(57)【要約】【課題】負極合剤の占有体積を増加させてその分放電寿命性能の向上を図り、人体・環境に有害でなく、しかも公称電圧などの性能の向上を図ることができる電解液を使い、さらに所定量の放電後に、その電解液を取り替えて電池の性能を復活させることができる、電解液注入型１次電池を提供する。【解決手段】電解液を浸潤させてなる正極剤層と、セパレーターと、負極合剤とがこの順に配置され、正極集電体が前記正極剤層に接して配置され、負極集電体が前記負極合剤に接して配置され、これらを収容する外缶の前記正極剤層に接する面に、電解液を注入するための開口と、開口を塞ぐ着脱可能な栓が設けられていることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解液を浸潤させてなる正極剤層と、セパレーターと、負極合剤とがこの順に配置され、正極集電体が前記正極剤層に接して配置され、負極集電体が前記負極合剤に接して配置され、これらを収容する外缶の前記正極剤層に接する面に、電解液を注入するための開口と、開口を塞ぐ着脱可能な栓が設けられていることを特徴とする電解液注入型１次電池。
【請求項２】
前記電解液が、海水から、化学的手段を用いないで物理的手段のみを用いて得られるｐＨ９〜１１の電解液であることを特徴とする請求項１に記載の電解液注入型１次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解液注入型１次電池に係り、特に、ｐＨ９〜１１の電解液を利用した電解液注入型１次電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常の１次電池は、負極剤、正極剤、セパレーター、電解液から構成されており、使用される負極剤、正極剤、電解液の材質により、マンガン電池、アルカリ電池などに分類される。
【０００３】
図１に、通常のアルカリ電池の模式的な構造を示す。
図において、１０は正極電極、１１は外缶を兼ねた正極金属、１２は２酸化マンガンを含む正極合剤、１６はセパレーター、１７は負極集電体、１８は亜鉛を含む負極合剤、１９は負極電極、である。
このような電池の動作の詳細は周知であるので、ここでは触れない。
【０００４】
これらの電池は、外形寸法が規格化されており、これにより、電池内部の負極剤、正極剤の量も殆ど決定される。
そこで、各メーカとも、この負極剤、正極剤のバランス、材質・構造、集電帯の材質・構造、セパレータの材質・構造を工夫・改良して、電池としての性能向上を図っている。
【０００５】
しかしながら、これらの電池では、負極剤と正極剤が最大の体積を占め、各々、全体の体積の約３０％に及んでおり、実質的に外形寸法を決めているので、特定の外形寸法規格の範囲内では、性能の飛躍的向上が望めない。
【０００６】
また、電解液として使われる物質は、例えばアルカリ電池の場合の苛性カリ（ＫＯＨ）などのように、通常、電池の外に出ると、人体・環境に有害である。
【０００７】
これらの問題に対して、種々の技術が開発されているが、その一つとして空気電池が注目されている。空気電池の場合、正極剤（減極剤）として空気中の酸素を用いるので、２酸化マンガンなどの酸化物正極剤が不要になるので、その分、例えば負極の占有体積を増加することができ、電池の放電寿命性能を大きく向上させることができる。
【０００８】
例えば特許文献１には、負極の占有体積を増加させた空気電池において、さらに空気孔などを含む空気極の構造を工夫して、電池の重負荷放電特性などを向上させる技術が開示されている。
【０００９】
図２に、通常の空気電池の模式的な構造を示す。
図において、２０はシール、２１は正極電極兼外缶、２２は空気孔、２３は空気拡散紙、２４は撥水膜、２５は正極（空気極）層、２６はセパレーター、２７は絶縁ガスケット、２８は亜鉛を含む負極合剤、２９は負極電極、である。
このような電池の動作の詳細は周知であるので、ここでは触れない。
【００１０】
しかしながら、これらの空気電池は公称電圧値が約１．２Ｖと、通常の電池の場合の１．５Ｖに比べて低いという問題がある。
【００１１】
さらに、前記の電池に共通して、所定量の放電を行うと、電解液を再注入して電池の性能を復活することができないという問題がある。
【００１２】
【特許文献１】特開２００３−１５１６４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記のような１次電池における諸問題を解決するためになされたものであり、負極合剤の占有体積を増加してその分放電寿命性能の向上を図り、人体・環境に有害でなく、しかも公称電圧などの性能の向上を図ることができる電解液を使い、さらに所定量の放電後に、その電解液を取り替えて電池の性能を復活させることができる、電解液注入型１次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】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明による電解液注入型１次電池は、電解液を浸潤させてなる正極剤層と、セパレーターと、負極合剤とがこの順に配置され、正極集電体が前記正極剤層に接して配置され、負極集電体が前記負極合剤に接して配置され、これらを収容する外缶の前記正極剤層に接する面に、電解液を注入するための開口と、開口を塞ぐ着脱可能な栓が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項２に記載のとおり、前記電解液は海水から化学的手段を用いないで、物理的手段のみを用いて得られるｐＨ９〜１１の電解液であることが推奨される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明による電解液注入型１次電池では、負極合剤の占有体積を増加させることにより、電池の放電寿命性能の向上を図り、人体・環境に有害でなく、しかも公称電圧などの性能の向上を図ることができる電解液を使い、さらに所定量の放電後に、その電解液を取り替えて電池の性能を復活させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【実施例１】
【００１８】
図３を参照すると、本発明による第１の実施例に係る電解液注入型１次電池の構造を示す模式図である。
【００１９】
図において、３０は正極電極、３１は外缶を兼ねた正極金属、３２は栓、３３は電解液を浸潤させた正極剤層、３４は正極集電体、３６はセパレーター、３７は負極集電体、３８は亜鉛を含む負極合剤、３９は負極電極である。
【００２０】
正極剤層３３は、浸潤させた電解液とこれを保持できる吸水材からなり、正極集電体３３は、外缶を兼ねる正極金属３１に電気的に接続された単一又は複数の棒状金属からなり、電解液を浸潤させた正極剤層３３に埋め込まれて配置され、反対側はセパレータ３６に接している。
【００２１】
セパレーター３６の反対側は、例えば２酸化マンガンを主成分とする負極合剤３８に接して配置され、負極集電体３７は負極合剤３８に埋め込まれており、その端部で負極電極３９に電気的に接続されている。
【００２２】
このように、本電池では、正極剤層に比べて負極合剤の占有体積を大きくとることができるので、電池の放電寿命性能を向上させることができる。
【００２３】
使用にあたっては、予め、海水から化学的手段を用いないで、物理的手段のみを用いて得られるｐＨ９〜１１の電解液、以下「スーパーナチュラル電解液」、略して「ＳＮ電解液」と称される電解液を用意しておき、栓３２を開栓し、ＳＮ電解液を吸水材３３に浸潤させて、正極剤層３３を形成する。
【００２４】
ＳＮ電解液は海水から化学的手段を用いないで、物理的手段のみを用いて得られたｐＨ９〜１１の電解液であるので、例えば、アルカリ電池で使われる苛性カリ液と比べても、人体・環境に有害ではない。
【００２５】
吸水材３３に浸潤したＳＮ電解液は、徐々に正極集電体の周辺、セパレーターを経て、途中で所定の電気化学反応を起こしながら、負極合剤、負極集電体に到達し、正・負極端子間に起電力を生じさせる。
【００２６】
公称電圧は、負極合剤が亜鉛を主成分とする場合、アルカリ亜鉛電池の場合と同じ１．５Ｖである。又、内部抵抗は、一般にアルカリ電池の場合よりも低く、重負荷の際の出力電圧降下を抑えることができる。
【００２７】
又、放電に伴って正極の周りに生じる反応生成物による出力電圧の降下（成極現象）を抑えるため、反応生成物を除去（酸化）しなければならないが、ＳＮ電解液が、そのための酸化剤（減極剤と言われる）も含んでいるので、アルカリ電池などにおける２酸化マンガンなどの嵩張る減極剤を必要としない。
【００２８】
電池を放電させると、ＳＮ電解液を次第に消耗させるが、出力電圧が所定値以下になった場合、栓３２を開栓し、新たにＳＮ電解液を注入して補充すると、電池の性能が回復して再使用でき、これは負極合剤が消耗するまで繰り返し可能である。
【実施例２】
【００２９】
他の実施形態として図４を参照すると、正極集電体３３は、網目状であって、又、正極剤層３３の中に埋め込まれて、正極剤層３３が直接セパレーター３６に接している。
【実施例３】
【００３０】
また、前記図３の実施形態では、従来技術によるアルカリ電池との対比を明確にするため、外形と正負の端子の取り出し方を前記図１における通常のアルカリ電池の場合と同じにしたが、他の実施形態として図５を参照すると、例えば、絶縁性の外缶５１、５５を採用し、正・負極の集電体各々、５４、５７を、外缶を貫通するリード線５０、５９に接続している。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】通常のアルカリ電池の構造を示す模式図である。
【図２】通常の空気電池の構造を示す模式図である。
【図３】本発明による第１の実施例に係る電解液注入型１次電池の構造を示す模式図である。
【図４】本発明による第２の実施例に係る電解液注入型１次電池の構造を示す模式図である。
【図５】本発明による第３の実施例に係る電解液注入型１次電池の構造を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０、３０    正極電極
１１、３１    外缶を兼ねた正極金属
１２    ２酸化マンガンを含む正極合剤
１６、２６、３６    セパレーター
１７、３７、５７    負極集電体
１８、２８、３８    亜鉛を含む負極合剤
１９、２９、３９    負極電極
２０    シール
２１    正極電極兼外缶
２２    空気孔
２３    空気拡散紙
２４    撥水膜
２５    正極（空気極）層
２７    絶縁ガスケット
３２    栓
３３    電解液を浸潤させた正極剤層
３４、５４    正極集電体
５０、５９    リード線
５１、５５    絶縁性の外缶
【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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