(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撥水膜と触媒層と集電ネットを積層塗着してなる空気極を正極とし、セパレータを介して負極合材が配設される空気電池において、
前記空気極周辺部に金属リングを設け、該金属リングを介して前記空気極と正極端子との間の電気的接続を得る構成であり、
前記金属リングは断面がコの字状であり、前記空気極の周辺部が前記金属リングコの字状の凹部に配設され、圧接された構成であり、
前記金属リングの内周部に絶縁材が塗布されていること
を特徴とする空気電池。
【請求項２】
前記金属リングの内周部がガスケットによって覆われていること
を特徴とする、請求項１に記載の空気電池。
【請求項３】
前記金属リングの内周部がガスケットによって覆われていると共に、前記金属リングの内周部に絶縁材が塗布されている
ことを特徴とする、請求項１に記載の空気電池。
【請求項４】
前記金属リングの外周側面部がガスケットと当接する構成であること
を特徴とする、請求項１に記載の空気電池。
【請求項５】
前記金属リングの外周側面部がガスケットと当接する構成であると共に、前記金属リングの内周部がガスケットによって覆われていること
を特徴とする、請求項１に記載の空気電池。
【請求項６】
前記金属リングの外周側面部がガスケットと当接し、前記金属リングの内周部がガスケットによって覆われている構成であると共に、前記金属リングの内周部に絶縁材が塗布されていること
を特徴とする、請求項１に記載の空気電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は空気中の酸素を正極活物質とする空気電池に関し、さらに詳しくは漏液特性を含む保存特性を向上させた空気電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の携帯用電子機器の普及に伴い、携帯用電源としての電池への要求は高まり、特に、より軽く、より小さく、且つ、より長く使える電池、即ち、高エネルギー密度電池の登場が期待されている。
【０００３】
空気電池は正極活物質に空気中の酸素を用いることから、電池内に正極活物質を充填しない電池である。この電池の正極には、一般的なアルカリ電池用正極に比べて極めて薄い、空気中の酸素を反応させるための特殊な多孔体電極（以下、「空気極」と記す）が用いられる。従って、負極充填に供される容積が他の電池系に比べて極めて大きく、空気電池の電池容量は、例えばアルカリ乾電池と比べても約２倍になり、エネルギー密度の高い電池となるものである。このようなことから、携帯用電源として空気電池は極めて優れた１次電池であり、特にそのボタン形空気電池は補聴器やポケットベル用の電源として盛んに用いられてきているところである。
【０００４】
従来例
つぎに、図６および図７を参照して従来のボタン形の空気電池について説明する。図６は空気電池の側面図であり、図７は従来の空気電池であって、同図（ａ）は空気極の構成を示し、また、同図（ｂ）は図６のＡで示す部位の断面図である。
【０００５】
〔空気極の作成〕
まず、空気極の作成について説明する。
β−マンガン酸化物粉末（ＭｎＯ2 ）と、導電材料（活性炭：カーボンブラック＝１：１の混合物）と、撥水性のフッ素樹脂結着剤として固形分６０重量％のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の水性ディスパージョンとを、ＭｎＯ2 ：導電材料：ＰＴＦＥ＝２：２：１の割合で混合し、ペースト状の触媒層組成物を形成する。
【０００６】
図７（ａ）に示すように、上述したようにして形成した触媒層組成物３１を、集電体３２であるニッケルメッキを施したシート状のステンレス（ＳＵＳ３０４）のネットに、０．５ｍｍの厚さで塗着し乾燥して触媒層シート３３を構成する。つぎに、この触媒層シート３３に厚さ０．１ｍｍの多孔性ＰＴＦＥ膜３４を圧着させた後、直径２２．５ｍｍの円形に打ち抜いて空気極１５を形成する。
【０００７】
〔電池の作成〕
つぎに、上述したようにして形成した空気極１５を用いた電池の作成について説明する。
図７（ｂ）に示すように、鉄にニッケルメッキを施し、空気孔１１を有する正極ケース１２に、空気を拡散させる空気拡散材１３、多孔性ＰＴＦＥ膜１４、空気極１５、微細孔ポリプロピレンフィルムからなるセパレータ１６、天然パルプ材からなる電解液保持部材１７を順に積層する。また、亜鉛合金粒とゲル化剤と水酸化カリウム溶液との混合物よりなるゲル状の負極合材１８を銅／ＳＵＳ／ニッケルのクラッド材からなる負極カップ１９に入れ、ナイロンからなるガスケット２０を介して正極ケース１２に収納し、カシメて固定する。さらに、空気孔シール２１で空気孔１１を封止して直径２３ｍｍ、高さ３ｍｍのボタン形空気電池６を作成する。
【０００８】
さて、上述したようにして作成されたボタン形の空気電池６は空気極１５の側面において集電体３２と正極ケース１２とを接触させて集電していた。しかしながら、集電体３２は金属製のネットであるため、これにより構成されている空気極１５は強度が弱く、正極ケース１２と強い接触を得ようとすると空気極１５が変形してしまうという問題があった。このため十分な電気的接続をとることが困難で、内部抵抗が大きくなっていた。
【０００９】
また、空気電池は空気極に絶縁体である結着剤を多量に入れる必要があるために、これによる内部抵抗の増加があり、負荷特性が悪いものであった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明の課題は、内部抵抗が小さくて放電容量が大きく、さらに耐漏液性に優れた空気電池を提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題に鑑み成されたものであり、撥水膜と触媒層と集電ネットを積層塗着してなる空気極を正極とし、セパレータを介して負極合材が配設される空気電池において、空気極周辺部に金属リングを設け、金属リングを介して空気極と正極端子との間の電気的接続を得る構成であり、金属リングは断面がコの字状であり、空気極の周辺部が金属リングコの字状の凹部に配設され、圧接された構成であり、金属リングの内周部に絶縁材が塗布されている空気電池を構成する。
【００１４】
また、前記金属リングの内周部がガスケットによって覆われる空気電池を構成する。
【００１５】
また、前記金属リングの内周部がガスケットによって覆われていると共に、前記金属リングの内周部に絶縁材が塗布されている空気電池を構成する。
【００１６】
また、前記金属リングの外周側面部がガスケットと当接する空気電池を構成する。
【００１７】
また、前記金属リングの外周側面部がガスケットと当接する構成であると共に、前記金属リングの内周部がガスケットによって覆われている空気電池を構成する。
【００１８】
さらに、前記金属リングの外周側面部がガスケットと当接し、前記金属リングの内周部がガスケットによって覆われている構成であると共に、前記金属リングの内周部に絶縁材が塗布されている空気電池を構成して、上記課題を解決する。
【００１９】
本発明の構成によると、空気極の外周部に金属リングを設け、空気極と正極端子との電気的接続を金属リングを介して行なうと共に、ガスケットの形状、および絶縁材の配設により、強度の向上と接触抵抗の低下、および、耐漏液性が向上する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
つぎに、実施の形態について、図１ないし図５を参照して説明する。尚、図１ないし図５は図６に示すＡ部の断面図であって、それぞれ本発明の第１の実施例、および第１の比較例から第４の比較例の構成を示すものである。
【００２１】
＜第１の比較例＞
図１に示すように、打ち抜いて作成した空気極１５の外周に、断面がコの字状の金属リング２２を配置し、空気極１５の集電体３２と金属リング２２、および正極ケース１２と金属リング２２との接触を十分に確保した。その他は従来例と同様にしてボタン形の空気電池１を作成した。
【００２２】
＜第１の実施例＞
図２に示すように、打ち抜いて作成した空気極１５の外周に、断面がコの字状の金属リング２２を配置し、空気極１５の集電体３２と金属リング２２、および正極ケース１２と金属リング２２との接触を十分に確保し、さらに、金属リング内周部２３の円周上に絶縁材であるアスファルト２５を塗布した。その他は従来例と同様にしてボタン形の空気電池２を作成した。
【００２３】
＜第２の比較例＞
図３に示すように、打ち抜いて作成した空気極１５の外周に、断面がコの字状の金属リング２２を配置し、空気極１５の集電体３２と金属リング２２、および正極ケース１２と金属リング２２との接触を十分に確保し、さらに、金属リング内周部２３を覆うようにガスケット２０を形成した。その他は従来例と同様にしてボタン形の空気電池３を作成した。
【００２４】
＜第３の比較例＞
図４に示すように、打ち抜いて作成した空気極１５の外周に、断面がコの字状の金属リング２２を配置し、空気極１５の集電体３２と金属リング２２、および正極ケース１２と金属リング２２との接触を十分に確保し、さらに、金属リング外周部２４を覆うようにガスケット２０を形成した。その他は従来例と同様にしてボタン形の空気電池４を作成した。尚、この場合、空気極１５の直径は従来例の２２．５ｍｍよりも小さくなる。
【００２５】
＜第４の比較例＞
図５に示すように、打ち抜いて作成した空気極１５の外周に、断面がコの字状の金属リング２２を配置し、空気極１５の集電体３２と金属リング２２、および正極ケース１２と金属リング２２との接触を十分に確保し、さらに、金属リング内周部２３、および金属リング外周部２４を覆うようにガスケット２０を形成した。その他は従来例と同様にしてボタン形の空気電池５を作成した。尚、この場合、空気極１５の直径は従来の２２．５ｍｍよりも小さくなる。
【００２６】
つぎに、上述したようにして作成した空気電池１〜５、および比較のために従来例の空気電池６の各１０００個について、つぎの条件で試験を行ない平均値を求めた。その結果を表１、および表２に示す。
【００２７】
まず、保存前の特性試験として、得られた各空気電池を室温下で２週間エージング後、重負荷閉回路電圧特性試験、内部抵抗値特性試験、重負荷放電特性試験を行い、また、保存後の特性試験として、６０℃の温度下で１００日経過後、重負荷閉回路電圧特性試験、内部抵抗値特性試験、重負荷放電特性試験、および耐漏液試験を行なった。
【００２８】
＜重負荷閉回路電圧特性試験＞
空気孔シールを開封し１０分後に、電池に２０Ωの負荷抵抗を５秒間接続し、そのときの閉路電圧を測定した。この場合、電池電圧は高いほど好ましい。
【００２９】
＜内部抵抗値特性試験＞
空気孔シールを開封し１０分後に、電池に１μＡ、１ｋＨｚの交流電流を印加し、このときの交流抵抗を測定した。この場合、抵抗値が小さいほど好ましい。
【００３０】
＜重負荷放電特性試験＞
空気孔シールを開封し１０分後に、電池に４２Ωの負荷抵抗を接続し、電池電圧が０．９Ｖを下回るまでの放電容量を測定した。この場合、数値が大きいほど放電容量が大きく、好ましい。
【００３１】
＜耐漏液試験＞
空気孔シールを貼ったまま、６０℃の温度下で１００日間放置し、その後、空気孔から電解液が漏れてきたものを漏液としてその個数を計数し、サンプル数ｎ＝１０００に対する発生率を求めた。この場合、数値が小さいほど好ましい。
【００３２】
【表１】
0004395899.tif 000002
【００３３】
【表２】
0004395899.tif 000003
【００３４】
表１に示すように、第１の実施例、第２の比較例〜第４の比較例のいずれも、保存前の閉回路電圧、内部抵抗、放電容量において従来例より優れていることが分かる。
【００３５】
また、表２に示すように、第１の実施例、第２の比較例〜第４の比較例のいずれも、保存後の閉回路電圧、内部抵抗、放電容量、および耐漏液特性において従来例より優れていることが分かる。
【００３６】
尚、第１の実施例で、金属リング内周部の円周上に絶縁材であるアスファルトを塗布したが、そのアスファルト系の絶縁材の他に、クロロスルホン化ポリエチレン系、ポリオレフィン系、ゴム系等の絶縁材を用いてもよい。
【００３７】
また、第２の比較例〜第４の比較例で、ガスケットによって金属リングの内周部、および外周部を覆う構成をとったが、ガスケットの形状は図３〜図５に示す形状に限るものではない。
【００３８】
また、ガスケットの材料も特に規定するものではなく、ポリオレフィン系、ポリアミド系、ポリアミドイミド系、ゴム系等、いずれの材料を用いてもよい。さらに、ガスケットにはアスファルト系、クロロスルホン化ポリエチレン系、ポリオレフィン系、ゴム系等の液状パッキング材が塗布されていることがより好ましい。
【００３９】
また、第２の比較例〜第４の比較例の構成において、金属リング内周部の円周上に絶縁材を塗布してもよい。
【００４０】
また、金属リングの材料も特に限定するものではない。ニッケル、鉄−ニッケルメッキ、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ３１２、およびこれらステンレス材料にニッケルメッキを施したものが好適である。
【００４１】
さらに、実施例ではボタン形空気電池について説明したが、電池形状は特にこれに限定するものではなく、円筒形、角筒形等の筒形空気電池に用いても良いことは当然である。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、空気極の外周部に金属リングを設け、空気極と正極ケースとの電気的接続を金属リングを介して行なうことにより、空気極の変形を生じさせることはなく、また、内部抵抗を低下させ、放電容量を増大させた空気電池が提供できる。
【００４３】
また、本発明に係わるガスケットの形状、配置、および絶縁材を用いたシールにより空気電池の耐漏液性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係わる空気電池の第１の比較例であって、図６のＡで示す部位の断面図である。
【図２】  本発明に係わる空気電池の第１の実施例であって、図６のＡで示す部位の断面図である。
【図３】  本発明に係わる空気電池の第２の比較例であって、図６のＡで示す部位の断面図である。
【図４】  本発明に係わる空気電池の第３の比較例であって、図６のＡで示す部位の断面図である。
【図５】  本発明に係わる空気電池の第４の比較例であって、図６のＡで示す部位の断面図である。
【図６】  空気電池の側面図である。
【図７】  従来の空気電池であって、図６のＡで示す部位の断面図である。
【図１】
0004395899.tif 000004
【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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