(57)【要約】【課題】本発明は、ラミネートシートによって成形された外装容器を用いた金属空気電池において、生産工程が簡単で低コストであるとともに容量劣化を起こしにくく、かつ任意な形状の電池設計ができる電池を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、正極と、負極と、その間にセパレータが介在し、複合合成樹脂フィルムからなるラミネートシートによって成形された外装容器に収納されている金属空気電池において、上記外装容器は正極側ラミネートシートと負極側ラミネートシートからなり、正極側ラミネートシートの少なくとも１層は１つ以上の空気孔を有し、また少なくとも１層は撥水性を有した膜であることを特徴とする。さらに、正極側ラミネートシートの構成層の内の１層は、酸素選択透過性を有する物質を含む層であり、また、撥水性膜は、フッ素系樹脂であることが好ましい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と、負極と、その間にセパレータが介在している発電要素が、合成樹脂フィルム層を有する複数の層からなるラミネートシートによって成形された外装容器に収納されている金属空気電池において、
上記外装容器は、正極側ラミネートシートと負極側ラミネートシートからなり、正極側ラミネートシートの内の少なくとも１層は１つ以上の空気孔を有し、また少なくとも１層は撥水性を有した膜であることを特徴とする金属空気電池。
【請求項２】
上記正極側ラミネートシートを構成する複数の層の内の少なくとも１層は、酸素選択透過性を有する物質を含む層であることを特徴とする請求項１記載の金属空気電池。
【請求項３】
上記撥水性を有した膜は、フッ素系樹脂であることを特徴とする請求項１、２記載の金属空気電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属空気電池に関し、特にラミネートシートによって外装された金属空気電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の携帯電話等の機器の普及、進歩に伴い、その電源である電池の高容量化、軽量化等が望まれている。このような中で、金属空気電池は正極活物質を大気中の酸素とするため、ほとんど電池内に体積を要せず、その分負極金属は他の電池系に対して、２倍の体積を所有できるものとなり、高容量化の面で非常に優れている。現在ボタン、コイン電池において正極に空気極、負極に亜鉛、電解液に水酸化カリウム水溶液を要する空気亜鉛電池が存在しており、補聴器等に使用されている。
【０００３】
これらの電池は小型であるが、用途が限定されており、より大型で広範囲に応用できる形状の電池が求められている。
すなわち、金属空気電池のエネルギー密度は、リチウム電池の約２倍、アルカリマンガン電池の約５倍もあることから、既存の医療機器、ページャー用途ばかりでなく、携帯用電子機器の非常用電源としての役割も期待されている。
【０００４】
ところで、既存の金属空気電池は外装容器に金属缶を用いていることから（特許文献１参照）、電池形状の制限やエネルギー密度にロスが生じる。また、空気極の集電が外装缶と線接触になる構造のため、高電流放電や質量当たりのエネルギー密度にも限界があった。
【０００５】
このような、金属空気電池における従来の実情を解決するために、生産工程が簡単で低コストであるとともに高電流放電が可能であり、かつ任意な形状の電池設計ができる複合合成樹脂フィルムからなる外装容器に収納されている金属空気電池が期待されている。
【０００６】
従来、金属空気電池のパッケージを、ラミネートフィルムを用いて行おうとすることは公知である（特許文献２参照）。
ところが、金属空気電池は、放電時に大気中からの酸素を供給して反応をつづけるものであり、空気の透過が必須である。しかし、大気と触れることにより、酸素だけでなく水蒸気や炭酸ガスまでも内部に取り込んでしまう。そのため外気の湿度の影響を受け、電解液の濃度、体積の変化や、炭酸ガスによる電解液の変質による放電容量の劣化という問題が生じる。特に既存のボタン、コイン電池に比べて大面積になればなるほど、この問題は顕著となる。そのため、酸素を選択的に透過して水、炭酸ガス等をなるべく遮断する酸素選択透過膜を配することが重要となる。このように、金属空気電池にとっては、前記特許文献２記載の構造では、十分に上記問題点を解決しているものとはいえなかった。
【０００７】
これまでに、電極本体の片面に撥水性層を備えた酸素ガス選択透過膜を密着させた空気電極が公知である（特許文献３参照）。またガス極空気側表面に、微細孔を有する多孔質体の表面及び内部に金属酸化物を有する複合膜を一体的に添着して成る構造の空気電池も公知である（特許文献４参照）。しかしながら、これらは、いずれも空気極に酸素選択透過性膜を配しているため、最も大気と接触する外容器から電池内部への水蒸気や炭酸ガスの進入を完全に防止することは困難である。よって、このように進入した水蒸気や炭酸ガスは、少なからず電池材料に悪影響を与えてしまう欠点を有している。
【０００８】
【特許文献１】特表２００２−５３２８５８号公報
【特許文献２】特開２００３−００７３５７号公報
【特許文献３】特開昭５７−１１１９５７号公報
【特許文献４】特開昭６０−５４１８２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来の実情を解決するために提案されたものであり、複合合成樹脂フィルムからなるラミネートシートによって成形された外装容器を用いることにより、このシートを活かした電池設計を行い、生産工程が簡単で低コストであるとともに容量劣化を起こしにくく、かつ任意な形状の電池設計ができる金属空気電池を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、正極と、負極と、その間にセパレータが介在し、複合合成樹脂フィルムからなるラミネートシートによって成形された外装容器に収納されている金属空気電池において、上記外装容器は正極側ラミネートシートと負極側ラミネートシートからなり、正極側ラミネートシートの少なくとも１層は１つ以上の空気孔を有し、また少なくとも１層は撥水性を有した膜であることを特徴とする金属空気電池である。
【００１１】
上記本発明において、上記正極側ラミネートシートを構成する複数の層の内の少なくとも１層は、酸素選択透過性を有する物質を含む層であることが好ましい。また、上記撥水性を有した膜は、フッ素系樹脂であることが好ましい。
【００１２】
上述したような本発明に係わる金属空気電池では、合成樹脂フィルムからなるラミネートシートによって成形された外装容器を有していることから、生産工程が簡単で低コストであるとともに任意な形状の電池設計ができ、正極側ラミネートシートの少なくとも１層は１つ以上の空気孔を有し、また少なくとも１層は撥水性を有した膜であることにより、最も大気と接触する位置で水蒸気や炭酸ガスの遮断、酸素の選択透過を可能とし、よって容量劣化や漏液を起こしにくく、かつ高電流放電を可能にする電池を提供できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
［電池形状］
図１および図２が、本発明に係わる金属空気電池の一構成例であり、図１は金属空気電池の平面図、図２は金属空気電池の構成要素に分解して示した斜視図である。
図１に示すように、本実施の形態の金属空気電池１は、ラミネートシート２，９によって、発電要素を被包した構造をしている。図１及び図２の本実施の形態の電池においては、負極側ラミネートシート９が、内部に発電要素を収納できるように、凹状に成形されている。そして、この凹状の縁部に正極側ラミネートシート２が接着され、外装容器を構成している。この正極側ラミネートシート２と負極側ラミネートシート９との接合界面から正極タブ１０及び負極タブ１１が突出して設けられている。
この正極側ラミネートシート２と負極側ラミネートシート９とは、それらの一部において連結していてもよいし、又は分離していても差し支えない。また、正極側ラミネートシート２が凹状となるように成形されていてもよい。
【００１５】
上記正極側ラミネートシート２と凹状に形成された負極側ラミネートシート９とで構成される内部空所に、本実施の形態の金属空気電池の発電要素が収容されることになる。この発電要素は、正極側ラミネートシート２に面して、空気拡散紙４、空気極シート５、セパレータ６、負極亜鉛ゲル７、及び負極集電体８が順次積層配置される。そして、上記空気極シート５には正極タブ１０が、また、負極集電体８には負極タブ１１が電気的に接続されており、これらのタブは、上記したように、正極側ラミネートシート２及び負極側ラミネートシート９との接合界面から電池外装容器外に導出されている。
【００１６】
［正極側ラミネートシート］
本発明において、正極側ラミネートシート２に要求される性質としては、酸素を正極である空気極シートに供給できるように酸素透過性を有すること、水分、炭酸ガスなど、電池を構成する物質を損なうような物質の進入を阻止できること、などの要件が必要である。さらに、外部から印加される機械的力によって発電要素を含む電池が破壊されないような機械的強度を備えていることが好ましい。本発明の金属空気電池において、これらのすべての要件を満たす材料で構成することができれば、好ましいが、現実的には、これらの機能をそれぞれ備えた複数の膜で構成することが現実的である。
【００１７】
この正極側ラミネートシート２に上記要件を具備させるため、本実施の形態において用いる正極側ラミネートシート２は、上記多層構造のラミネートシートを構成する層の内の少なくとも１層を１つ以上の空気孔を有する層とし、また少なくとも１層が撥水性を有する膜とする。この撥水性を有する膜は、酸素を透過させる材料を用いることが必要である。
【００１８】
また、この正極側ラミネートシート２において、ラミネートシートのいずれかの領域で大気中の酸素が、正極側集電体である空気極シート５に供給されることが必要である。従って、正極側ラミネートシート２のすべての領域において、酸素の空気極シート５への伝達を阻害する層が存在してはならない。そのためには、酸素非透過性層材料には、すべて空気孔３を形成することが必要である。
【００１９】
上記本実施の形態の正極側ラミネートシート２において、水分、炭酸ガスなどを遮断し、機械的強度を保持させるための材料としては、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂などの高分子樹脂フィルムを用いることが好ましい。さらに、これらの高分子樹脂フィルム表面に金属薄膜を形成することによってさらに防湿性を向上させることができる。これらの材料は、酸素非透過性であるため、空気孔３を形成することが必要である。
【００２０】
上記本実施の形態の正極側ラミネートシート２を形成する層は、撥水性を有する膜である。このような撥水性物質としては、例えばポリテトラフルオロエチレン、フルオロエチレンプロピレン等のフッ素系樹脂、あるいは空気は透過するが水蒸気は遮断するような性質を有する物質として、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレン、ポリプロピレン及びこれらの共重合体又は混合体等が挙げられる。
【００２１】
この正極側ラミネートシート２は、酸素選択透過性を有する層を少なくとも１層備えることが更に好ましい。この酸素透過性を有する層としては、酸素選択透過性を有する物質を成膜したものであってもよいし、あるいは酸素選択透過性を有する物質を他の高分子材料のような膜形成性材料に添加して膜形成してもよい。
それ自身で膜を形成する酸素選択透過性材料としては、例えば、ポリシロキサン膜、シリコンポリカーボネート共重合体の膜、エチルセルロース膜、ポリカーボネート膜、ポリウレタン膜が挙げられる。また、これらの膜とＰＴＦＥ層を積層した膜であってもよい。これによって膜の強度を向上させることができ、膜の取り扱いあるいは制御が簡便となる。このような膜を積層する方法としては、蒸着法やスパッタ法が挙げられる。
【００２２】
さらに、高分子材料などに添加して酸素選択透過性を有する膜を形成する物質としては、空気に接触して窒素ガスよりも酸素ガスを選択的に透過する性質を有する物質で、例えばＳｎＯ２，ＴｉＯ２，ＺｎＯ，Ａｌ２Ｏ３などが挙げられる。これらの物質は、高分子材料に配合することなく、蒸着あるいはスパッタ法によって、他の膜表面に成膜することもできる。
【００２３】
上記酸素選択透過性物質は、撥水性物質を混合して成膜してもよい。これによって、膜の強度が改善され、制御あるいは取り扱いが簡便となる。撥水性物質としては、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）があげられる。
【００２４】
上記正極側ラミネートシート２の具体例を、図３に示す。図３（ａ）が正極側ラミネートシートの１例であり、これは、撥水性層３１と基体層３２を積層形成したシートであり、基体層３２の所要箇所には空気孔３３が穿設されている。
このシートにおいて、いずれの層を電池外部面に配置するかは任意であるが、機械的強度の高い材料を外部面に配置することが好ましい。
【００２５】
図３（ｂ）が正極側ラミネートシート２の他の例を示す図である。図３（ｂ）において、図３（ａ）と同一の材料層には同一の符号を付してその説明を省略する。図３（ｂ）において、３４は、金属薄膜である。この層は、透湿を阻止するための層であり、前述のように、スパッタリングあるいは蒸着によって形成することができる。
【００２６】
また、図３（ｃ）は、正極側ラミネートシート２の他の例を示すものであり、撥水性層３１層と金属薄膜３４との間に、樹脂フィルム層３５を介在させるものである。これによって、接着の困難な金属薄膜層３４と撥水性層３１との間に中間的な接着特性を有する樹脂フィルムを介在させることによって強固な接着強度を持つ積層構造体を実現することができる。
【００２７】
また、図３（ｄ）は、撥水性層３１の表面に酸素選択透過性を有する材料層の薄層３６を形成するものであり、この層は、Ａｌ２Ｏ３のような無機物質をスパッタリングや、蒸着によって形成することができる。
【００２８】
上記正極側ラミネートシート２の各層の形成は、それぞれの層を、接着剤を用いて積層形成してもよいし、複数層を積層した後熱溶融して接着させてもよい。あるいは、基体となる層の上に他の層を形成する材料の溶液を塗布して成膜してもよいし、スパッタリングあるいは蒸着によって成膜することもできる。従来知られている任意の成膜手段の採用することができる。
上記正極側ラミネートシート２の厚さは、電池としての使用に耐えることのできる機械的強度を有することが必要であることから、積層した合計厚さは、０．０１〜１ｍｍ程度の範囲が好ましい。
【００２９】
［空気拡散紙］
空気拡散紙は、セルロースやポリプロピレン製の不織布のような材料から形成され、空気孔から電池内に導入される空気が、空気極に均一に供給接触されるよう電池内に配置されるものである。
【００３０】
［空気極シート］
空気極シートは、正極集電体の表面において、酸素還元反応を生起させて起電力を発揮させるためのものであり、正極集電体と、その表面に被着している触媒層とからなるものである。正極集電体としては、メタルスクリーンや、パンチドメタルなどが用いられる。また、触媒層としては、酸素還元能力を有するマンガン酸化物のような金属酸化物、カーボンブラックのような導電材、およびＰＴＦＥを混合した触媒層混合物が用いられている。
【００３１】
上記空気極シート５は、以下のようにして作製される。まず、酸素還元能力を有するマンガン酸化物のような金属酸化物、カーボンブラックのような導電材、およびＰＴＦＥを混合し、触媒層混合物を作製した。次に、この触媒層混合物を、ニッケルメッキを施したステンレスネット製などの金属集電体に圧着充填して一体化することにより、正極触媒シート６を作製することができる。
【００３２】
［セパレータ］
セパレータは、正極集電体と、負極ゲルを電気的に分離するために用いられるもので、一般の一次電池において用いられているセルロース系などのセパレート紙を用いることができる。
【００３３】
［負極ゲル］
負極亜鉛ゲル７は、亜鉛合金粉、アルカリ電解液などの水系電解液、およびポリアクリル酸などのゲル化剤を混合攪拌したものである。
【００３４】
［負極集電体］
負極集電体は、下記負極ゲルに接している導電性基板からなるものであり、平板状あるいは箔状の金属であってもよいし、正極集電体と同様にスクリーン状、メッシュ状、パンチドメタル状のように開口部を有する板状の金属であってもよい。金属としては、銅、ステンレス鋼、あるいはニッケルから形成することができる。
【００３５】
［負極側ラミネートシート］
負極側ラミネートシート９としては、酸素を透過させる必要がないこと以外は、正極側ラミネートシートと同様の機能を備えたものが好ましい。このような負極側ラミネートシートとしては、正極側ラミネートシートと同等の積層構成を有するシートを採用し、空気孔を穿設することなく用いることが好ましい。
【００３６】
［電池の組み立て］
上記構造を有する本実施の形態の金属空気電池は、ラミネートシートを構成する原料シートを用意し、空気孔の穿設など所要の加工を行った後、各層を接着積層する。この際に、正極側ラミネートシート部分と負極側ラミネートシートを切断分離してもよいし、連結したまま成型してもよい。次いで、得られたラミネートシートを用いて、負極側もしくは正極側ラミネートシートをプレス成形などにより凹部を形成する。これによって形成された凹部に発電要素を収容し、外装容器の周辺部において、正極側ラミネートシートと、負極側ラミネートシートとを熱溶着もしくは接着剤を用いた接着によって封口シールする。この際に、正極集電体となる空気極シート５から導出される正極タブ１０及び負極集電体８から導出される負極タブ１１は、封口シール部から突出するように配置しておく。このような手順で、本発明の金属空気電池を作製することができる。
【００３７】
【実施例】
以下、本発明を実施例及び比較例によって更に詳細に説明する。
【００３８】
（実施例１）
外側からポリアミド系樹脂フィルム／アルミニウム層／ポリプロピレン系樹脂フィルムとした３層構造のラミネートシート（厚さ０．１ｍｍ）に空気孔を開孔させた。次に上記ポリプロピレン系樹脂フィルムの内側にシール部分を除いてＰＴＦＥフィルムを接着剤を用いて接着したものを作製して正極側ラミネートシートとした。また負極側ラミネートシートはポリアミド系樹脂フィルムとアルミニウム層とポリプロピレン系樹脂フィルムの３層構造のラミネートシート（厚さ０．１ｍｍ）に、プレスにより縦３５ｍｍ、横５５ｍｍ、高さ３．５ｍｍの収納用凹部を持たせた。その中に、電池外部に負極タブを突出した負極集電体、負極亜鉛ゲル１０ｇ（内容積の６０％）、セパレータ、電池外部に正極タブを突出した空気極シート、空気拡散紙を配置した後、正極側、負極側のラミネートシートを加熱圧着し封口シールすることにより、金属空気電池を作製した。
【００３９】
（実施例２）
外側からポリアミド系樹脂フィルム／アルミニウム層／ポリプロピレン系樹脂フィルムとした３層構造のラミネートシート（厚さ０．１ｍｍ）に空気孔を開孔させた。次にポリアミド系樹脂フィルムの外側に、ＰＴＦＥフィルムを接着したものを作製して正極側ラミネートシートとしたこと以外は、実施例１と同様にして金属空気電池を作製した。
【００４０】
（実施例３）
外側からポリアミド系樹脂フィルム／アルミニウム層／ポリプロピレン系樹脂フィルムとした３層構造のラミネートシート（厚さ０．１ｍｍ）に空気孔を開孔させた。次にＰＴＦＥフィルムにＡｌをスパッタ源としてアルゴンと酸素の混合ガスを用い、高周波電力１００Ｗの条件でスパッタリング処理を施しＡｌ２Ｏ３薄膜（０．２μｍ）を形成させた。この膜を上記ポリプロピレン系樹脂フィルムの内側に、シール部分を除いて接着したものを作製して正極側ラミネートシートとしたこと以外は、実施例１と同様にして金属空気電池を作製した。
【００４１】
（実施例４）
外側からポリアミド系樹脂フィルム／アルミニウム層／ポリプロピレン系樹脂フィルムとした３層構造のラミネートシート（厚さ０．１ｍｍ）に空気孔を開孔させた。次にシールド部分を除いてＰＴＦＥフィルムにＡｌをスパッタ源としてアルゴンと酸素の混合ガスを用い、高周波電力１００Ｗの条件でスパッタリング処理を施しＡｌ２Ｏ３薄膜（０．２μ）を形成させた。この膜を上記ポリアミド系樹脂フィルムの外側に、接着したものを作製して正極側ラミネートシートとしたこと以外は、実施例１と同様にして金属空気電池を作製した。
【００４２】
（実施例５）
外側からポリアミド系樹脂フィルム／アルミニウム層／ポリプロピレン系樹脂フィルムとした３層構造のラミネートシート（厚さ０．１ｍｍ）に空気孔を開孔させた。次に上記ポリプロピレン系樹脂フィルムの内側に、シール部分を除いてポリシロキサン膜を接着したものを作製して正極側ラミネートシートとしたこと以外は、実施例１と同様にして金属空気電池を作製した。
【００４３】
（実施例６）
外側からポリアミド系樹脂フィルム／アルミニウム層／ポリプロピレン系樹脂フィルムとした３層構造のラミネートシート（厚さ０．１ｍｍ）に空気孔を開孔させた。次にポリシロキサン膜にポリテトラフルオロエチレンを、アルゴンを用い高周波電力２００Ｗの条件でスパッタリング処理を施し撥水性を有する薄膜（０．４μｍ）を形成させた。この膜を上記ポリプロピレン系樹脂フィルムの内側に、シール部分を除いてこのフィルムを接着したものを作製して正極側ラミネートシートとしたこと以外は、実施例１と同様にして金属空気電池を作製した。
【００４４】
（実施例７）
外側からポリアミド系樹脂フィルム／アルミニウム層／ポリプロピレン系樹脂フィルムとした３層構造のラミネートシート（厚さ０．１ｍｍ）に空気孔を開孔させた。次にポリシロキサン膜にポリテトラフルオロエチレンを、アルゴンを用い高周波電力２００Ｗの条件でスパッタリング処理を施し撥水性を有する薄膜（０．４μｍ）を形成させた。この膜を上記ポリアミド系樹脂フィルムの外側に、接着したものを作製して正極側ラミネートシートとしたこと以外は、実施例１と同様にして金属空気電池を作製した。
【００４５】
（実施例８）
アルミニウム層に空気孔を開孔させ、その内側にＰＴＦＥフィルム、ポリプロピレン系樹脂フィルムの順に接着させた。また外側にポリアミド系樹脂フィルムを接着したものを作製して正極側ラミネートシートとしたこと以外は、実施例１と同様にして金属空気電池を作製した。
【００４６】
（実施例９）
アルミニウム層に空気孔を開孔させ、その外側にＰＴＦＥフィルム、ポリアミド系樹脂フィルムの順に接着させた。また内側にポリプロピレン系樹脂フィルムを接着したものを作製して正極側ラミネートシートとしたこと以外は、実施例１と同様にして金属空気電池を作製した。
【００４７】
（比較例１）
外側からポリアミド系樹脂フィルム／アルミニウム層／ポリプロピレン系樹脂フィルムとした３層構造のラミネートシート（厚さ０．１ｍｍ）に空気孔を開孔させて正極側ラミネートシートとした。また負極側ラミネートシートはポリアミド系樹脂フィルムとアルミニウム層とポリプロピレン系樹脂フィルムの３層構造のラミネートシート（厚さ０．１ｍｍ）に、プレスにより縦３５ｍｍ、横５５ｍｍ、高さ３．５ｍｍの収納用凹部を持たせた。その中に、電池外部に負極タブを突出した負極集電体、負極亜鉛ゲル１０ｇ（内容積の６０％）、セパレータ、電池外部に正極タブを突出した空気極シート、正極触媒シートのセパレータと接する面と反対側の面にＰＴＦＥからなる撥水性を有する膜を圧着することにより作製した空気極シート、空気拡散紙を配置した後、正極側、負極側のラミネートシートを加熱圧着し封口シールすることにより、金属空気電池を作製した。
【００４８】
（比較例２）
外側からポリアミド系樹脂フィルム／アルミニウム層／ポリプロピレン系樹脂フィルムとした３層構造のラミネートシート（厚さ０．１ｍｍ）に空気孔を開孔させて正極側ラミネートシートとした。また負極側ラミネートシートはポリアミド系樹脂フィルムとアルミニウム層とポリプロピレン系樹脂フィルムの３層構造のラミネートシート（厚さ０．１ｍｍ）に、プレスにより縦３５ｍｍ、横５５ｍｍ、高さ３．５ｍｍの収納用凹部を持たせた。その中に、電池外部に負極タブを突出した負極集電体、負極亜鉛ゲル１０ｇ（内容積の６０％）、セパレータ、電池外部に正極タブを突出した空気極シート、正極触媒シートのセパレータと接する面と反対側の面にＰＴＦＥ及びＡｌ２Ｏ３からなる撥水性を有する膜を圧着することにより作製した空気極シート、空気拡散紙を配置した後、正極側、負極側のラミネートシートを加熱圧着し封口シールすることにより、金属空気電池を作製した。
【００４９】
（比較例３）
外側からポリアミド系樹脂フィルム／アルミニウム層／ポリプロピレン系樹脂フィルムとした３層構造のラミネートシート（厚さ０．１ｍｍ）に空気孔を開孔させて正極側ラミネートシートとした。また負極側ラミネートシートはポリアミド系樹脂フィルムとアルミニウム層とポリプロピレン系樹脂フィルムの３層構造のラミネートシート（厚さ０．１ｍｍ）に、プレスにより縦３５ｍｍ、横５５ｍｍ、高さ３．５ｍｍの収納用凹部を持たせた。その中に、電池外部に負極タブを突出した負極集電体、負極亜鉛ゲル１０ｇ（内容積の６０％）、セパレータ、電池外部に正極タブを突出した空気極シート、正極触媒シートのセパレータと接する面と反対側の面にＰＴＦＥ及びポリシロキサン膜からなる撥水性を有する膜を圧着することにより作製した空気極シート、空気拡散紙を配置した後、正極側、負極側のラミネートシートを加熱圧着し封口シールすることにより、金属空気電池を作製した。
【００５０】
以上のようにして作製した金属空気電池について、一定環境下での放電における負極利用率及び耐漏液特性を評価した。温度２０℃で湿度６０％ＲＨと３０％ＲＨの環境下で２０ｍＡ放電で行った。負極利用率は、終止電圧０．５Ｖとして計算した。
耐漏液特性は、金属空気電池を１００サンプル用意し、温度６０℃で湿度９３％の条件で４０日間貯蔵し、漏液発生数を調査した。
実施例１〜実施例９及び比較例１〜３の金属空気電池についての、負極利用率結果を表１に示す。
【００５１】
【表１】
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【００５２】
表１からわかるように、水蒸気の透過による影響を大きく受ける６０％ＲＨの高湿度状態でも、炭酸ガスの透過の影響を受ける３０％ＲＨの低湿度状態でも、実施例１〜８の電池は、比較例１〜３の電池に対して高利用率もしくは耐漏液性を保っていることから、本発明の電池が比較例の電池に対して、水蒸気、炭酸ガスの透過共に抑制されていることがわかる。
【００５３】
なお本実施例では、Ａｌ２Ｏ３及びポリシロキサン膜を用いたが、これに限定されるものではない。またこれらの膜作製にスパッタリング法を用いたが、これも限定されるものはない。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、最も大気と接触する位置での水蒸気や炭酸ガスの遮断、酸素の選択透過を可能とし、よって容量劣化や漏液を起こしにくく、かつ高電流放電を可能にする電池を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる金属空気電池の１例を示す断面図。
【図２】本発明の実施の形態にかかる金属空気電池の１例を示す分解斜視図。
【図３】本発明で用いることのできる正極側ラミネートシートの変形例を示す断面図。
【符号の説明】
１…金属空気電池
２…正極側ラミネートシート
３，３３…空気孔
４…空気拡散紙
５…空気極シート
６…セパレータ
７…負極亜鉛ゲル
８…負極集電体
９…負極側ラミネートシート
１０…正極タブ
１１…負極タブ
３１…撥水性層
３２…基体層
３４…金属薄膜
３５…樹脂フィルム膜
３６…酸素選択透過性物質層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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