポリテトラフロロエチレンのような撥水性材料
の粉末と混合し、得られた混合粉末を加圧成形したもの
が知られている。このとき撥水性材料の粉末は同時に基
材粉末の結着剤としても機能する。この場合の空気電極
は、２層構造ではなく、撥水性材料が多孔質触媒層内に
均一に分散しているものである。この形式の空気電極
は、多孔質触媒層に添着される撥水性層が不要となるた
め、全体の厚みに対して多孔質触媒層を厚くす（触媒量
を多くする）ことができるので重負荷放電が可能とな
る。逆に、所定電流による重負荷放電にとつては、その
厚みを薄くすることができる。
のような導電性の基材粉末に各種の触媒を担持せしめた
ものを、ポリテトラフロロエチレンのような撥水性材料
の粉末と混合し、得られた混合粉末を加圧成形したもの
が知られている。このとき撥水性材料の粉末は同時に基
材粉末の結着剤としても機能する。この場合の空気電極
は、２層構造ではなく、撥水性材料が多孔質触媒層内に
均一に分散しているものである。この形式の空気電極
は、多孔質触媒層に添着される撥水性層が不要となるた
め、全体の厚みに対して多孔質触媒層を厚くす（触媒量
を多くする）ことができるので重負荷放電が可能とな
る。逆に、所定電流による重負荷放電にとつては、その
厚みを薄くすることができる。
しかしながら、この形式の空気電極においては親水性の
基材又は触媒の面がかなりの程度露出しているので、時
間の経過とともに電解液が徐々に多孔質触媒層内に浸透
して三相帯の有効面積を漸減せしめる。その結果、重負
荷放電の安定性が阻害されるという不都合な事態が生ず
る。
基材又は触媒の面がかなりの程度露出しているので、時
間の経過とともに電解液が徐々に多孔質触媒層内に浸透
して三相帯の有効面積を漸減せしめる。その結果、重負
荷放電の安定性が阻害されるという不都合な事態が生ず
る。
［発明の目的］ 本発明は、従来構造の空気電極における上記したような
問題点を解消しし、薄くて、長期に亘る重負荷放電が可
能で、しかも耐漏液性に優れた空気電極の提供を目的と
する。
問題点を解消しし、薄くて、長期に亘る重負荷放電が可
能で、しかも耐漏液性に優れた空気電極の提供を目的と
する。
［発明の概要］ 本発明の空気電極は、集電体と撥水性層と触媒層の３層
から成る一体構造の空気電極であって、該撥水性層がフ
ッ可黒鉛を撥水性結着剤で結着せしめた多孔質層であ
り、該触媒層が活性炭若しくは酸素還元能を有する触媒
を担持せしめた活性炭を撥水性結着剤で結着せしめた多
孔質層であり、かつ、両層には、酸素溶解能を有する液
状フッ素化合物が担持されていることを特徴とするもの
である。
から成る一体構造の空気電極であって、該撥水性層がフ
ッ可黒鉛を撥水性結着剤で結着せしめた多孔質層であ
り、該触媒層が活性炭若しくは酸素還元能を有する触媒
を担持せしめた活性炭を撥水性結着剤で結着せしめた多
孔質層であり、かつ、両層には、酸素溶解能を有する液
状フッ素化合物が担持されていることを特徴とするもの
である。
まず、本発明の空気電極において、集電体は、導電性の
材料で多孔質なものであれば何を用いてもよく、例えば
ニッケルネット、活性炭又は黒鉛粉末の成形体をあげる
ことができる。これら集電体においては、孔径0.05〜５
mmの孔を30〜90％分布するものが好ましい。その理由
は、電極の作動時、酸素の還元生成物イオンの除去速度
が大きくなり、大電流密度の電流を容易に取り出せるう
え、後述する撥水性層の添着を一層均一に行なうことが
でき、その機械的強度を向上させることができるからで
ある。
材料で多孔質なものであれば何を用いてもよく、例えば
ニッケルネット、活性炭又は黒鉛粉末の成形体をあげる
ことができる。これら集電体においては、孔径0.05〜５
mmの孔を30〜90％分布するものが好ましい。その理由
は、電極の作動時、酸素の還元生成物イオンの除去速度
が大きくなり、大電流密度の電流を容易に取り出せるう
え、後述する撥水性層の添着を一層均一に行なうことが
でき、その機械的強度を向上させることができるからで
ある。
つぎに、本発明にかかる触媒層は導電性の多孔質触媒層
であって、酸素ガスに対して電気化学的還元能を有する
タングステン酸ニッケル、コバルトフタロシアニン、コ
バルポリフィリン、パラジウム・コバルトで被覆された
炭化タングステン、ニッケル、銀、白金、パラジウム等
の触媒を担持させた活性炭粉末又は活性炭の単独粉末
に、後述する酸素溶解能を有する液状フッ素化合物を所
定量吸着・担持せしめた後、これを撥水性結着剤の粉末
又は液と混合又は混練し、所定の方法、例えば、ロール
成形して所定厚みのシートにすることによって得ること
ができる。なお、酸素溶解能を有する液状フッ素化合物
媒の吸着・担持処理は、上記した方法の他に、予め、酸
素ガスに対して電気化学的還元能を有する導電性の粉末
と撥水性結着剤とから多孔質のシートを製造しておき、
これに、酸素溶解能を有する液状フッ素化合物、を例え
ば減圧下で含浸・担持せしめてもよい。触媒層の製造に
用いる撥水性結着剤としては、結着性とともに撥水性と
耐電解液性の良好なものであれば何を用いてもよいが、
とくに、ポリテトラフロロエチレン、ポリエチレン、ポ
リスチレン、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ
樹脂、ネオプレンやクロロプレンのような合成ゴムを好
ましいものとしてあげることができる。
であって、酸素ガスに対して電気化学的還元能を有する
タングステン酸ニッケル、コバルトフタロシアニン、コ
バルポリフィリン、パラジウム・コバルトで被覆された
炭化タングステン、ニッケル、銀、白金、パラジウム等
の触媒を担持させた活性炭粉末又は活性炭の単独粉末
に、後述する酸素溶解能を有する液状フッ素化合物を所
定量吸着・担持せしめた後、これを撥水性結着剤の粉末
又は液と混合又は混練し、所定の方法、例えば、ロール
成形して所定厚みのシートにすることによって得ること
ができる。なお、酸素溶解能を有する液状フッ素化合物
媒の吸着・担持処理は、上記した方法の他に、予め、酸
素ガスに対して電気化学的還元能を有する導電性の粉末
と撥水性結着剤とから多孔質のシートを製造しておき、
これに、酸素溶解能を有する液状フッ素化合物、を例え
ば減圧下で含浸・担持せしめてもよい。触媒層の製造に
用いる撥水性結着剤としては、結着性とともに撥水性と
耐電解液性の良好なものであれば何を用いてもよいが、
とくに、ポリテトラフロロエチレン、ポリエチレン、ポ
リスチレン、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ
樹脂、ネオプレンやクロロプレンのような合成ゴムを好
ましいものとしてあげることができる。
また、本発明にかかる撥水性層は、酸若しくはアルカリ
水溶液に対し長時間撥水効果を維持するフッ可黒鉛の粉
末を、触媒層の製造の場合と同様に、撥水性結着剤、酸
素溶解能を有する液状フッ素化合物、を用いて製造する
ことができる。
水溶液に対し長時間撥水効果を維持するフッ可黒鉛の粉
末を、触媒層の製造の場合と同様に、撥水性結着剤、酸
素溶解能を有する液状フッ素化合物、を用いて製造する
ことができる。
フッ化黒鉛の粉末を撥水性結着剤を用いてシート状に形
成しただけの撥水性層だと、従来のフッ素樹粉末を焼成
して成る多孔質膜と比較し、触媒層や集電体層との密着
性は向上するもののフッ化黒鉛中の残留親水性基の影響
によると考えられる撥水性の低下が認められる。そこ
で、撥水性層に本願発明の酸素溶解能を有する液状フッ
素化合物を含有することにより、密着性の向上はそのま
まにして、フッ化黒鉛の残留親水性基の影響を抑え、撥
水性、酸素の取込み性を大幅に向上できる。
成しただけの撥水性層だと、従来のフッ素樹粉末を焼成
して成る多孔質膜と比較し、触媒層や集電体層との密着
性は向上するもののフッ化黒鉛中の残留親水性基の影響
によると考えられる撥水性の低下が認められる。そこ
で、撥水性層に本願発明の酸素溶解能を有する液状フッ
素化合物を含有することにより、密着性の向上はそのま
まにして、フッ化黒鉛の残留親水性基の影響を抑え、撥
水性、酸素の取込み性を大幅に向上できる。
さて、本発明にかかる触媒層、撥水性層に吸着担持され
る酸素溶解能を有する液状フッ素化合物は空気電極の空
気側表面に添着される撥水性層における酸素濃度を高め
て重負荷放電特性に寄与すると同時に、各層の撥水性を
著しく向上せしめて耐漏液性に寄与すること大である。
る酸素溶解能を有する液状フッ素化合物は空気電極の空
気側表面に添着される撥水性層における酸素濃度を高め
て重負荷放電特性に寄与すると同時に、各層の撥水性を
著しく向上せしめて耐漏液性に寄与すること大である。
本発明にかかる触媒層、撥水性層に吸着担持される酸素
溶解能を有する液状フッ素化合物としては、含フッ素脂
肪炭化水素、例えば1-クロル-1,2,2-トリフルオロエチ
レンの低重合物、含フッ素芳香族炭化水素、例えば1,2,
4,6-テトラフロロベンゼン、含フッ素アミド例えばN-ビ
ス（ペンタフロロプロピル）アセトアミドなどの、炭化
水素基を有する有機化合物において炭素に結合する水素
の一部がフッ素で置換されたフッ素化合物であってかつ
酸素溶解能を有する液状のもの（以下「一部置換フッ素
化合物」と記載する。）を挙げることができる。一部置
換フッ素化合物としては、常温で液体であり、沸点及び
酸素溶解能が比較的高く、表面張力が比較的小さなもの
を用いればよい。一部置換フッ素化合物は触媒層、撥水
性層のいずれの層の微細孔の中にまで滲透することがで
きるので、各層の撥水性を著しく向上せしめて耐漏液性
を寄与する。
溶解能を有する液状フッ素化合物としては、含フッ素脂
肪炭化水素、例えば1-クロル-1,2,2-トリフルオロエチ
レンの低重合物、含フッ素芳香族炭化水素、例えば1,2,
4,6-テトラフロロベンゼン、含フッ素アミド例えばN-ビ
ス（ペンタフロロプロピル）アセトアミドなどの、炭化
水素基を有する有機化合物において炭素に結合する水素
の一部がフッ素で置換されたフッ素化合物であってかつ
酸素溶解能を有する液状のもの（以下「一部置換フッ素
化合物」と記載する。）を挙げることができる。一部置
換フッ素化合物としては、常温で液体であり、沸点及び
酸素溶解能が比較的高く、表面張力が比較的小さなもの
を用いればよい。一部置換フッ素化合物は触媒層、撥水
性層のいずれの層の微細孔の中にまで滲透することがで
きるので、各層の撥水性を著しく向上せしめて耐漏液性
を寄与する。
実際には、沸点が１００℃〜２００℃、酸素溶解能が40
vol%以上で、かつ表面張力が30dyne/cm以下のものを用
いることが好ましく、例えば1-クロル-1,2,2-トリフル
オロエチレンの低重合体（ｎ＝４〜８、分子量500 〜90
0 ）が挙げられる。この1-クロル-1,2,2-トリフルオロ
エチレンの低重合体は酸素溶解度が十倍以上と大きく、
また耐アルカリ性、耐酸性及び耐熱性に優れており特に
本発明に適したものと言える。
vol%以上で、かつ表面張力が30dyne/cm以下のものを用
いることが好ましく、例えば1-クロル-1,2,2-トリフル
オロエチレンの低重合体（ｎ＝４〜８、分子量500 〜90
0 ）が挙げられる。この1-クロル-1,2,2-トリフルオロ
エチレンの低重合体は酸素溶解度が十倍以上と大きく、
また耐アルカリ性、耐酸性及び耐熱性に優れており特に
本発明に適したものと言える。
また、本発明にかかる触媒層、撥水性層に吸着担持され
る酸素溶解能を有する液状フッ素化合物としては、さら
にパーフロロトリ−ｎ−ブチルアミン(FC-43)、パーフ
ロロトリプロピルアミン(FTPA)、パーフロロデカリン(F
DC)、パーフロロメチルデカリン(FMD)、パーフロロリネ
イテッドエーテル(Freon E4)などの、炭化水素基を有す
る有機化合物において炭素に結合する水素の全てがフッ
素で置換されたフッ素化合物であって、かつ酸素溶解能
を有する液状のもの（以下「パーフロロ化合物」と記載
する。）も用いることができる。これらパーフロロ化合
物は撥水性に優れると共に約40vol％以上の大きな酸素
溶解能を有し、さらに酸素の授受速度も14〜26msecと大
きく、酸素の授受がほとんど瞬間的に行われ、かつこの
反応も可逆的なものである。
る酸素溶解能を有する液状フッ素化合物としては、さら
にパーフロロトリ−ｎ−ブチルアミン(FC-43)、パーフ
ロロトリプロピルアミン(FTPA)、パーフロロデカリン(F
DC)、パーフロロメチルデカリン(FMD)、パーフロロリネ
イテッドエーテル(Freon E4)などの、炭化水素基を有す
る有機化合物において炭素に結合する水素の全てがフッ
素で置換されたフッ素化合物であって、かつ酸素溶解能
を有する液状のもの（以下「パーフロロ化合物」と記載
する。）も用いることができる。これらパーフロロ化合
物は撥水性に優れると共に約40vol％以上の大きな酸素
溶解能を有し、さらに酸素の授受速度も14〜26msecと大
きく、酸素の授受がほとんど瞬間的に行われ、かつこの
反応も可逆的なものである。
前記パーフロロ化合物は、撥水性層における酸素濃度を
高めて電極全体の重負荷放電特性を大幅に向上せしめ、
また撥水性を改善した耐漏液性をたかめ、しかも酸素の
授受速度が大きいということにより迅速な電極の応答性
に寄与する。
高めて電極全体の重負荷放電特性を大幅に向上せしめ、
また撥水性を改善した耐漏液性をたかめ、しかも酸素の
授受速度が大きいということにより迅速な電極の応答性
に寄与する。
これら酸素溶解能を有する液状フッ素化合物は触媒層の
触媒粉末または撥水性層のフッ化黒鉛粉末に対し、0.00
1重量％吸着・担持されてその効果を発揮し始めるが、
あまり多量に担持されると電極の内部抵抗を高める。こ
の内部抵抗の抑制、重負荷放電による電圧降下の防止と
いう観点から、通常0.001重量％以上、20重量％未満に
する事が実用上好ましい。
触媒粉末または撥水性層のフッ化黒鉛粉末に対し、0.00
1重量％吸着・担持されてその効果を発揮し始めるが、
あまり多量に担持されると電極の内部抵抗を高める。こ
の内部抵抗の抑制、重負荷放電による電圧降下の防止と
いう観点から、通常0.001重量％以上、20重量％未満に
する事が実用上好ましい。
特に、上記一部置換フッ素化合物とパーフロロ化合物と
を共存させると、撥水性が一層改善され、耐漏液性を向
上させることができる。また、重負荷放電特性をさらに
向上させることができる。
を共存させると、撥水性が一層改善され、耐漏液性を向
上させることができる。また、重負荷放電特性をさらに
向上させることができる。
すなわち、一部置換フッ素化合物とパーフロロ化合物と
を共存させると、撥水性層、及び触媒層などを構成する
活性炭やフッ化黒鉛などの表面に一部置換フッ素化合物
が吸着され薄い液膜が形成される。またこの液膜中にパ
ーフロロ化合物が存在することとなる。液膜中のパーフ
ロロ化合物は高い撥水性を示し、耐漏液性を改善させ
る。また、液膜中の液状パーフロロ化合物は高い酸素溶
解能を有し、空気電極中の酸素を活性炭などの表面に運
搬し、また酸素授受速度が速いため、高い重負荷放電特
性を実現せしめる。
を共存させると、撥水性層、及び触媒層などを構成する
活性炭やフッ化黒鉛などの表面に一部置換フッ素化合物
が吸着され薄い液膜が形成される。またこの液膜中にパ
ーフロロ化合物が存在することとなる。液膜中のパーフ
ロロ化合物は高い撥水性を示し、耐漏液性を改善させ
る。また、液膜中の液状パーフロロ化合物は高い酸素溶
解能を有し、空気電極中の酸素を活性炭などの表面に運
搬し、また酸素授受速度が速いため、高い重負荷放電特
性を実現せしめる。
本発明の空気電極は、例えば集電体の両面を上記した触
媒層と撥水性層で挟み、または、触媒層の両面を上記し
た集電体と撥水性層で挟み、全体に適宜な圧力（通常50
〜100 kg／cm2）を印加して圧着し、一体構造の積層体
として形成される。得られた電極を電池に組込む際に
は、撥水性層側を空気側に配設するということはいうま
でもない。
媒層と撥水性層で挟み、または、触媒層の両面を上記し
た集電体と撥水性層で挟み、全体に適宜な圧力（通常50
〜100 kg／cm2）を印加して圧着し、一体構造の積層体
として形成される。得られた電極を電池に組込む際に
は、撥水性層側を空気側に配設するということはいうま
でもない。
［発明の実施例］ 実施例１〜５、比較例１〜３ 白金を１重量％担持させた活性炭粉末（平均粒径80μ
ｍ）、とフッ化黒鉛の粉末（平均粒径40μｍ）を用意し
た。酸素溶解能を有する液状フッ素化合物として1-クロ
ル-1,2,2-トリフルオルエチレン（ｎ＝４〜６、分子量5
00 〜700 ）を、酸素溶解能を有する液状パーフロロ化
合物としてパーフロロデカリンを選定した。
ｍ）、とフッ化黒鉛の粉末（平均粒径40μｍ）を用意し
た。酸素溶解能を有する液状フッ素化合物として1-クロ
ル-1,2,2-トリフルオルエチレン（ｎ＝４〜６、分子量5
00 〜700 ）を、酸素溶解能を有する液状パーフロロ化
合物としてパーフロロデカリンを選定した。
上記粉末をそれぞれ、液状フッ素化合物又は液状パーフ
ロロ化合物を0.1vol％含有する液状フッ素化合物、又は
液状パーフロロ化合物の中に浸漬して吸着処理を施し
た。液状フッ素化合物、液状パーフロロ化合物を含有す
る液状フッ素化合物、及び液体パーフロロ化合物の吸着
量はそれぞれ５重量％であった。
ロロ化合物を0.1vol％含有する液状フッ素化合物、又は
液状パーフロロ化合物の中に浸漬して吸着処理を施し
た。液状フッ素化合物、液状パーフロロ化合物を含有す
る液状フッ素化合物、及び液体パーフロロ化合物の吸着
量はそれぞれ５重量％であった。
得られた２種類の粉末をポリテトラフロロエチレン（平
均粒径15μｍ）のデイスパージョンを用いて混練し、混
練物を常法によりロール成形してそれぞれ厚み200 μｍ
の触媒層、撥水性層のシートとした。
均粒径15μｍ）のデイスパージョンを用いて混練し、混
練物を常法によりロール成形してそれぞれ厚み200 μｍ
の触媒層、撥水性層のシートとした。
つぎに、0.15φ-40メッシュニッケルネットの両面に、
触媒層シート、撥水性層シートのそれれぞれを当接し、
全体を75kg／cm2の圧力で圧着して一体構造の電極とし
た。厚み500 μｍ。
触媒層シート、撥水性層シートのそれれぞれを当接し、
全体を75kg／cm2の圧力で圧着して一体構造の電極とし
た。厚み500 μｍ。
比較のために、撥水性層シートとして、PTFE粉末の焼結
体のシート、ポリプロピレンフィルムを用いた他は実施
例と同様にして空気電極を製造した。また、撥水性層シ
ートとして、液状フッ素化合物及び液状パーフロロ化合
物を含まない以外は実施例と同様にして空気電極を製造
した。
体のシート、ポリプロピレンフィルムを用いた他は実施
例と同様にして空気電極を製造した。また、撥水性層シ
ートとして、液状フッ素化合物及び液状パーフロロ化合
物を含まない以外は実施例と同様にして空気電極を製造
した。
ついで、これら各電極と、量比で３％の水銀でアマルガ
ム化した60〜150 メッシュ篩通過の亜鉛粉末をゲル状電
解液（水酸化ナトリウム溶液中にゲル化剤を分散して調
製したもの）に分散されて成る亜鉛極と、ポリアミド不
織布から成るセパレータと、から空気／亜鉛電池を組立
てた。
ム化した60〜150 メッシュ篩通過の亜鉛粉末をゲル状電
解液（水酸化ナトリウム溶液中にゲル化剤を分散して調
製したもの）に分散されて成る亜鉛極と、ポリアミド不
織布から成るセパレータと、から空気／亜鉛電池を組立
てた。
これらの電池を25℃の空気中で16時間放置した後、各種
の電流で５分間放電し、５分後の端子電圧が1.0V以下に
降下するときの電流値を測定した。また、各電池に500
Ωの定抵抗を接続し25℃で連続放電した。そして、空気
側層から電解液が漏洩するまでの時間を測定した。
の電流で５分間放電し、５分後の端子電圧が1.0V以下に
降下するときの電流値を測定した。また、各電池に500
Ωの定抵抗を接続し25℃で連続放電した。そして、空気
側層から電解液が漏洩するまでの時間を測定した。
以下に結果を第１表に一括して示した。
［発明の効果］ 以上の説明で明らかなように、本発明の空気電極は、
重負荷放電特性に優れる、耐漏液性に優れる、しか
も、極めて薄い、などの効果を奏し、その工業的価値は
大である。
重負荷放電特性に優れる、耐漏液性に優れる、しか
も、極めて薄い、などの効果を奏し、その工業的価値は
大である。
なお上記実施例においては水酸化ナトリウムを電解液と
する空気−亜鉛電池を組み立てて、その性能評価を行っ
たが、他の電解液、例えば塩化アンモニウムや水酸化カ
リウムや水酸化リチウム、水酸化セシウム、水酸化ルビ
ジウム等をこれら溶液に混合した溶液を用いても同様の
効果が得られることは言うまでもない。又空気−鉄電池
等にも用いることができる。
する空気−亜鉛電池を組み立てて、その性能評価を行っ
たが、他の電解液、例えば塩化アンモニウムや水酸化カ
リウムや水酸化リチウム、水酸化セシウム、水酸化ルビ
ジウム等をこれら溶液に混合した溶液を用いても同様の
効果が得られることは言うまでもない。又空気−鉄電池
等にも用いることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−105970（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−68935（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−111958（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】集電体と撥水性層と触媒層との３層からな
る一体構造の空気電極であって、 該撥水性層がフッ化黒鉛を撥水性結着剤で結着せしめた
多孔質層であり、該触媒層が活性炭若しくは酸素還元能
を有する触媒を担持せしめた活性炭を撥水性結着剤で結
着せしめた多孔質層であり、かつ、両層には酸素溶解能
を有する液状フッ素化合物が担持されていることを特徴
とする空気電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57173320A JPH0616416B2 (ja) | 1982-10-04 | 1982-10-04 | 空気電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57173320A JPH0616416B2 (ja) | 1982-10-04 | 1982-10-04 | 空気電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5963665A JPS5963665A (ja) | 1984-04-11 |
| JPH0616416B2 true JPH0616416B2 (ja) | 1994-03-02 |
Family
ID=15958245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57173320A Expired - Lifetime JPH0616416B2 (ja) | 1982-10-04 | 1982-10-04 | 空気電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0616416B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5353424B2 (ja) * | 2009-05-11 | 2013-11-27 | トヨタ自動車株式会社 | 空気電池 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6022471B2 (ja) * | 1975-12-08 | 1985-06-01 | 株式会社日立製作所 | 電池用ガス電極 |
| JPS57105970A (en) * | 1980-12-23 | 1982-07-01 | Toshiba Corp | Air electrode |
| JPS57111958A (en) * | 1980-12-27 | 1982-07-12 | Toshiba Corp | Air electrode |
-
1982
- 1982-10-04 JP JP57173320A patent/JPH0616416B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5963665A (ja) | 1984-04-11 |
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