(57)【要約】【課題】負極活物質含有部材の収容部の投影面積を大きくすることなく、高容量化を実現し得る空気電池を提供する。【解決手段】空気電池１Ａは、正極１０と、正極１０と離隔して配設され、負極集電部材２２と負極集電部材２２に接合された負極活物質含有部材２４とを有する負極２０と、正極１０と負極２０との間に配設される電解質３０とを備える。正極１０と負極集電部材２２との間に配設される負極活物質含有部材２４が、正極１０に対向する面である負極活物質含有部材２４の表面２４ａと表面２４ａの反対側の面である負極活物質含有部材２４の裏面２４ｂと負極活物質含有部材２４の表面２４ａ及び裏面２４ｂ以外の面である負極活物質含有部材２４の側面２４ｃとで、電解質３０と接触している。負極集電部材２２と負極活物質含有部材２４とは導電性接着材２６で接合されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と、
上記正極と離隔して配設され、負極集電部材と該負極集電部材に接合された負極活物質含有部材とを有する負極と、
上記正極と上記負極との間に配設される電解質と、を備え、
上記正極と上記負極集電部材との間に配設される上記負極活物質含有部材が、該正極に対向する面である該負極活物質含有部材の表面と該表面の反対側の面である該負極活物質含有部材の裏面とで、上記電解質と接触している
ことを特徴とする空気電池。
【請求項２】
上記正極と上記負極集電部材との間に配設される上記負極活物質含有部材が、該負極活物質含有部材の表面及び該負極活物質含有部材の裏面以外の面である該負極活物質含有部材の側面で、上記電解質と接触していることを特徴とする請求項１に記載の空気電池。
【請求項３】
上記負極活物質含有部材が、該負極活物質含有部材の表面が凸凹であるか、上記正極から上記負極に向かう方向に沿った断面形状が波形であるか、又は上記正極から上記負極に向かう方向に沿った少なくとも１つの断面に貫通孔を有することを特徴とする請求項１に記載の空気電池。
【請求項４】
上記負極活物質含有部材の全部又は一部が、ゲル体又は発泡体で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の空気電池。
【請求項５】
上記負極活物質含有部材が、ゲル体で形成された負極活物質含有部材と、
上記ゲル体で形成された負極活物質含有部材の裏面及び側面に配置された有孔部材と、を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の空気電池。
【請求項６】
上記負極集電部材が、耐アルカリ性を有する第１負極集電部材と、
上記第１負極集電部材と上記負極活物質含有部材との間に配設され、かつ、該負極活物質含有部材に接合され、かつ、金属メッシュ体、金属発泡体、金属エッチング体、及びエキスパンドメタルからなる群より選ばれる少なくとも１種からなり、かつ、耐アルカリ性を有する第２負極集電部材と、を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の空気電池。
【請求項７】
上記負極集電部材又は第２負極集電部材と上記負極活物質含有部材との接触部の形状が、点状形状及び線状形状の少なくとも一方であることを特徴とする請求項１又は６に記載の空気電池。
【請求項８】
上記負極集電部材又は第２負極集電部材と上記負極活物質含有部材との接触部が、複数の分散点上に配置されているか、複数の平行線上に配置されているか、又は交差点を有する線上に配置されていることを特徴とする請求項１、６又は７に記載の空気電池。
【請求項９】
上記負極集電部材又は第２負極集電部材と上記負極活物質含有部材とが、耐アルカリ性及び導電性を有するペースト状、箔状及びテープ状からなる群より選ばれる少なくとも１種の接着材を用いて接合されていることを特徴とする請求項１、６〜８のいずれか１つの項に記載の空気電池。
【請求項１０】
上記負極集電部材又は第２負極集電部材と上記負極活物質含有部材とが、スポット溶接、レーザ溶接及び拡散接合からなる群より選ばれる少なくとも１種の冶金的接合方法を用いて接合されていることを特徴とする請求項１、６〜８のいずれか１つの項に記載の空気電池。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１つの項に記載の空気電池の製造方法であって、
上記負極集電部材又は第２負極集電部材と上記負極活物質含有部材とを、耐アルカリ性及び導電性を有するペースト状、箔状及びテープ状からなる群より選ばれる少なくとも１種の接着材を用いて接合するか、又はスポット溶接、レーザ溶接及び拡散接合からなる群より選ばれる少なくとも１種の冶金的接合方法を用いて接合することを特徴とする空気電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気電池及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
導電性材料を含有する空気極層及び空気極層の集電を行う空気極集電体を有する空気極と、負極活物質を含有する負極層及び負極層の集電を行う負極集電体を有する負極と、空気極層及び負極層の間に設置されたセパレータと、空気極層及び負極層の間で金属イオンの伝導を担う電解質とを有する空気電池であって、空気極層が、触媒として、高純度ラムズデライト型二酸化マンガンを含有するものが提案されている（特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２８９６１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されている空気電池においては、出力特性及びサイクル特性が優れた二次電池としての使用を検討しているため、負極活物質と電解質との接触面積を増加させることに限界があり、空気電池自体の高容量化が十分ではないという問題点があった。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明は、負極活物質含有部材の収容部の投影面積を大きくすることなく、高容量化を実現し得る空気電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた。その結果、正極と負極集電部材との間に配設される負極活物質含有部材を、正極に対向する面である負極活物質含有部材の表面と表面の反対側の面である負極活物質含有部材の裏面とで電解質と接触させることなどにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明の空気電池は、正極と、正極と離隔して配設され、負極集電部材と負極集電部材に接合された負極活物質含有部材とを有する負極と、正極と負極との間に配設される電解質とを備えるものである。そして、正極と負極集電部材との間に配設される負極活物質含有部材が、正極に対向する面である負極活物質含有部材の表面と表面の反対側の面である負極活物質含有部材の裏面とで、電解質と接触している。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、正極と、正極と離隔して配設され、負極集電部材と負極集電部材に接合された負極活物質含有部材とを有する負極と、正極と負極との間に配設される電解質とを備える空気電池において、正極と負極集電部材との間に配設される負極活物質含有部材が、正極に対向する面である負極活物質含有部材の表面と表面の反対側の面である負極活物質含有部材の裏面とで、電解質と接触している構成とした。そのため、負極活物質含有部材の収容部の投影面積を大きくすることなく、高容量化を実現し得る空気電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１の形態に係る空気電池の一例の構成を示す断面図である。
【図２】図２は、第１の形態に係る空気電池の他の一例の構成を示す断面図である。
【図３】図３は、第１の形態に係る空気電池の更に他の一例の構成を示す断面図である。
【図４】図４は、第１の形態に係る空気電池の更に他の一例の構成を示す断面図である。
【図５】図５は、第２の形態に係る空気電池の一例の構成を示す断面図である。
【図６】図６は、第３の形態に係る空気電池の一例の構成を示す断面図である。
【図７】図７は、第４の形態に係る空気電池の一例の構成を示す断面図である。
【図８】図８は、第１〜第４の形態に係る空気電池における負極集電部材（第４の形態に係る空気電池においては第２負極集電部材）と負極活物質含有部材との接触部の形状を説明する図（ａ）及び（ｂ）である。
【図９】図９は、第１〜第４の形態に係る空気電池における負極集電部材（第４の形態に係る空気電池においては第２負極集電部材）と負極活物質含有部材との接触部の配置を説明する図（ａ）〜（ｅ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
まず、本発明の一形態に係る空気電池について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
【００１１】
（第１の形態）
まず、第１の形態に係る空気電池について詳細に説明する。図１は、第１の形態に係る空気電池の一例の構成を示す断面図である。図１に示すように、本例の空気電池１Ａは、正極１０と、正極１０と離隔して配設され、負極集電部材２２と負極集電部材２２に接合された負極活物質含有部材２４とを有する負極２０と、正極１０と負極２０との間に配設される電解質３０とを備えている。そして、正極１０と負極集電部材２２との間に配設される負極活物質含有部材２４が、正極１０に対向する面である負極活物質含有部材２４の表面２４ａと表面２４ａの反対側の面である負極活物質含有部材２４の裏面２４ｂと負極活物質含有部材２４の表面２４ａ及び裏面２４ｂ以外の面である負極活物質含有部材の側面２４ｃとで電解質３０と接触している。また、本例においては、負極活物質含有部材２４の表面２４ａは平坦である。すなわち負極活物質含有部材２４が平板で構成されている。なお、本形態においては、負極集電部材２２と負極活物質含有部材２４とが導電性接着材２６によって接合されている。
【００１２】
そして、正極と負極集電部材との間に配設される負極活物質含有部材が、負極活物質含有部材の表面と表面の反対側の面である負極活物質含有部材の裏面とで電解質と接触している構成としたため、負極活物質含有部材の収容部の投影面積を大きくすることなく、負極反応面積を増大させることが可能となる。この結果、空気電池の高容量化を実現し得る。また、空気電池セルの投影面積を大きくする必要がないという利点もある。特に限定されるものではないが、このような空気電池は、一次電池として用いることが好ましい。なお、本発明において、正極と負極集電部材との間の領域を負極活物質含有部材収容部という。また、本発明において、負極集電部材と負極活物質含有部材とが接合されているため、接触抵抗損失が抑制されている。
【００１３】
また、正極と負極集電部材との間に配設される負極活物質含有部材が、更に負極活物質含有部材の側面で電解質と接触している構成としたため、負極活物質含有部材の収容部のサイズを大きくすることなく、負極反応面積を更に増大させることが可能となる。この結果、空気電池の更なる高容量化を実現し得る。
【００１４】
なお、図示しないが、本発明においては、正極と負極集電部材との間に配設される負極活物質含有部材が、負極活物質含有部材の側面で電解質と接触していない構成であってもよく、この場合も、本発明の範囲に含まれる。
【００１５】
また、図示しないが、本発明においては、負極集電部材と負極活物質含有部材とがスポット溶接、レーザ溶接及び拡散接合からなる群より選ばれる少なくとも１種の冶金的接合方法により直接接合されていてもよく、この場合も、本発明の範囲に含まれる。
【００１６】
ここで、各構成について詳細に説明する。
【００１７】
［正極１０］
正極は、例えば、触媒成分、必要に応じて添加される、触媒成分を担持する導電性の触媒担体及び触媒成分を結着するバインダを含み、多孔質構造が形成されている。また、図示しないが、正極における負極に対向する面と反対側の面には液密通気部材が配設されている。なお、以下において、触媒担体に触媒成分が担持されてなる複合体を「電極触媒」とも称する。
【００１８】
触媒成分としては、具体的には、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、タングステン（Ｗ）、鉛（Ｐｂ）、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）、ガリウム（Ｇａ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属、これらの合金などから選択することができる。なお、合金とは、一般に金属元素に１種以上の金属元素又は非金属元素を加えたものであって、金属的性質をもっているものの総称である。具体的には、上述の金属元素に１種以上の金属元素又は非金属元素を加えたものを挙げることができる。また、合金の組織には、成分元素が別個の結晶となるいわば混合物である共晶合金、成分元素が完全に溶け合い固溶体となっているもの、成分元素が金属間化合物又は金属と非金属との化合物を形成しているものなどがあり、本発明においては、いずれであってもよい。また、触媒成分の形状や大きさは、特に限定されるものではなく、従来公知の触媒成分と同様の形状や大きさを採用することができる。なお、本発明においては、これらに限定されるものではなく、空気電池に適用される従来公知の触媒成分を適用することができる。
【００１９】
また、触媒担体は、上述した触媒成分を担持するための担体、及び触媒成分と他の部材との間での電子の授受に関与する電子伝導パスとして機能する。触媒担体としては、触媒成分を所望の分散状態で担持させるための比表面積を有し、充分な電子伝導性を有しているものであればよく、主成分がカーボンであることが好ましい。触媒担体としては、具体的には、カーボンブラック、活性炭、コークス、天然黒鉛、人造黒鉛などからなるカーボン粒子が挙げられる。なお、「主成分がカーボンである」とは、主成分として炭素原子を含むことをいい、炭素原子のみからなる、実質的に炭素原子からなる、の双方を含む概念である。また、「実質的に炭素原子からなる」とは、２〜３質量％程度以下の不純物の混入が許容され得ることを意味する。更に、触媒担体のサイズについては、特に限定されるものではなく、従来公知の触媒担体と同様のサイズを採用することができる。なお、本発明においては、これらに限定されるものではなく、空気電池に適用される従来公知の触媒担体を適用することができる。
【００２０】
更に、バインダとしては、特に限定されるものではないが、例えば、以下の材料が挙げられる。ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド（ＰＡ）、セルロース、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体及びその水素添加物、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体及びその水素添加物などの熱可塑性高分子、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）等のフッ素樹脂、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＨＦＰ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＨＦＰ−ＴＦＥ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド−ペンタフルオロプロピレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＰＦＰ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド−ペンタフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＰＦＰ−ＴＦＥ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド−パーフルオロメチルビニルエーテル−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＰＦＭＶＥ−ＴＦＥ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド−クロロトリフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＣＴＦＥ系フッ素ゴム）等のビニリデンフルオライド系フッ素ゴム、エポキシ樹脂等が挙げられる。中でも、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド、スチレン・ブタジエンゴム、カルボキシメチルセルロース、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアミドであることがより好ましい。これらのバインダは、１種のみを単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２１】
また、液密通気部材としては、例えば、撥水部材を好適に用いることができる。撥水部材は、電解質に含まれている電解液が漏液するのを抑制する一方、多孔質であってガスは比較的容易に流通する構造を有し、正極上で三相界面を形成して反応性を向上させる機能を有する。このような液密通気部材としては、撥水材を含むものを挙げることができる。撥水材としては、例えば、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアクリロニトリル、ポリオキサジアゾールなどが挙げられる。また、他の撥水材としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ；高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）など）、ポリプロピレン（ＰＰ）などのオレフィン系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）などのフッ素系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリアミド（ＰＡ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメチルアクリレート（ＰＭＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）などが挙げられる。この中でも、オレフィン系樹脂やフッ素系樹脂が好ましい。これらの撥水材は、１種のみを単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２２】
［負極集電部材２２］
負極集電部材は、耐アルカリ性及び導電性を有し、電解液を空気電池外部に漏出させない材質のものであれば特に限定されるものではない。例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）やニッケル、ニッケル合金、銅、銅合金、その他金属表面に耐食性のある金属をめっきしたものを挙げることができる。なお、詳しくは後述するが、２つの負極集電部材を適用する場合には、少なくとも電解液の収容部を形成する負極集電部材が、電解液を空気電池外部に漏出させない材質のものであればよい。
【００２３】
［負極活物質含有部材２４］
負極活物質含有部材は、負極活物質のみから構成されていてもよく、粒子状の負極活物質と、負極活物質を結着するバインダとから構成されていてもよい。なお、バインダとしては上述したバインダを適宜採用することができる。なお、正極及び負極に適用するバインダは同一であっても異なってもよい。
【００２４】
負極活物質としては、空気電池に適用される従来公知の材料を適用することができる。水系電解液を用いる空気電池に好適な負極活物質としては、例えば亜鉛（Ｚｎ）、鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、マンガン（Ｍｎ）、ケイ素（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、バナジウム（Ｖ）などを含む金属単体又は合金を挙げることができる。なお、合金とは、一般に金属元素に１種以上の金属元素又は非金属元素を加えたものであって、金属的性質をもっているものの総称である。具体的には、上述の金属元素に１種以上の金属元素又は非金属元素を加えたものを挙げることができる。また、合金の組織には、成分元素が別個の結晶となるいわば混合物である共晶合金、成分元素が完全に溶け合い固溶体となっているもの、成分元素が金属間化合物又は金属と非金属との化合物を形成しているものなどがあり、本発明においては、いずれであってもよい。また、粒子状の負極活物質の形状や大きさは、特に限定されるものではなく、従来公知の負極活物質と同様の形状や大きさを採用することができる。なお、本発明においては、これらに限定されるものではなく、空気電池に適用される従来公知の負極活物質を適用することができる。また、これらに限定されるものではなく、非水系電解液を用いる空気電池に好適なリチウムなどの負極活物質を適用してもよい。
【００２５】
［導電性接着材２６］
導電性接着材としては、耐アルカリ性及び導電性を有するペースト状のものや、箔状のもの、テープ状のものを適用することができる。ペースト状のものとしては、銀（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、はんだ（ＰｂーＳｎ系）などの金属系の粉末を含むものや、カーボン系の粉末を含むものを挙げることができる。また、箔状のものとしては、銀（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、はんだ（ＰｂーＳｎ系）などの金属系の箔に粘着材が付与されたものや、カーボン系の箔に粘着材が付与されたものを挙げることができる。更に、テープ状のものとしては、銀（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、はんだ（ＰｂーＳｎ系）などの金属系のテープに粘着材が付与されたものや、カーボン系のテープに粘着材が付与されたものを挙げることができる。更に、箔状又はテープ状の接着材を用いる場合には、粘着材が両面に付与された両面テープを適用することが好ましい。導電性接着材を用いて接合すると、詳しくは後述する冶金的接合方法により直接接合する場合と比較して、負極活物質含有部材の反りを抑制し、平面度や寸法安定性を確保することができるといった副次的な利点がある。また、導電性接着材を用いて接合すると、負極の剛性（強度）が向上する、車載時の耐振動性が向上するといった副次的な利点もある。
【００２６】
［電解質３０］
電解質は、例えば、電解液、必要に応じて、多孔質のセパレータを含む。
【００２７】
電解液は、例えば塩化カリウム、塩化ナトリウム、水酸化カリウムなどの水溶液や非水溶液を適用することができる。しかしながら、これらに限定されるものではなく、空気電池に適用される従来公知の電解液を適用することができる。
【００２８】
また、セパレータは、水溶液である電解液に対しては、例えば撥水処理を行っていないグラスペーパー、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィンからなる微多孔膜を好適に用いることができる。しかしながら、これらに限定されるものではなく、空気電池に適用される従来公知のセパレータを適用することができる。
【００２９】
図２は、第１の形態に係る空気電池の他の一例の構成を示す断面図である。なお、上記の例において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
【００３０】
図２に示すように、本例の空気電池１Ｂにおいては、負極活物質含有部材２４の表面２４ａが凸凹である構成が、上記の例と相違している。つまり、本例においては、負極活物質含有部材２４は凹凸板で構成されている。
【００３１】
そして、正極と負極集電部材との間に配設される負極活物質含有部材の表面が凸凹である構成としたため、負極活物質含有部材の収容部の投影面積を大きくすることなく、負極反応面積を更に増大させることが可能となる。この結果、空気電池の更なる高容量化を実現し得る。
【００３２】
図３は、第１の形態に係る空気電池の更に他の一例の構成を示す断面図である。なお、上記の例において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
【００３３】
図３に示すように、本例の空気電池１Ｃにおいては、負極活物質含有部材２４の正極１０から負極２０に向かう方向に沿った断面形状が波形である構成が、上記の例と相違している。つまり、本例においては、負極活物質含有部材２４は波板で構成されている。
【００３４】
そして、正極と負極集電部材との間に配設される負極活物質含有部材の正極から負極に向かう方向に沿った断面形状を波形である構成としたため、負極活物質含有部材の収容部の投影面積を大きくすることなく、負極反応面積を更に増大させることが可能となる。この結果、空気電池の更なる高容量化を実現し得る。
【００３５】
図４は、第１の形態に係る空気電池の更に他の一例の構成を示す断面図である。なお、上記の例において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
【００３６】
図４に示すように、本例の空気電池１Ｄにおいては、負極活物質含有部材２４の正極１０から負極２０に向かう方向に沿った少なくとも１つの断面に貫通孔αを有する構成が、上記の例と相違している。つまり、本例においては、負極活物質含有部材２４は有孔板で構成されている。
【００３７】
そして、正極と負極集電部材との間に配設される負極活物質含有部材を、正極から負極に向かう方向の少なくとも１つの断面に貫通孔を有する構成としたため、負極活物質含有部材の収容部の投影面積を大きくすることなく、負極反応面積を更に増大させることが可能となる。この結果、空気電池の更なる高容量化を実現し得る。
【００３８】
（第２の形態）
次に、第２の形態に係る空気電池について詳細に説明する。図５は、第２の形態に係る空気電池の一例の構成を示す断面図である。図５に示すように、本例の空気電池１Ｅにおいては、負極活物質含有部材２４の全部が、ゲル体で形成された負極活物質含有部材２４Ａである構成が、上記の例（空気電池１Ａ）と相違している。
【００３９】
［ゲル体の負極活物質含有部材２４Ａ］
ゲル体で形成された負極活物質含有部材は、例えば、粒子状の負極活物質と、上述したバインダとを混合して成形したものを空気電池に組み込むことより形成することができる。つまり、負極活物質含有部材中のバインダが電解質中の電解液を含有することにより、膨潤し、ゲル状態となりうる。もちろん、粒子状の負極活物質と、ゲル状のバインダとを混合して負極活物質含有部材を形成してもよい。
【００４０】
そして、正極と負極集電部材との間に配設される負極活物質含有部材の全部がゲル体の負極活物質含有部材である構成としたため、負極活物質含有部材の正味のサイズを大きくする必要がないという利点がある。もちろん、本例においても、負極活物質含有部材の収容部の投影面積を大きくすることなく、負極反応面積を増大させることが可能となる。この結果、空気電池の高容量化を実現し得る。
【００４１】
なお、図示しないが、本発明においては、正極と負極集電部材との間に配設される負極活物質含有部材の全部が発泡体で形成されている構成であってもよく、正極と負極集電部材との間に配設される負極活物質含有部材の一部がゲル体、残部が発泡体で形成されている構成であってもよく、これらの場合も、本発明の範囲に含まれる。
【００４２】
（第３の形態）
次に、第３の形態に係る空気電池について詳細に説明する。図６は、第３の形態に係る空気電池の一例の構成を示す断面図である。図６に示すように、本例の空気電池１Ｆにおいては、負極活物質含有部材２４が、ゲル体で形成された負極活物質含有部材２４Ａと、ゲル体で形成された負極活物質含有部材２４Ａの裏面及び側面を包囲する有孔部材２４Ｂとを含む構成が、上記の例（空気電池１Ａ）と相違している。
【００４３】
［有孔部材２４Ｂ］
有孔部材としては、例えば、ゲルで形成された負極活物質含有部材を包囲し得ればパンチングメタルや金属多孔体など従来公知の有孔部材を好適に用いることができる。すなわち、従来公知の金属メッシュ体、金属発泡体、金属焼結体などを適用することもできる。
【００４４】
そして、負極活物質含有部材が、ゲル体の負極活物質含有部材と、ゲル体の負極活物質含有部材の裏面及び側面を包囲する有孔部材とを含む構成としたため、負極活物質含有部材の正味のサイズを大きくする必要がないという利点がある。また、負極活物質含有部材の剛性（強度）が向上するという利点もある。もちろん、本例においても、負極活物質含有部材の収容部の投影面積を大きくすることなく、負極反応面積を増大させることが可能となる。この結果、空気電池の高容量化を実現し得る。
【００４５】
（第４の形態）
次に、第４の形態に係る空気電池について詳細に説明する。図７は、第４の形態に係る空気電池の一例の構成を示す断面図である。図７に示すように、本例の空気電池１Ｇにおいては、負極集電部材２２が、耐アルカリ性を有する第１負極集電部材２２Ａと、第１負極集電部材２２Ａと負極活物質含有部材２４との間に配設され、かつ、負極活物質含有部材２４に接合され、かつ、金属メッシュ体、金属発泡体、金属エッチング体及びエキスパンドメタルからなる群より選ばれる少なくとも１種からなり、かつ、耐アルカリ性を有する第２負極集電部材２２Ｂとを含む構成が、上記の例（空気電池１Ａ）と相違している。つまり、本例においては、第２負極集電部材２２Ｂは、金属メッシュ体、金属発泡体、金属エッチング体、エキスパンドメタルなどの多孔体で構成されている。
【００４６】
そして、負極集電部材が、耐アルカリ性を有する第１負極集電部材と、第１負極集電部材と負極活物質含有部材との間に配設され、かつ、負極活物質含有部材に接合され、かつ、金属メッシュ体、金属発泡体、金属エッチング体及びエキスパンドメタルからなる群より選ばれる少なくとも１種からなり、かつ、耐アルカリ性を有する第２負極集電部材とを含む構成としたため、負極活物質含有部材の収容部の投影面積を大きくすることなく、負極反応面積を増大させることが可能となる。この結果、空気電池の高容量化を実現し得る。また、負極活物質の正味のサイズを大きくすることなく、空気電池の高容量化を実現し得るという利点もある。
【００４７】
また、図８は、第１〜第４の形態に係る空気電池における負極集電部材（第４の形態に係る空気電池においては第２負極集電部材）と負極活物質含有部材との接触部の形状を説明する図（ａ）及び（ｂ）である。図８（ａ）に示すように、負極集電部材２２（又は第２負極集電部材２２Ｂ）と紙面上方に配設される図示しない負極活物質含有部材との接触部βの形状が点状形状であるか、図８（ｂ）に示すように、負極集電部材２２（又は第２負極集電部材２２Ｂ）と紙面上方に配設される図示しない負極活物質含有部材との接触部γの形状が線状形状であることが好ましい。これにより、負極活物質含有部材の収容部の投影面積を大きくすることなく、負極反応面積を増大させることが可能となる。この結果、空気電池の高容量化を実現し得る。また、負極活物質の正味のサイズを大きくすることなく、空気電池の高容量化を実現し得るという利点もある。点状形状の接触部の形状は、円形に限定されるものではなく、三角形、矩形など適宜設定することができる。また、線状形状の接触部の形状は、直線に限定されるものではなく、折れ線や曲線など適宜設定することができる。
【００４８】
更に、図９は、第１〜第４の形態に係る空気電池における負極集電部材（第４の形態に係る空気電池においては第２負極集電部材）と負極活物質含有部材との接触部の配置を説明する図（ａ）〜（ｅ）である。図９（ａ）に示すように、負極集電部材２２（又は第２負極集電部材２２Ｂ）と紙面上方に配設される図示しない負極活物質含有部材との接触部βが複数の分散点上に配置されているか、図９（ｂ）及び（ｃ）に示すように、負極集電部材２２（又は第２負極集電部材２２Ｂ）と紙面上方に配設される図示しない負極活物質含有部材との接触部β、γが複数の平行線上に配置されているか、又は図９（ｄ）及び（ｅ）に示すように、負極集電部材２２（又は第２負極集電部材２２Ｂ）と紙面上方に配設される図示しない負極活物質含有部材との接触部β、γが交差点を有する線上に配置されていることが好ましい。これにより、負極活物質含有部材の収容部の投影面積を大きくすることなく、負極反応面積を増大させることが可能となる。この結果、空気電池の高容量化を実現し得る。また、負極活物質の正味のサイズを大きくすることなく、空気電池の高容量化を実現し得るという利点もある。更に、接触部β、γが負極集電部材２２又は第２負極集電部材２２Ｂの平面視対角線上に配置されていると、車載時の耐振動性が向上するという利点もある。
【００４９】
次に、本発明の一形態に係る空気電池の製造方法について詳細に説明する。本発明の一形態に係る空気電池の製造方法は、上記本発明の一形態に係る空気電池の製造方法の好適例である。従って、本発明の一形態に係る空気電池は、本発明の一形態に係る空気電池の製造方法によって製造されたものに限定されるものではない。
【００５０】
本形態の空気電池の製造方法は、上記形態の空気電池を製造するに際して、負極集電部材又は第２負極集電部材と負極活物質含有部材とを、耐アルカリ性及び導電性を有するペースト状、箔状及びテープ状からなる群より選ばれる少なくとも１種の接着材を用いて接触部の形状を点状形状又は線状形状として接合するか、又はスポット溶接、レーザ溶接及び拡散接合からなる群より選ばれる少なくとも１種の冶金的接合方法を用いて接触部の形状を点状形状又は線状形状として接合する製造方法である。ペースト状の接着材を用いる場合には、１７０℃程度で１〜２時間焼成することが好ましい。
【００５１】
このように製造することにより、負極活物質含有部材の収容部の投影面積を大きくすることなく、負極反応面積を増大させることが可能となる。この結果、空気電池の高容量化を実現し得る。また、負極活物質の正味のサイズを大きくすることなく、空気電池の高容量化を実現し得るという利点もある。
【００５２】
以上、本発明を若干の形態によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
【００５３】
例えば、上述した各形態に記載した構成は、各形態毎に限定されるものではなく、例えば、負極活物質含有部材及び負極集電部材の構成の細部や、これらの接合状態を変更したり、各形態の構成を上述した各形態以外の組み合わせにしたりすることができる。
【符号の説明】
【００５４】
１Ａ〜１Ｇ  空気電池
１０  正極
２０  負極
２２  負極集電部材
２２Ａ  第１負極集電部材
２２Ｂ  第２負極集電部材
２４  負極活物質含有部材
２４Ａ  ゲル体の負極活物質含有部材
２４Ｂ  有孔部材
２４ａ  負極活物質含有部材の表面
２４ｂ  負極活物質含有部材の裏面
２４ｃ  負極活物質含有部材の側面
２６  導電性接着材
３０  電解質
α  貫通孔
β  点状形状の接触部
γ  線状形状の接触部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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