專利名稱：空氣電池、空氣電池組堆的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空氣電池和空氣電池組堆。
背景技術(shù)：
將空氣中的氧用作活性物質(zhì)的空氣電池能夠?qū)崿F(xiàn)高能量密度化，因此，期待著向電動汽車用等各種用途中的應(yīng)用。而且，為了實現(xiàn)進一步的應(yīng)用，需要使容量進ー步變大。例如，專利文獻I提出了在隔著氧透過部配置第I電池單元與第2電池單元的空氣電池中第I電池單元與第2電池單元交替地進行充電和放電的空氣二次電池。專利文獻專利文獻I :日本特開2008-91248號公報

發(fā)明內(nèi)容
對于上述空氣二次電池，一個電池單元進行充電時，另ー個電池單元進行放電，因此，對放電作出貢獻的電池單元總是裝置的單側(cè)的電池單元，相對于裝置的大小，所獲得的容量難以變大。另外，裝置為大型裝置，難以在廣泛的用途中使用。本發(fā)明是鑒于所述的現(xiàn)有問題而完成的，其目的在于提供易于大容量化的空氣電池、空氣電池組堆以及卷繞型空氣電池。本發(fā)明提供ー種空氣電池，其具備發(fā)電體，所述發(fā)電體包含依次層疊負(fù)極、隔膜、具有催化劑層和正極集電體的正極、及氧擴散膜層疊而得的層疊體，以及與負(fù)極、隔膜和正極接觸的電解質(zhì)，其中，氧擴散膜的一個主面與正極集電體的一個主面對置地配置，氧擴散膜的周邊部的至少一部分與大氣中的空氣相接。對于本發(fā)明的空氣電池，通過按照將氧擴散膜的周邊部的至少一部分與空氣相接的方式進行配置，放電時有助于從該氧擴散膜的周邊部的至少一部分通過氧擴散膜到達正極的空氣放電。另外，在作為空氣二次電池的充電時，在正極所產(chǎn)生的空氣通過氧擴散膜從氧擴散膜的周邊部的至少一部分通過氧擴散膜向外部放出。而且，本發(fā)明的空氣電池具有與以往的空氣電池那樣的從正極和氧擴散膜的主面?zhèn)葦z入空氣的結(jié)構(gòu)不同的結(jié)構(gòu)，因此，能夠使主面彼此重合地進行組堆。由此，能夠容易地實現(xiàn)大容量化。對于本發(fā)明的空氣電池，優(yōu)選發(fā)電體具有含有電解質(zhì)和溶劑的溶液，溶劑相對于氧擴散膜的表面的接觸角為90°以上。由此，氧擴散膜中的氧進行擴散的空孔不易被溶劑潤濕，能夠抑制空孔被堵塞。對于本發(fā)明的空氣電池，優(yōu)選發(fā)電體具有含有電解質(zhì)和溶劑的溶液，溶劑相對于氧擴散膜的表面的接觸角為150°以上。由此，氧擴散膜的空孔不易被溶劑潤濕，能夠進ー步抑制空孔被堵塞。更優(yōu)選發(fā)電體具有含有電解質(zhì)、溶劑和凝膠化劑的溶液。由此，能夠抑制液體的溶劑接觸到氧擴散膜的空孔。而且，空孔不易被溶劑潤濕，能夠進一歩抑制空孔被堵塞。對于本發(fā)明的空氣電池，負(fù)極具有負(fù)極活性物質(zhì)，負(fù)極活性物質(zhì)優(yōu)選為選自氫、鋰、鈉、鎂、鋁、鉀、鈣、鐵和鋅中的ー種以上。若負(fù)極活性物質(zhì)為上述材料，則空氣電池易于達到足夠的放電容量。對于本發(fā)明的空氣電池，負(fù)極活性物質(zhì)更優(yōu)選為氫、鋰、鋁、鉀、鐵或鋅。若負(fù)極活性物質(zhì)為上述材料，則空氣電池易于達到更大的放電容量。對于本發(fā)明的空氣電池,催化劑層優(yōu)選含有ニ氧化錳或鉬。由此,可由空氣電池獲得大的放電容量。尤其是鉬具有吸藏放出氧的能力，因此能夠容易地將空氣電池用作空氣二次電池。 對于本發(fā)明的空氣電池，催化劑層含有由ABO3表示的鈣鈦礦型復(fù)合氧化物，在A位點含有選自La、Sr和Ca中的至少2種原子，在B位點含有選自Mn、Fe、Cr和Co中的至少I種原子。在催化劑層含有由ABO3表示的鈣鈦礦型復(fù)合氧化物的情況下，由于該復(fù)合氧化物具有吸藏放出氧的能力，因此，能夠容易地將空氣電池用作空氣二次電池。優(yōu)選本發(fā)明的空氣電池還具備充電用正扱。由此，上述正極的催化劑層用于放電專用，即使在正極的催化劑層中使用如碳這樣的易于被氧化的材料的情況下，也能夠防止在充電時因在正極中所產(chǎn)生的氧而氧化該催化劑層，從而能夠容易地將空氣電池用作二次電池。對于本發(fā)明的空氣電池，充電用正極優(yōu)選為金屬制的網(wǎng)。由此，充電時在充電用正極表面所產(chǎn)生的氧易于通過網(wǎng)的網(wǎng)眼而向電池電池単元的外部排出。本發(fā)明的空氣電池優(yōu)選為空氣二次電池。該空氣二次電池是具有大容量的二次電池，不僅能夠用于作為電氣、電子機器用的小型電池的用途，還能夠用于作為電動汽車驅(qū)動(移動)用的電源的用途。對于本發(fā)明的空氣電池，優(yōu)選在上述氧擴散膜中的與上述正極對置側(cè)的相反的一側(cè)進一歩依次配置具有第二催化劑層和第二正極集電體的第二正極、第二隔膜和第二負(fù)扱。由此，能夠進一歩得到大容量的空氣電池。本發(fā)明提供具有ニ個以上上述空氣電池，且ニ個以上的空氣電池沿著上述層疊體的層疊方向而相互地層疊而得的空氣電池組堆。利用本發(fā)明，能夠得到大容量的空氣電池。對于本發(fā)明的空氣電池，優(yōu)選的是上述層疊體形成片狀并進行卷繞。盡管該空氣電池被卷繞，但仍能容易地得到氧易于出入且大容量的空氣電池。利用本發(fā)明，可得到大容量的空氣電池。


圖I中圖1(a)是表示本發(fā)明所述的空氣電池的優(yōu)選實施方式的一例的示意圖，而圖1(b)是用Ib-Ib線將圖1(a)切斷時的示意剖面圖。圖2中圖2(a)是表示本發(fā)明所述的空氣電池的優(yōu)選實施方式的一例的示意圖，而圖2(b)是用IIb-IIb線將圖2(a)切斷時的示意剖面圖。圖3中圖3(a)是表示具備充電用正極的空氣電池的一例的示意剖面圖，而圖3 (b)是表示其他一例的示意剖面圖。圖4是表示本發(fā)明所述的空氣電池組堆的第一實施方式的示意剖面圖。圖5是表示本發(fā)明所述的空氣電池組堆的第二實施方式的示意剖面圖。圖6是表示本發(fā)明所述的空氣電池組堆的第三實施方式的示意剖面圖。
圖7是表示本發(fā)明所述的空氣電池組堆的第四實施方式的示意剖面圖。圖8是表示本發(fā)明所述的卷繞型空氣電池的一例的示意剖面圖。圖9是比較例的空氣電池的示意剖面圖。
具體實施例方式以下，對于本發(fā)明所述的空氣電池的優(yōu)選實施方式，參照附圖具體地進行說明。需要說明的是，實際的尺寸比率可以與附圖的尺寸比率不同。[空氣電池]
圖I為表示本發(fā)明所述的空氣電池的優(yōu)選實施方式的示意圖(a)以及用Ib-Ib線將示意圖(a)切斷時的示意剖面圖(b)。另外，圖2為表示本發(fā)明所述的空氣電池的優(yōu)選實施方式的示意圖(a)以及用IIb-IIb線將示意圖(a)切斷時的示意剖面圖(b)。如圖1、2所示，本實施方式所述的空氣電池I具備發(fā)電體20，所述發(fā)電體20包括依次地配置負(fù)極17、隔膜6、正極13和氧擴散膜2而形成的層疊體19，以及電解質(zhì)9。而且，該發(fā)電體20被收納在容器10內(nèi)。(負(fù)極)負(fù)極17具有負(fù)極集電體8和形成在該負(fù)極集電體8上的負(fù)極活性物質(zhì)7，外部連接端子(引線)11連接于負(fù)極集電體8的端部。負(fù)極集電體8只要為導(dǎo)電材料就好，例如可舉出選自鎳、鉻、鐵、鈦中的ー種以上的金屬或包含這些金屬的合金，優(yōu)選可舉出鎳、不銹鋼。作為形狀，可舉出板、網(wǎng)、多孔板、金
屬海綿等。作為負(fù)極活性物質(zhì)7，只要為能夠構(gòu)成空氣電池的負(fù)極材料，就沒有特別限定。作為負(fù)極活性物質(zhì)，可舉出氫或金屬。作為金屬，優(yōu)選為鋰、鈉、鎂、鋁、鉀、鈣、鐵、鋅。其中，優(yōu)選為氫、鋰、鋁、鉀、鐵、鋅中的任ー種。在負(fù)極活性物質(zhì)為氫的情況下，氫優(yōu)選被吸藏在氫吸藏合金等合金或金屬中。(隔膜)作為隔膜6，只要為電解質(zhì)能夠移動的絕緣材料，就沒有特別限定，例如可使用由聚烯烴或氟樹脂等樹脂形成的無紡布或多孔膜。具體而言，作為樹脂，可舉出聚こ烯、聚丙烯、聚四氟こ烯、聚偏氟こ烯。另外，在電解質(zhì)溶解在水系溶劑中的情況(以下有時將電解質(zhì)溶解在溶劑中的溶液稱作“電解液”。)下，作為樹脂，可舉出經(jīng)親水化處理的聚こ烯、聚丙烯、聚四氟こ烯、聚偏氟こ烯等。(正極)正極13具有正極集電體3和形成在正極集電體3上的正極催化劑層4，外部連接端子(引線)5連接于正極集電體3的端部。正極集電體3只要為導(dǎo)電材料就好，例如可舉出由鎳、鉻、鐵、鈦構(gòu)成的金屬或合金制，優(yōu)選為鎳、不銹鋼。作為形狀，為網(wǎng)、多孔板等。若正極集電體3為網(wǎng)或多孔板，則在放電時由氧擴散膜2供給的氧易于到達正極催化劑層，另外，充電時在充電用電極表面所產(chǎn)生的氧易于通過氧擴散膜2而向外部排出，因此優(yōu)選。正極催化劑層4具有正極催化劑，通常，優(yōu)選在正極催化劑的基礎(chǔ)上進一歩含有導(dǎo)電劑以及將它們粘接于正極集電體3的粘結(jié)劑。
作為正極催化劑，只要是能夠還原氧的材料就好，例如可舉出活性炭等碳材料，ニ氧化錳等的錳氧化物，鉬，銥，銥氧化物，含有選自鈦、鉭、鈮、鎢和鋯中的I種以上的金屬的銥氧化物，由ABO3表示的鈣鈦礦型復(fù)合氧化物等。對于鈣鈦礦型復(fù)合氧化物，優(yōu)選的是A位點含有選自La、Sr和Ca中的至少2種原子，B位點含有選自Mn、Fe、Cr和Co中的至少I種原子。其中，優(yōu)選能夠還原氧或能夠?qū)⒀醯倪€原體氧化的材料。ニ氧化錳或鉬因可得到大的放電容量而優(yōu)選。鉬或鈣鈦礦型復(fù)合氧化物因具有吸藏放出氧的能量且還能夠用于空氣二次電池而優(yōu)選。作為導(dǎo)電劑，沒有特別限定，可舉出こ炔黑、科琴黑等碳材料。作為粘結(jié)劑，只要為在所使用的電解液中不溶解的粘結(jié)劑就好，優(yōu)選為聚四氟こ烯(PTFE)、四氟こ烯 全氟烷基こ烯基醚共聚物、四氟こ烯 六氟丙烯共聚物、四氟こ烯 こ烯共聚物、聚偏氟こ烯、聚氯三氟こ烯、氯三氟こ烯·こ烯共聚物等氟樹脂。
(電解質(zhì))電解質(zhì)與負(fù)極17、隔膜6和正極13接觸。電解質(zhì)9溶解在溶劑中的情況下，溶解有電解質(zhì)9的電解液含浸在隔膜6、以及包括負(fù)極17、隔膜6和正極13的層疊體中。在電解質(zhì)9溶解在水系溶劑中的情況下，例如電解質(zhì)9溶解在水溶液中的情況下，水溶液優(yōu)選為溶解有NaOH、KOH、NH4Cl的水溶液。水溶液中的NaOH、KOH或NH4Cl的濃度優(yōu)選為I 99重量(wt) %,更優(yōu)選為10 60wt %,進一步優(yōu)選為20 40wt %。在電解質(zhì)9溶解在非水系溶劑中的情況下，例如在電解質(zhì)9溶解在有機溶劑中的情況下，作為有機溶劑，可使用選自環(huán)狀碳酸酯、鏈狀碳酸酯、環(huán)狀酷、環(huán)狀醚、鏈狀醚中的I種溶劑，或者由2種以上溶劑構(gòu)成的混合溶剤。作為環(huán)狀碳酸酯，可舉出碳酸こ烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酷、碳酸亞こ烯酯、氟代碳酸こ烯酯等。作為鏈狀碳酸酯，可舉出碳酸ニ甲酷、碳酸ニこ酷、碳酸甲こ酯等。作為環(huán)狀酯，可舉出Y-丁內(nèi)酷、Y-戊內(nèi)酯等。作為環(huán)狀醚，可舉出四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃等。作為鏈狀醚，可舉出ニ甲氧基こ烷、こニ醇ニ甲醚等。在電解質(zhì)9溶解在非水系溶劑中的情況下，電解液可含有鹽作為電解質(zhì)，所述鹽含有構(gòu)成負(fù)極活性物質(zhì)7的元素。在電解質(zhì)9溶解在溶劑中的情況下，還優(yōu)選將凝膠化劑溶解在溶劑中，更優(yōu)選將凝膠化劑溶解在水系溶劑中。作為凝膠化劑，只要為能夠利用水進行溶脹的凝膠化劑就好，優(yōu)選為聚(丙烯酸鈉)、羧甲基纖維素、聚(こニ醇)、聚(こ烯醇)等聚合物。依存于溶劑與氧擴散膜2的組合，有時溶劑浸透到氧擴散膜2的空孔中，由此，在氧擴散膜2中氧變得難以進行擴散。但是，通過使凝膠化劑溶解，而使溶劑不易浸透到氧擴散膜2中，結(jié)果易于使氧變得透過氧擴散膜2。電解質(zhì)9可以不溶解在溶劑中。在這種情況下，作為電解質(zhì)的例子，可舉出聚こニ醇衍生物、含有烷基甲硼烷的高分子、聚硅酮衍生物(M0MENTIVE公司制)、含有磺酸的高分子、氧化鋁固體電解質(zhì)、鈉超離子導(dǎo)體(NASIC0N)型固體電解質(zhì)、將高純度硫化鋰和硫化磷燒成而得的固體電解質(zhì)、鋰離子傳導(dǎo)性玻璃陶瓷(LICGC) (0HARA公司制)等。(氧擴散膜)如圖1(a)、(b)所示，氧擴散膜2的主面2m面，S卩，氧擴散膜2所具有的面中面積最大的面2m面按照與正極集電體3的主面3m面，即，正極集電體3所具有的面中面積最大的面3m面對置的方式進行配置。而且，氧擴散膜2的周邊部2c，S卩，氧擴散膜2的主面2m的周邊部2b和作為主面2m以外的面的側(cè)面2a中的至少一部分與空氣中的空氣相接。對于如圖I (a)、(b)所示的空氣電池I而言，氧擴散膜2的周邊部2c經(jīng)由容器10的開ロ 15向外部突出，可以由該周邊部2c使空氣中的氧進入到發(fā)電體20的內(nèi)部，或者將在發(fā)電體20的內(nèi)部所產(chǎn)生的氧放出至外部。對于圖I所示的空氣電池1，顯示出氧擴散膜2的周邊部2c向四個方向突出的形態(tài)，但是 周邊部2c至少向ー個方向突出即可。如圖2(a)、(b)所示的空氣電池1，氧擴散膜2的周邊部2c可以不從容器10的開ロ 15完全地露出于外部，也可以通過開ロ部15而僅使側(cè)面2a與空氣中的空氣接觸。對于圖2的空氣電池I，只要氧擴散膜2的四個側(cè)面中的至少一面的側(cè)面2a從開ロ部15露出即可。氧擴散膜2是具有用于使氧擴散而透過的連續(xù)的空孔的膜，通常為稱作多孔膜的膜。通過氧擴散膜2的連續(xù)的空孔，從而在氧擴散膜2的周邊部2c的與空氣接觸面與氧擴散膜2的與正極13對置的主面2m之間，使氧能夠擴散。為了氧從氧擴散膜2的周邊部2c至主面2m充分地透過，空孔的直徑優(yōu)選為O. OI μ m 2mm左右，更優(yōu)選為I μ m 2mm左右。為了氧從氧擴散膜2的周邊部2c至主面2m充分地透過，其厚度優(yōu)選為Ιμπι 50mm,更優(yōu)選為5 μ m Imm,特別優(yōu)選為5 μ m 100 μ m。為了氧從氧擴散膜2的周邊部2c至主面2m充分地透過，氧擴散膜的空隙率優(yōu)選為I % 95%，更優(yōu)選為10% 90%，特別優(yōu)選為20% 65 %。若空隙率變高，則在電解質(zhì)溶解在溶劑中的情況下，溶劑易于浸透到氧擴散膜2中，因此從外部供給的氧難以到達正極集電體3的表面，結(jié)果存在放電速度降低的趨勢。若空隙率變低，則空氣的擴散路徑變少，因此氧的透過性也變差，結(jié)果存在放電速度降低的趨勢。作為氧擴散膜2的材質(zhì)的例子，可舉出聚四氟こ烯(PTFE)、四氟こ烯 全氟烷基こ烯基醚共聚物、四氟こ烯 六氟丙烯共聚物、四氟こ烯·こ烯共聚物、聚偏氟こ烯、聚氯三氟こ烯、氯三氟こ烯·こ烯共聚物等。多孔膜通過拉伸法、溶劑除去法、過濾除去法等制造即可。在電解質(zhì)9溶解在溶劑中的情況下，溶劑相對于氧擴散膜2的表面的接觸角優(yōu)選為90。以上。若接觸角在上述范圍內(nèi)，則在溶劑為水系溶劑的情況下，氧擴散膜2使用的是具有疏水性的氧擴散膜，在溶劑為非水系溶劑的情況下，可使用具有疏油性的氧擴散膜。這樣，通過氧擴散膜2具有排斥溶劑的性質(zhì)，即，具有不易被溶劑潤濕的性質(zhì)，從而在氧擴散膜2的連續(xù)的空孔內(nèi)利用溶解有電解質(zhì)的溶劑來潤濕，從而可抑制空孔被堵塞的情況。接觸角是指在溶劑的液滴表面，該溶劑的液滴、氧擴散膜和空氣這三相相接的點的切線與氧擴散膜所成角(采用處于液體的內(nèi)部的角)。溶劑相對于氧擴散膜2的表面的接觸角更優(yōu)選為150°以上。若接觸角在上述范圍內(nèi)，則在溶劑為水系溶劑的情況下，氧擴散膜2可具有超疏水性，在溶劑為非水系溶劑的情況下，可具有超疏油性。這樣，通過氧擴散膜2具有極其排斥溶劑的性質(zhì)，即，具有極其不易被溶劑潤濕的性質(zhì)，從而在氧擴散膜2的空孔內(nèi)利用溶解有電解質(zhì)的溶劑進行潤濕，從而可進一歩抑制空孔被堵塞的情況。在電解質(zhì)溶解在水系溶劑中的情況下，作為具有疏水性的氧擴散膜2，只要與水的接觸角為90°以上即可，可舉出聚こ烯、聚丙烯、聚偏ニ氯こ烯、聚苯こ烯。作為具有超疏水性的氧擴散膜2，只要與水的接觸角為150°以上即可，可舉出UC纖維(宇部日東化成制)、利用氟樹脂等進行了涂布處理的無紡布等。從提高空氣電池的容量維持率的觀點出發(fā)，優(yōu)選氧擴散膜具有疏水性，更優(yōu)選具有超疏水性。在電解質(zhì)溶解在非水系溶劑中的情況下，作為具有疏油性的氧擴散膜2，只要與有機溶劑的接觸角為90°以上即可，可舉出聚四氟こ烯(PTFE)、四氟こ烯 全氟烷基こ烯基醚共聚物、四氟こ烯·六氟丙烯共聚物、四氟こ烯·こ烯共聚物、聚偏氟こ烯、聚氯三氟こ烯、氯三氟こ烯·こ烯共聚物等的由氟樹脂作成的無紡布等。作為具有超疏油性的氧擴散膜2，只要與有機溶劑的接觸角為150°以上即可，可舉出宇部日東化成制的UC纖維、利用氟樹脂等進行了涂布處理的無紡布等。從提高空氣電池的容量維持率的觀點出發(fā)，優(yōu)選氧擴散膜具有疏油性，更優(yōu)選具有超疏油性。
利用表面處理，也能夠呈現(xiàn)上述的疏水、疏油性。例如，可使用利用氟樹脂等進行了涂布處理的無紡布等。氧擴散膜2的形狀和大小沒有特別限定，可根據(jù)電池電池單元的形狀和大小，特別是根據(jù)正極的形狀和大小，適當(dāng)?shù)馗淖冃螤詈痛笮《右允褂谩姆烹娝俣鹊挠^點出發(fā)，例如優(yōu)選為氧擴散膜2的主面2m的面積比正極集電體3的主面3m的面積大。在這種情況下，易于使氧擴散膜2的周邊部突出而與大氣接觸。對于本實施方式所述的空氣電池I，氧擴散膜2與正極集電體3對置即可，例如可以在氧擴散膜2與正極集電體3之間隔著易于透過氧且不易透過ニ氧化碳的、具有氧的透過選擇性的膜。作為具有氧的透過選擇性的膜，例如可舉出具有ー個以上芳香族基的炔的聚合物膜。若從空氣中選擇性地除去ニ氧化碳，例如在含有電解質(zhì)9的水溶液中含有OF的情況下，可通過ニ氧化碳與0H—的中和反應(yīng)，而減少水溶液中的0H—，從而抑制充放電效率降低。上述炔的聚合物膜中所含的芳香族基團優(yōu)選為選自苯基、萘基、蒽基、芘基、茈基、吡啶基、吡咯甲?；⑧绶曰瓦秽械幕鶊F，或者優(yōu)選為該基團中的氫原子的至少一部分被取代了的取代香族基團。若芳香族基為上述基團中的任ー種，則進一歩提高氧/ ニ氧化碳選擇透過性。芳香族基團更優(yōu)選為苯基或取代苯基。(充電用正極)本實施方式所述的空氣電池還可具備用于充電用的充電用正扱。由此，上述正極催化劑層4用于放電專用。充電用正極的位置沒有特別限定。例如，如圖3(a)所示的空氣電池I所示，可以隔著絕緣性的隔膜71將充電用電極72設(shè)置于正極13的正極催化劑層4的與正極集電體3相反ー側(cè)的表面。另外，例如如圖3(b)的空氣電池I所示，還可以隔著絕緣性的隔膜71將充電用電極72設(shè)置于負(fù)極17的與負(fù)極集電體8的負(fù)極活性物質(zhì)7相反ー側(cè)的表面。隔膜71與隔膜6相同。充電用正極72的材料沒有特別限定，優(yōu)選為金屬，特別優(yōu)選為金屬制的網(wǎng)或多孔板。由此，在充電時在充電用正極72的表面所產(chǎn)生的氧易于通過網(wǎng)等的網(wǎng)眼向電池電池單元的外部排出。如圖3(a)所示，即使在將充電用正極72配置于正極催化劑層4的與正極集電體3相反ー側(cè)的表面的情況下，充電用正極72也不妨礙在正極催化劑層4與負(fù)極活性物質(zhì)7之間進行擴散的離子的移動。引線端子73連接于充電用電極72。
充電用正極72的作用如下所述。充電時在正極生成氧，因此，若使用將碳材料這樣的易于被氧化的材料作為正極催化劑層4的正極13進行充電，則易于由所生成的氧氧化正極催化劑層4。與此相対，通過使用充電用電極72進行充電，從而能夠在充電時抑制在正極催化劑層4生成氧，由此能夠抑制正極集電體3的氧化。(容器)空氣電池優(yōu)選還具備容器。容器10是收納包含層疊體19和電解質(zhì)9的發(fā)電體20的容器，例如為聚苯こ烯、聚こ烯、聚丙烯、聚氯こ烯、ABS等樹脂制,不與負(fù)極、正極、電解液反應(yīng)的金屬制。通過形成于容器10的開ロ 15，上述氧擴散膜2的周邊部2c與空氣接觸。在為包含充電用正極的電池結(jié)構(gòu)的情況下，具有在充電時將在充電用正極產(chǎn)生的氧排出的氧排出口(未圖示)。優(yōu)選在該氧排出ロ設(shè)置氣體通過但電解質(zhì)不通過的膜或閥。例如，如圖1(b)所示，由容器主體IOa和蓋構(gòu)件IOb這兩部分構(gòu)成容器10，將電解質(zhì)9和層疊體19配置于容器主體IOa后，以從容器10的開ロ 15使氧擴散膜2的周邊部2c露出在空氣中的方式配置氧擴散膜2，利用粘接劑等粘結(jié)容器主體IOa和容器的蓋IOb 即可。[空氣電池組堆]接下來，對于將多個發(fā)電體20 (空氣電池I)沿著層疊體19的層疊方向相互層疊而得的空氣電池組堆進行說明。(第一實施方式)圖4是表示本發(fā)明所述的空氣電池組堆的第一實施方式的示意剖面圖。對于該空氣電池組堆40，按照相互鄰接的發(fā)電體20中的一個發(fā)電體20所具有的負(fù)極17與另ー個發(fā)電體20所具有的氧擴散膜2對置的方式，相互層疊多個發(fā)電體20。在氧擴散膜2不充分地具有排斥溶解有電解質(zhì)9的溶劑的性質(zhì)的情況下，為了抑制由于ー個發(fā)電體20所含的電解質(zhì)9與另ー個發(fā)電體20所含的氧擴散膜2的主面2m接觸而導(dǎo)致氧擴散膜2的氧透過性降低，可以在ー個發(fā)電體20所含的電解質(zhì)9與另ー個發(fā)電體20所含的氧擴散膜2之間例如配置具有排斥溶解有電解質(zhì)9的溶劑的性質(zhì)的膜等隔膜21。在氧擴散膜2充分地具有排斥溶解有電解質(zhì)9的溶劑的性質(zhì)的情況下，如圖5所示，可以省去一個發(fā)電體20所含的電解質(zhì)9與另ー個發(fā)電體20所含的氧擴散膜2之間的隔膜21?？梢园凑肇?fù)極8彼此對置的方式配置相互鄰接的發(fā)電體20，或者按照氧擴散膜2彼此對置的方式進行配置。利用上述電池組堆40，能夠容易地得到大容量的空氣電池組堆。優(yōu)選空氣電池組堆40還具備容器10，所述容器10收納發(fā)電體20的層疊體，并使各氧擴散膜2的周邊部的至少一部分露出在大氣中的空氣中。(第二實施方式)圖5是表示本發(fā)明所述的空氣電池組堆的第二實施方式的示意剖面圖。本實施方式所述的空氣電池組堆40是使用如圖3(a)所示的還具備充電用電極72的發(fā)電體20’(空氣電池I)作為第一實施方式所述的空氣電池組堆40的發(fā)電體20 (空氣電池I)的形態(tài)。對于本實施方式所述的空氣電池組堆40,充電用電極72配置于正極13與隔膜6之間，如圖3(b)示出的發(fā)電體20’所示，充電用電極72可以配置在負(fù)極17與電解質(zhì)9之間，并未限定位置。(第三實施方式)
圖6是表示本發(fā)明所述的空氣電池組堆的第三實施方式的示意剖面圖。本實施方式所述的空氣電池組堆40是沿著層疊體19的層疊方向?qū)盈B多個分別將各發(fā)電體20密封在容器10中的空氣電池I而形成的空氣電池組堆。對于該空氣電池組堆40，相互鄰接的空氣電池I按照ー個空氣電池所具有的負(fù)極17與另ー個空氣電池I所具有的氧擴散膜2對置的方式層疊配置多個空氣電池I。此外，可以按照負(fù)極17彼此對置的方式配置相互鄰接的空氣電池1，或者按照氧擴散膜2彼此對置的方式進行配置。利用上述的電池組堆40，能夠容易地得到大容量的空氣電池組堆。(第四實施方式)在按照氧擴散膜2彼此對置的方式配置相互鄰接的空氣電池I時，在鄰 。本實施方式所述的電池組堆50由2個空氣電池I’構(gòu)成。該空氣電池I’具有上述層疊體19和電解質(zhì)9，進而在氧擴散膜2的與正極13的相反一側(cè)還依次配置具有第二催化劑層4’和第ニ正極集電體3’的第二正極13’、第二隔膜6’和第二負(fù)極17’。需要說明的是，第二正極13’按照第二第正極集電體3’與氧擴散膜2對置的方式進行配置。具有第二催化劑層4’和第二正極集電體3’的第二正極13’、第二隔膜6’和第二負(fù)極17’分別與具有催化劑層4和正極集電體3的正極13、隔膜6和負(fù)極17相同，并接觸干與電解質(zhì)9相同的電解質(zhì)9’。對于本實施方式所述的空氣電池組堆50而言,在各空氣電池I’中，能夠使氧在一張氧擴散膜2的兩側(cè)的主面2m、2m’與周邊部2c等之間擴散，因此與層疊上述發(fā)電體20而呈現(xiàn)的形態(tài)、層疊上述具備容器的空氣電池I而呈現(xiàn)的形態(tài)相比，能夠減少整體的厚度，能夠?qū)崿F(xiàn)在配置電池的方面的節(jié)省空間化。對于第四實施方式所述的空氣電池組堆，還可使用在正極13與隔膜6之間、負(fù)極17與電解質(zhì)9之間等還具備充電用電極72的空氣電池。本發(fā)明所述的空氣電池組堆并不限于上述第一至第四實施方式。例如，可以使上述空氣電池I與空氣電池I’組合而形成空氣電池組堆。[卷繞型空氣電池]圖8是表示本發(fā)明所述的卷繞型空氣電池的優(yōu)選實施方式的一例的示意剖面圖。本實施方式所述的卷繞型空氣電池60是渦狀地卷繞依次配置有片狀的負(fù)極17、片狀的隔膜6、具有形成有催化劑層4的正極集電體3的片狀的正極13和氧擴散膜2的片狀的層疊體19，并與電解質(zhì)9 一起放入容器主體63中，且具備具有用于空氣進出的空氣孔61的蓋62和絕緣性的襯墊64的結(jié)構(gòu)體。容器主體63和蓋62為金屬等導(dǎo)電性材料，與外部連接端子5，11進行電連接。在本實施方式中，雖然氧擴散膜2的周邊部2c位于容器內(nèi)，但是不與電解液9接觸，而與空氣接觸。接下來，對上述本發(fā)明所述的空氣電池和空氣電池組堆的作用進行說明。在本實施方式中(例如參照圖1(b))，在放電時能夠從氧擴散膜2的周邊部2c將空氣中的氧攝入到發(fā)電體的內(nèi)部，在作為二次電池使用的情況下的充電時，能夠?qū)⒃陔姵仉姵貑卧膬?nèi)部產(chǎn)生的氧從該氧擴散膜2的周邊部2c放出到外部中。例如，在電解質(zhì)9溶解在水系溶劑中且負(fù)極活性物質(zhì)7為金屬的情況下(負(fù)極活性物質(zhì)在下式中用M表示。)，在充電時，如下式(I)、(2)所示，電子從外部連接端子11向負(fù)極集電體8流入，在負(fù)極17中，電解液中的負(fù)極活性物質(zhì)7的氧化體被還原。而且，在正極13中，電解液所含的0!1_產(chǎn)生O2，并且放出電子，電子從正極集電體3向外部連接端子5流出。在該反應(yīng)中，在正極13上所產(chǎn)生的O2利用電池內(nèi)的內(nèi)壓增加而從氧擴散膜2的主面通過空孔，從氧擴散膜2的周邊部2c向空氣電池I的外部排出。再使用充電用正極72代替正極13的情況下，在充電用正極72中所產(chǎn)生的氧如上所述由氧排出ロ(未圖示)將氧排出。(正極)20H — l/202+H20+2e (I)(負(fù)極)M0+H20+2e-— Μ+ 20Γ(2)另ー方面，在放電時，如下式(3)、(4)所示，在負(fù)極17中，負(fù)極活性物質(zhì)7被氧化，該氧化體向電解液中擴散，并且放出電子，電子從負(fù)極集電體8向外部連接端子11流出。而且，在正極13中，電子從外部連接端子5向正極集電體3流入，從氧擴散膜2的周邊部2c通過空孔而被供給的O2發(fā)生被還原成0H_的反應(yīng)。(正極)l/202+H20+2e-— 20F (3)(負(fù)極)Μ+20Η — M0+H20+2e (4)另外，例如在電解質(zhì)9溶解在水系溶劑中且負(fù)極活性物質(zhì)7為氫的情況下，在充電時，如下式(5)、(6)所示，在負(fù)極17中，氫吸藏合金(M’ )與H2O反應(yīng)，生成金屬氫化物(M’ H)和MT離子。同時，在正極13中，0H_離子發(fā)生反應(yīng)，生成H2O和氧氣(O2)。(正極)20Γ— H20+l/202+2e_ (5)(負(fù)極)2M，+2H20+2e_— 2M，H+20F (6)另ー方面，在放電時，如下式(7)、⑶所示，在正極13中，氧氣(O2)與H2O反應(yīng)，生成0H_離子。同吋，OF離子與負(fù)極17的金屬氫化物(M’ H)反應(yīng)而生成金屬(M’ )與H20。(正極)2H20+02+4e-— 40F (7)(負(fù)極)4M，H+40H— 4M，+4H20+4e (8)本發(fā)明的空氣電池不是像以往的空氣電池那樣的從正極和氧擴散膜的主面?zhèn)葦z入空氣的形態(tài)，因此，能夠使主面彼此重合地進行組堆。由此，能夠容易地得到大容量的空氣電池。也容易形成卷繞結(jié)構(gòu)，即使若干層地進行卷繞，也容易從周邊部攝入氧等，因而優(yōu)選。[在隔膜中使用固體電解質(zhì)的空氣電池]在隔膜中使用固體電解質(zhì)的情況下，并不限定于上述空氣電池、空氣電池組堆和卷繞型空氣電池的實施方式的氧化還原反應(yīng)，還能夠基于以下這樣的氧化還原反應(yīng)而充放電。充電時，如下式(9)、(10)所示，電子從外部連接端子11向負(fù)極集電體8流入，在負(fù)極17中，電解液中的負(fù)極活性物質(zhì)7(式中用M表示。)的陽離子(氧化體)被還原。而且，在正極13中，電解液所含的0!1_產(chǎn)生O2并放出電子，電子從正極集電體3向外部連接端子5流出。在該反應(yīng)中，在正極13上產(chǎn)生的O2從氧擴散膜2的主面通過空孔，被從氧擴散膜2的周邊部2c向空氣電池I的外部排出。(正極)40H— 02+2H20+4e (9)(負(fù)極)4M++4e-—4M(10)在放電時，如下式(11)、(12)所示，在負(fù)極17中，負(fù)極活性物質(zhì)7(式中用M表示。)被氧化，該陽離子(氧化體)向電解液中擴散并且放出電子，電子從負(fù)極集電體8向外部連接端子11流出。而且，在正極13中，電子從外部連接端子5向正極集電體3流入，從氧擴散膜2的周邊部2c通過空孔而被供給的O2發(fā)生被還原成0H_的反應(yīng)。(正極)02+2H20+4e-— 40Γ (I I)(負(fù)極)4M— 4M++4e-(12)需要說明的是，上述式(9) (12)是假定陽離子的價數(shù)為I價的情況下的式子。通過在隔膜中使用固體電解質(zhì)，能夠同時使用電解質(zhì)溶解在水系溶劑中而形成的水系電解液和電解質(zhì)溶解在非水系溶劑中而形成的非水系電解液。例如在負(fù)極中使用鋰金屬的情況下，負(fù)極側(cè)能夠使用非水系電解液，而正極側(cè)能夠使用水系電解液，能夠防止鋰金屬與水分的接觸，能夠防止僅使用非水電解液的情況下所生成的Li2O的析出，可作為大容量電池使用。
述層疊體19是代替電解質(zhì)9而在負(fù)極17與固體電解質(zhì)之間配置非水系電解液，在正極13與固體電解質(zhì)之間配置水系電解液的層疊體。而且，該發(fā)電體20被收納在容器10內(nèi)。以下，對于發(fā)電體20、20’的構(gòu)成要素進行說明。但是，對于在隔膜中使用固體電解質(zhì)的空氣電池而言，負(fù)極集電體8、正極集電體4、正極催化劑層3和氧擴散膜2可使用與上述的材料相同的材料，因此省略說明。作為負(fù)極活性物質(zhì)7，只要為能夠構(gòu)成空氣電池的負(fù)極材料，就沒有特別限定。作為負(fù)極活性物質(zhì)，可舉出氫或金屬。作為金屬，優(yōu)選為鋰、鈉、鎂、鈣。其中，優(yōu)選為鋰、鈉、鈣中的任ー種。(隔膜)作為隔膜6，只要為僅能夠使陽離子移動的絕緣材料，就沒有特別限定，例如可使用聚こニ醇衍生物、烷基甲硼烷含有高分子、聚硅酮衍生物(M0MENTIVE公司制)、含有磺酸的高分子、氧化鋁固體電解質(zhì)、鈉超離子導(dǎo)體型固體電解質(zhì)、將高純度硫化鋰與硫化磷燒成而得的固體電解質(zhì)、鋰離子傳導(dǎo)性玻璃陶瓷(LICGC) (0HARA公司制)等。(電解質(zhì))與隔膜6和正極13接觸的正極側(cè)的電解液優(yōu)選為溶解有NaOH、KOH、NH4Cl的水溶液。水溶液中的NaOH、KOH或NH4Cl的濃度優(yōu)選為I 99重量(wt) %，更優(yōu)選為10 60wt %,進一步優(yōu)選為20 40wt %。與隔膜6和負(fù)極17接觸的負(fù)極側(cè)的電解液可使用選自環(huán)狀碳酸酷、鏈狀碳酸酷、環(huán)狀酷、環(huán)狀醚、鏈狀醚中的I種溶劑，或者由2種以上溶劑構(gòu)成的混合溶剤。負(fù)極側(cè)的電解液可含有含構(gòu)成負(fù)極活性物質(zhì)7的元素的鹽作為電解質(zhì)。正極側(cè)的電解液優(yōu)選含有凝膠化劑，尤其是在溶劑為水系溶劑的情況下更優(yōu)選含有凝膠化劑。作為凝膠化劑，只要為用水進行溶脹的凝膠化劑即可，優(yōu)選為聚(丙烯酸鈉)、羧甲基纖維素、聚(こニ醇)、聚(こ烯醇)等聚合物。依存于溶劑與氧擴散膜2的組合，有時溶劑浸透到氧擴散膜2的空孔中，由此，氧在氧擴散膜2中變得難以擴散。但是，含有凝膠化劑的電解液不易浸透到氧擴散膜2中，結(jié)果氧透過氧擴散膜2變得容易。還可以為在負(fù)極側(cè)使用固體電解質(zhì)的形態(tài)，在這種情況下，例如優(yōu)選負(fù)極活性物質(zhì)7使用金屬鋰，并使鋰離子能夠透過的固體電解質(zhì)壓接于負(fù)極活性物質(zhì)7。作為鋰離子能夠透過的固體電解質(zhì)，可舉出聚こニ醇衍生物、聚硅酮衍生物(MOMENTIVE公司制)、含有磺酸的高分子、氧化鋁固體電解質(zhì)、鈉超離子導(dǎo)體型固體電解質(zhì)、將高純度硫化鋰與硫化磷燒成而得的固體電解質(zhì)、鋰離子傳導(dǎo)性玻璃陶瓷(LICGC) (OHARA公司制)等。固體電解質(zhì)只要能夠透過鋰離子，就并不限于上述固體電解質(zhì)。在隔膜中使用固體電解質(zhì)的電池還能夠為上述空氣電池組堆和卷繞型空氣電池的形態(tài)。本實施方式所述的空氣電池特別優(yōu)選為空氣二次電池?？諝舛坞姵夭粌H作為電氣、電子機器用的小型電池有用，而且尤其是作為需要大容量的電動汽車驅(qū)動(移動)用的電源也有用。以上,對于本實施方式所述的空氣電池和空氣電池組堆,對優(yōu)選的實施方式進行了說明，但是本發(fā)明并不限定為上述結(jié)構(gòu)。例如，在本實施方式中，空氣電池I的形狀并不特別限定為長方體形狀。例如可以為圓盤狀、圓柱狀等。
氧擴散膜2只要周邊部2c的一部分與空氣相接而能夠使氧流通即可，按照使哪部分與外部的空氣相接的方式進行配置是任意的。例如可以根據(jù)空氣電池組堆的設(shè)置狀況等的用途，來決定氧擴散膜2的周邊部2c的與空氣的接觸部分，還能夠適當(dāng)?shù)馗淖兺獠窟B接端子的位置。氧擴散膜2的外形形狀也沒有特別限定，可以為矩形、圓形等。[實施例]以下，示出實施例和比較例，對本申請發(fā)明具體地進行說明。本發(fā)明并不限定于這 些實施例。[實施例I]〈空氣二次電池〉制作如圖3(a)所示的平板狀的空氣二次電池。該電池是在負(fù)極使用氫吸藏合金的電池。該電池的電池反應(yīng)式如上述式(5) ⑶所述。(負(fù)極17的制作)按照以下的方法對負(fù)極活性物質(zhì)7的氫吸藏合金進行調(diào)整。按照形成規(guī)定的合金組成(MmNia38Coa8Ala3Mna3 = Mm為復(fù)合金屬且為La、Ce、Nd、Pr的混合物)的方式將以鑭為主體的復(fù)合金屬·鎳合金與鈷、鋁、錳混合，利用電弧熔解爐進行加熱熔解后，進行粉碎，形成通過200目的金屬網(wǎng)(標(biāo)準(zhǔn)JISZ8801-1 :2000)的粉末，制造氫吸藏合金。將該氫吸藏合金與I. 0wt%的聚こ烯醇的水溶液一起進行混練，形成糊狀，然后涂布于鎳網(wǎng)制的負(fù)極集電體8(厚度為O. 1mm)，進行干燥，以使氫吸藏合金部分的厚度達到O. 12mm的方式進行擠壓。然后，切割成縱40mmX橫30mm,從而制作了負(fù)極17。然后,將外部連接用的鎳帶11 (縱50mmX橫3mmX厚O. 20mm)連接于負(fù)極集電體8的端部。(隔膜6的制作)作為隔膜6，使用的是由經(jīng)親水性處理的聚四氟こ烯構(gòu)成的多孔膜(縱43X橫33mm、厚 O. 1mm)。接下來，按照以下的方法調(diào)制電解質(zhì)9。以重量比計，按照達到氫氧化鉀純水=3 7的方式對氫氧化鉀和純水進行混合，相對于上述總重量lOOmg，加入Img的聚(丙烯酸鈉)作為凝膠化劑，得到作為電解質(zhì)9的經(jīng)凝膠化的水溶液。使該水溶液含浸在隔膜6中。(放電用正極13和充電用正極72的制作)正極催化劑層由作為導(dǎo)電材的こ炔黑、作為促進氧的還原的催化劑的電解Μη02、作為粘結(jié)劑的PTFE粉末構(gòu)成。作為重量比，設(shè)為こ炔黑電解MnO2 PTFE=IO : 10 : 1，成型為縱40mmX橫30mm、厚O. 3mm的正極催化劑層4。另外，將外部連接用的鎳帶5 (縱50mmX橫3mmX厚O. 20mm)連接于不銹鋼網(wǎng)制的放電用正極集電體3 (縱40mmX橫30mmX厚O. Imm)的端部。而且，將正極催化劑層4接于放電用的將正極集電體3，對它們進行壓接，得到放電用正極13。使用鎳網(wǎng)作為充電用正極72，將外部連接用的鎳帶73(縱50mmX橫3mmX厚O. 20mm)連接充電用正極集電體72的端部。 按照圖3(a)的順序，隔著隔膜71將上述放電用正極13與具有鎳帶73的上述充電用正極72層疊。(氧擴散膜2的制作)作為氧擴散膜2，使用具有連續(xù)的空孔的聚丙烯多孔膜(日本VILENE公司制、縱60mmX橫30mmX厚O. 1mm、與水的接觸角100° ),并層疊于放電用正極3上。通過依次層疊如上所述制作而得的負(fù)極17、隔膜6、放電用正極13/隔膜71/充電用正極72的層疊體、以及氧擴散膜2，利用擠壓機進行壓接，從而得到層疊體19。利用如上所述制作而得的電解質(zhì)9覆蓋含浸層疊體19中的除氧擴散膜2以外的部分，制成發(fā)電體20’。將發(fā)電體20’放入到聚丙烯制的容器10中。此時，氧擴散膜2的周邊部2c按照從容器10的開ロ 15突出至外部的方式進行配置。突出部有2個，將容器外方向的突出長度設(shè)為 O. 5cm。另外，將充放電用的鎳帶5、11和73拉出到容器10的外部?！纯諝舛坞姵匦阅茉u價〉(充放電試驗)利用鎳帶11、73，將如上所述制作而得的空氣二次電池連接于充放電試驗機(Τ0Υ0SYSTEM Co. Ltd.制、制品名 T0SCAT-3000U)，在 30mA下進行 5 小時的 CC (Constant Current 恒定電流)充電。然后，改變連接至鎳帶5、11，在IOmA下進行CC放電，在終止電壓O. 5V下斷開。結(jié)果確認(rèn)了 120mAh的放電容量。[實施例2]將負(fù)極活性物質(zhì)7由氫吸藏合金變?yōu)殇\，除此以外，與實施例I相同地制作空氣ニ次電池。該電池的電池反應(yīng)式如上式(I) (4)所示。將這樣制作而得的空氣二次電池在30mA下進行20小時的CC充電，在IOmA下進行CC放電，在終止電壓O. 5V下斷開。對于連接于充放電試驗機的端子，在實施例2以后的充放電中,均與實施例I相同地在充電和放電中改變所連接的端子。結(jié)果確認(rèn)了 485mAh的放電容量。[實施例3]對與在實施例I中使用的相同的氧擴散膜2吹加疏水噴霧(DAIKIN株式會社制、商品名N0VATEC)，制作具有超疏水性的氧擴散膜2。該氧擴散膜2相對于水的接觸角為151°。使用具有超疏水性的氧擴散膜2，除此以外，進行與實施例I相同的操作，制作空氣二次電池。對這樣制作而得的空氣二次電池在30mA下進行5小時的CC充電，在IOmA下進行CC放電，在終止電壓O. 5V下斷開。結(jié)果確認(rèn)了 122mAh的放電容量。[實施例4]將負(fù)極活性物質(zhì)7的氫吸藏合金變?yōu)?縱40X橫30mmX厚I. 2mm),除此以外，與實施例I相同地制作空氣二次電池。對這樣制作而得的空氣二次電池在30mA下進行48小時的CC充電，在IOmA下進行CC放電，在終止電壓O. 5V下斷開。 結(jié)果確認(rèn)了 1150mAh的放電容量。[比較例I]如圖9所示，氧擴散膜2的一部分未與大氣相接，除此以外，與實施例I相同的制作空氣二次電池。結(jié)果能夠進行充電，但放電僅為ImAh。(循環(huán)試驗)對于實施例1、3的電池，進行循環(huán)試驗。循環(huán)試驗的設(shè)定電流如下所述。在30mA下進行5小時的CC充電，在IOmA下進行CC放電，在終止電壓O. 5V下斷開。重復(fù)該條件100次。結(jié)果，對于100次循環(huán)后的容量維持率，在將第I次循環(huán)設(shè)為100%時，實施例I的電池為60 %，實施例3的電池為75 %。[實施例5](空氣電池組堆的制作)層疊4個實施例I的發(fā)電體20’(空氣電池I)，放入到聚丙烯制的容器10中，制作如圖5所示的空氣電池組堆。此時，氧擴散膜2的周邊部2c按照從容器10的開ロ 15突出至外部的方式進行配置。突出部為2個，將向容器外方向的突出長度設(shè)為O. 5cm。另外，將充放電用的鎳帶5、11和73各4根、總計12根拉出到容器10的外部。對如上所述制作而得的空氣二次電池在120mA下進行5小時的CC充電，在40mA下進行CC放電，在終止電壓O. 5V下切斷。結(jié)果確認(rèn)了 485mAh的放電容量。通過由此構(gòu)成本發(fā)明，從而能夠容易地實現(xiàn)空氣電池的組堆化。符號說明I、I’空氣電池、2 氧擴散膜、2c周邊部、3 (放電用)正極集電體、3’第二正極集電體、4 正極催化劑層、4’第二催化劑層、5、11、73 外部連接用端子、6、71 隔膜、
6’ 第二隔膜、7 負(fù)極活性物質(zhì)、8 負(fù)極集電體、9、9’ 電解質(zhì)、10 容器、13 (放電用)正極、13’ 第二正極、17 負(fù)極、
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17’ 第二負(fù)極、19、19’ 層疊體、20、20’ 發(fā)電體、72充電用正極、40、50 空氣電池組堆、60卷繞型空氣電池、61空氣孔、62 蓋、63容器主體。
權(quán)利要求
1.一種空氣電池，其具備發(fā)電體，所述發(fā)電體包含層疊體和電解質(zhì)，所述層疊體是依次層疊負(fù)極、隔膜、具有催化劑層和正極集電體的正極、及氧擴散膜而得的層疊體，所述電解質(zhì)與所述負(fù)極、所述隔膜和所述正極接觸， 所述氧擴散膜的一個主面與所述正極集電體的一個主面對置地配置， 所述氧擴散膜的周邊部的至少一部分與大氣中的空氣相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的空氣電池，其中，所述發(fā)電體具有含有所述電解質(zhì)和溶劑的溶液，所述溶劑相對于所述氧擴散膜的表面的接觸角為90°以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的空氣電池，其中，所述發(fā)電體具有含有所述電解質(zhì)和溶劑的溶液，所述溶劑相對于所述氧擴散膜的表面的接觸角為150°以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的空氣電池，其中，所述發(fā)電體具有含有所述電解質(zhì)、溶劑和凝膠化劑的溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求I 4中任一項所述的空氣電池，其中，所述負(fù)極具有負(fù)極活性物質(zhì)，所述負(fù)極活性物質(zhì)為選自氫、鋰、鈉、鎂、鋁、鉀、鈣、鐵和鋅中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求I 5中任一項所述的空氣電池，其中，所述催化劑層含有二氧化錳或鉬。
7.根據(jù)權(quán)利要求I 6中任一項所述的空氣電池，其中，所述催化劑層含有由ABO3表示的鈣鈦礦型復(fù)合氧化物，且在A位點含有選自La、Sr和Ca中的至少2種原子，在B位點含有選自Mn、Fe、Cr和Co中的至少I種原子。
8.根據(jù)權(quán)利要求I 7中任一項所述的空氣電池，其還具備充電用正極。
9.根據(jù)權(quán)利要求I 8中任一項所述的空氣電池，其為空氣二次電池。
10.根據(jù)權(quán)利要求I 9中任一項所述的空氣電池，其中，在所述氧擴散膜的與所述正極對置的一側(cè)相反的一側(cè)，還依次配置有具有第二催化劑層和第二正極集電體的第二正極、第二隔膜和第二負(fù)極。
11.一種空氣電池組堆,其具有二個以上權(quán)利要求I 10中任一項所述的空氣電池,且所述二個以上的空氣電池沿著所述層疊體的層疊方向相互層疊。
12.根據(jù)權(quán)利要求I 10中任一項所述的空氣電池，其中，所述層疊體為片狀且被卷繞。
全文摘要
一種空氣電池，其具備發(fā)電體，且氧擴散膜的一個主面與正極集電體的一個主面對置地配置，氧擴散膜的周邊部的至少一部分與大氣中的空氣相接；所述發(fā)電體包含依次將負(fù)極、隔膜、具有催化劑層和正極集電體的正極、及氧擴散膜層疊而得的層疊體，以及與負(fù)極、隔膜和正極接觸的電解質(zhì)。
文檔編號H01M2/10GK102714338SQ20118000626
公開日2012年10月3日 申請日期2011年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月18日
發(fā)明者佐藤敬, 山口瀧太郎 申請人:住友化學(xué)株式會社