(57)【要約】  本発明は、空気亜鉛電池を開示する。本発明は、酸素の供給および空気の流れを促進することにより冷却をするために、管状のカソードを使用し、亜鉛板または亜鉛粉末をアノードとして使用し、そして、水酸化カリウム（ＫＯＨ）を電解質として使用している。特に、使用者の利便性のために、通常時は、水酸化カリウムを含む電解質容器は、バッテリースタックと分離されている。しかし、バッテリー使用時には、電気を起こすために、電解質をバッテリーに挿入する。このように、必要に応じて、電解質を供給するために、電解質を含む電解質容器３００の下にバッテリースタック２００が配置されている。バッテリースタック２００および電解質容器３００の双方は、バッテリー筐体１００に収納されている。
2008535156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノードとして亜鉛板または金属亜鉛粉末が使用され、酸化剤として空気が使用され、電解質として水酸化カリウム水溶液が使用される空気亜鉛電池であって、
電解質を含む電解質容器３００と、
必要に応じて前記電解質容器３００から電解質を供給するために、前記電解質容器３００の下方に配置されたバッテリースタック２００と、
前記電解質容器３００と前記バッテリースタック２００とが格納されるバッテリー筐体１００と、を含む、空気亜鉛電池。
【請求項２】
前記電解質容器３００には、前記バッテリー筐体１００の内部に差し込まれるための突出形状を有する電解質排出口３１０が複数設けられている、請求項１に記載の空気亜鉛電池。
【請求項３】
前記電解質容器３００の前記電解質排出口３１０のそれぞれは、電解質が満たされた後は密封された状態に維持されており、貫通された場合には電解質を排出することができる密封フィルム３１２によって密封されている、請求項２に記載の空気亜鉛電池。
【請求項４】
密封力を向上し得る外側へ向かった突出部３１１は、前記電解質容器３００の前記電解質排出口３１０の外周に形成されている、請求項２に記載の空気亜鉛電池。
【請求項５】
前記電解質容器３００は、前記バッテリー筐体１００の上半分と一致する大きさを有し、暫定的な位置を固定し得るように、前記バッテリー筐体１００の内側へ向かった突出端１１０が挿入される固着スロット３２０が外周に形成されている、請求項１に記載の空気亜鉛電池。
【請求項６】
前記電解質容器３００は、前記バッテリー筐体１００中に挿入されているときに露出している上面を押し、前記バッテリー筐体１００の内側へ向かった突出端１１０より低い位置に、露出された上面が挿入されるようにすることにより、離脱が防止されている、請求項１に記載の空気亜鉛電池。
【請求項７】
前記電解質容器３００は、その外周に形成され、前記バッテリー筐体１００の内部へ空気の流れを誘導する通気ガイド３３０を有する、請求項１に記載の空気亜鉛電池。
【請求項８】
前記電解質容器３００中に満たされている電解質は、水酸化カリウム溶液である、請求項１に記載の空気亜鉛電池。
【請求項９】
前記バッテリースタック２００は、
規定の内部空間２１１を有するスタックケース２１０と、
該スタックケース２１０に挿入されている複数のアノードチューブ２４０と、
該アノードチューブ２４０に満たされた亜鉛粉末２４１と、
該スタックケースの下側および上側をふさぐように配置され、複数のホルダーホール２２２を有するカソードホルダー２２０と、
その上端と下端が該カソードホルダー２２０の該ホルダーホール２２２および前記バッテリー筐体１００の底部の固定部とにそれぞれ支持され、空気が中央を流れ得る複数のカソードチューブ２３０を含む、請求項１に記載の空気亜鉛電池。
【請求項１０】
前記アノードチューブ２４０は、外側の全面および内側の上端と下端が、電気的な絶縁被覆部２４３によって被覆された薄い銅板を曲げることによって、長方形状に形成されている、請求項９に記載の空気亜鉛電池。
【請求項１１】
前記アノードチューブ２４０の前記電気的な絶縁被覆部２４３は、並列接続のために、電気的に絶縁しているポリマー接着剤からなり、前記アノードチューブ２４０は、前記電気的な絶縁被覆部２４３によって互いに連続的に結合された状態で、前記スタックケース２１０に格納されている、請求項１０に記載の空気亜鉛電池。
【請求項１２】
前記カソードチューブ２３０は、内部に空気を流すため、上側および下側の結合端２３１を除いた円柱の表面に、複数の微細な穴２３３ａを有し、前記微細な穴が形成されている外周の上に、触媒被覆層２３２が設けられている、請求項９に記載の空気亜鉛電池。
【請求項１３】
上記触媒被覆層２３２は、６０〜９０重量％の割合のテフロン（登録商標）が混合した活性炭からなる第１被覆層２３２ａおよび３０〜６０重量％の割合のテフロンが混合した活性炭からなる第２被覆層２３２ｂからなる、請求項１２に記載の空気亜鉛電池。
【請求項１４】
前記バッテリースタック２００のカソードホルダー２２０では、上記ホルダーホール２２２の周囲上に、複数の突出縁２２２ａが設けられ、前記カソードチューブ２３０は、各ホルダーホール２２０に挿入された後、前記ホルダーホール２２２の周囲の該突出縁２２２ａおよび前記カソードチューブ２３０の上側の結合端２３１は、金属スリーブを介して接続されている、請求項９に記載の空気亜鉛電池。
【請求項１５】
前記カソードホルダー２２０は、前記ホルダーホール２２２の間に配置され、電解質の注入のための複数の電解質注入口２２１をさらに含む、請求項１４に記載の空気亜鉛電池。
【請求項１６】
前記カソードホルダー２２０の電解質注入口２２１は、突き出した管状部分２２１ａおよび突き出した管状部分の中心に配置された傾斜した差し込み管状部分２２１ｂとからなる２重構造を有し、前記傾斜した差し込み管状部分２２１ｂは、迅速に前記密封フィルムを貫通しえる部分である、請求項１５に記載の空気亜鉛電池。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔技術分野〕
本発明は空気亜鉛電池に関する。特に、理想的に電気を起こすために、亜鉛粉末および銅アノードを含む、バッテリー筐体の内部中のバッテリースタックと、バッテリースタックの上に取り付けられ、必要に応じて、亜鉛粉末中に供給される電解質容器中の電解質のための電解質容器とを有する空気亜鉛電池に関する。
【０００２】
〔背景技術〕
一般的に、空気亜鉛電池は、その安全性と高い特定のエネルギー価のため広く使用されている。
【０００３】
主に使用されているタイプは、一次電池として広く利用されているボタン電池、および、アノード材料である亜鉛を交換可能な燃料電池タイプ(米国特許出願番号２００２-０１４２２０３および米国特許番号６,０５７,０５２号)を含む。
【０００４】
しかしながら、その利用が限られるの１つの理由として、短い有効期間（シェルフライフ）を挙げることができる。これは、空気中で、二酸化炭素と水酸化カリウムとの反応により炭酸カリウムが生成することによる電解質の性能の低下、および、亜鉛粉末と、水溶液電解質と間の反応による酸化亜鉛の生成のためにパワーが失われるためである。
【０００５】
そのような問題を防ぐのため多くの研究がなされているが、依然未解決の問題である。
【０００６】
主な理由は、一般に、いったん空気亜鉛電池を使用し始めると、すぐに完全に消費されることにある。そのため、主に、非常時に使用される。一方では、内部放電により、既に電池残量が減少している場合には、使用者が危険にさらされることもある。
【０００７】
従って、最も好ましいタイプは、電解質と燃料金属とを、別々に保持することである。そして、この態様により、上述した２つの原因を取り除くことができる。
【０００８】
外部から水を注入することによって稼動するタイプは、すでに開発されている。しかし、このタイプの電池は、電池中に、あらかじめ水酸化カリウムを含んでいなくてはならない。そして、たとえ、パッケージされた場合であっても、湿気を含む水酸化カリウムと、徐々に浸透する二酸化炭素との反応を完全に排除することは不可能である。
【０００９】
そのうえ、水酸化カリウムの潮解による吸湿により、バッテリー内部において、腐食反応が起こる可能性もある。
【００１０】
他の方法は、水酸化カリウム溶液を準備し、使用時にそれを注入することである。この態様は、水酸化カリウム溶液の毒性によって人体に害を与えるだけでなく、取り扱いが不便である。一般に、たいていの使用者は、安全で迅速な注入が可能なタイプの電池を望んでいる。
【００１１】
また、空気亜鉛電池の性能は、管状のカソードの構造におおいに影響される。バッテリーのサイズを小さくするために、空気通過のための空間が縮小された場合には、空気の流れが促進されなくなる。そのため、性能が低下するのである。
【００１２】
この点に関して、たいていの慣用技術は、板状のカソードを使用しており、いくつの技術（たとえば、米国特許番号６,３０９,７７１および米国特許番号６，１９０,７９２）では、管状構造を使用している。しかしながら、これらの技術は、アノードと電解液を有する可逆電池の循環中に電気的な充電と放電をするタイプである。
【００１３】
空気の流れを促進し、必要な空間を減少させるために、管状のカソードを使用することが好ましい。このことは、微細化された使い捨てのバッテリーンの場合には、なおさらである。
【００１４】
〔発明の開示〕
〔技術的課題〕
〔技術的解決〕
上記課題を解決するために、本発明は、アノードとして亜鉛板または金属亜鉛粉末が使用され、酸化剤として空気が使用され、電解質として水酸化カリウム水溶液が使用される空気亜鉛電池であって、
電解質を含む電解質容器と、必要に応じて該電解質容器から電解質を供給するために、該電解質容器の下方に配置されたバッテリースタックと、該電解質容器と該バッテリースタックとが格納されるバッテリー筐体と、を含む、空気亜鉛電池を提供する。
【００１５】
前記電解質容器には、前記バッテリー筐体の内部に差し込まれるための突出形状を有する電解質排出口が複数設けられていることが好ましい。
【００１６】
前記電解質容器の前記電解質排出口のそれぞれは、電解質が満たされた後は密封された状態に維持されており、貫通された場合には電解質を排出することができる密封フィルムによって密封されていることが好ましい。
【００１７】
密封力を向上し得る外側へ向かった突出部は、前記電解質容器の前記電解質排出口の外周に形成されていることが好ましい。
【００１８】
前記電解質容器は、前記バッテリー筐体の上半分と一致する大きさを有し、暫定的な位置を固定し得るように、前記バッテリー筐体の内側へ向かった突出端が挿入される固着スロットが外周に形成されていることが好ましい。
【００１９】
前記電解質容器は、前記バッテリー筐体中に挿入されているときに露出している上面を押し、前記バッテリー筐体の内側へ向かった突出端より低い位置に、前記バッテリー筐体の露出された上面が挿入されるようにすることにより、離脱が防止されていることが好ましい。
【００２０】
前記電解質容器は、その外周に形成され、前記バッテリー筐体の内部で空気の流れを誘導する通気ガイドを有することが好ましい。
【００２１】
前記電解質容器中に満たされている電解質は、水酸化カリウム溶液であることが好ましい。
【００２２】
前記バッテリースタックは、規定の内部空間を有するスタックケースと、
該スタックケースに挿入されている複数のアノードチューブと、
該アノードチューブに満たされた亜鉛粉末と、
前記スタックケースの下側および上側をふさぐように配置され、複数のホルダーホールを有するカソードホルダーと、
その上端と下端が該カソードホルダーの該ホルダーホールおよび前記バッテリー筐体の底部の固定部とにそれぞれ支持され、空気が中央を流れ得る複数のカソードチューブと、を含むことが好ましい。
【００２３】
前記アノードチューブは、外側の全面および内側の上端と下端が、電気的な絶縁被覆部によって被覆された薄い銅板を曲げることによって、長方形状に形成されていることが好ましい。
【００２４】
前記アノードチューブの前記電気的な絶縁被覆部は、並列接続のために、電気的に絶縁しているポリマー接着剤からなり、前記アノードチューブは、前記電気的な絶縁被覆によって互いに連続的に結合された状態で、前記スタックケースに格納されていることが好ましい。
【００２５】
前記カソードチューブは、内部に空気を流すため、上側および下側の結合端を除いた円柱の表面に、複数の微細な穴を有し、前記微細な穴が形成されている外周の上に、触媒被覆層が設けられていることが好ましい。
【００２６】
前記触媒被覆層は、６０〜９０重量％の割合のテフロン（登録商標）が混合した活性炭からなる第１被覆層および３０〜６０重量％の割合のテフロンが混合した活性炭からなる第２被覆層からなることが好ましい。
【００２７】
前記バッテリースタックの前記カソードホルダーでは、前記ホルダーホールの周囲上に、複数の突出縁が設けられ、前記カソードチューブは、各ホルダーホールに挿入された後、前記ホルダーホールの周囲の該突出縁および前記カソードチューブの上側の結合端は、金属スリーブを介して接続されていることが好ましい。
【００２８】
前記カソードホルダーは、前記ホルダーホールの間に配置され、電解質の注入のための複数の電解質注入口をさらに含むことが好ましい。
【００２９】
前記カソードホルダーの電解質注入口は、突き出した管状部分および突き出した管状部分の中心に配置された傾斜した差し込み管状部分とからなる２重構造を有し、前記傾斜した差し込み管状部分は、迅速に前記密封フィルムを貫通しえる部分であることが好ましい。
【００３０】
〔有利な効果〕
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされ、本発明の第１の課題は、新しい型の使い捨て式の空気亜鉛電池を開発することにある。つまり、種々の基礎的な実験によっては十分な結果が得られなかった課題を解決することができる新しい型の電池を開発する。
【００３１】
従って、本発明の最大の目的は、電解質を別々に保持することにより、長く持続的な電池寿命を有する空気亜鉛電池を提供することにある。
【００３２】
すなわち、本発明は、ポリエチレン容器またはポリプロピレン容器中に配置し、その後、注入口を同種のフィルムまたは塩化ビニールフィルムで密封することにより、長期間の保存が可能な空気亜鉛電池を提供する。そして、機械的な衝撃などによる二酸化炭素の侵入が抑制されている。電解質中の主成分である水酸化カリウムは、濃度が高い状態に維持されている。そのため、水溶液が約−３０℃の温度で凍結することのない状態に保たれている。
【００３３】
本発明の別の目的は、内部の空気が通る経路を有する管状のカソードを設けることにより、比較的小さいサイズであっても、高性能を達成できる空気亜鉛電池を提供することにある。
【００３４】
すなわち、カソードチューブを通して、空気を上向きに迅速に流すことによって、冷却効果はそれに応じて増加し、性能を向上させるために、酸素の供給が促進される。そして、さらに、チューブの内部での空気の流れは、反応性を助ける。なぜなら、カソードチューブ内への酸素の浸透が、チューブ内部の圧力が外側の圧力より高いことにより、容易になるためである。
【００３５】
また、本発明のさらに別の目的は、高生産性により組み立てやすい空気亜鉛電池を提供することにある。これは、貫通したカソードチューブを形成することにより、複数のセルを組み立てる場合の構造が簡素化されるためである。
【００３６】
本発明のさらに別の目的は、弱いカソードチューブを内側に配置し、強いアノードを外壁の近くに配置することにより、機械的強度が増加し、安全性が向上した空気亜鉛電池を提供する。すなわち、空気亜鉛電池の大部分は、必要とする特別な機械的保護をなすために、外側に向ったしたカソード表面をもつ形状を有する。そのため、重量または容量の追加増加が起こりえる。しかしながら、上述した構成により、そのような不利益は排除することができる。
【００３７】
さらに、本発明の他の目的は、電解質を含む電解質容器をバッテリーの最上に配置すること、注入口を遮断するフィルムとバッテリーの溶液供給口との間を規定の間隔で離間した状態を維持すること、および、電解質の注入のために、外力によりフィルムとバッテリーとが接触したときにフィルムが裂かれるようにしておくことにより、実施可能性が非常に向上した空気亜鉛電池を提供することにある。
【００３８】
さらに、本発明のさらなる他の目的は、バッテリーの注入口と、電解質が導入された後でさえ、強固に密封された電解質容器の開口とを組み合わせることにより、動作時でさえ、安全性が改善した空気亜鉛電池を提供することにある。
【００３９】
さらに、本発明の別の目的は、電気機器に容易に接続されることができる空気亜鉛電池を提供することにある。
【００４０】
〔図面の説明〕
これらの特徴および他の特徴、態様および本発明の好ましい実施形態の利点は、下記の詳細な説明において、図面と共に、より十分に説明されるであろう。
【００４１】
図１は、本発明の実施形態に従った空気亜鉛電池の全体のブロック図である。
【００４２】
図２は、本発明のバッテリースタックを示している部分的な斜視図である。
【００４３】
図３は、本発明の電解質容器を示す前面図および底面図である。
【００４４】
図４は、本発明の動作を示す部分的な断面図である。
【００４５】
図５は、本発明のカソードホルダーの最上面図および縦断面を示す図である。
【００４６】
図６は、本発明のカソードチューブの製造プロセスを示す図である。
【００４７】
図７は、本発明のカソードチューブの縦断面と拡大した細部を示す図である。
【００４８】
図８は、本発明のアノードチューブの展開図および透視図を示す図である。
【００４９】
〔最良の実施形態〕
下記に本発明の最も好ましい実施形態に関して、添付の図面を参照しつつ説明する。
【００５０】
図１に示されるように、本発明に従った空気亜鉛電池は、電解質を含む電解質容器３００と、必要に応じて、電解質容器３００から電解質が供給される、電解質容器３００の下に配置されたバッテリースタック２００と、バッテリースタック２００と電解質容器３００との両方を含むバッテリー筐体１００とを含む。
【００５１】
バッテリー筐体１００は、連結されたバッテリースタック２００と電解質容器３００とをその内部に保持でき、酸化剤として使用される空気がスムーズに出たり入ったりできる構造を有する。
【００５２】
バッテリー筐体１００は、ＰＥや、ＰＰや、ＰＶＣやＡＢＳなどの頻繁に使用される低価格であるプラスチック材料の射出成形によって製造される。
【００５３】
図１に示すように、バッテリー筐体１００の底部の固定部では、入れ物としての機能を果たす一部を形成するために、アノードチューブ２３０の下部の端に差し込まれている。そして、バッテリー筐体１００の上部は完全に開口している。そして、上端は、内側に向けた突出端１１０として形成される。この突出端１１０は、電解質容器３００を固定するように形成され、そして、電解質容器３００の外周において形成された固着スロット３２０に挿入される。このとき、バッテリースタック２００と電解質容器３００とは、予め規定された間隔ｈとより少なく差し込まれた状態で保たれる。使用時には、バッテリー筐体１００より軟質の材料で作られた電解質容器３００の上部を外側から押し、そして、突出端１１０の隙間が小さくなり、バッテリー筐体１００へ押し込まれる。
【００５４】
固着スロット３２０中に、突出端１１０が差し込まれているために、電解質容器３００は一旦バッテリー筐体１１０に差し込まれると、強制的に引き抜かない限り抜け落ちることがない。そのため、使用者は、安全に使用を続けることができる。
【００５５】
バッテリー筐体１００中に組み立てられたバッテリースタック２００は、複数のカソードチューブ２３０と、亜鉛粉２４１を含む複数のアノードチューブ２４０を有する。そして、バッテリースタック２００は、実際には電気を生み出す役割を果たす。
【００５６】
各アノードチューブ２４０は、亜鉛粉末２４１と、材料として銅からなるネガティブプレート２４２とからなる。そして、電解質容器３００は、それらの中に電解質３４０を含む。また、電解質容器３００は、空気を通過させるための通気スロット３３０と、バッテリー筐体１００を挿入するための突出端１１０のための締め付けスロット３２０と、バッテリースタック２００のカソードホルダー２２０に形成された電解質注入口２２１に差し込まれる電解質排出口３１０と、を有する。それぞれの電解質排出口３１０は、それらの外周に形成され、外側へ向かった突出部３１１を有する。そのため、突出部３１１の外側を、電解質注入口２２１と適合させることを可能にする。そして、このために、電解質の漏れを抑制することができる。
【００５７】
カソードチューブ２３０は管状であり、そして内部は、空気が流れることが可能な形状を有している。
【００５８】
すなわち、図６および図７に示すように、複数の微細な穴２３３aが上部および下部の結合端２３１を除く柱状の表面の上に形成されている。微細な穴が形成された外周は、触媒被覆層２３２により覆われている。
【００５９】
このとき、触媒被覆層２３２は、６０〜９０重量％のテフロン（登録商標）が混合された活性炭からなる第１被覆層２３２ａと、３０〜６０重量％のテフロン（登録商標）が混合された活性炭とからなる第２被覆層２３２ｂとからなる。
【００６０】
もちろん、カソードチューブ２３０は、それが長方形のチューブである場合でさえも、実質的には類似の機能を示し、空気の流れは自然対流によって作られる。このとき、電気が生み出されるときに、バッテリーの温度が上昇するため、カソードチューブ内部の空気が上向きに動くという煙突現象が誘発される。そのような煙突効果により、空気の流れは促進され、その結果、安定した出力が得られる。
【００６１】
これらの態様により、本発明は、下記のように様々な利点を有する。
【００６２】
まず、第１に、酸素の供給を迅速にするため、空気の流れが速くなる。そして、チューブの内部において、酸素の圧力が高いため、出力を増加させるよう、外側への浸透が容易になる。
【００６３】
第２に、バッテリーの構造が、より簡単であり強固なものとなる。
【００６４】
第３に、不要なスペースが減少し、小型化（コンパクトになる）し、エネルギー密度を高くすることができる。
【００６５】
次に、図２と図６に示されているように、カソードチューブ２３０の外周は、触媒被覆層２３２が形成される。そして、カソードチューブ２３０の外周には、亜鉛粉２４１で満たされる空間が設けられている。この空間に満たされた亜鉛粉末２４１が、カソードチューブ２３０を囲む。一方、外側は、長方形のアノードプレート２４２によって覆われている(図８参照)。カソードチューブ２３０およびアノードプレート２４２によって形成されたセルの負端子と正端子は、それぞれすなわち、隣接しているセルにおける反対の端末、つまり、正端子および負端子とそれぞれ接続される。
【００６６】
アノードプレート２４２は、薄い長方形の柱形状を有し、そして、隣接するアノードプレート２４２と絶縁するために、例えば、プラスチックの区切りが使用されているか、外部をエポキシなどの絶縁被覆部２４３により覆われている。このとき、絶縁被覆部２４３は、並列接続のために、電気的に絶縁するポリマー接着剤からなる。組立てでは、カソードチューブ２４０のそれぞれを、絶縁被覆部２４３を介して、互いに接続し、そして、それらをスタックケース２１０中に設ける。その後、スタックケース２１０をバッテリー筐体１００に再度挿入する。
【００６７】
本発明は、従来のアルカリ乾電池か空気亜鉛電池において、使用される亜鉛粉末を用いる。平均の直径が、０.１〜０.２ｍｍの直径である亜鉛粉末は、薄い銅板によっておおわれた各セル中に満たされている。薄い銅板は、亜鉛粉末の酸化で得られた電子を集めて送る電極の役割を果たす。
【００６８】
本発明に従ったバッテリースタック２００は、予め規定された内部空間２１１を有するスタックケース２１０、スタックケース２１０の内部に差し込まれたアノードチューブ２４０、スタックケース２１０の上部および下部を覆うように配置され、複数のホルダーホール２２２を有するカソードホルダー２２０、および、その上端および下端がカソードホルダー２２０のホルダーホール２２２によって支えられ、空気を中心に流すカソードチューブ２３０を含む。
【００６９】
ここで、バッテリースタック２００のカソードホルダー２２０は、ホルダーホール２２２の周囲に形成された複数の突出縁２２２ａを備えている。カソードチューブ２３０をそれぞれのホルダーホール２２２に差し込んだ後、ホルダーホール２２２の周囲に突出縁２２２ａおよびカソードチューブ２３０の上部の結合端２３１が、金属のスリーブ２２３によって接合されている。ボディー２３０の下端は、金属スリーブ２２３によって、バッテリー筐体１００の下部の固定部に差し込まれる。
【００７０】
次に、電解質容器３００の詳細を図３に示す。
【００７１】
この電解質容器３００は、水酸化カリウム溶液を保持するためのものであり、そして、軟質のポリエチレンが材料として好ましい。
【００７２】
図３に示すように、いくつかの排出口３１０が電解質容器３００の下部で形成されている。そして、電解質３４０が満たされた後、排出口３１０は、ポリエチレンフィルムからなる密封フィルム３１２によって密封されている。
【００７３】
排出口３１０の外周には、使用者が、電解質注入口２２１の中で排出口３１０を強固に適合させるため、外側へと向いた突出部３１１が形成されている。上述のように、このようにして、電解質の漏れを抑制している。電解質容器３００は、バッテリー筐体１００の突出端１１０と結合するための固着スロット３２０および逃げる空気を排気するための通気スロット３３０を有する。また、これらのスロット３２０、３３０は、電解質容器３００の機械的強度を増加させる役割を果たす。
【００７４】
上述の構成による本発明にかかるバッテリーの起動は、電解質を注入することによって行なわれる。
【００７５】
電解質３４０で満たされた電解質容器３００は、バッテリー筐体１００の上端と比較して、突き出た状態を維持している。このとき、電解質密封フィルム３１２は、電解質容器３００の電解質排出口３１０に取り付けられている。
【００７６】
図４に示すように、電解質容器３００を押すために外力を加えることにより、ギャップｈと同程度まで、バッテリー筐体１００へさらに押し込まれる。このとき、電解質容器３００の固着スロット３２０に差し込まれているバッテリー筐体１００の突出端１１０は、固着スロット３２０から離れ、電解質容器３００が離脱することを抑制するために、電解質容器３００の端部（図面中の上端部）を捉える。
【００７７】
これと同時に、電解質が電解質容器３００からバッテリースタック２００に流れるように、バッテリースタック２００の上に形成された電解質注入口２２１の突き出た菅状部２２１ａ中の鋭く突き出た差し込み管状部２２１ｂの斜面により、シーリングフィルム３１２が引き裂かれる。
【００７８】
バッテリーの亜鉛粉末２４１中に電解質がしみ込み、これにより、電気が起きる。
【００７９】
このとき、電解質の排出口３１０の外周では、外側を向いた突出部３１１が、電解質注入口２２１の内壁と接触するように近接するように外部の力によって変形される。そのため、電解質の漏れが抑制される。
【００８０】
次に、図６を参照しつつ、カソードチューブ２３０を製造する方法について説明する。
【００８１】
エアカソードを製造する方法は、広く知られているが、しかし、それらのたいていは、板形状に製造する方法である。そして、管状形状のいくつかは、このプレートフォーム電極を巻くことによって製造される。
【００８２】
そして、それらは内部が電解質で満たされて、外部が空気と接触するような形状をしている。しかし、本発明では、内部において空気が流れ、外部が電解質で満たされる形状を有している。
【００８３】
管状のカソードチューブ２３０のために、管状の銅のチューブを準備した。銅のチューブは、直径が７〜９ｍｍ、長さが８０ｍｍ、および厚さが０.３の厚さの管状である。そして、両方の結合端（ジョイント・エンド）２３１の直径は、カソード支持部２２０の支持部穴２２２、およびバッテリー筐体１００の底部のホルダー部とそれぞれ適合するように拡大されている。
【００８４】
銅のチューブの両端２３１を除いた部分は、微細な穴２３３ａを形成するためにエッチングされ、そして、内部に形成された穴の直径は、０.５ｍｍであり、外部に形成された穴の直径は０.２ｍｍである。このポーラスな、つまり、穴の多い銅チューブ２３３は、数ミクロン（ｍｍ）の厚さで、ニッケルによってメッキされた後に、製造されているカーボンペーストによって覆われた。
【００８５】
ここで使用された炭素ペーストは、テフロン（Ｒ）粒子と、活性炭および二酸化マンガン粉末との混合物であった。使用した炭素は、約１,０００m２/gの比較的高い特定の表面積を有する活性炭の一種である。
【００８６】
炭素ペーストとして、テフロン（Ｒ）の含有量が、６０〜９０重量％のものと、テフロンの含有量が３０〜６０重量％のものとを準備した。まず、前者によってポーラスな銅２３３を覆い、次いで、後者によってポーラスな銅２３３を覆った。
【００８７】
このカソードチューブの内部では、空気は流れることが好ましく、液体が漏れないことが好ましい。そのため、高い疎水特性の層をその中に形成する。
【００８８】
必要に応じて、カソードチューブ内に、多孔性のテフロン(登録商標）チューブを配置し、それを接着して完全な密封を実現することもできる。
【００８９】
次に、８０〜２００℃の乾燥オーブンにて乾燥した後、型に入れて、外径が１１ｍｍ、長さが８０ｍｍ、および厚さが約０.６〜０.９ｍｍの管形状を形成するために圧力をかける。
【００９０】
内表面の疎水性を増加させるために、チューブの内側を、固形成分１０〜６０重量％のテフロン（登録商標）分散液を塗った。その後、２００〜３５０℃の熱処理を行なった。このようにして、コーティング層２３２を形成した。この温度で熱処理されたとき、内部のテフロン(登録商標）粒子は、カーボン粒子を固定して保持するように相互に結合する。
【００９１】
このカソードチューブの外部は、テフロン(登録商標）の含有量が小さく、大きい内側面を有するため、比較的親水性である。しかし、内部は疎水特性を有する。そのため、電解質がチューブ内に侵入することを抑制することができる。
【００９２】
次に、塑性構造のカソードチューブ２３０を結合する方法について説明する。
【００９３】
図７に示されるように、カソードチューブ２３０は、両端で露出している結合端２３１を有する。露出部分を使用することによって、管状のカソードチューブの上端は、バッテリーの塑性構造のカソードチューブホルダー２２０と接着している。エポキシ樹脂接着剤は、銅チューブ２３３の両端をバッテリー本体に接着させるために用いられる。
【００９４】
接着している部分への浸透による漏れを防ぐために、鉄鋼板材で作られたスリーブ２２３が、接着している部分を下に押すために使用された。
【００９５】
金属棒がカソードチューブ２３０中に配置され、機械的により強い接触を得るため、鉄鋼板材で作られたスリーブを曲げるべく外部から力が加えられる。
【００９６】
次に、複数の長方形状の銅チューブアノードを製造する方法について説明する。
【００９７】
本発明において、可塑性のバッテリースタック中に、内部区切りがある場合と、それがない場合の双方について試験を行なった。
【００９８】
内部パーティションがある場合、それがプラスチック射出成形によって作られるとき、少なくとも厚さが１〜２ｍｍになり得る。そのため、重量は増加し、電気量が減少する。したがって、電気容量に関しては、内部区切りがない場合の方が有利である。しかし、アノードプレート２４２により、同じ効果を得ることができる。
【００９９】
このとき、薄いアノードプレートを使用することによって、複数のセルの製造および使用することが好ましい。図８に示すように、エポキシなどの電気的な絶縁材を用いて、金属銅板の片面の全体および他の面の上端および下端を被覆する。そして、これらを結合してユニットセルを作成した。
【０１００】
このように、その外側の全面を覆っている被覆部２４３を外側に向かせて、端部だけを覆っている被覆部２４３、つまり、金属表面が露出している側、を内側に向かせる。そして、ユニットセルを互いに、直列接続をするのに適した方法により取り付ける。また、このとき、セル同士を取り付けるためにエポキシ被覆接着剤を使用する。
【０１０１】
このようにして、図８の最終図面に示すように、エポキシ樹脂からなる被覆部２４３が電気的に互いを絶縁している複数のバッテリースタックが形成され、そして、内部空間が維持されている。そのため、より多量の亜鉛粉および電解質を配置することが可能となる。
【０１０２】
〔産業上の利用可能性〕
本発明の空気亜鉛電池は、緊急用電池として用いることができる。これは、電解質容器を押して、電解質が亜鉛粉末に供給されない限り、電解質を永久に保持できるためである。そして、既に電解質の供給が開始している電解質容器が抜けてしまうことがなく、電解質の供給を良好に行なうための構造を有している。そのため、全ての電解質が消費される前に、十分な電気量を供給することができる。したがって、本発明は、使い捨てのバッテリーを必要とする種々の電気製品およびデバイスにおいて、好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】図１は、本発明の実施形態に従った空気亜鉛電池の全体のブロック図である。
【図２】図２は、本発明のバッテリースタックを示している部分的な斜視図である。
【図３】図３は、本発明の電解質容器を示す前面図および底面図である。
【図４】図４は、本発明の動作を示す部分的な断面図である。
【図５】図５は、本発明のカソードホルダーの最上面図および縦断面を示す図である。
【図６】図６は、本発明のカソードチューブの製造プロセスを示す図である。
【図７】図７は、本発明のカソードチューブの縦断面と拡大した細部を示す図である。
【図８】図８は、本発明のアノードチューブの展開図および透視図を示す図である。
【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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【国際調査報告】
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