[go: up one dir, main page]

WO2014006989A1 - 注液式空気電池と注液式カードリッジ型空気電池 - Google Patents

注液式空気電池と注液式カードリッジ型空気電池 Download PDF

Info

Publication number
WO2014006989A1
WO2014006989A1 PCT/JP2013/063908 JP2013063908W WO2014006989A1 WO 2014006989 A1 WO2014006989 A1 WO 2014006989A1 JP 2013063908 W JP2013063908 W JP 2013063908W WO 2014006989 A1 WO2014006989 A1 WO 2014006989A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
storage container
electrolyte
air battery
liquid
type air
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2013/063908
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
佳子 塚田
長山　森
宮澤　篤史
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP2014523639A priority Critical patent/JP5825438B2/ja
Publication of WO2014006989A1 publication Critical patent/WO2014006989A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/30—Deferred-action cells
    • H01M6/32—Deferred-action cells activated through external addition of electrolyte or of electrolyte components
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/60—Arrangements or processes for filling or topping-up with liquids; Arrangements or processes for draining liquids from casings
    • H01M50/609—Arrangements or processes for filling with liquid, e.g. electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M12/00—Hybrid cells; Manufacture thereof
    • H01M12/04—Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of the fuel-cell type and of a half-cell of the primary-cell type
    • H01M12/06—Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of the fuel-cell type and of a half-cell of the primary-cell type with one metallic and one gaseous electrode

Definitions

  • the present invention relates to an injection type air battery and an injection type cartridge type air battery.
  • Patent Document 1 As this type of prior art, there is a configuration disclosed in Patent Document 1 under the name of “water injection type air battery”.
  • the water-injected air battery disclosed in Patent Document 1 includes a porous anode that has been subjected to a waterproof treatment, a zinc cathode disposed outside the anode, a battery case incorporating the zinc cathode and the anode, And a solid electrolyte disposed between the anode and the zinc cathode, and the reaction surface of the anode is covered with the solid electrolyte.
  • the water injection type air battery disclosed in Patent Document 1 uses a solid electrolyte to maintain the electrode and the electrolyte at a certain distance, and avoids contact between the electrode and the electrolyte during unused and maintenance. This prevents the chemical action on the electrode caused by. However, even if it is a solid electrolyte depending on the atmosphere, when deliquescence or the like occurs, there is a risk of contact with the electrode and deterioration of the electrode.
  • an object of the present invention is to provide a liquid injection type air battery and a liquid injection type cartridge air battery that can prevent electrode deterioration while having a simple configuration.
  • An injection-type air battery according to the present invention for solving the above problems includes an electrolyte storage container that stores an electrolyte, and a liquid storage container that stores a liquid for mixing with the electrolyte to generate an electrolyte. And an air battery forming body that generates electric power by being injected with an electrolytic solution obtained by mixing and generating the electrolyte and the liquid, and generating or injecting the electrolyte storage container, the liquid storage container, and the air battery forming body. In order to communicate with each other at the time.
  • the electrolyte storage container, the liquid storage container, and the air battery forming body are communicated with each other when generating or injecting the electrolyte, thereby mixing the electrolyte in the electrolyte storage container and the liquid in the storage container to perform electrolysis.
  • a liquid is generated, and the generated electrolyte is injected into the air battery forming body to generate power.
  • An injection type cartridge type air battery according to the present invention for solving the above-mentioned problem is formed by separately forming the above-described air battery forming body, a liquid storage container and an electrolyte storage container, and two or more air A liquid storage container and an electrolyte storage container are arranged in a cartridge box of a size that accommodates the battery forming body so as to communicate with the air battery forming body attached to the cartridge box.
  • the air battery forming body is attached to the cartridge box, and the electrolyte in the electrolyte storage container and the liquid in the liquid storage container are mixed to generate an electrolytic solution, and the generated electrolytic solution is injected into the air battery forming body. To generate electricity.
  • the electrode can be prevented from deteriorating while having a simple configuration.
  • FIG. 1 shows a liquid injection type air battery according to a first embodiment of the present invention, wherein (A) is a schematic cross-sectional view showing a state before starting injection, and (B) starts injection.
  • the schematic sectional drawing which shows a back state, (C) is a schematic sectional drawing of the state which has injected the electrolyte solution into the air battery formation body.
  • It is a schematic sectional drawing of the injection type air battery which concerns on 2nd embodiment.
  • It is a schematic sectional drawing of the injection type air battery which concerns on 3rd embodiment.
  • (A) is schematic sectional drawing of the injection type air battery which concerns on 5th embodiment
  • (B) is schematic sectional drawing when pressing a liquid storage container
  • (C) press-deforms a liquid storage container.
  • (D) is a schematic cross-sectional view when the storage container is finished being pressed and deformed. It is a schematic sectional drawing of the injection type air cell which concerns on 6th embodiment. It is a schematic sectional drawing of the injection type air cell which concerns on 7th embodiment. It is a schematic sectional drawing of the injection type air cell which concerns on 8th embodiment. It is a schematic sectional drawing of the injection type air cell which concerns on 9th embodiment. It is a schematic sectional drawing of the injection type air cell which concerns on 10th embodiment.
  • (A) is a schematic sectional drawing of the injection type air battery which concerns on 11th embodiment
  • (B) is a schematic sectional drawing which shows the state which perforates an electrolyte storage container with a puncture member. It is a schematic sectional drawing of the injection type air cell which concerns on 12th embodiment. It is a schematic sectional drawing of the injection type air cell which concerns on 13th embodiment.
  • FIG. 1 shows a liquid injection type air battery according to the first embodiment of the present invention.
  • A is a schematic cross-sectional view showing a state before liquid injection is started.
  • the schematic sectional drawing which shows the state after starting a liquid
  • C is a schematic sectional drawing of the state which has inject
  • the injection type air battery A1 includes an air battery forming body 10, a liquid storage container 20, and an electrolyte storage container 30, and these electrolyte storage container 30, liquid storage container 20 and air battery.
  • the formed bodies 10 are made to communicate with each other when the electrolytic solution c is generated or injected, and the details thereof are as follows.
  • the air battery forming body 10 generates power by injecting the electrolytic solution c, and has a configuration in which the power generation unit B is accommodated in the container 11.
  • the body 11 is formed by standing up side walls along three side edges of the bottom wall 12 which is square in plan view, and has one side surface 13 opened.
  • a liquid storage container 20 is connected to the side surface 13 via an electrolyte storage container 30.
  • the electrolyte storage container 30 stores only the electrolyte a, and the mixing unit 40 is disposed at the boundary with the liquid storage container 20.
  • the mixing unit 40 mixes the electrolyte a in the electrolyte storage container 30 and the liquid b in the liquid storage container 20 and allows the mixed electrolytic solution c to flow into the air battery forming body 10.
  • “Liquid” is for generating the electrolytic solution c, and in the present embodiment, “water” will be described as an example, and “liquid” will be referred to as “water” below.
  • check valves 41 and 42 are disposed between the liquid storage container 20 and the electrolyte storage container 30 and between the side surface 13 and the electrolyte storage container 30, respectively.
  • the liquid storage container 20 is opened by an increase in internal pressure due to pressure deformation.
  • the liquid storage container 20 can store a required amount of water, and is made of, for example, a resin such as polypropylene or polyethylene and can be deformed by the action of a predetermined external pressure.
  • the power generation unit B has a configuration in which a protective layer 50, a water repellent layer 51, a positive electrode layer 52, an electrolyte layer 53, and a negative electrode layer 54 are laminated in order.
  • FIG. 1 (A) An operation when the air battery forming body 10 generates power will be described.
  • the electrolyte a is held by the check valve 41 so as not to contact the water in the liquid storage container 20.
  • the liquid storage container 20 is pressed.
  • the check valve 41 is opened as shown in FIG. 5B, so that the liquid storage container 20 and the electrolyte storage container 30 communicate with each other.
  • the valve 42 is also opened, and the electrolyte storage container 30 and the air battery forming body 10 are in communication with each other.
  • the check valve 41 When the check valve 41 is opened, the water b flowing out from the liquid storage container 20 is mixed with the electrolyte a in the electrolyte storage container 30 to become an electrolytic solution c. Flow into. The electrolyte c flowing into the vessel body 10 quickly diffuses and penetrates the entire power generation unit B, thereby starting power generation in the air battery forming body 10.
  • the electrolyte a and the water b can be separated from each other until the power generation is started.
  • the rate can be improved.
  • the water b is used as an example for the production of the electrolytic solution c.
  • the liquid c is not necessarily water, and is a liquid that can be mixed with the electrolyte a to form the electrolytic solution c of the air battery. I just need it.
  • Examples include non-aqueous electrolytes such as propylene carbonate, dimethoxyethane, acetonitrile, tetrahydrofuran, ethylene carbonate, and ethyl methyl carbonate, and ionic liquids such as N-methyl-N-propylpiperidinium / bistrifluoromethanesulfonylamide. . The same applies to each embodiment described below.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the injection-type air battery according to the second embodiment
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the injection-type air battery according to the third embodiment
  • FIG. 4 is a fourth embodiment. It is a schematic sectional drawing of the injection type air battery which concerns on a form.
  • symbol same as them is attached
  • subjected and description is abbreviate
  • the liquid injection type air battery A ⁇ b> 2 has a configuration in which the electrolyte storage container 30 is connected to the air battery forming body 10 via the liquid storage container 20. Also in this embodiment, the check valve 41 is disposed between the liquid storage container 20 and the electrolyte storage container 30, and the check valve 42 is disposed between the electrolyte storage container 30 and the side surface 13. ing.
  • the liquid injection type air battery A3 has a configuration in which a liquid storage container 20 is disposed above the power generation unit B and an electrolyte storage container 30 is disposed on the side surface 13 of the vessel body 11. Is.
  • a check valve 41 is disposed between the liquid storage container 20 and the electrolyte storage container 30, and a check valve 42 is disposed between the side surface 13 and the electrolyte storage container 20.
  • the injection type air battery A4 according to the fourth embodiment is formed by separately forming the electrolyte storage container 30 and the storage container 20 ′ from the air battery forming body 10, and in this embodiment, The electrolyte storage container 30 and the liquid storage container 20 are integrally formed.
  • the liquid storage container 20 ′ has a configuration in which liquid is injected as necessary, and has a configuration in which an upper side thereof is opened.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the injection type air battery according to the fifth embodiment
  • (B) is a schematic cross-sectional view when pressing the liquid storage container
  • (C) is a liquid storage container.
  • (D) is a schematic cross-sectional view when the storage container is finished being pressed and deformed.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a liquid injection type air battery according to the sixth embodiment
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a liquid injection type air battery according to the seventh embodiment
  • symbol same as them is attached
  • subjected and description is abbreviate
  • the injection type air battery A ⁇ b> 5 has a configuration in which an electrolyte storage container 30 is disposed in a liquid storage container 20, and in this embodiment, electrolyte storage is performed.
  • the container 30 is disposed on the side surface 13 of the container body 10.
  • a check valve 41 is disposed on the side wall 30 b of the electrolyte storage container 30, and a check valve 42 is disposed between the side surface 13 and the electrolyte storage container 20.
  • the check valve 41 may be disposed on the side wall 30b.
  • the liquid storage container 20 When the liquid storage container 20 is pressed, the liquid storage container 20 is deformed to increase the internal pressure and the check valve 41 of the electrolyte storage container 30 is opened, as shown in FIG.
  • the electrolyte storage container 30 communicates.
  • the water b in the liquid storage container 20 and the electrolyte a in the electrolyte storage container 30 are mixed to generate an electrolytic solution c, and as shown in FIG. It is opened and communicates with the electrolyte storage container 30 and the air battery forming body 10, and the mixed electrolytic solution c flows into the air battery forming body 10 to start power generation.
  • the liquid injection type air battery A ⁇ b> 6 has a configuration in which the electrolyte storage container 30 is disposed in the liquid storage container 20.
  • the electrolyte storage container 30 is disposed on the side wall 20 a facing the side surface 13.
  • a check valve 41 is provided on the upper wall 30 a of the electrolyte storage container 30, and a check valve 42 is provided between the side surface 13 and the electrolyte storage container 20. Note that the check valve 41 may be disposed on the side wall 30b, as described above.
  • the liquid injection type air battery A ⁇ b> 7 has a configuration in which the electrolyte storage container 30 is disposed in the liquid storage container 20. Although it is the same as A5 and A6, in this embodiment, the electrolyte storage container 30 is arrange
  • FIG. 7 is the same as A5 and A6, in this embodiment, the electrolyte storage container 30 is arrange
  • a check valve 41 is provided on the upper wall 30 a of the electrolyte storage container 30, and a check valve 42 is provided between the side surface 13 and the electrolyte storage container 20.
  • the check valve 41 may be disposed on the side wall 30b or the side wall 30c in the same manner as described above.
  • the liquid injection type air battery A ⁇ b> 8 includes four air battery forming bodies 10 ′ formed in a circular shape in plan view having the same shape and the same size, and these air battery forming bodies.
  • a liquid storage container 20 'and an electrolyte storage container 30' equivalent to those described above are disposed inside 10 '.
  • the four air battery forming bodies 10 ′ hold the required gap S from each other and are stacked coaxially with the axis O as the center.
  • a container 20 ′ and an electrolyte storage container 30 ′ are disposed.
  • each liquid storage battery body 10' and liquid storage container 20 'and electrolyte storage are each provided. You may make it the structure which provided container 30 'separately.
  • the liquid storage container 20 ′ is formed in a vertically long cylindrical shape, and an electrolyte storage container 30 ′ having the same vertically long cylindrical shape is coaxially provided therein.
  • An electromagnetic on / off valve 60 is disposed between the side surface 13 'of each air battery forming body 10' and the side wall of the liquid storage container 20 ', and each of the electromagnetic on / off valves 60 is driven to open by a controller (not shown). It has come to be. By opening the electromagnetic on-off valve 60 by the controller, the electrolyte a and the water b can be mixed at a desired timing.
  • the electrolyte storage containers 30, 30 ′ are not easily subjected to impact from the outside, and the electrolyte is a strong alkali. In this case, since the electrolytic solution or the electrolyte is difficult to leak to the outside, corrosion of the peripheral members can be avoided.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the liquid injection type air battery according to the ninth embodiment
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the liquid injection type air battery according to the tenth embodiment.
  • the liquid injection type air battery A9 has an electromagnetic open / close valve 60 disposed between the liquid storage container 20 and the electrolyte storage container 30 in the same configuration as that described in FIG.
  • the electromagnetic on-off valve 60 is driven to open by a controller (not shown).
  • the liquid injection type air battery A10 is configured by disposing an electromagnetic opening / closing valve 60 between the liquid storage container 20 and the electrolyte storage container 30 in the same configuration as that described in FIG.
  • the electromagnetic on-off valve 60 is driven to open by a controller (not shown).
  • the electromagnetic on-off valve 60 is driven to open by the controller, so that the electrolyte a can be obtained at a desired timing. And water b can be mixed.
  • FIG. 11A is a schematic cross-sectional view of an injection type air battery according to the eleventh embodiment
  • FIG. 11B is a diagram illustrating a case where an electrolyte storage container forming a part of the injection type air battery is punched by a puncture member. It is a schematic sectional drawing which shows a state.
  • symbol same as them is attached
  • subjected and description is abbreviate
  • the injection type air battery A11 according to the eleventh embodiment has a configuration equivalent to that described with reference to FIG. 8, and the storage battery 20 'and the storage wall 30' are disposed between the upper walls of the storage container 20 '.
  • a puncture member 70 for penetrating and perforating the electrolyte storage container 30 'by deforming the liquid container 20 is provided.
  • the puncture member 70 is disposed between the liquid storage container 20 ′ and the electrolyte storage container 30 ′, and its base (upper part in the drawing) is formed on the inner surface of the upper wall of the liquid storage container 20 ′.
  • a fixed and sharp tip (lower part in the figure) is opposed to the electrolyte storage container 30 '.
  • the puncture member 70 is pierced into the upper wall of the electrolyte storage container 30 ′, and the upper wall is perforated. Thereby, the water b in the liquid storage container 20 ′ and the electrolyte a in the electrolyte storage container 30 ′ are mixed to generate the electrolytic solution c.
  • the electrolytic solution c can be mixed and generated more reliably than, for example, the embodiment A7 shown in FIG.
  • the puncture member 70 can be similarly arranged for the embodiments A1 to A7 shown in FIGS.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of the injection type air battery according to the twelfth embodiment.
  • symbol same as them is attached
  • subjected and description is abbreviate
  • the liquid injection type air battery A12 according to the twelfth embodiment has the same configuration as that shown in FIG. 5, and in this embodiment, the inner wall surface 13 of the air battery forming body 10 and the electrolyte storage container 30, an electrolytic solution stirring unit 80 for stirring the generated electrolytic solution is disposed.
  • the electrolyte solution stirring unit 80 is, for example, a diffuser, a filter, or a blade for stirring, and by these, the electrolyte solution flowing into the air battery forming body 10 is stirred to promote dissolution of the electrolyte. Thereby, while being able to dissolve electrolyte solution more rapidly, the nonuniformity of electrolyte solution can be suppressed and the discharge loss by discharge nonuniformity can be reduced.
  • the electrolytic solution stirring unit 80 can be similarly arranged for the embodiments A1 to A4, A6, and A7 shown in FIGS.
  • FIG. 13 is a schematic sectional drawing of the injection type air cell which concerns on 13th embodiment.
  • symbol same as them is attached
  • subjected and description is abbreviate
  • the liquid injection type air battery A13 according to the thirteenth embodiment is arranged in five air battery forming bodies 10, cartridge boxes 90, five liquid storage containers 20 and the respective liquid storage containers 20 equivalent to those described above. It has an electrolyte storage container 30 provided.
  • the cartridge box 90 is sized to accommodate the five air battery forming bodies 10 and has a rectangular parallelepiped shape with one side surface 90a opened.
  • the liquid storage container 20 and the electrolyte storage container 30 are integrally fixed to a wall surface 90 b facing the one side surface 90 a of the cartridge box 90.
  • the air battery forming body 10 is connected to the electrolyte storage container 30 when used.
  • the water b in the liquid storage container 20 and the electrolyte a in the electrolyte storage container 30 are mixed to generate an electrolytic solution.
  • liquid storage container 20 and the electrolyte storage container 30 are disposed in the cartridge box 90, so that they can be easily carried and can be reduced in size and weight.
  • each configuration described in each of the above embodiments is not limited to being applied only to each of the above embodiments, but the configuration described in one embodiment is replaced by another embodiment. It can be applied mutatis mutandis or applied to it, and can be arbitrarily combined.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Filling, Topping-Up Batteries (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)

Description

注液式空気電池と注液式カードリッジ型空気電池
　本発明は、注液式空気電池と注液式カードリッジ型空気電池に関する。
　この種の従来技術として、特許文献１に「注水式空気電池」とした名称において開示された構成のものがある。
　特許文献１に開示されている注水式空気電池は、防水処理を施した多孔質陽極と、この陽極の外側に配設された亜鉛陰極と、この亜鉛陰極および前記陽極を内蔵した電槽と、前記陽極と亜鉛陰極との間に配設された固型状の電解質とを有し、前記陽極の反応面を固型状の電解質で覆ったことを特徴としたものである。
　上記陽極としては、焼成炭素陽極や無焼成炭素陽極を用いたものの他、亜鉛陰極として、固型電解質で覆った亜鉛陰極を用いたものが記載されている。
日本国特公昭６２－４７３４８号公報
　特許文献１に開示されている注水式空気電池は、固体電解質を使用することで電極と電解質とを一定の距離に保持し、未使用、保守の間は電極と電解質の接触を回避して電解質がもたらす電極への化学作用を防止するものである。しかしながら雰囲気によって固体電解質であっても潮解などが発生した場合には電極と接触して電極を劣化させるおそれがある。
　そこで本発明は、簡易な構成にしながら、電極の劣化を防止できる注液式空気電池と注液式カードリッジ型空気電池の提供を目的としている。
　上記課題を解決するための本発明に係る注液式空気電池は、電解質を貯留する電解質貯留容器と、その電解質と混合して電解液を生成するための液を貯留するための貯液容器と、それら電解質と液とを混合生成した電解液を注入されることにより発電する空気電池形成体とを有し、電解質貯留容器、貯液容器及び空気電池形成体を、電解液の生成又はその注入の際に互いに連通させるようにしている。
　この構成においては、電解質貯留容器、貯液容器及び空気電池形成体を、電解液の生成又は注入の際に互いに連通させることにより、電解質貯留容器の電解質と貯液容器の液と混合して電解液を生成し、その生成した電解液を空気電池形成体に注入して発電を行なわせる。
　同上の課題を解決するための本発明に係る注液式カートリッジ型空気電池は、上記した空気電池形成体と、貯液容器及び電解質貯留容器を別体に形成しておき、二つ以上の空気電池形成体を収容する大きさのカートリッジボックスに、これに装着される空気電池形成体に連通するように貯液容器と電解質貯留容器を配設したものである。
　この構成においては、カートリッジボックスに空気電池形成体を装着し、電解質貯留容器の電解質と貯液容器の液と混合して電解液を生成し、その生成した電解液を空気電池形成体に注入して発電を行なわせる。
　本発明によれば、簡易な構成にしながら、電極の劣化を防止することができる。
本発明の第一の実施形態に係る注液式空気電池を示すものであり、（Ａ）は、注液を開始する前の状態を示す概略断面図、（Ｂ）は、注液を開始した後の状態を示す概略断面図、（Ｃ）は、空気電池形成体に電解液を注入している状態の概略断面図である。 第二の実施形態に係る注液式空気電池の概略断面図である。 第三の実施形態に係る注液式空気電池の概略断面図である。 第四の実施形態に係る注液式空気電池の概略断面図である。 （Ａ）は、第五の実施形態に係る注液式空気電池の概略断面図、（Ｂ）は、貯液容器を押圧するときの概略断面図、（Ｃ）は、貯液容器を押圧変形させ始めたときの概略断面図、（Ｄ）は、貯液容器を押圧変形させ終えたときの概略断面図である。 第六の実施形態に係る注液式空気電池の概略断面図である。 第七の実施形態に係る注液式空気電池の概略断面図である。 第八の実施形態に係る注液式空気電池の概略断面図である。 第九の実施形態に係る注液式空気電池の概略断面図である。 第十の実施形態に係る注液式空気電池の概略断面図である。 （Ａ）は、第十一の実施形態に係る注液式空気電池の概略断面図、（Ｂ）は、電解質貯留容器を穿刺部材によって穿孔する状態を示す概略断面図である。 第十二の実施形態に係る注液式空気電池の概略断面図である。 第十三の実施形態に係る注液式空気電池の概略断面図である。
　以下に、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第一の実施形態に係る注液式空気電池を示すものであり、（Ａ）は、注液を開始する前の状態を示す概略断面図、（Ｂ）は、注液を開始した後の状態を示す概略断面図、（Ｃ）は、空気電池形成体に電解液を注入している状態の概略断面図である。
　本発明の第一の実施形態に係る注液式空気電池Ａ１は、空気電池形成体１０、貯液容器２０及び電解質貯留容器３０を有し、それら電解質貯留容器３０、貯液容器２０及び空気電池形成体１０を、電解液ｃの生成又は注入の際に互いに連通させるようにしたものであり、それらの詳細は、以下のとおりである。
　まず、空気電池形成体１０は、電解液ｃを注入されることにより発電するものであり、器体１１に発電部Ｂを収容した構成のものである。
　器体１１は、平面視方形にした底壁１２の三つの側縁部に沿って側壁を一体にして起立形成しているとともに、一つの側面１３を開口している。
　側面１３には、電解質貯留容器３０を介して貯液容器２０が連結されている。
　電解質貯留容器３０は、電解質ａのみを貯留しておくものであり、貯液容器２０との境に混合部４０が配設されている。
　混合部４０は、電解質貯留容器３０内の電解質ａと貯液容器２０内の液ｂとを混合し、かつ、混合生成した電解液ｃを空気電池形成体１０に流入することを許容させるためのものである。
　「液」は、電解液ｃを生成するためのものであり、本実施形態においては「水」を例として説明し、以下には「液」を「水」と表記する。
　本実施形態においては、貯液容器２０と電解質貯留容器３０との間、及び側面１３と電解質貯留容器３０の間にそれぞれ逆止弁４１，４２を配設した構成になっており、それらは、貯液容器２０の押圧変形による内部圧力の増加によって開くようになっている。
　貯液容器２０は、所要量の水が貯留できるようになっており、例えばポリプロピレン、ポリエチレン等の樹脂製のものであり、所定の外部圧力の作用によって変形可能なものである。
　発電部Ｂは、保護層５０、撥水層５１、正極層５２、電解質層５３及び負極層５４を順に積層させた構成のものである。
　空気電池形成体１０に発電を行なわせるときの動作について説明する。
　図１（Ａ）に示すように、貯液容器２０を押圧するまでは、電解質ａが貯液容器２０内の水と接触しないように逆止弁４１によって保たれている。
　発電を行なわせようとするときには、貯液容器２０を押圧する。この押圧によって貯液容器２０が変形して内部圧力が高まり、同図（Ｂ）に示すように逆止弁４１が開かれて、貯液容器２０と電解質貯留容器３０が連通するとともに、逆止弁４２も開かれて電解質貯留容器３０と空気電池形成体１０とも連通した状態になる。
　逆止弁４１が開かれると、貯液容器２０から流出した水ｂが電解質貯留容器３０内の電解質ａと混合されて電解液ｃとなり、貯液容器２０の押圧変形に伴って器体１０内に流入する。
　器体１０内に流入した電解液ｃは、発電部Ｂの全域に速やかに拡散浸透し、これにより、空気電池形成体１０における発電が開始されることになる。
　以上の構成からなる注液式空気電池Ａ１によれば、発電を開始させるまで、電解質ａと水ｂとを離隔しておけるので、電解質ａの潮解による負極溶解を回避し、また、容量の利用率を向上させることができる。
　なお、本実施形態では、電解液ｃの生成にあたり、液として水ｂを例として説明したが、必ずしも水である必要はなく、電解質ａと混合されて空気電池の電解液ｃを形成できる液体であればよい。
　例えばプロピレンカーボネート、ジメトキシエタン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート等の非水系電解液、N-メチル-N-プロピルピペリジニウム・ビストリフルオロメタンスルフォニルアミドなどのイオン性液体等の液体がある。以下に説明する各実施形態についても同様である。
　図２～４を参照して、第二～第四の実施形態に係る注液式空気電池について説明する。図２は、第二の実施形態に係る注液式空気電池の概略断面図、図３は、第三の実施形態に係る注液式空気電池の概略断面図、図４は、第四の実施形態に係る注液式空気電池の概略断面図である。なお、上述した実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
　第二の実施形態に係る注液式空気電池Ａ２は、貯液容器２０を介して電解質貯留容器３０を空気電池形成体１０に連結した構成のものである。
　本実施形態においても、逆止弁４１を貯液容器２０と電解質貯留容器３０との間に配設しているとともに、電解質貯留容器３０と側面１３との間に逆止弁４２を配設している。
　第三の実施形態に係る注液式空気電池Ａ３は、発電部Ｂの上部に貯液容器２０を配設しているとともに、電解質貯留容器３０を器体１１の側面１３に配設した構成のものである。
　この場合、貯液容器２０と電解質貯留容器３０との間に逆止弁４１を配設しているとともに、側面１３と電解質貯留容器２０との間に逆止弁４２を配設している。
　第四の実施形態に係る注液式空気電池Ａ４は、電解質貯留容器３０と貯液容器２０´とを、空気電池形成体１０と別体にして形成したものであり、本実施形態においては、電解質貯留容器３０と貯液容器２０とを一体にして形成している。
　貯液容器２０´は、必要に応じて注液するようにした構成のものであり、その上側を開口した構成のものである。
　次に、図５～８を参照して、第五～第八の実施形態に係る注液式空気電池について説明する。図５（Ａ）は、第五の実施形態に係る注液式空気電池の概略断面図、（Ｂ）は、貯液容器を押圧するときの概略断面図、（Ｃ）は、貯液容器を押圧変形させ始めたときの概略断面図、（Ｄ）は、貯液容器を押圧変形させ終えたときの概略断面図である。また、図６は、第六の実施形態に係る注液式空気電池の概略断面図、図７は、第七の実施形態に係る注液式空気電池の概略断面図、図８は、第八の実施形態に係る注液式空気電池の概略断面図である。なお、上述したいずれかの実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
　第五の実施形態に係る注液式空気電池Ａ５は、図５に示すように、貯液容器２０内に電解質貯留容器３０を配設した構成のものであり、本実施形態においては、電解質貯留容器３０を器体１０の側面１３に配設している。
　この構成においては、電解質貯留容器３０の側壁３０ｂに逆止弁４１を配設するとともに、側面１３と電解質貯留容器２０との間に逆止弁４２を配設している。なお、逆止弁４１は側壁３０ｂに配設してもよい。
　空気電池形成体１０に発電を行なわせるときの動作について説明する。
　図５（Ａ）に示すように、貯液容器２０を押圧するまでは、電解質ａが貯液容器２０内の水ｂと接触しないように逆止弁４１によって保たれている。
　発電を行なわせようとするときには、同図（Ｂ）に示すように、貯液容器２０を押圧する。
　貯液容器２０を押圧すると、同図（Ｃ）に示すように、貯液容器２０が変形して内部圧力が高まり、電解質貯留容器３０の逆止弁４１が開かれるとともに、貯液容器２０と電解質貯留容器３０が連通する。
　当該連通によって、貯液容器２０内の水ｂと電解質貯留容器３０内の電解質ａとが混合されて電解液ｃが生成されるとともに、同図（Ｄ）に示すように、逆止弁４２も開かれて電解質貯留容器３０と空気電池形成体１０とも連通し、混合生成された電解液ｃが空気電池形成体１０に流入して発電が開始される。
　第六の実施形態に係る注液式空気電池Ａ６は、図６に示すように、貯液容器２０内に電解質貯留容器３０を配設した構成のものであることは上記注液式空気電池Ａ５と同様であるが、本実施形態においては、電解質貯留容器３０を側面１３に対向する側壁２０ａ側に配設している。
　この構成においては、電解質貯留容器３０の上壁３０ａに逆止弁４１を配設するとともに、側面１３と電解質貯留容器２０との間に逆止弁４２を配設している。なお、逆止弁４１は側壁３０ｂに配設してもよいことは、上記したものと同様である。
　第七の実施形態に係る注液式空気電池Ａ７は、図７に示すように、貯液容器２０内に電解質貯留容器３０を配設した構成のものであることは上記した注液式空気電池Ａ５，Ａ６と同様であるが、本実施形態においては、電解質貯留容器３０を貯液容器２０の底壁２０ｂの中間部に配設している。
　この構成においては、電解質貯留容器３０の上壁３０ａに逆止弁４１を配設するとともに、側面１３と電解質貯留容器２０との間に逆止弁４２を配設している。なお、逆止弁４１は側壁３０ｂ又は側壁３０ｃに配設してもよいことは、上記したものと同様である。
　第八の実施形態に係る注液式空気電池Ａ８は、図８に示すように、互いに同形同大の平面視円形に形成した四つの空気電池形成体１０´と、これらの空気電池形成体１０´の内方に上記したものと同等の貯液容器２０´と電解質貯留容器３０´とを配設したものである。
　四つの空気電池形成体１０´は、互いに所要の間隙Ｓを保持し、かつ、軸心Ｏを中心とした同軸的に積層させているとともに、その軸心Ｏに一致して共通の上記貯液容器２０´と電解質貯留容器３０´とを配設している。
　なお、四つの空気電池形成体１０´に共通の貯液容器２０´と電解質貯留容器３０´とを設けた構成に限らず、各空気電池形成体１０´にそれぞれ貯液容器２０´と電解質貯留容器３０´とを個別に設けた構成にしてもよい。
　貯液容器２０´は縦長円筒形に形成されているとともに、この内部に、同じく縦長円筒形にした電解質貯留容器３０´を同軸的に内設している。
　各空気電池形成体１０´の側面１３´と貯液容器２０´の側壁との間には、それぞれ電磁開閉弁６０が配設されており、それら各電磁開閉弁６０は図示しないコントローラによって開駆動されるようになっている。
　電磁開閉弁６０をコントローラによって開駆動することにより、所望のタイミングで電解質ａと水ｂとを混合させることができる。
　上述した第五～第八の実施形態に係る注液式空気電池Ａ５～Ａ８によれば、上記した効果に加えて、電解質貯留容器３０，３０´が外部から衝撃を受けにくく、電解質が強アルカリの場合、電解液又は電解質が外部に漏出しにくいために、周辺部材の腐食を回避できる。
　次に、図９，１０を参照して、第九～第十の実施形態に係る注液式空気電池について説明する。図９は、第九の実施形態に係る注液式空気電池の概略断面図、図１０は、第十の実施形態に係る注液式空気電池の概略断面図である。
　第九の実施形態に係る注液式空気電池Ａ９は、図１において説明したものと同等の構成において、貯液容器２０と電解質貯留容器３０との間に電磁開閉弁６０を配設したものであり、その電磁開閉弁６０は図示しないコントローラによって開駆動されるようになっている。
　第十の実施形態に係る注液式空気電池Ａ１０は、図５において説明したものと同等の構成において、貯液容器２０と電解質貯留容器３０との間に電磁開閉弁６０を配設したものであり、その電磁開閉弁６０は図示しないコントローラによって開駆動されるようになっている。
　上述した第九，第十の実施形態に係る注液式空気電池Ａ９，Ａ１０によれば、上記した効果に加えて、電磁開閉弁６０をコントローラによって開駆動することにより、所望のタイミングで電解質ａと水ｂとを混合させることができる。
　図１１（Ａ）は、第十一の実施形態に係る注液式空気電池の概略断面図、（Ｂ）は、その注液式空気電池の一部をなす電解質貯留容器を穿刺部材によって穿孔する状態を示す概略断面図である。
　なお、上述した各実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
　第十一の実施形態に係る注液式空気電池Ａ１１は、図８において説明したものと同等の構成において、貯液容器２０´と電解質貯留容器３０´の各上壁との間に、その貯液容器２０を変形させることにより電解質貯留容器３０´を貫通して穿孔させるための穿刺部材７０を配設した構成のものである。
　図１１に示すように、穿刺部材７０は、貯液容器２０´と電解質貯留容器３０´との間に配設されており、その基部（図示上部）を貯液容器２０´の上壁内面に固定され、鋭角にした先端部（図示下部）を電解質貯留容器３０´に対向当接させている。
　この場合、貯液容器２０´を押圧変形させることにより、電解質貯留容器３０´の上壁に穿刺部材７０が突き刺さり、その上壁を穿孔する。これにより、貯液容器２０´内の水ｂと電解質貯留容器３０´内の電解質ａとが混合されて電解液ｃが生成される。
　上述した穿刺部材７０を配設することより、例えば図１に示した実施形態Ａ７よりもいっそう確実に電解液ｃを混合生成することができる。なお穿刺部材７０は、図１～７に示した実施形態Ａ１～Ａ７に対しても同様に配置可能である。
　図１２は、第十二の実施形態に係る注液式空気電池の概略断面図である。なお、上述した実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
　第十二の実施形態に係る注液式空気電池Ａ１２は、図５に示すものと同等の構成からなるものであり、本実施形態においては、空気電池形成体１０の内壁面１３と電解質貯留容器３０との間に、生成した電解液を攪拌するための電解液攪拌部８０を配設したものである。
　電解液攪拌部８０は、例えばディフューザ、フィルタ又は攪拌用羽根であり、これらにより、空気電池形成体１０に流入する電解液を攪拌して、その電解質の溶解を促進させている。
　これにより、電解液をより迅速に溶解させることができるとともに、電解液のムラを抑え、放電ムラによる放電ロスを軽減させることができる。
　なお、電解液攪拌部８０は、図１～４、６、７に示した実施形態Ａ１～Ａ４、Ａ６、Ａ７に対しても同様に配置可能である。
　次に、図１３を参照して、第十三の実施形態に係る注液式空気電池について説明する。図１３は、第十三の実施形態に係る注液式空気電池の概略断面図である。なお、上述した実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
　第十三の実施形態に係る注液式空気電池Ａ１３は、上記したものと同等の五つの空気電池形成体１０、カートリッジボックス９０、五つの貯液容器２０及びそれら各貯液容器２０内に配設した電解質貯留容器３０を有して構成されている。
　カートリッジボックス９０は、五つの空気電池形成体１０を収容できる大きさにしたものであり、一側面９０ａを開口した直方体形のものである。
　カートリッジボックス９０の一側面９０ａに対向する壁面９０ｂには、貯液容器２０と電解質貯留容器３０を一体にして固定している。
　この構成においては、使用するときに、空気電池形成体１０を電解質貯留容器３０に連結する。この連結により、貯液容器２０内の水ｂと電解質貯留容器３０内の電解質ａとが混合されて電解液が生成されるようになっている。
　この構成においては、貯液容器２０と電解質貯留容器３０とをカートリッジボックス９０に配設しているので、持ち運びを容易に行なえるとともに、小型，軽量化を図ることができる。
　なお、本発明は上述した実施形態に限るものではなく、次のような変形実施が可能である。
　以上詳細に説明したが、いずれにしても、上記各実施形態において説明した各構成は、それら各実施形態にのみ適用することに限らず、一の実施形態において説明した構成を、他の実施形態に準用若しくは適用し、さらには、それを任意に組み合わせることができるものである。
１０，１０´　　　空気電池形成体
２０，２０´　　　貯液容器
３０，３０´　　　電解質貯留容器
４１，４２　　　　逆止弁（混合部）
６０　　　　　　　電磁開閉弁（混合部）
７０　　　　　　　穿刺部材
８０　　　　　　　電解液攪拌部
９０　　　　　　　カートリッジボックス
Ａ１～Ａ１２　　　注液式空気電池
Ａ１３　　　　　　注液式カードリッジ型空気電池
ａ　　　　　　　　電解質
ｂ　　　　　　　　水（液）
ｃ　　　　　　　　電解液

Claims (8)

  1. 　電解質を貯留する電解質貯留容器と、
    その電解質と混合されて電解液を生成するための液を貯留するための貯液容器と、
    それら電解質と液とを混合生成した電解液を注入されることにより発電する空気電池形成体とを有し、
    　電解質貯留容器、貯液容器及び空気電池形成体を、電解液の生成又はその注入の際に互いに連通させるようにしていることを特徴とする注液式空気電池。
  2. 　電解質貯留容器内の電解質と貯液容器内の液とを混合するための混合部を有している請求項１に記載の注液式空気電池。
  3. 　貯液容器内に電解質貯留容器を配設している請求項１又は２に記載の注液式空気電池。
  4. 　混合部は、貯液容器と電解質貯留容器との間に配設した電磁開閉弁である請求項１～３のいずれか１項に記載の注液式空気電池。
  5. 　混合部は、貯液容器と電解質貯留容器との間に配設され、貯液容器の変形によって開く逆止弁である請求項１～３のいずれか１項に記載の注液式空気電池。
  6. 　貯液容器内に電解質貯留容器が配設されており、
    　混合部は、貯液容器と電解質貯留容器と間に配設され、貯液容器の変形によって電解質貯留容器を穿孔するための穿刺部材である請求項１～３のいずれか１項に記載の注液式空気電池。
  7. 　空気電池形成体に送給される電解液を攪拌するための電解液攪拌部を設けている請求項１～６のいずれか１項に記載の注液式空気電池。
  8. 　請求項１～７のいずれか１項に記載の空気電池形成体と、貯液容器及び電解質貯留容器を別体に形成しておき、
    　二つ以上の空気電池形成体を収容する大きさのカートリッジボックスに、これに装着される空気電池形成体に連通するように貯液容器と電解質貯留容器を配設していることを特徴とする注液式カードリッジ型空気電池。
PCT/JP2013/063908 2012-07-05 2013-05-20 注液式空気電池と注液式カードリッジ型空気電池 Ceased WO2014006989A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014523639A JP5825438B2 (ja) 2012-07-05 2013-05-20 注液式空気電池と注液式カードリッジ型空気電池

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012151769 2012-07-05
JP2012-151769 2012-07-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014006989A1 true WO2014006989A1 (ja) 2014-01-09

Family

ID=49881750

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2013/063908 Ceased WO2014006989A1 (ja) 2012-07-05 2013-05-20 注液式空気電池と注液式カードリッジ型空気電池

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP5825438B2 (ja)
WO (1) WO2014006989A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015178379A1 (ja) * 2014-05-22 2015-11-26 ワイティーエス・サイエンス・プロパティーズ・プライベート・リミテッド マグネシウム燃料体、マグネシウム空気電池及び電子機器
JP2022101084A (ja) * 2020-12-24 2022-07-06 ＡＺＵＬ Ｅｎｅｒｇｙ株式会社 空気電池用のパッケージ及び空気電池

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102090866B1 (ko) * 2018-03-19 2020-04-17 주식회사 매니진 Mg-공기 전지

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55105265U (ja) * 1979-01-20 1980-07-23
JPS5844766U (ja) * 1981-09-19 1983-03-25 三洋電機株式会社 空気亜鉛電池
JP2005527069A (ja) * 2002-01-08 2005-09-08 エビオニクス、インク． 予備電池

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55105265U (ja) * 1979-01-20 1980-07-23
JPS5844766U (ja) * 1981-09-19 1983-03-25 三洋電機株式会社 空気亜鉛電池
JP2005527069A (ja) * 2002-01-08 2005-09-08 エビオニクス、インク． 予備電池

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015178379A1 (ja) * 2014-05-22 2015-11-26 ワイティーエス・サイエンス・プロパティーズ・プライベート・リミテッド マグネシウム燃料体、マグネシウム空気電池及び電子機器
JP2022101084A (ja) * 2020-12-24 2022-07-06 ＡＺＵＬ Ｅｎｅｒｇｙ株式会社 空気電池用のパッケージ及び空気電池
JP7624197B2 (ja) 2020-12-24 2025-01-30 ＡＺＵＬ Ｅｎｅｒｇｙ株式会社 空気電池用のパッケージ及び空気電池

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2014006989A1 (ja) 2016-06-02
JP5825438B2 (ja) 2015-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101044428B1 (ko) 에어배터리시스템과, 에어배터리시스템을 이용 및 제어하기 위한 방법
JP5825438B2 (ja) 注液式空気電池と注液式カードリッジ型空気電池
US8822050B2 (en) Electric storage apparatus
JPWO2013124982A1 (ja) 角形二次電池
JP7136177B2 (ja) 蓄電素子
KR101671414B1 (ko) 특정한 형태의 노즐을 포함하는 전해액 주액 장치 및 이를 사용하여 제조된 전지셀
US20210013483A1 (en) Battery assembly, battery, lid and case
US8974940B1 (en) Electrode configured for turbulence
KR101397823B1 (ko) 이차 전지 및 이차 전지의 제조 방법
JP6635196B2 (ja) 電池およびその製造方法
JP2013211261A (ja) 電池用負極ユニット及び金属空気電池
JP2018097934A (ja) 電解液注液装置
WO2012172838A1 (ja) 注液式組電池
KR20180074430A (ko) 이차전지용 양극 활물질 제조장치
JP5224336B2 (ja) フィルム外装電気化学デバイス
JP6014161B2 (ja) 角形蓄電素子の製造方法
JP2010073400A (ja) 電解液注入方法、及び、電解液注入装置
KR102021036B1 (ko) 금속 공기전지 및 금속 공기전지용 케이스
JP2005251422A (ja) 電池
KR102725463B1 (ko) 전극조립체를 포함하는 일체형 전지팩
CN202712283U (zh) 一种注液孔与排气孔分离的蓄电池盖
KR102055784B1 (ko) 비상용 금속 공기 전지
EP1603179A2 (en) Electrochemical generator in the shape of a conventional battery using fuel cell technology
US20120077063A1 (en) Electrical system
Skundin et al. Electrochemical power sources: batteries, fuel cells, and supercapacitors

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13812746

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2014523639

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13812746

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1