(57)【要約】      （修正有）【課題】アルミニウムの自己腐食、即ち自己放電を抑制することできるアルミニウム空気電池の提供。【解決手段】アルミニウム負極、正極及び電解質を有するアルミニウム空気電池であって、前記電解質が、金属水酸化物と有機酸および／または有機酸塩とを含む。金属水酸化物は水酸化リチウム、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムからなる群より選ばれる１種以上であり、有機酸として酢酸、シュウ酸およびクエン酸からなる群より選ばれる１種以上を含み、有機酸塩として酢酸塩、シュウ酸塩およびクエン酸塩から選ばれる１種以上を含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム負極、正極及び電解質を有するアルミニウム空気電池であって、
前記電解質が、金属水酸化物と、有機酸および／または有機酸塩と、を含むことを特徴とするアルミニウム空気電池。
【請求項２】
前記有機酸が、酢酸、シュウ酸およびクエン酸からなる群より選ばれる１種以上を含む請求項１に記載のアルミニウム空気電池。
【請求項３】
前記有機酸塩が、酢酸塩、シュウ酸塩およびクエン酸塩からなる群より選ばれる１種以上を含む請求項１又は２に記載のアルミニウム空気電池。
【請求項４】
前記クエン酸塩が、クエン酸一カリウム、クエン酸二カリウム、クエン酸三カリウム、クエン酸一ナトリウム、クエン酸二ナトリウムおよびクエン酸三ナトリウムからなる群より選ばれる１種以上である請求項３に記載のアルミニウム空気電池。
【請求項５】
前記金属水酸化物が、水酸化リチウム、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムからなる群より選ばれる１種以上である請求項１から４のいずれか一項に記載のアルミニウム空気電池。
【請求項６】
前記正極が、二酸化マンガンを含む正極触媒層または白金を含む正極触媒層を有する請求項１から５のいずれか一項に記載のアルミニウム空気電池。
【請求項７】
前記正極が、組成式ＡＢＯ3で表されるペロブスカイト型複合酸化物を含む正極触媒層を有し、ＡサイトにＬａ、ＳｒおよびＣａからなる群より選ばれる少なくとも２種の原子を含有し、ＢサイトにＭｎ、Ｆｅ、ＣｒおよびＣｏからなる群より選ばれる少なくとも１種の原子を含有する請求項１から５のいずれか一項に記載のアルミニウム空気電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム空気電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気中の酸素を正極の活物質として使用する空気電池は高エネルギー密度化が可能であることから、電気自動車用等の種々の用途への応用が期待されている。そして、新しい用途への応用を実現するために、容量がより大きいアルミニウム空気電池の開発が盛んに行われている。
【０００３】
従来、アルミニウム空気電池の電解液としては、電解質として、ＮａＣｌ、ＡｌＣｌ3、ＭｎＣｌ2などを水に溶解させた中性水溶液、電解質として、ＮａＯＨまたはＫＯＨなどを水に溶解させたアルカリ性水溶液が用いられている。
【０００４】
しかしながら、特許文献１によると、中性水溶液を電解液として用いた場合、アルミニウム電極上の酸化被膜が中性水溶液に不溶であるため、負荷がかかった状態では動作電圧が低く、電流効率が悪いという問題があった。
一方、アルカリ性水溶液を電解液として用いた場合、動作電圧及び電流効率が高いものの無負荷な状態では、アルミニウムの自己腐食、即ち自己放電が大きいという問題があった。
【０００５】
アルカリ性水溶液の電解液を使用する場合の問題を改善するために、例えば、アルカリ性水溶液について低濃度を用いることで自己放電が幾分抑制できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５５−６２６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、本発明者は、低濃度のアルカリ性電解液を用いた場合、空気電池の放電電圧の特徴である平坦性が損なわれるといった課題を見出した。
【０００８】
この平坦性が損なわれる理由のひとつとして、放電生成物である水酸化アルミニウムが電解液中の不純物の多価イオンであるカルシウム、銅、マンガン、マグネシウムなどと反応し、堆積することにあると考えられる。この堆積物が、アルカリ性水溶液の濃度が低いため電解液中にスムーズに溶解できないことにより起きると考えられる。
なお、前記電解液中の不純物の多価イオンであるカルシウム、銅、マンガン、マグネシウムなどは、放電前の電解液中の不純物および／または、放電の際に生じる生成物が起因であると考えられる。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、低濃度のアルカリ性電解液においても、前記堆積物が生成することの抑制、前記堆積物の除去及びアルミニウムの自己腐食が抑制でき、放電曲線が平坦である、即ち、平坦性が損なわれない新規のアルミニウム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】
【００１０】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、下記の発明が上記目的に合致することを見出し、本発明に至った。
【００１１】
すなわち、本発明は、以下の発明に係るものである。
本発明は、アルミニウム負極、正極及び電解質を有するアルミニウム空気電池であって、前記電解質が、金属水酸化物と、有機酸および／または有機酸塩と、を含むアルミニウム空気電池を提供する。
本発明においては、前記有機酸が、酢酸、シュウ酸およびクエン酸からなる群より選ばれる１種以上を含むことが好ましい。
本発明においては、前記有機酸塩が、酢酸塩、シュウ酸塩およびクエン酸塩からなる群より選ばれる１種以上を含むことが好ましい。
本発明においては、前記クエン酸塩が、クエン酸一カリウム、クエン酸二カリウム、クエン酸三カリウム、クエン酸一ナトリウム、クエン酸二ナトリウムおよびクエン酸三ナトリウムからなる群より選ばれる１種以上であることが好ましい。
本発明においては、前記金属水酸化物が、水酸化リチウム、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムからなる群より選ばれる１種以上であることが好ましい。
本発明においては、前記正極が、二酸化マンガンを含む正極触媒層または白金を含む正極触媒層を有することが好ましい。
本発明においては、前記正極が、組成式ＡＢＯ3で表されるペロブスカイト型複合酸化物を含む正極触媒層を有し、ＡサイトにＬａ、ＳｒおよびＣａからなる群より選ばれる少なくとも２種の原子を含有し、ＢサイトにＭｎ、Ｆｅ、ＣｒおよびＣｏからなる群より選ばれる少なくとも１種の原子を含有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電解液として低濃度のアルカリ性水溶液を用いた場合でも、アルミニウム負極の自己腐食を抑制することが可能で、且つ放電生成物である水酸化アルミニウムと電解液中の不純物の多価イオンである、カルシウム、銅、マンガン、マグネシウムなどと反応して堆積物が生成することの抑制及び前記堆積物の除去ができるので、放電曲線が平坦である、即ち、平坦性が損なわれないアルミニウム空気電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のアルミニウム空気電池の一態様を構成するアルミニウム負極の構成を示す図である。
【図２】本発明のアルミニウム空気電池の一態様を構成する正極および酸素拡散膜の構成を示す図である。
【図３】本発明のアルミニウム空気電池の一態様を構成する積層体の構成を示す図である。
【図４】本発明のアルミニウム空気電池の一態様を構成する容器の構成を示す図である。
【図５】本発明のアルミニウム空気電池の一態様を示す図（外観図）である。
【図６】本発明のアルミニウム空気電池の評価例における放電曲線を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明するが、本発明はかかる実施形態に限定されない。
＜アルミニウム空気電池＞
本発明のアルミニウム空気電池１００は、アルミニウム負極１０、正極２０及び電解質を有してなる。
また、本発明のアルミニウム空気電池１００の好適な一態様は、前記アルミニウム負極１０と、セパレータ４２と、正極触媒層２６及び正極集電体２４を有する正極２０と、酸素拡散膜３０と、をこの順に積層した積層体４０および電解質を含んでなり、容器５０の中に前記積層体４０及び電解質を含むものである。
以下、本発明のアルミニウム空気電池の構成要素を詳細に説明する。
【００１５】
（電解質）
本発明に用いられる電解質は、水酸化アルミニウムと電解液中の不純物の多価イオンであるカルシウム、銅、マンガン、マグネシウムなどと反応し、堆積物が生成することを抑制する効果及び堆積物を除去する効果が大きいという点で、金属水酸化物と、有機酸および／または有機酸塩と、を含む。
【００１６】
本発明の電解質に含まれる有機酸としては、酢酸、シュウ酸およびクエン酸等が挙げられ、これらは単独、あるいは２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００１７】
また、有機酸塩としては、酢酸塩、シュウ酸塩およびクエン酸塩等が挙げられ、これらは単独、あるいは２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００１８】
また、アルミニウム表面の前記堆積物の生成抑制効果及び除去効果が大きいという点でクエン酸塩は、クエン酸一カリウム、クエン酸二カリウム、クエン酸三カリウム、クエン酸一ナトリウム、クエン酸二ナトリウムおよびクエン酸三ナトリウム等が挙げられ、これらは単独、あるいは２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００１９】
本発明の電解質に含まれる金属水酸化物としては、溶媒に溶解させた際にアルカリ性となるものであれば特に制限はなく、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物、遷移金属水酸化物のいずれも使用できるが、通常、アルカリ金属水酸化物が用いられる。
アルカリ金属水酸化物の中でも、入手の容易さと製造コストの観点からは、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）及び水酸化カリウム（ＫＯＨ）からなる群から選ばれる１種以上の化合物を含むことが好ましい。
【００２０】
本発明において、クエン酸等の有機酸またはクエン酸塩などの有機酸塩は、金属と錯体を形成するが、中でも、アルミニウムよりも、カルシウム、銅、マンガン、マグネシウムと優先的に金属錯体を形成することが知られている。
従って、有機酸または有機酸塩は、電解液中の不純物であるカルシウム、銅、マンガン、マグネシウムと金属錯体を形成することにより、放電生成物である水酸化アルミニウムと反応し、堆積物が生成すること自体を抑制でき、且つ、前記堆積物とも金属錯体を形成することにより、前記堆積物の除去ができたと考えられる。
【００２１】
電解質には、本発明の目的を損なわない範囲で、金属水酸化物と有機酸とおよび／または有機酸塩以外の電解質（以下、「他の電解質」と称す。）を含んでいてもよい。他の電解質として、具体的には、ポリアクリル酸等が挙げられる。
【００２２】
電解質は、通常、溶媒に溶解された状態（液状）、すなわち、電解液として使用され、アルミニウム負極１０、セパレータ４２、及び、正極２０と接触している。溶媒としては、水、有機溶媒のいずれも使用できるが、通常、水が使用される。
【００２３】
電解液中の有機酸とおよび／または有機酸塩の濃度は、電解液全体に対し、０．１〜３０質量％であることが好ましく、０．１〜１０質量％であることがより好ましく、０．１〜５質量％であることがさらに好ましい。有機酸とおよび／または有機酸塩の濃度が、０．１質量％未満であると、アルミニウムの自己腐食の抑制効果が不十分になるおそれがあり、３０質量％を超えると電解質の伝導性が不十分になる場合がある。
【００２４】
また、電解液中の金属水酸化物の濃度は、電解液全体に対し、１〜９９質量％であることが好ましく、５〜６０重量ｗｔ％であることがより好ましく、５〜４０質量％であることがさらに好ましい。
なお、他の電解質を含む場合には、電解液全体に対し、０．１〜１０質量％であることが好ましい。
【００２５】
なお、本発明において、電解質は、高分子化合物である電解質に他の電解質と溶媒とを含む電解液を保持させた状態、すなわち、ゲル状電解質として用いることもできる。また、電解質を溶媒に溶解させず、固体状、すなわち、固体電解質として用いることもできる。
【００２６】
（アルミニウム負極）
図１はアルミニウム負極１０の構成の一例を示す模式図である。
アルミニウム負極１０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる。該電極におけるアルミニウムの純度は、９９．８質量％以上であることが好ましい。アルミニウムの純度が９９．８質量％未満になると、アルミニウムの耐食性が不十分になるおそれがある。
前記アルミニウム負極１０の形状としては、板、メッシュ、多孔板、金属スポンジ等が挙げられる。
【００２７】
前記アルミニウム負極１０は、リード線１２が接続されていることが望ましい。リード線１２が接続されていることで、負極から放電電流を効率よく取り出すことができる。
【００２８】
前記アルミニウム負極１０に接続されるリード線１２の材料としては、導電材料であればよく、例えば、アルミニウム、ニッケル、クロム、鉄、チタンからなる群から選ばれる一種以上の金属又は該金属を含む合金が挙げられる。中でも、リード線１２の電極電位がアルミニウム負極１０よりも貴であることが望ましい。リード線１２の電極電位がアルミニウム負極１０よりも貴であれば、リード線１２がアルミニウム負極１０の放電終了まで残存し、アルミニウム負極１０から放電電流を効率よく取り出すことができる。
【００２９】
上記リード線１２がアルミニウムの場合には、アルミニウム含有量が９９．８質量％未満であることが望ましい。アルミニウム含有量が９９．８質量％未満であれば、発電中にリード線１２が空気電池１００の電解液に接触した場合であっても、アルミニウム負極１０とリード線１２の接続部で起こる電位差による腐食を抑制することができる。その結果、アルミニウム負極１０から放電電流を効率よく取り出すことができる。
【００３０】
なお、局部電池の発生を抑制する観点から、図１に示すようにアルミニウム電極１６における電解液と接しない一面及びリード線１２の一部をイミドテープ１４などの電池反応に関与するイオンが透過できない材料で被覆することが望ましい。
【００３１】
（正極）
図２は正極２０および酸素拡散膜３０の構成の一例を示す模式図である。
正極２０は、正極集電体２４、及び、正極集電体２４上に形成された正極触媒層２６を有し、正極集電体２４の端部にはリード線２２が接続されている。また、正極２０と積層するように酸素拡散膜３０が設けられていることが好ましい。
【００３２】
正極集電体２４は導電材料であればよく、例えば、ニッケル、クロム、鉄、チタンからなる金属又は合金製が挙げられ、好ましくは、ニッケル、ステンレスである。形状としては、メッシュ、多孔板等である。
【００３３】
正極リード線２２としては導電材料であればよく、例えば、ニッケル、クロム、鉄、チタンからなる群から選ばれる一種以上の金属又は該金属を含む合金が挙げられ、好ましくは、ニッケル、ステンレスが挙げられる。形状としては、板、メッシュ、多孔板、金属スポンジ等が挙げられる。
【００３４】
正極触媒層２６は、正極触媒を有するが、通常、正極触媒に加え、導電剤及びこれらを正極集電体２４に接着する結着剤を含むことが好ましい。
【００３５】
正極触媒としては、酸素を還元可能な材料であればよく例えば、活性炭等の炭素材料、白金、イリジウム等の非酸化物材料；二酸化マンガンなどのマンガン酸化物、イリジウム酸化物あるいはチタン、タンタル、ニオブ、タングステン及びジルコニウムからなる群から選ばれた１種以上の金属を含むイリジウム酸化物、組成式ＡＢＯ3で表されるペロブスカイト型複合酸化物等の酸化物材料が挙げられる。
【００３６】
この中でも正極触媒層２６の好ましい一態様としては、二酸化マンガン又は白金を含む正極触媒層２６である。
また、他の好ましい一態様は、組成式ＡＢＯ3で表されるペロブスカイト型複合酸化物を含み、ＡサイトにＬａ、Ｓｒ及びＣａからなる群から選ばれる少なくとも２種の原子を含有し、ＢサイトにＭｎ、Ｆｅ、Ｃｒ及びＣｏからなる群から選ばれる少なくとも１種の原子を含有する正極触媒層２６である。
【００３７】
特に、白金は、酸素の還元に対する触媒活性が高いため好ましい。また、上記ペロブスカイト型複合酸化物は、酸素の吸蔵放出能を有するため、二次電池用正極触媒層として用いることもできるため好ましい。
【００３８】
導電剤としては正極触媒層２６の導線性を向上させることができる材料であれば特に限定されない。具体的には、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等の炭素材料が挙げられる。
【００３９】
結着剤としては、使用する電解液に溶解しないものであればよく、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・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、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、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体、ポリビニリデンフルオライド、ポリクロロトリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン・エチレン共重合体等のフッ素樹脂が好ましい。
【００４０】
（酸素拡散膜）
酸素拡散膜３０は、酸素（空気）を好適に拡散できる膜であればよく、ポリオレフィンやフッ素樹脂等の樹脂からなる不織布や多孔質膜を用いることができる。具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等の樹脂が挙げられる。酸素拡散膜３０は、図２に示すように正極２０に積層するように設けられ、この酸素拡散膜３０を介して正極２０に酸素（空気）が供給される。
【００４１】
（積層体）
図３は積層体４０の構成の一例を示す模式図である。
積層体４０は、上述のアルミニウム負極１０、セパレータ４２、正極２０及び酸素拡散膜３０をこの順に積層することにより形成される。
【００４２】
（セパレータ）
セパレータ４２としては、電解質の移動が可能な絶縁材料であれば特に限定されず、例えば、ポリオレフィンやフッ素樹脂等の樹脂からなる不織布や多孔質膜を用いることができる。具体的には、樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンが挙げられる。また電解質が水溶液である場合は、樹脂として、親水性化処理されたポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等が挙げられる。
【００４３】
（容器）
図４は容器５０の構成の一例を示す模式図である。
容器５０は、上記アルミニウム負極１０と、セパレータ４２と、正極２０と酸素拡散膜３０とを積層した積層体４０及び電解質（電解液）を収容するものである。容器５０の材質としては、例えば、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニルやＡＢＳ等の樹脂、更には、アルミニウム負極１０、正極２０、電解質と反応しない金属などが挙げられる。
容器５０の形状として具体的には、図４の示すように、開口部ａ  １００ａが形成された容器本体５２及び蓋部材５４の２つから構成されるものが挙げられる。
【００４４】
本発明のアルミニウム空気電池１００は、アルミニウム負極１０、正極２０、酸素拡散膜３０、電解質及びセパレータ４２を有することが好ましい。
【００４５】
図５に本発明の一態様であるアルミニウム空気電池１００を示す。
本実施形態のアルミニウム空気電池１００は、容器本体５２に上記積層体４０を、酸素拡散膜３０が開口部ａ  １００ａに密接するように配置した後、蓋部材５４を接着剤等で接着し、開口部ｂ  １００ｂから電解質（電解液）を注液することにより製造することができる。なお、電解液洩れを防ぐために、開口部ａ  １００ａの縁と酸素拡散膜３０との周辺部をエポキシ樹脂系接着剤でシールすることが望ましい。
上記のような構成の本実施形態のアルミニウム空気電池１００においては、容器５０に形成された開口部ａ  １００ａから酸素拡散膜３０を介して酸素（空気）を正極２０に供給することができる。
【実施例】
【００４６】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００４７】
１．電解液の製造
以下の手順にて、評価用の電解液を製造した。電解液の組成を表１に示す。
【００４８】
（電解液１）
電解液として、所定量の水酸化カリウム（ＫＯＨ、純度８５％）５０ｇを純水９５０ｇとを混合し、５質量％ＫＯＨ水溶液である電解液１を製造した。ｐＨは、１２．８であった。
【００４９】
（電解液２）
電解液１を９７質量部とクエン酸三カリウムを３質量部なるよう混合し、電解液２を製造した。ｐＨは、１２．８であった。
【００５０】
【表１】
2013247064.tif 000002
【００５１】
２．アルミニウム空気電池の製造
以下の手順で上述の図５と同様の形状のアルミニウム空気電池Ｒ１を製造した。
【００５２】
アルミニウム合金の物性測定は以下にて行った。
（アルミニウム合金の成分分析）
発光分光分析装置（型式：ＡＲＬ−４４６０、サーモフィッシャーサイエンティフィック社製）を使用し、アルミニウム合金中のＭｇ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｇａ、Ｎｉ、Ｖ、Ｚｎを定量した。
【００５３】
（アルミニウム  ５Ｎ１０Ｍの製造）
高純度アルミニウム（純度：９９．９９９％以上）を７５０℃で溶融し、マグネシウム（純度：９９．９９％以上）を溶融アルミニウム中に挿入して、Ｍｇ含有量が１．０質量％であるＡｌ−Ｍｇ合金溶湯を得た。次に、合金溶湯を温度７５０℃で、２時間、真空度５０Ｐａの条件で保持して清浄化した。合金溶湯を１５０℃の鋳鉄鋳型（２２ｍｍ×１５０ｍｍ×２００ｍｍ）にて鋳造し、鋳塊を得た。
次いで、鋳塊を次の条件で溶体化処理した。鋳塊を室温（２５℃）から４３０℃まで５０℃／時の速度で昇温し、４３０℃で１０時間保持した。引き続き、５００℃まで５０℃／時の速度で昇温し、５００℃で１０時間保持した。その後、５００℃から２００℃まで３００℃／時の速度で冷却した。
溶体化処理した鋳塊の両面を２ｍｍ面削加工した後、熱間圧延してアルミニウム合金板を得た。熱間圧延は、３５０℃から４５０℃にて厚さ１８ｍｍから３ｍｍまで加工率８３％で行った。次に、熱間圧延した板材を温度３７０℃に加熱、昇温後１時間保持して、放冷する方法で、焼鈍処理を行った。次に、アルミニウム合金板を冷間圧延して圧延板を得た。冷間圧延は５０℃以下にて厚さ３ｍｍから０．１ｍｍまで加工率９７％で行った。得られた圧延板を５Ｎ１０Ｍと呼ぶ。
５Ｎ１０Ｍに含まれる成分を測定した結果を表２に示す。
【００５４】
（アルミニウム合金  ５Ｎ２５Ｍの製造）
Ｍｇの含有量を２．５質量％となるように配合したこと以外は製造例１と同様の操作を行った。得られた圧延板を５Ｎ２５Ｍと呼ぶ。
５Ｎ２５Ｍに含まれる成分の測定結果を表２に示す。
【００５５】
【表２】
2013247064.tif 000003
【００５６】
（アルミニウム負極の作製）
厚さ０．１ｍｍのアルミニウム箔５Ｎ１０Ｍ（Ａｌ純度９９．９９９％＋１％Ｍｇ添加）を縦４０ｍｍ×横３０ｍｍに切断し、その後、アルミニウムリード線（純度９９．５％、縦５０ｍｍ×横３ｍｍ、厚み０．２０ｍｍ）を抵抗溶接機で取り付けることでアルミニウム負極を作製した。抵抗溶接部から伸びたアルミリード線１０ｍｍとアルミニウム（縦４０ｍｍ×横３０ｍｍ）の片面をイミドテープでマスキングした。
【００５７】
（セパレータの作製）
セパレータとしては親水化処理されたポリテトラフルオロエチレンからなる多孔質膜（縦４３ｍｍ×横３３ｍｍ、厚み０．１ｍｍ）を用いた。
【００５８】
（正極の作製）
正極触媒層は、導電材としてアセチレンブラックと、酸素の還元を促進する触媒としてＭｎＯ2と、結着剤としてのＰＴＦＥとにより構成した。重量比が、アセチレンブラック：電解ＭｎＯ2：ＰＴＦＥ＝１０：１０：１である縦４０ｍｍ×横３０ｍｍ、厚み０．３ｍｍの正極触媒層を成形した。また、ステンレスメッシュ製の放電用正極集電体（縦４０ｍｍ×横３０ｍｍ、厚み０．１ｍｍ）の端部に外部接続用のニッケルリボン端子（縦５０ｍｍ×横３ｍｍ、厚み０．２ｍｍ）を接続した。そして、正極集電体に正極触媒層を当接し、正極触媒を得た。
【００５９】
（正極へ酸素拡散膜の取り付け）
上記の正極に撥水性ＰＴＦＥシート（縦４０ｍｍ×横３０ｍｍ、厚み０．１ｍｍ）を載置し圧着することで正極へ酸素拡散膜を取り付けた。
【００６０】
（アルミニウム空気電池Ｒ１の組み立て）
上記のように作製した酸素拡散膜を取り付けた正極を容器に載置し、セパレータ、負極をこの順に積層し、蓋部材で蓋をした。その後、容器開口部ａ／酸素拡散膜の周辺部をエポキシ系接着剤でシールした。
開口部ｂより、電解液１を注液することでアルミニウム空気電池Ｒ１を作製した。
【００６１】
３．アルミニウム空気電池性能評価
上述で製造したアルミニウム空気電池Ｒ１の電池特性評価を行った。
【００６２】
（評価例１）
アルミニウム空気電池Ｒ１を、電解液１を注液してから１０分後、充放電試験機（東洋システム社製、製品名ＴＯＳＣＡＴ−３０００Ｕ）に接続し、負極のアルミニウムに対して、１０ｍＡ／ｃｍ2で定電流放電（ＣＣ放電）を行い、終止電圧０．５Ｖでカットオフした。この際の、負極のアルミニウムの質量あたりの放電容量を示したものを表３、放電曲線を図６に示す。
【００６３】
（評価例２）
アルミニウム箔を５Ｎ１０Ｍに代えて、５Ｎ２５Ｍ（Ａｌ純度９９．９９９％＋２．５％Ｍｇ添加）に代えたこと以外は評価例１と同様に電池評価した負極のアルミニウムの質量あたりの放電容量を示したものを表３、放電曲線の結果を図６に示す。
【００６４】
（評価例３）
電解液１から電解液２に代えたこと以外は評価例１と同様に電池評価した。負極のアルミニウムの質量あたりの放電容量を示したものを表３、放電曲線の結果を図６に示す。
【００６５】
（評価例４）
電解液１から電解液２に代えたこと以外は評価例２と同様に電池評価した。負極のアルミニウムの質量あたりの放電容量を示したものを表３、放電曲線の結果を図６に示す。
【００６６】
【表３】
2013247064.tif 000004
【００６７】
（電池性能評価のまとめ）
電解液に有機酸塩を添加した評価例３、４は、有機酸塩を添加していない評価例１、２と比べて図６から、放電電圧が平坦になり、表３から、放電容量も向上することがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明によれば、アルカリ性水溶液を電解液として用いた場合でも、アルミニウムの自己腐食、すなわち自己放電を抑制することできるアルミニウム空気電池が提供される。該空気電池は、特に高電圧系が要求される用途、すなわち自動車や電動工具のモーターの駆動用などに好適に使用することができ、本発明は工業的に極めて有用である。
【符号の説明】
【００６９】
１０：アルミニウム負極
２０：正極
３０：酸素拡散膜
４０：積層体
５０：容器
１００：アルミニウム空気電池
１２：リード線（負極）
２２：リード線（正極）
１４：イミドテープ
１６：アルミニウム電極
２４：正極集電体
２６：正極触媒層
４２：セパレータ
５２：容器本体
５４：蓋部材
１００ａ：開口部ａ
１００ｂ：開口部ｂ
【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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