空氣電池和使用了該空氣電池的空氣電池堆的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及將負(fù)極組件和具有多孔質(zhì)正極層的正極組件以隔著電解液層相對的方式設(shè)置在該電解液層的兩側(cè)而成的空氣電池和使用了該空氣電池的空氣電池堆。
【背景技術(shù)】
[0002]作為該種空氣電池，例如在專利文獻(xiàn)I中公開有名為“水系金屬空氣電池”的空氣電池。
[0003]專利文獻(xiàn)I所公開的水系金屬空氣電池是利用由含有熱熔接性樹脂層的層壓片成形的外殼容器將正極、隔板以及由凝膠狀金屬構(gòu)成的負(fù)極材料包覆而成的，該水系金屬空氣電池的特征在于，其負(fù)極材料的電池內(nèi)體積占有率為40%以上且90%以下。
[0004]專利文獻(xiàn)1:日本特開2004-288571號公報
【發(fā)明內(nèi)容】
_5] 發(fā)明要解決的問題
[0006]對于包含上述專利文獻(xiàn)I公開的水系金屬空氣電池在內(nèi)的普通的空氣電池，因為其正極是在導(dǎo)電性碳材料中使用混煉并擔(dān)持具有氧還原活性的催化劑的多孔質(zhì)膜并且使用電解液的方式，所以必須防止該電解液從正極和正極周邊泄露。
[0007]另外，因為正極具有數(shù)十?數(shù)百微米的膜厚且為多孔質(zhì)，因而機(jī)械強(qiáng)度較脆弱，當(dāng)受到集電體的按壓時，特別是脆弱的正極層的端部有可能破損。
[0008]因此，本發(fā)明的目的在于提供能夠防止電解液泄露、并且保護(hù)多孔質(zhì)正極層的空氣電池和使用該空氣電池的空氣電池堆。
[0009]用于解決問題的方案
[0010]用于解決上述課題的本發(fā)明是一種空氣電池，該空氣電池是將負(fù)極組件和具有多孔質(zhì)正極層的正極組件以隔著電解液層相對的方式設(shè)置在該電解液層的兩側(cè)而成，該空氣電池具有導(dǎo)電性的正極支承板，該導(dǎo)電性的正極支承板支承多孔質(zhì)正極層，并且形成有通氣區(qū)域，所述多孔質(zhì)正極層形成為覆蓋通氣區(qū)域、且延伸到比該通氣區(qū)域靠外側(cè)的非通氣區(qū)域的結(jié)構(gòu)，并且，所述多孔質(zhì)正極層在與該非通氣區(qū)域相對的外緣部分形成有致密部。
[0011]在上述結(jié)構(gòu)中，因為多孔質(zhì)正極層由導(dǎo)電性的正極支承板支承的同時，在該多孔質(zhì)正極層的外緣部分形成有致密部，所以能夠在防止電解液泄露的同時，保護(hù)多孔質(zhì)正極層O
_2] 發(fā)明的效果
[0013]采用本發(fā)明，能夠在防止電解液泄露的同時保護(hù)多孔質(zhì)正極層。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的一實施方式的空氣電池單體單元的立體圖。
[0015]圖2是沿著圖1所示的1-1線的剖視圖。
[0016]圖3是同一實施方式的空氣電池單體單元的分解立體圖。
[0017]圖4是將同一實施方式的空氣電池從上到下層疊三層而成的空氣電池的立體圖。
[0018]圖5是沿著圖4所示的I1-1I線的剖視圖。
[0019]圖6是第一其他例的正極組件的剖視圖。
[0020]圖7是第二其他例的正極組件的剖視圖。
[0021]圖8的㈧是第三其他例的正極組件的剖視圖，圖8的⑶是在圖8的㈧中以包圍線III示出的部分的放大圖。
【具體實施方式】
[0022]以下，參照【附圖說明】用于實施本發(fā)明的實施方式。圖1是本發(fā)明的一實施方式的空氣電池單體單元的立體圖，圖2是沿著圖1所示的1-1線的剖視圖，圖3是該一實施方式的空氣電池單體單元的分解立體圖。另外，圖4是負(fù)極組件的剖視圖，圖5是表示正極組件的結(jié)構(gòu)的局部放大圖。
[0023]一實施方式的空氣電池BI是將負(fù)極側(cè)組合體10和正極側(cè)組合體20彼此相連而成的。
[0024]負(fù)極側(cè)組合體10具有框體11和配設(shè)在該框體11內(nèi)的負(fù)極組件30。
[0025]框體11是由具有絕緣性的聚丙烯等合成樹脂制成的，該框體11是將形成為所需的高度并且俯視形成為正方形框架形的側(cè)板12?15與用于固定負(fù)極組件30的安裝片16一體形成而成的。
[0026]安裝片16以偏向側(cè)板12?15的一側(cè)端面(圖示上端面)12a?15a側(cè)并且在框體11內(nèi)劃分出俯視為方形的開口 16a的方式形成，負(fù)極組件30與該開口 16a相對(日文:臨七)地安裝于該開口 16a。
[0027]在側(cè)板13、15上，用于使空氣流通的空氣流通口 13b、15b在彼此相對的位置橫向較長地形成。
[0028]本實施方式所示的空氣流通口 13b、15b形成為與下述的集電體33…中最外側(cè)的集電體33、33大致相對應(yīng)的寬度。
[0029]如圖2和圖3所示，負(fù)極組件30是使負(fù)極31、負(fù)極支承板32以及集電體33彼此層疊成一體而成的。
[0030]負(fù)極31是利用鋁、鎂或者由它們的合金構(gòu)成的金屬材料而形成的，通過與電解液發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而被腐蝕(負(fù)極反應(yīng))，能夠經(jīng)由集電體33向外部輸送電子。
[0031]負(fù)極支承板32是由銅、鎳或者它們的合金或者不銹鋼以恒定的厚度形成的俯視為方形的構(gòu)件，在負(fù)極支承板32的一個面上(圖示上表面)載置固定有上述負(fù)極31。即、負(fù)極31借助負(fù)極支承板32固定于框體片16。
[0032]利用包層方法、電焊、激光焊接等電和機(jī)械的方法使上述負(fù)極31、負(fù)極支承板32
接合在一起。
[0033]集電體33是與負(fù)極組件30電導(dǎo)通且形成有空氣流路的構(gòu)件，該集電體33與上述空氣流通口 13b、15b平行且彼此隔開恒定間隔地排列固定于負(fù)極支承板32的另一個面(圖示下表面)。
[0034]使用電焊、激光焊接等電和機(jī)械的方法使該集電體33與上述負(fù)極支承板32接合在一起。
[0035]在本實施方式中，由于多個集電體33彼此平行且隔開恒定間隔地排列在負(fù)極支承板32的另一個面(圖示下表面)上，從而在這些集電體之間劃分形成有空氣流路α。
[0036]另外，作為集電體33，只要是通氣阻力較小的結(jié)構(gòu)即可，當(dāng)然能夠形成為其他公知的形狀。
[0037]正極側(cè)組合體20具有框體21和配置在該框體21內(nèi)的正極組件40。
[0038]框體21是由具有絕緣性的聚丙烯等合成樹脂制成的，該框體21是將形成為所需的高度并且俯視形成為正方形框形的側(cè)板22?25與用于固定正極組件40的安裝片26 —體形成而成的。
[0039]用于從外部注入電解液的兩個電解液注入口 22a、22a彼此隔開間隔且貫穿側(cè)板22內(nèi)外地形成于側(cè)板22。
[0040]安裝片26在側(cè)板22?25的一個端面(圖示上端面)上劃分形成有俯視為方形的開口 26a，正極組件40與該開口 26a相對地安裝于該開口 26a。
[0041]如圖2和圖5所示，正極組件40由多孔質(zhì)正極層41和正極支承板42構(gòu)成。
[0042]多孔質(zhì)正極層41是通過對將活性炭、PTFE以及作為催化劑的銀微粒子以80:15:5的重量比混煉后得到的糊狀物進(jìn)行干燥而形成的膜狀物，在本實施方式中使用的是防水性的多孔質(zhì)正極層。由此，能夠省去防水膜等。
[0043]在本實施方式中，多孔質(zhì)正極層41形成為覆蓋下述通氣區(qū)域、且延伸到比該通氣區(qū)域靠外側(cè)的非通氣區(qū)域，并且，多孔質(zhì)正極層41在與該非通氣區(qū)域相對的外緣部分形成有致密部41a。
[0044]致密部41a是在與非通氣區(qū)域相對的多孔質(zhì)正極層41的外周緣部上以將外周緣部封邊的方式連續(xù)形成。
[0045]另外，致密部41a并不限于在多孔質(zhì)正極層41的外周緣部上連續(xù)形成的結(jié)構(gòu)，也能以隔開規(guī)定間隔的方式間斷地形成。
[0046]正極支承板42由俯視為長方形的不銹鋼(SUS304)制成，也可以通過化學(xué)蝕刻在中央部以30個/cm2的密度貫穿設(shè)置地開有多個Φ0.2的通孔。
[0047]在本實施方式中，形成有“多個通孔”的區(qū)域被稱為“通氣區(qū)域42a”，該通氣區(qū)域以外的區(qū)域被稱為“非通氣區(qū)域42b”。
[0048]通過將多孔質(zhì)正極層41按壓于正極支承板42，并以大約150°C進(jìn)行加熱粘接后，再進(jìn)一步以250°C只對用于形成致密部41a的部分進(jìn)行加壓、加熱粘接，從而形成上述致密部 41a。
[0049]通過將上述的負(fù)極側(cè)組合體10和正極側(cè)組合體20彼此相連結(jié)，而在正極組件10和負(fù)極組件20之間劃分形成有電解液層β。換言之，這些正極組件10和負(fù)極組件20處于以隔著電解液層β相對的方式設(shè)置在該電解液層β的兩側(cè)的狀態(tài)。
[0050]圖4是將一實施方式的空氣電池從上到下層疊三層而成的空氣電池的立體圖，圖5是沿著圖4所示的I1-1I線的剖視圖。
[0051]本發(fā)明的一實施方式的空氣電池堆A是