JPS60136166A - 空気電極 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は筒形の空気電極に関し、更に詳しくは接合部の
機械的強度が大きく、かつ耐漏液性に優れた筒形の空気
電極に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来、ＬＲ−６、ＬＲ，−１４などのタイプの円筒形空
気′電池の電極は、酸素ガス透過能を有する撥水性層と
酸素ガス還元能を有する多孔質触媒層と集電体の層とを
この順序で積層して圧着したシート状の３層構造体を、
該撥水性層を外側にして湾曲し円筒を成形し、該円筒の
両側端を合成ゴム系又はエポキシ樹脂系の接着剤で接着
して液密な円筒形電極として構成されている。

ここで撥水性層としては、一般に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
重合体などのフッ素樹脂、ポリプロピレンなどの材料か
ら、例えばその粒径０．２〜０，４μの粉末の焼結体、
繊維を加熱処理して不織布化した紙状のもの、同じく織
布状にしたもの、フィルム状のものなど酸素ガス透過能
を有する多孔質シートが用いられている。

また、多孔質触媒層としては、酸素還元過電圧の低いニ
ッケルタングステン酸、パラジウム、コ／（Ａ／　）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に、ポリテト
ラフロロエチレン等を結着剤として、金属多孔質体、カ
ーボン多孔質体、カーボン繊維不織布等と一体化する事
により形成されている。

近時、仁の接着工程における作業性を高めるために、ポ
リエチレン、ポリエチレン−６酸ビニル共重合体、ポリ
アミド、ボリイソグチレンなどのホットメルト系接着剤
から成るシートを３層構造体の両側端接合部分にあてが
って、ここを約２５０℃に加熱しつつ圧着して接合する
方法も試みられている。

しかしながら、いずれの方法においても、接着剤又はホ
ットメルト系の接着剤シートは上記したような撥水性層
を液密に接着しなければならないが、これら撥水性層が
主としてフッ素樹脂から構成されているため、その接着
効果は極めて低い。

したがって、接合部分の機械的強度が小さくなりまた、
ゲル状覗解液中に分散させた粉末状亜鉛陰極合剤を電極
内部に充填した場合、該接合部分から電解液が凋洩する
という事態がしばしば起こる。

〔発明の目的〕

本発明は、上記した欠点を解消し、基本的に撥水性層、
多孔質触媒層および集電体層の３層から成る電極シート
から成形した筒体の接合部分の機械的強度が大きく、し
かも完全に液密に接合されて耐漏液性にも優れた円筒又
は角筒の空気電極の提供を目的とする。

し発明の概要〕 本発明の空気電極は、酸素ガス透過能を有する撥水性層
と酸素ガス還元能を有する多孔質触媒層と集電体の層と
から成り、これらを積層して圧着した３層構造体のシー
トを、該撥水性層を外側にして所定形状に湾曲又は折り
曲げて該シートの両側端を一部重畳せしめ、該重畳部分
を接合した構造の円筒又は角筒の筒体であって、該シー
ト電極の両端部にポリオレフィン系多元共重合体を含浸
し、該電極シートの両側端部分の集１体層を無孔性の導
成体帯とし、この帯状部分を溶接、圧接（コールドウェ
ルド）または接着剤を使用することにより接合したこと
を特徴とする。

本発明の空気電極は、まず、撥水性層、多孔質触Ｓ層、
集電体の各層を積層して圧着した３層構造体のシートか
ら作製される。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ーヘキサフロログロビ
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、ポリプロピレン等から成る酸素ガス透過性のシ
ートが用いられ、また、多孔−質触媒ｊ＠とじては、白
金；パラジウム；銀；二岐化マンガン；活性炭・；ニッ
ケルタングステン酸、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、内金、パラジウム
等を担持させた活性炭の粉末をポリテトラフロロエチレ
ンで結着して成る導電性の多孔質体のシートが用いられ
る。集電体の層としては例エハニッグルの金網、エキス
パンデッドメタルの薄板、パンチトメタルの薄板をあげ
ることができる。

本発明においては該集′峨体層の両端部に無孔性の帯状
の導電体部分を設け、この３層構造体の電極シートを撥
水性層が外側になるようにして、湾曲（円筒形電極）又
は折り曲げ（角筒形電極）で、′該シートの両側端の一
部を重畳せしめて筒体とする。ついで、この重畳部分を
レーザー溶接機、スポラトルエルダー、ビーム溶接機等
を用いて溶接するか、コールドウェルドーを用いて圧接
するか高分子樹脂接着剤を用いて接着し、円筒形ないし
は角筒形の筒形電極体を形成する。集電体層端部がはじ
めから露出している場合にはそのまま溶接ないしは接層
し、露出していない場合には、該重畳部分の撥水性層、
及び多孔質触媒層の部分を取り除いて露出した集成体端
部を溶接または接着する。

本発明においては電極シートを筒形に成形し、その両ｙ
１一部を溶接、圧接ないしは接着して筒形′電極を形成
するがこの際、該電極シートの両端部にポリオレフィン
系多元共重合体を含浸し該電極７−トの断面方向からの
電解液のしみ出しを防止するものである。本発明で用い
るポリオレフィン系多元共重合体としては、ポリオレフ
ィンとしてはポリエチレンテレフタレート、ポリプロピ
レン。

ビニル１ν（脂、塩化ビニリデン樹脂、ポリテトラフロ
ロエチレン等のフッ素樹脂、アクリル１４１１１　、ス
チロール１ζ１崩を用いることができ、さらに、アクリ
ルニトリル−ブタジェン共重合体、アクリルニトリル−
ブタジェン−スチレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル
共重合体、等の上記樹脂を含む共重合体をあげることが
できる。本発明はこれらのポリオレフィンおよびポリオ
レフィンを含む共重合体に、アセトキシ基（−０ＣＯＣ
Ｈ３）、水酸基（−０Ｈ）、カルボキシル基（−ＣＯＯ
Ｌ（）等の極性基金導入し、多元共重合体としたことを
特徴とするものである。高分子鎖中に、これらの極性基
を導入することにより、該多元共重合体の各種材料に対
する接着性を向上させることができる。

特にポリエチレンおよびエチレン−酢酸ビニル共重合体
に上記極性基を導入した場合には破断時強度および伸び
が大きく（破断点仰び４４０〜７５０％、剛性率０７〜
１．２Ｘ１０３嘘／ｍｌ）、柔軟性と剛性とを兼ねそな
えた、かつ接着性の優れた樹脂になり、この樹脂を用い
ることにより空気電極からの漏液を防止し、かつ強固に
成極を接着することができる。

また、該集成体端部の無孔性導電体部分の設は方として
は、金属金網、エキスパンデッドメタル等にあらかじめ
、同じ材質の金匡薄を溶接、圧着ないしは接着しておい
てもよく、また、パンチトメタル、エキスパンデッドメ
タル等を使用する場合には、あらかじめ該端部に相当す
る部分を多孔質にせず、板状の！！、まで残しておくこ
とにより端部無孔質部分を形成することができる。さら
に集電体層として、発泡メタル、繊維状メタルを使用す
る場合には端部に相当する部分を加圧圧縮することによ
り無孔質部分を形成することができる。

本発明の空気電極においては、その機械的強度は集電体
層を溶接、圧着ないしは接着することにより高められ、
また重畳部分の耐漏液性は該重畳部分の集電体端部を無
孔質とすることにより改善され、全体としてその機械的
強度、耐漏液性が向上し、有用である。

また、筒形に成形した市極シートを接着剤を用いて接着
して筒形電極体を形成する場合に、接着剤として本発明
のポリオレフィン系多元共重合体を用いた場合には、上
記した理由により各種材料との接着性に優れ、特に、ポ
リエチレン、およびエチレン−酢酸ビニル共重合体より
成る多元共重合体を使用した場合には剛性と柔軟性とを
兼ねそなえたものになるため、′岨極シートをより強固
にかつ液密に接続することができ有用である。

また、さらに゛１ｄ極シートの無孔質導電体部分を溶接
、圧着ないしは接着した後、この部分をポリオレフィン
系多元共重合体で皺覆することにより該無孔質４４体部
分をスポット溶接、レーザー溶暗、コールトウエルダー
等で溶接、圧着などを行なったことによつ−Ｃ発生した
該無孔質導電体および空気成極の破損した部分をイし復
することができ（筒形電極の耐漏液性を一層向上させる
ことができ、イＪ−用である。なお該ボレオレフィン系
多元共重合体被覆層全形成するのには、核多元共■合体
を溶融状態で流し色む、該多元共８ｇ合体のフィルムを
あてがい超４波溶接機、高周波加熱機、ヒートシーラー
等を使用して溶着するなどの方法を用いることができる
。

〔発明の効果〕

本発明により得た空気市極においては、その機械的強度
は集電体の層の溶接によって高められ。

また、重畳部分の耐漏液性は、耐薬品性高分子樹脂が液
密に充填されているので、全体としてその機械的強１尻
、耐漏液性が向上して有用である。

〔発明の実施例〕

以下に、本発明はＬルー６形窒気亜鉛醜池を例にあげて
説明する。

実施例１．２ 撥水性層として平均孔径１０μの微細孔を均一に分布し
た厚み１００μのＰＴＦＥフィルムを、多孔質触媒層と
して白金５重通係担持した平均粒径１００’　７１の活
性炭の粉末を、その２０重量％に和尚する量のｐ’ｒｔ
ｉ”ｗ粉末と混合し、得られた混合粉末を“當法により
圧延ロールして作製した厚みＯ，５ｎ１ｍのフィルムを
、集電体の層として０．１　ｍｍφ４Ｏメツシュのニッ
ケル金網を用意した。

これらを、上に記した順序で積層し全体を１ｔｏｎ　／
Ｃノｆｔの圧力で加圧して電極シートとした。

得られる′成極シートの両側端の約２．ｍｍにある部分
に、あらかじめ厚さ０．０５　ｍｍのニッケル箔をスポ
ットウエルダ一を用いて焙接しておいた。

また、得られた゛成極シートの両側端約３ｍｍにあたる
部分にあらかじめエチレン−酢酸ビニル共重合体の部分
グン化物で下記化学４・１す造式（１）で表わされるア
セ）　＝ｌ−シ基、水酸基を冨むものおよび（２）で表
わされるアセトキシ基、水（＄　基、カルボキシル基を
含むタイプのも ＣＨ２０ＣＯＣＨ３ＯＨ −ＣＨ２ をそれぞれ含浸しておいた。この成極シートを円尚形に
成形し、該＠極端部を隙間が無いようにレーザー溶接機
を用いて溶接し、円筒形電極の試料１、２を得た。

得られる電極シートの両端部約２ｍｍにあたる部分全無
孔のまま残しておき他の部分に孔径１關の孔を孔率３５
％の割合で設けたパンチトメタルを使用し、他は試料１
と全く同様にして円筒形電極の試料３，４を作成した。

得られる成極シートの両端部約２　ｍｍにあたる部分を
無孔のまま残しておき，他の部分に長径２　ｍｍ短径１
　ｍｍの大きさの菱形の孔を孔率５０％の割合でｉ９ケ
た銀エキスパンデッドメタルを使用し、他は試料１と全
く同様にして磁極シートを作成した。

この成極シート全円筒形に成形しこの成極の端部をエポ
キシ樹脂により接着して円筒形電極の試料５、６を作成
した。

得られる成極シートの両端部約２　ｍｍにあたる部分’
ｔ”　ｔ　Ｏ　Ｏ　Ｉｃｇｌａ＆の圧力で圧縮して無孔
質化した厚さ０．　３　ｎｕｎのニラグル発泡メタルを
集電体として使用し、他は試料１と全く同様にして円筒
形空気電極の試７Ｆ”１７．８を作成した。

試料１．２と全く同様にして作成しｌこ成極シートを円
筒形に成形し、その端部を２　ｍ＋ｎの１コで重畳さぜ
、このＭＷ部分をそれぞれ（１）　、　＋２）の式で示
される多元共重合体でそれぞれ〃■熱接着して円筒形空
気電極試料９．１０を作成した。

さらに、試料１゛，２と全く同様にして円筒′形空気電
極を作成し、この電極の無孔質導電体番し′ーザー溶接
した部分にそれぞれ（１）　、　（２）式で示される多
元共重合体より成る厚さ０．　１　ｍｍ　０）フィルム
を品３薗であてがい、これを加熱圧着する仁とによりレ
ーザー溶接部分に，本発明の多元共重合体より成る被覆
層を形成し、円筒形空気電極試料１１。

１２を作成した。

比較例 集電体として、帯状の無孔部分の無い０．　１　ａｍφ
４０メツシュのニッケル金網を用い、ア・つ１極シ＝卜
の両端部に本発明の多元共重合体を含浸せずＫまた、こ
の電極シートの両側端を取り除かないで、そのままつき
合せ，その部分にポリエチレンから成るホットメルト接
着剤のシートとＰＴＦＥのシートから構成される複合シ
ートを、該ホットメルト接着剤の側が当接するようにあ
てがい、全□体を２００℃、３００ｋｇ／ｄで加熱圧′
着して円筒形成池を作製した。これを試料１３とした。

試料ｌ〜１２が本発明の゛電極、試料１３は従来の電極
である。

これら１３ａ類の円筒形電極各５個につき接合部分の引
張り強度を測定した。また、これらの電極から常法にし
たがって、Ｌｌｌ−’６型の円筒形空気亜鉛１α池各５
０個を作製し、これらを常温（２５’Ｏ）下で１月間保
存し、そのときの接合部分からの准解液の漏洩する割合
（％）を調べた。

以上の結果を、各電池につき平均値で表に示した。　）
ス千免臼 上にあげた表の結果より、本発明の筒形空気電極を用い
ることにより、機は的強度が大きく、耐漏液性にも優れ
た筒形空気電極が得られることが判る。

以上の実施例は空気亜鉛電池について説明して来たが空
気・アルミニウム、空気・マグネシウム等の他の空気極
を使用する電池系にも適用でさることはａつ寸でもない
ことである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）酸素ガス透過能を有する撥水性層と、酸素ガス還
   元能を有する多孔質触媒層と、集電体層とから成り、こ
   れらを積層して成る３層構造体の磁極シートを、所定形
   状に湾曲または折り曲げて該電極シートの両端部を接合
   した構造の空気磁極において、該両端部の集電体層に帯
   状の無孔質導電体部分を設け、この無孔質部分を液密に
   溶接、圧着ないしは接着剤を用いて接着しかつ該磁極・
   シートの両端部にポリオレフィン系多元共重合体を含浸
   したことを特徴とする空気磁極。 （２、特許請求の範囲第１項において、該無孔質部分を
   ポリオレフィン系多元共重合体で接着した孔質４４部分
   を溶接、圧着、ないしは接着した後この部分をポリオレ
   フィン系多元共重合体層で被れかにおい・で、該ポリオ
   レフィン系多元共重合体が、エチレン、およびエチレン
   −酢酸ビニル共重合体およびこれらにカルボキシル基、
   水酸基、アセトキシ基を導入したものの３種以上の単体
   または重合体を共重合させたものであることを特徴とす
   る空気電極。