提供了一种薄空气电池，它包含含有透气纸和防水膜的发电元件，密封在外壳内的发电元件由覆盖发电元件的空气电极一侧和负极电极一侧的第一和第三片层组成，并且第二片层位于上述两个片层之间的外围部分，并且接合上述两个片层。这些片层分别由通过层叠一层具有氢气渗透性的耐碱聚合物膜以及一层具有阻气性的聚合物膜形成的薄膜组成，并且分别在第一和第三片层中，具有氢气渗透性的聚合物膜位于内表面一侧。根据本发明专利技术，提供了一种具有较高能量密度以及较出色的长期可靠性的薄空气电池。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】碱性电池外壳用薄膜以及使用该薄膜的薄空气电池
本专利技术涉及具有非常高的能量密度并且具有出色的长期可靠性的薄空气电池。本专利技术还涉及一种用于碱性电池例如空气电池的外壳用薄膜。
技术介绍
由于锌空气电池使用利用空气中氧气的空气电极作为正极活性材料，已经作为一种能够长时间使用而不需要维护的经济的电源，被应用于各种辅助航海、多种通讯、以及电话的设备上。其中，由于纽扣式锌空气电池与其他具有类似形状的电池相比，具有例如高能量密度、重量轻以及经济的特点，其应用范围已经被扩展，并且这里其主要应用为助听器电源。然而，由于纽扣式空气电池具有能够输出的电流较小的缺点，因此难以作为便携式电子设备或小型音频系统的主电源使用。而增大能够输出的电流的方法，可以考虑增大电池尺寸的方法。然而，其中的问题在于如果只是简单地增大电池的尺寸，则电池不能与小型电子设备中分配给电池的空间相匹配。对于这个问题，可以考虑两个对策。一个是增大集电效率从而增大能够输出的电流的方法(例如专利文献1)。另一个是有效利用小型电子设备中分配给电池的空间，并且通过将纽扣式电池替换为薄片式电池以增大能够输出的电流的方法(例如专利文献1～3)。[专利文献1]：日本专利申请No.63-96873[专利文献2]：日本专利申请No.63-138668[专利文献3]：日本专利申请No.63-131474
技术实现思路
专利技术解决的问题在传统纽扣式空气电池例子中，锌合金和凝胶状电解液被封装在金属制的负极电极容器中，透气纸、防水膜、空气电极、以及隔板位于金属制的具有气孔的正极电极容器中，并且将这些负极电极容器和正极电极容器用其间的衬垫填塞并密封。在这种纽扣式空气电池中，-->由于负极电极和正极电极的约束能够充分维持，即使在储藏后也能够获得稳定的放电特性。然而，由于上述专利文献1～3的结构使用了外壳用薄膜，在储藏期间会产生下列问题。由负极电极中混入的杂质造成负极电极上会产生氢气，并且负极表面附近会产生缝隙，从而减小了反应区域，结果是降低了放电容量。由于内阻随着反应区域减小而增加，放电时的IR压降变得过大，并且平均放电电压下降。因此，电池的能量密度显著降低。为了解决这个问题，需要一种将电池中产生的氢气向外释放或抑制产生氢气的方法。此外，在上述专利文献1中，由于负极电极活性材料被应用于集电器，在使用粘合剂揉合活性材料的步骤中，或在用揉合的活性材料涂布集电器镀膜的步骤中，混入其他来自揉合机或镀膜机的具有较低氢过电压的金属例如铁的机会较高，并且产生的氢气变得更多。在上述专利文献2中，由于具有较低氢过电压的金属例如镍薄片和不锈钢薄片被作为负极电极集电器使用，由负极电极产生的氢气变多。在上述专利文献3中，由于负极电极集电器与外壳的铝薄片被结合使用，如果在用负极电极活性材料镀膜集电器的生产步骤中集电器被损坏，在电池的储藏期间电解液渗漏至铝薄片，铝薄片被电解液腐蚀以产生气体，使电池膨胀，并且最后，会发生破裂或电解液渗漏。本专利技术的目的在于解决上述问题，并且提供一种具有高能量密度并且具有出色的长期可靠性的薄空气电池。解决问题的方法本专利技术的薄空气电池包含：由透气纸、防水膜、空气电极、隔板和负极电极以此顺序层叠的层叠片组成的发电元件，以及在空气电极、隔板和负极电极中包含的电解液；由具有进气孔并且覆盖发电元件的空气电极一侧的第一片层、覆盖发电元件的负极电极一侧的第三片层、以及位于第一片层和第三片层之间的外围部分并且连接两个片层的第二片层组成的外壳；以及在第二片层与第一片层或第三片层之间从外壳中伸出的空气电极导线和负极电极导线。第一片层、第二片层和第三片层分别包含通过层叠至少一层具有氢气渗透性的耐碱聚合物膜以及一层具有阻气性的聚合物膜形成的薄膜；并且分别在第一片层和第三片层中，具有氢气渗透性的聚合物膜位于内表面一侧。本专利技术还提供了一种通过层叠至少一层具有氢气渗透性的耐碱聚合物膜以及一层具有阻气性的聚合物膜形成的碱性电池的外壳用薄膜。-->根据本专利技术的结构，在薄片状外壳中，具有氢气渗透性的聚合物膜位于电池的内表面一侧。因此，即使负极电极产生了氢气，氢气也能沿着具有氢气渗透性的聚合物膜流出电池，因此能够防止电池在储藏期间膨胀。具有阻气性的聚合物膜能防止在储藏期间外部的水蒸气侵入电池内部，以及防止电池中的水溶性电解液蒸发到外部。此外，具有阻气性的聚合物膜能防止二氧化碳侵入电池内部，以及防止其中的碱性电解液被中和的反应。在本专利技术的空气电池中氢气从电池中流出的机理将被进一步详细描述。虽然由负极电极产生的氢气能够轻易渗入具有氢气渗透性的聚合物膜的层内，但具有阻气性的聚合物膜的层的渗透率极低，并且在薄片状外壳的厚度方向的渗透变得困难。氢气通过薄片状外壳的接合表面特别是第一片层和第二片层之间的接合表面以及第三片层和第二片层之间的接合表面渗透后，大部分从电池流出。更严格地说，两条氢气渗透的通道是位于各个接合表面以及接合边界的氢气渗透材料的水平方向向电池厚度方向的层，并且在这些通道中氢气的渗透率是不同的。由于接合边界的氢气渗透材料由于热焊接被热固化，氢气的渗透率有降低的趋势。因此，优选一定程度地增大氢气渗透材料层的厚度，以确保氢气渗透通道。接下来，将进一步详细描述具有阻气性的聚合物膜的效果。与具有氢气渗透性的聚合物膜相比，具有阻气性的聚合物膜具有阻止所有或任何水蒸气、二氧化碳、以及氧气渗透的功能。通过阻止水蒸气渗透的功能，能够防止水蒸气由外部侵入电池内部，以及防止电池中水溶性电解液向电池外部蒸发并减少。通过阻止二氧化碳渗透的功能，能够防止二氧化碳侵入电池内部以中和碱性电解液。此外，通过阻止氧气渗透的功能，由于氧气与负极电极活性材料的反应，能够防止负极电极活性材料的的放电反应。通过这些功能，与外壳片单独使用具有气体渗透性的聚合物膜的情况相比，改善了电池的储藏特性，并且能够获得具有长期可靠性的电池。由于通过上述功能能够抑制碱性电解液的退化，并且抑制储藏期间电池内阻的上升，即使长时间储藏后放电特性也不会下降。此外，能够抑制负极电极活性材料的自放电反应，并且能够防止加速产生氢气。具有氢气渗透性的聚合物膜优选由选自聚乙烯、聚丙烯、和聚砜中的一种或两种或多种聚合物材料组成。由于由这些材料组成的膜具有相对较高的氢气渗透率，能够易于向外释放电池中产生的氢气，并且能够将电池的膨胀抑制到最小。由这些材料组成的膜还具有出色的热焊接性能，并且可以防止由接合处漏电以及电解液向外渗漏。具有阻氢气性的聚合物膜优选由选自聚萘二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚苯硫醚、聚酰胺、聚氯乙烯、乙烯-乙烯醇共聚物、乙烯-乙酸乙烯共聚物和离子交联聚合物树脂-->中的一种或两种或多种聚合材料组成。即使在装配电池的步骤中具有氢气渗透性的聚合物膜被损坏，并且碱性电解液接触到具有阻气性的聚合物膜，由于由这些材料组成的膜不会被电解液腐蚀，所以不会造成气体产生，并且能够防止电解液向外渗漏。其他优选作为具有阻气性的聚合物膜的材料由含氟的聚合物材料组成。抑制水蒸气渗透的效果比上述具有阻本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种薄空气电池，它包含：由透气纸、防水膜、空气电极、隔板和负极电极以此顺序层叠而成的层叠片组成的发电元件，以及在空气电极、隔板和负极电极中包含的电解液；由具有进气孔并且覆盖发电元件的空气电极一侧的第一片层、覆盖发电元件的负极 电极一侧的第三片层、以及位于第一片层和第三片层之间的外围部分并且连接两个片层的第二片层组成的外壳；以及在第二片层与第一片层或与第三片层之间从外壳中伸出的空气电极导线和负极电极导线；其中第一片层、第二片层和第三片层分别包含通过 层叠至少一层具有氢气渗透性的耐碱聚合物膜以及一层具有阻气性的聚合物膜形成的薄膜；并且分别在第一片层和第三片层中，具有氢气渗透性的聚合物膜位于内表面一侧。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2004-6-1 163175/20041.一种薄空气电池，它包含：由透气纸、防水膜、空气电极、隔板和负极电极以此顺序层叠而成的层叠片组成的发电元件，以及在空气电极、隔板和负极电极中包含的电解液；由具有进气孔并且覆盖发电元件的空气电极一侧的第一片层、覆盖发电元件的负极电极一侧的第三片层、以及位于第一片层和第三片层之间的外围部分并且连接两个片层的第二片层组成的外壳；以及在第二片层与第一片层或与第三片层之间从外壳中伸出的空气电极导线和负极电极导线；其中第一片层、第二片层和第三片层分别包含通过层叠至少一层具有氢气渗透性的耐碱聚合物膜以及一层具有阻气性的聚合物膜形成的薄膜；并且分别在第一片层和第三片层中，具有氢气渗透性的聚合物膜位于...
【专利技术属性】
技术研发人员：高村侯志，岛村治成，小柴信晴，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。