[發明專利]金屬空氣電池

有效

• 申請號: 201380045263.8
• 申請日: 2013-07-11
• 公開（公告）號: CN104584319B
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發明（設計）人: 吉田章人;加賀正樹;新井友春;水畑宏隆
• 申請（專利權）人: 夏普株式會社
• 主分類號: H01M12/06
• 分類號: H01M12/06;H01M4/38;H01M4/40;H01M4/42;H01M4/46;H01M4/70;H01M12/08
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司11219
• 代理人: 盛曼,金龍河

技術領域

本發明涉及金屬空氣電池。

背景技術

以具有包含金屬的電極活性物質的金屬電極作為陽極、以空氣極作為陰極的金屬空氣電池具有高的能量密度，因此，作為下一代電池受到關注。

使用金屬空氣電池作為二次電池時，在充電時在電池內部從金屬電極向空氣極生成樹枝狀的枝晶，有時會導致短路。因此，提出了如下的系統：使用金屬空氣電池作為一次電池，對作為副產物的金屬氧化物等進行還原處理，由此，制造包含金屬的電極活性物質，并供給至金屬空氣電池中(例如，參考專利文獻1)。

作為用作一次電池的金屬空氣電池，可以列舉鋅空氣電池。圖7是用于說明鋅空氣電池的放電反應的示意性截面圖。如圖7所示，鋅空氣電池具有在堿性電解液103中設置含有作為電極活性物質的金屬鋅的鋅電極101、在與電解液103接觸的陰離子交換膜106上設置空氣極105的結構，通過進行放電反應，由鋅電極101和空氣極105輸出電力。另外，空氣極105通常使用在碳載體上負載空氣極催化劑而得到的空氣極。

鋅空氣電池的放電反應中，鋅電極101的金屬鋅與堿性電解液103中的氫氧根離子反應，形成四羥基合鋅(II)酸根離子，向鋅電極101中釋放電子。然后，該四羥基合鋅(II)酸根離子脫水，以氫氧化鋅或氧化鋅的形式析出到電解液中。另外，空氣極105中，通過電子、水與氧反應而生成氫氧根離子，該氫氧根離子使陰離子交換膜106導電，并遷移到堿性電解液103中。這樣的放電反應進行時，鋅電極101的金屬鋅被消耗，因此，向鋅空氣電池供給作為電極活性物質的金屬鋅。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開平7-45270號公報

發明內容

發明所要解決的問題

以往的金屬空氣電池中，放電反應進行時，作為電極活性物質的金屬的小片有時會從金屬電極上剝落。電荷無法從該剝落的小片遷移至金屬電極，因此，小片無法參與放電反應，金屬空氣電池的發電效率降低。

本發明鑒于這樣的情況而完成，提供能夠使剝落的電極活性物質的小片參與放電反應從而具有高發電效率的金屬空氣電池。

用于解決問題的方法

本發明提供一種金屬空氣電池，其特征在于，

具備儲存電解液的電解液槽、設置在上述電解液槽中且作為陽極的金屬電極和作為陰極的空氣極，

上述金屬電極具有集流體和設置在上述集流體上且由電極活性物質構成的電極活性物質部，

上述集流體具有支撐上述電極活性物質部的支撐部和配置在上述電解液槽的底與上述電極活性物質部之間的卡止部，

上述卡止部具有從上述電極活性物質部的側面突出到上述電解液槽的側壁側的電解液槽中的突出部。

發明效果

根據本發明，具有儲存電解液的電解液槽、設置在上述電解液槽中且作為陽極的金屬電極和作為陰極的空氣極，因此，能夠由金屬電極和空氣極輸出電力。

根據本發明，金屬電極具有集流體和設置在上述集流體上且由電極活性物質構成的電極活性物質部，因此，能夠利用集流體將通過電極反應產生的電荷集流。

根據本發明，集流體具有支撐電極活性物質部的支撐部，因此，能夠抑制在由于電極反應的進行而使電極活性物質被消耗時電極活性物質部發生崩潰的情況。

根據本發明，上述集流體具有配置在上述電解液槽的底與上述電極活性物質部之間的卡止部，上述卡止部具有從上述電極活性物質部的側面突出到上述電解液槽的側壁側的電解液槽中的突出部，因此，在由于電極反應的進行而使電極活性物質被消耗從而使電極活性物質的小片從電極活性物質部剝落時，電極活性物質的小片落到卡止部的突出部上，能夠將電極活性物質的小片與卡止部電連接。因此，能夠在剝落的電極活性物質的小片中進行電極反應，能夠將該電極反應中產生的電荷利用卡止部進行集流。因此，剝落的電極活性物質的小片也能夠用于放電反應，能夠提高金屬空氣電池的發電效率。

附圖說明

圖1是表示本發明的一個實施方式的金屬空氣電池的構成的概略截面圖。

圖2是圖1的由虛線包圍的范圍A中的金屬空氣電池的概略截面圖。

圖3的(a)～(c)分別是本發明的一個實施方式的金屬空氣電池中包含的金屬電極的概略截面圖。

圖4的(a)和(b)分別是本發明的一個實施方式的金屬空氣電池中包含的金屬電極的概略截面圖。

圖5的(a)～(d)分別是本發明的一個實施方式的金屬空氣電池中包含的金屬電極的概略截面圖。