形狀為線狀的情況下，"負極活性物質的平均直徑"是指負極活性物質的 平均線徑。在負極活性物質的形狀為粒狀的情況下，"負極活性物質的平均直徑"是指負極 活性物質的平均粒徑。
[0109]如上所述，通過將負極活性物質的平均直徑設為O.lM以上1mm以下，負極的厚度 沒有增加，也不需要載持負極活性物質的載體，因此能夠使負極中的鐵的填充率提高。 [0110]本發(fā)明所使用的正極優(yōu)選具備正極層，通常進一步具備正極集電體以及與該正極 集電體連接的正極引線。
[0111] 本發(fā)明所使用的正極層至少含有導電性材料。進而，根據需要，也可以含有催化劑 和粘合劑中的至少一者。
[0112] 作為本發(fā)明所使用的導電性材料，只要具有導電性并且對上述電解液穩(wěn)定就不特 別限定，但例如可舉出碳材料、鈣鈦礦型導電性材料、多孔導電性聚合物和金屬多孔體等。 特別地，碳材料可以具有多孔結構，也可以不具有多孔結構，但在本發(fā)明中，優(yōu)選具有多孔 結構。這是因為比表面積大，能夠提供許多的反應場。作為具有多孔結構的碳材料，具體可 舉出介孔碳等。另一方面，作為不具有多孔結構的碳材料，具體可舉出石墨、乙炔黑、炭黑、 碳納米管和碳纖維等。作為正極層中的導電性材料的含量，例如在將正極層整體的質量設 為100質量％時，為10~99質量％，其中優(yōu)選為50~95質量％。這是因為，如果導電性材料的 含量過少，則有可能反應場減少，發(fā)生電池容量的下降；如果導電性材料的含量過多，則有 可能催化劑的含量相對減少，不能發(fā)揮足夠的催化性能。
[0113]作為本發(fā)明所使用的正極用的催化劑，例如可舉出氧活性催化劑。作為氧活性催 化劑的例子，例如可舉出鎳、鈀和鉑等鉑族;含有鈷、錳或鐵等過渡金屬的鈣鈦礦型氧化物； 含有釕、銥或鈀等貴金屬氧化物的無機化合物;具有卟啉骨架或酞菁骨架的金屬配位有機 化合物;氧化錳等。作為正極層中的催化劑的含有比例，不特別限定，但例如在將正極層整 體的質量設為100質量％時，為〇~90質量％，其中優(yōu)選為1~90質量％。
[0114]從電極反應更順利地進行的觀點考慮，催化劑也可以由上述的導電性材料載持。
[0115]上述正極層只要至少含有導電性材料即可，但優(yōu)選進一步含有將導電性材料固定 的粘合劑。作為粘合劑，例如可舉出聚偏氟乙烯(PVdF)、聚四氟乙烯(PTFE)和丁苯橡膠(SBR 橡膠)等橡膠類樹脂等。作為正極層中的粘合劑的含有比例，不特別限定，但例如將正極層 整體的質量設為100質量％時，為1~40質量％，其中優(yōu)選為1~10質量％。
[0116] 作為正極層的制作方法，例如可舉出如下方法，但不一定限于這些方法:將包含上 述導電性材料的正極層的原料等進行混合后進行壓制的方法；以及將溶劑加入到該原料中 以制備漿料并涂布于后述的正極集電體的方法等。作為向正極集電體涂布漿料的方法，例 如可舉出噴涂法、絲網印刷法、刮刀法、凹版印刷法、模涂法(diecoating)等公知方法。
[0117] 上述正極層的厚度根據空氣電池的用途等而不同，但例如為2~500μπι，其中優(yōu)選 為 30 ~300μηι。
[0118] 本發(fā)明所使用的正極集電體進行正極層的集電。作為正極集電體的材料，只要具 有導電性并且對上述電解液穩(wěn)定就不特別限定，但例如可舉出鎳、鉻、鋁、不銹鋼、鐵、鈦、碳 等。這些材料可以僅用于正極集電體表面，也可以用于正極集電體整體。作為正極集電體， 優(yōu)選金屬多孔體，例如可舉出金屬網、穿孔加工的金屬箱和金屬發(fā)泡體。其中，在本發(fā)明中， 從集電效率優(yōu)異的觀點考慮，正極集電體的形狀優(yōu)選為網狀。在這種情況下，通常，在正極 層的內部配置網狀的正極集電體。進而，根據本發(fā)明的空氣電池也可以具備對通過網狀的 正極集電體集電的電荷進行集電的另外的正極集電體(例如箱狀的集電體）。另外，在本發(fā) 明中，后述的外裝體也可以兼?zhèn)湔龢O集電體的功能。
[0119] 正極集電體的厚度例如為10~ΙΟΟΟμπι，其中優(yōu)選為20~400μπι。
[0120] 本發(fā)明的空氣電池也可以在正極和負極之間具備分隔體。分隔體只要是通常在堿 性電池中使用的分隔體就不特別限定。作為上述分隔體，例如可舉出聚乙烯、聚丙烯等聚烯 烴制的多孔膜;和聚丙烯等的樹脂制非織造布、玻璃纖維非織造布等非織造布;纖維素類分 隔體等。
[0121] 通過使上述電解液含浸于可作為分隔體使用的這些材料，也能夠作為電解液的支 持材料使用。
[0122] 圖2是示出具備以上說明的材料的本發(fā)明的空氣電池的層結構的一個例子的圖， 是示意性地示出在層疊方向切斷的截面的圖。予以說明，本發(fā)明的空氣電池不一定僅限于 該例子。
[0123]空氣電池100包括具備正極層12和正極集電體14的正極16、具備負極活性物質層 13和負極集電體15的負極17、以及在正極16和負極17之間夾持的電解液11。
[0124]本發(fā)明的空氣電池通常優(yōu)選具備容納上述電解液、負極和正極等的外裝體。
[0125]外裝體的材質只要是對上述電解液穩(wěn)定的材質就不特別限定。例如，外裝體的至 少內側面可含有選自鎳、鉻和鋁中的一種以上的金屬，和選自聚丙烯樹脂(ΡΡ)、聚乙烯樹脂 (ΡΕ)和丙烯酸樹脂中的一種以上的樹脂。
[0126]作為外裝體的形狀，具體可舉出硬幣型、平板型、圓筒型、層壓型等。
[0127]外裝體可以是通大氣型的外裝體，也可以是密閉型的外裝體。通大氣型的外裝體 是具有至少正極層可與大氣充分地接觸的結構的外裝體。另一方面，在密閉型外裝體的情 況下，密閉型外裝體優(yōu)選設置有氣體(大氣）的導入管和排氣管。在這種情況下，導入/排出 的氣體優(yōu)選氧濃度高，更優(yōu)選為干燥空氣或純氧。另外，優(yōu)選在放電時提高氧濃度，在充電 時降低氧濃度。
[0128]根據外裝體的結構，在外裝體內也可以設置氧滲透膜和/或防水膜。
[0129]防水膜只要是上述電解液不漏液并且空氣可擴散的材料就不特別限定。例如，防 水膜也可以將多孔氟樹脂片(PTFE)或多孔纖維素的細孔內部進行防水處理而成。
[0130] 實施例
[0131]以下，舉出實施例，更具體地說明本發(fā)明，但本發(fā)明不僅限于該實施例。
[0132] 1.溶解度評價
[0133] 首先，準備氫氧化鉀水溶液。作為該水溶液的材料，準備8.Omol/L的氫氧化鉀水溶 液(和光純藥制）、氫氧化鉀的顆粒(和光純藥制）和蒸餾水。8.0m〇l/L的氫氧化鉀水溶液直 接供給于隨后的工序。另外，使用氫氧化鉀的顆粒(和光純藥制)和蒸餾水，制備10.〇m〇l/L、 11 · 7mol/L、12 · 5mol/L、13 · 0mol/L、13 · 4mol/L和15 ·lmol/L(飽和濃度）的各氛氧化鐘水溶 液。這些制備的氫氧化鉀水溶液的濃度根據15°C時的比重來算出。
[0134]接著，對上述各濃度的氫氧化鉀水溶液10ml，分別添加0.06g的FeS(Aldrich社 制）。用超聲波洗滌機將得到的混合物攪拌30分鐘，制備鐵的飽和溶液。在將得到的鐵的飽 和溶液離心分離(4000rpm，10分鐘）后，用稀硝酸適當地稀釋上清液，利用ICP質量分析法對 Fe進行定量。作為分析裝置，使用ELEMENTXR(產品名，ThermoFisherScientific制造）。
[0135]經定量的Fe濃度作為各濃度的氫氧化鉀水溶液中的鐵的溶解度的指標。即，Fe濃 度越高，意味著該氫氧化鉀水溶液中的鐵的溶解度越高。
[0136] 2.放電評價
[0137]準備以下的材料作為用于放電評價用單元的工作電極、參比電極、對電極、電解液 和分隔體。
[0138] 作為工作電極，準備鋼絲絨（steelwool)(^^'夕一#0000,平均線經：15μπι，ΒΕΤ 比表面積:〇.〇lm2/g)，準備鎳網和鎳帶（均為株式會社二yη制）用于工作電極的集電。首 先，使用鎳網，制作30X30X5mm的長方體的箱，安裝集電用的鎳帶。接著，在制作的箱中裝 入0.8g的上述鋼絲絨，制作成工作電極。
[0139]作為參比電極，準備汞/氧化汞電極(Hg/HgO,彳^夕一少S社制），在該電極中，注 入與使用的電解液具有相同Κ0Η濃度的液體。但是，注入的該液體中沒有添加K2S。
[0140] 作為對電極，使用鉑網（30X30mm，80目，株式會社二歹3社制）。
[0141]作為電解液的材料，準備上述各濃度的氫氧化鉀水溶液和K2S。對于這些氫氧化鉀 水溶液，以K2S成為0.01m〇l/L的濃度的方式添加K2S，用超聲波洗滌機攪拌10~30分鐘，分別 制備8 .Omol/L、10·Omol/L、11 · 7mol/L、12 · 5mol/L、13·Omol/L、13·4mol/L和15 ·lmol/L的氛 氧化鉀電解液。
[0142]作為分隔體，使用HMP4810(產品名，三菱制紙制）。
[0143]使用以上的材料，按以下的順序制作放電評價用單元。
[0144]自杯形單元(beakercell)的底部按順序重疊地配置工作電極、分隔體、對電極。 接著，在杯形單元的側面插入參比電極。接著，在將10~20ml的氫氧化鉀電解液（濃度 8 · 0mol/L、10 · 0mol/L、11