JPH1154130A - 空気電池用空気極およびその空気電池用空気極の製造法 - Google Patents
空気電池用空気極およびその空気電池用空気極の製造法Info
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- JPH1154130A JPH1154130A JP9205667A JP20566797A JPH1154130A JP H1154130 A JPH1154130 A JP H1154130A JP 9205667 A JP9205667 A JP 9205667A JP 20566797 A JP20566797 A JP 20566797A JP H1154130 A JPH1154130 A JP H1154130A
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- air
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- Y02E60/50—Fuel cells
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 酸素還元触媒と集電体とからなる触媒層とガ
ス拡散層で構成される空気極を正極ケース内部に配設す
る空気電池で、触媒層の崩れをなくすことを課題とす
る。 【解決手段】 空気極当接面に突段部１５をもつ空気極
打ち抜きパンチ１４を用いることにより、空気極を集電
体の径が触媒部分の径より大きい円錐台形状とし、この
円錐台の空気極を用いる。そして、集電体径すなわち空
気極の底部１７が大きいため正極ケースとの接触が充分
に得られる一方で、触媒部分の頂面１８の径が小さいた
め空気極の正極ケース挿入時に正極ケース内壁の摩擦を
受けにくくなるため、電気的に安定で、かつ、触媒層の
崩落と挟み込みを防止し、液密性に優れた耐漏液性の高
い電池を安定して得られる。
ス拡散層で構成される空気極を正極ケース内部に配設す
る空気電池で、触媒層の崩れをなくすことを課題とす
る。 【解決手段】 空気極当接面に突段部１５をもつ空気極
打ち抜きパンチ１４を用いることにより、空気極を集電
体の径が触媒部分の径より大きい円錐台形状とし、この
円錐台の空気極を用いる。そして、集電体径すなわち空
気極の底部１７が大きいため正極ケースとの接触が充分
に得られる一方で、触媒部分の頂面１８の径が小さいた
め空気極の正極ケース挿入時に正極ケース内壁の摩擦を
受けにくくなるため、電気的に安定で、かつ、触媒層の
崩落と挟み込みを防止し、液密性に優れた耐漏液性の高
い電池を安定して得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、酸素還元触媒と集
電体とからなる触媒層とガス拡散層で構成される空気極
を正極ケース内部に配設する空気電池に関するものであ
る。
電体とからなる触媒層とガス拡散層で構成される空気極
を正極ケース内部に配設する空気電池に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】空気電池は、電池外部の空気中の酸素を
正極の活物質として利用するため負極活物質を多量に充
填できることから、他の一次電池に比べ大きなエネルギ
ー密度をもつ。また低水銀で環境にやさしく、放電電圧
が放電末期まで安定であるなどの特長を有しているた
め、補聴器用電源を中心にその需要が多い。
正極の活物質として利用するため負極活物質を多量に充
填できることから、他の一次電池に比べ大きなエネルギ
ー密度をもつ。また低水銀で環境にやさしく、放電電圧
が放電末期まで安定であるなどの特長を有しているた
め、補聴器用電源を中心にその需要が多い。
【０００３】図５は従来の空気亜鉛電池の構造を示すも
のである。図５に示すように、亜鉛電極１は負極ケース
である封口板２に収納され、ガスケット３を介して正極
ケース４を封口しており、セパレータ５が触媒を主体と
する空気極６と亜鉛電極１を隔離している。７は空気中
の酸素の電池内部への供給と、電解液が電池外部へ漏出
することを防ぐための撥水膜であり、空気孔８を設けた
正極ケース４に、拡散紙９を介して接している。シール
紙１０は電池の未使用時に空気孔８を封鎖して、電池内
に空気が侵入することを遮断し電池の劣化を防止するも
のである。
のである。図５に示すように、亜鉛電極１は負極ケース
である封口板２に収納され、ガスケット３を介して正極
ケース４を封口しており、セパレータ５が触媒を主体と
する空気極６と亜鉛電極１を隔離している。７は空気中
の酸素の電池内部への供給と、電解液が電池外部へ漏出
することを防ぐための撥水膜であり、空気孔８を設けた
正極ケース４に、拡散紙９を介して接している。シール
紙１０は電池の未使用時に空気孔８を封鎖して、電池内
に空気が侵入することを遮断し電池の劣化を防止するも
のである。
【０００４】上記する従来の空気亜鉛電池では、空気極
６中の集電体と正極ケース４との導電性は、円形に打ち
抜かれた集電体の円周端面と正極ケース４の側壁内部と
の接触で得られる。そのため、空気極６の径が小さい場
合、正極ケース４との接触が充分に得られず、電池の内
部抵抗が大きくなったり、放電時に電圧が低下する放電
異常が発生する。
６中の集電体と正極ケース４との導電性は、円形に打ち
抜かれた集電体の円周端面と正極ケース４の側壁内部と
の接触で得られる。そのため、空気極６の径が小さい場
合、正極ケース４との接触が充分に得られず、電池の内
部抵抗が大きくなったり、放電時に電圧が低下する放電
異常が発生する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】これを防止するため、
従来の空気亜鉛電池などの空気電池では、空気極を大き
めにするようにしていたが、大きすぎると電池構成時の
正極ケースに空気極を挿入する際に、シート状に成型さ
れた空気極の触媒が正極内壁にこすられることにより空
気極の触媒部分の円周部が崩れて、電池内部に塊状の触
媒が形成される。この状態で電池を構成すると塊状の触
媒が電池構成部品間に異物として挟み込まれ、液密的な
封口ができなくなり耐漏液性が低下する。このため、空
気極を空気極の構成材料から打ち抜く径は狭い範囲で管
理しなければならず、空気極の打ち抜きパンチの交換を
比較的短期間で行う必要があった。
従来の空気亜鉛電池などの空気電池では、空気極を大き
めにするようにしていたが、大きすぎると電池構成時の
正極ケースに空気極を挿入する際に、シート状に成型さ
れた空気極の触媒が正極内壁にこすられることにより空
気極の触媒部分の円周部が崩れて、電池内部に塊状の触
媒が形成される。この状態で電池を構成すると塊状の触
媒が電池構成部品間に異物として挟み込まれ、液密的な
封口ができなくなり耐漏液性が低下する。このため、空
気極を空気極の構成材料から打ち抜く径は狭い範囲で管
理しなければならず、空気極の打ち抜きパンチの交換を
比較的短期間で行う必要があった。
【０００６】そこで、本発明は、触媒部分の崩れが少な
く電池内部抵抗が低く、耐漏液性に優れた空気電池を供
給する空気極と、その空気極の打ち抜きパンチの交換が
少ない空気電池用の空気極の製造法を実現することを目
的とする。
く電池内部抵抗が低く、耐漏液性に優れた空気電池を供
給する空気極と、その空気極の打ち抜きパンチの交換が
少ない空気電池用の空気極の製造法を実現することを目
的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は前記する課題を
解決するために、酸素還元触媒中に集電体を偏在した触
媒層とガス拡散層とで構成される空気極を正極ケース内
部に配設する空気電池用空気極において、前記空気極は
集電体側の直径が集電体側と反対側の触媒表面の直径よ
り大きい形状としたものである。
解決するために、酸素還元触媒中に集電体を偏在した触
媒層とガス拡散層とで構成される空気極を正極ケース内
部に配設する空気電池用空気極において、前記空気極は
集電体側の直径が集電体側と反対側の触媒表面の直径よ
り大きい形状としたものである。
【０００８】従って、直径の寸法が大きい集電体の側面
が正極ケースの内壁面に接触して良導通を図り、強度の
弱い触媒層の側面が正極ケースの内壁に電池構成時にこ
すられることが少なく、従って触媒の周縁部が脱落する
ことがない。
が正極ケースの内壁面に接触して良導通を図り、強度の
弱い触媒層の側面が正極ケースの内壁に電池構成時にこ
すられることが少なく、従って触媒の周縁部が脱落する
ことがない。
【０００９】また、本発明は先端に突段部を有する空気
極打ち抜きパンチにより、集電体を酸素還元触媒中に偏
在させた触媒層を前記集電体側より撓ませて打ち抜くこ
とにより、集電体側の径が集電体側と反対側の触媒表面
の直径より大きい円錐台形とする空気電池用空気極の製
造法としたものである。
極打ち抜きパンチにより、集電体を酸素還元触媒中に偏
在させた触媒層を前記集電体側より撓ませて打ち抜くこ
とにより、集電体側の径が集電体側と反対側の触媒表面
の直径より大きい円錐台形とする空気電池用空気極の製
造法としたものである。
【００１０】そして、本発明法により空気極において、
集電体側の直径が集電体側と反対側の触媒表面の直径よ
り大きい空気極を簡単に製造することができる。
集電体側の直径が集電体側と反対側の触媒表面の直径よ
り大きい空気極を簡単に製造することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明は、請求項に記載の形態で
実施できるものであり、請求項１記載のように、酸素還
元触媒中に集電体を偏在した触媒層とガス拡散層とで構
成される空気極を正極ケース内部に配設する空気電池用
空気極において、前記空気極は集電体側の直径が集電体
側と反対側の触媒表面の直径より大きくした円錐台形の
空気極を用いることにより、正極ケースの内壁には直径
の大きい集電体側が接触し、集電体が存在していない触
媒層の周縁は電池構成時に正極ケースの内壁によりこす
られることが少なく、従って触媒の周縁部が脱落するこ
とがない。
実施できるものであり、請求項１記載のように、酸素還
元触媒中に集電体を偏在した触媒層とガス拡散層とで構
成される空気極を正極ケース内部に配設する空気電池用
空気極において、前記空気極は集電体側の直径が集電体
側と反対側の触媒表面の直径より大きくした円錐台形の
空気極を用いることにより、正極ケースの内壁には直径
の大きい集電体側が接触し、集電体が存在していない触
媒層の周縁は電池構成時に正極ケースの内壁によりこす
られることが少なく、従って触媒の周縁部が脱落するこ
とがない。
【００１２】また、請求項２記載のように、先端に突段
部を有する空気極打ち抜きパンチにより、集電体を酸素
還元触媒中に偏在させた触媒層を前記集電体側より撓ま
せて打ち抜くことにより、集電体側の径が集電体側と反
対側の触媒表面の直径より大きい円錐台形の空気極を製
造することが容易に可能となる。
部を有する空気極打ち抜きパンチにより、集電体を酸素
還元触媒中に偏在させた触媒層を前記集電体側より撓ま
せて打ち抜くことにより、集電体側の径が集電体側と反
対側の触媒表面の直径より大きい円錐台形の空気極を製
造することが容易に可能となる。
【００１３】すなわち、空気極をシート状のガス拡散層
を片面に有する触媒材料より打ち抜いて製造する時に、
パンチの先端に径を少し小さくした突段部が空気極の中
央部を打ち上げ、撓めた状態で打ち抜くため、作製され
る空気極は図１に示すようにパンチに近い集電体１１側
の径が集電体１１側と反対側の触媒面１２部分の径より
大きい円錐台形となる。なお、図１中の１３はガス拡散
層である。
を片面に有する触媒材料より打ち抜いて製造する時に、
パンチの先端に径を少し小さくした突段部が空気極の中
央部を打ち上げ、撓めた状態で打ち抜くため、作製され
る空気極は図１に示すようにパンチに近い集電体１１側
の径が集電体１１側と反対側の触媒面１２部分の径より
大きい円錐台形となる。なお、図１中の１３はガス拡散
層である。
【００１４】そして、請求項３記載のように、空気極の
厚みをａとし、空気極に当接する面の突段部の高さをｈ
とした場合、０．０２ａ≦ｈ≦０．５０ａとした打ち抜
きパンチを用いることにより、請求項２に記載した製造
法は容易に実施できるものである。
厚みをａとし、空気極に当接する面の突段部の高さをｈ
とした場合、０．０２ａ≦ｈ≦０．５０ａとした打ち抜
きパンチを用いることにより、請求項２に記載した製造
法は容易に実施できるものである。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。
説明する。
【００１６】まず実際に、空気極の打ち抜きパンチを作
製した。作製したパンチは、直径が正極ケース底部内径
と等しいＰＲ５３６（直径５．８ｍｍ、高さ３．６ｍ
ｍ）用で、図２に示すように空気極の厚みａに対しパン
チ１４の先端に設けた突段部１５の高さｈが０．０１ａ
〜２．００ａにわたる８種類のパンチと、図３に示す空
気極当接面がフラット面１６の１種類のパンチの合計９
種類とした。そして、前記した９種類のパンチでそれぞ
れ打ち抜いた空気極を用いて電池を作製し、封口部と空
気孔からの耐漏液性能を評価した。なお、図２に示す例
では底部１７より若干径の小さい頂面１８がある円錐台
形となり、図３に示す従来では底部１７と頂面とは同じ
径で図４に断面を示すように集電体１１ａ，触媒面１２
ａならびにガス拡散層１３ａの各径は同じである。
製した。作製したパンチは、直径が正極ケース底部内径
と等しいＰＲ５３６（直径５．８ｍｍ、高さ３．６ｍ
ｍ）用で、図２に示すように空気極の厚みａに対しパン
チ１４の先端に設けた突段部１５の高さｈが０．０１ａ
〜２．００ａにわたる８種類のパンチと、図３に示す空
気極当接面がフラット面１６の１種類のパンチの合計９
種類とした。そして、前記した９種類のパンチでそれぞ
れ打ち抜いた空気極を用いて電池を作製し、封口部と空
気孔からの耐漏液性能を評価した。なお、図２に示す例
では底部１７より若干径の小さい頂面１８がある円錐台
形となり、図３に示す従来では底部１７と頂面とは同じ
径で図４に断面を示すように集電体１１ａ，触媒面１２
ａならびにガス拡散層１３ａの各径は同じである。
【００１７】封口部からの耐漏液性能試験は、未放電の
電池をシールを貼った状態で４５℃９２％Ｒ．Ｈ．の高
温多湿条件下に保存した後、室温でクレゾールレッドを
噴霧して呈色させることにより、正極ケースとガスケッ
トの間、あるいはガスケットと封口板といった部品の隙
間からのアルカリ電解液の漏出を確認した。４週間保存
後の結果を表１に示す。
電池をシールを貼った状態で４５℃９２％Ｒ．Ｈ．の高
温多湿条件下に保存した後、室温でクレゾールレッドを
噴霧して呈色させることにより、正極ケースとガスケッ
トの間、あるいはガスケットと封口板といった部品の隙
間からのアルカリ電解液の漏出を確認した。４週間保存
後の結果を表１に示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】表１において、漏液は従来例および突段部
１５の高さｈが０．０１ａのパンチで打ち抜いた空気極
を用いた電池で漏液が発生し、かつ、分解観察により塊
状の触媒が電池内部で観察されたことから、パンチの突
段部１５の高さｈが０．０２ａ以上のものについて有効
であることがわかる。
１５の高さｈが０．０１ａのパンチで打ち抜いた空気極
を用いた電池で漏液が発生し、かつ、分解観察により塊
状の触媒が電池内部で観察されたことから、パンチの突
段部１５の高さｈが０．０２ａ以上のものについて有効
であることがわかる。
【００２０】一方、空気孔からの耐漏液性能試験は４５
℃７０％Ｒ．Ｈ．の高温多湿条件下で、３．０ｋΩの定
抵抗で放電を行い、放電中および過放電状態での空気孔
からの電解液の漏出を観察した。３週間過放電後の漏液
の発生数を表２に示す。
℃７０％Ｒ．Ｈ．の高温多湿条件下で、３．０ｋΩの定
抵抗で放電を行い、放電中および過放電状態での空気孔
からの電解液の漏出を観察した。３週間過放電後の漏液
の発生数を表２に示す。
【００２１】
【表２】
【００２２】空気亜鉛電池は放電による負極亜鉛の酸化
にともなう体積膨張により、放電後の電池内部の圧力が
上昇し、電解液が電池外へ空気孔を通って押し出され空
気孔からの漏液が発生することがある。表２において、
突段部１５の高さｈが１．００ａ以上のパンチで打ち抜
いた空気極を用いた電池について分解観察をしたとこ
ろ、ガス拡散層にパンチの突段部による円形の跡が付き
ここから漏液が発生していることから、空気極打ち抜き
時の圧力でガス拡散層が傷つけられ、放電後の電池内部
の圧力上昇に耐えられなくなったものである。
にともなう体積膨張により、放電後の電池内部の圧力が
上昇し、電解液が電池外へ空気孔を通って押し出され空
気孔からの漏液が発生することがある。表２において、
突段部１５の高さｈが１．００ａ以上のパンチで打ち抜
いた空気極を用いた電池について分解観察をしたとこ
ろ、ガス拡散層にパンチの突段部による円形の跡が付き
ここから漏液が発生していることから、空気極打ち抜き
時の圧力でガス拡散層が傷つけられ、放電後の電池内部
の圧力上昇に耐えられなくなったものである。
【００２３】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、先端に突
段部を有する打ち抜きパンチを用いて得られる集電体側
がその反対側の径より大きい円錐台形状の触媒層の空気
極を用いることにより、電気的に安定で、かつ、触媒層
の崩落と挟み込みを防止し、液密性に優れた耐漏液性の
高い電池を簡単な構成と製造法により安定して得られ
る。
段部を有する打ち抜きパンチを用いて得られる集電体側
がその反対側の径より大きい円錐台形状の触媒層の空気
極を用いることにより、電気的に安定で、かつ、触媒層
の崩落と挟み込みを防止し、液密性に優れた耐漏液性の
高い電池を簡単な構成と製造法により安定して得られ
る。
【図１】本発明の空気極打ち抜きパンチにより打ち抜か
れた空気極を示す図
れた空気極を示す図
【図２】本発明の空気極打ち抜きパンチの要部拡大模式
図
図
【図３】従来例の空気極打ち抜きパンチの要部拡大模式
図
図
【図４】従来例の空気極打ち抜きパンチにより打ち抜か
れた空気極を示す図
れた空気極を示す図
【図５】従来の空気亜鉛電池の半截側断面図
１１，１１ａ 集電体 １２，１２ａ 触媒面 １３，１３ａ ガス拡散層 １４ パンチ １５ 突段部 １７ 底部 １８ 頂面
Claims (3)
- 【請求項１】 酸素還元触媒中に集電体を偏在した触媒
層とガス拡散層とで構成される空気極を正極ケース内部
に配設する空気電池用空気極において、前記空気極は集
電体側の直径が集電体側と反対側の触媒表面の直径より
大きい形状としたことを特徴とする空気電池用空気極。 - 【請求項２】 先端に突段部を有する空気極打ち抜きパ
ンチにより、集電体を酸素還元触媒中に偏在させた触媒
層を前記集電体側より撓ませて打ち抜くことにより、集
電体側の径が集電体側と反対側の触媒表面の直径より大
きい円錐台形とする空気電池用空気極の製造法。 - 【請求項３】 空気極の厚みをａとし、突段部の高さを
ｈとした場合に、０．０２ａ≦ｈ≦０．５０ａの関係に
ある空気極打ち抜きパンチを用いて空気極を打ち抜く請
求項２記載の空気電池用空気極の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20566797A JP3557860B2 (ja) | 1997-07-31 | 1997-07-31 | 空気電池用空気極およびその空気電池用空気極の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20566797A JP3557860B2 (ja) | 1997-07-31 | 1997-07-31 | 空気電池用空気極およびその空気電池用空気極の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1154130A true JPH1154130A (ja) | 1999-02-26 |
| JP3557860B2 JP3557860B2 (ja) | 2004-08-25 |
Family
ID=16510705
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20566797A Expired - Fee Related JP3557860B2 (ja) | 1997-07-31 | 1997-07-31 | 空気電池用空気極およびその空気電池用空気極の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3557860B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013157317A1 (ja) | 2012-04-18 | 2013-10-24 | 日産自動車株式会社 | 空気電池用正極及びその製造方法 |
| JP2018026207A (ja) * | 2016-08-08 | 2018-02-15 | スズキ株式会社 | リチウム空気電池の正極構造 |
-
1997
- 1997-07-31 JP JP20566797A patent/JP3557860B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013157317A1 (ja) | 2012-04-18 | 2013-10-24 | 日産自動車株式会社 | 空気電池用正極及びその製造方法 |
| US10147954B2 (en) | 2012-04-18 | 2018-12-04 | Nissan Motor Co., Ltd. | Positive electrode for air cell and manufacturing method thereof |
| JP2018026207A (ja) * | 2016-08-08 | 2018-02-15 | スズキ株式会社 | リチウム空気電池の正極構造 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3557860B2 (ja) | 2004-08-25 |
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