空气电池模块的制作方法

专利名称：空气电池模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及空气电池模块。
背景技术：
空气电池是以氧作为正极活性物质的电池，放电时从外部取入空气使用。因此，与 在电池内具有正极和负极的活性物质的其他电池相比，能够使负极活性物质在电池容器内 占有的比例变大。因此，具有在理论上可放电的电容量大且容易实现小型化、轻量化的特 征。此外，由于作为正极活性物质使用的氧的氧化能力强，因此电池电动势较高。而且，还 具有氧是不受资源制约且清洁的材料的特征，因此空气电池对环境的负荷小。这样，空气 电池具有较多优点，被期望应用于便携式仪器用电池、电动汽车用电池、混合动力汽车用电 池、燃料电池汽车用电池等。空气电池中，有将例如依次具有正极、包含电解液的电解质层及负极的发电部收 容于壳体内的情况。该情况下，经由发电部的电解质层(电解液)，在正极和负极之间进行 离子传导，由此能够向外部输出电能。在将电解液用于电解质层的上述方案中，由于电解液的挥发、伴随放电的电极材 料和电解液的分解等引起的电解液的枯竭、电池内气体的滞留均成为问题。对于该问题，提 出了例如专利文献1中记载的下述空气电池通过将发电部整体浸入电解液中，使空气极 和负极始终由电解液充满。专利文献1 日本特开2008-181853号公报

发明内容
可以认为，专利文献1所记载的空气电池，即使在伴随电池的充放电而产生电极 的体积变化的情况下，空气极和负极也始终由电解液充满，由此能够防止电解液的枯竭，抑 制电池的内部电阻的增加，从而能够维持电池性能。但是，在用作车载用等高输出功率电源 的情况下，需要连接多个空气电池，存在空气电池模块会大型化的问题。这样，关于空气电 池模块的高输出功率化和小型化之间的兼顾，现有的空气电池模块中还存在改善的余地。本发明鉴于上述问题而提出，其课题在于，提供能够小型化且可得到高输出功率 的空气电池模块。为了解决上述课题，本发明如下构成。艮P，本发明的空气电池模块，具有收容于壳体内的多个发电部和以浸渍该多个发电部 的方式被收容于壳体内并且溶解有氧的电解液，一个发电部和其他的发电部共用电解液。本发明中，优选多个发电部分别具有负极、设于该负极的外侧且面向电解液的正 极以及设于负极和正极之间的电解质层的方案。通过在发电部的外侧设置正极，能够由一 个发电部和其他发电部适当地共用电解液，从而能够高效地从电解液取入溶解氧。因此，能 够构成更加小型化且具有高输出功率的空气电池模块。
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在发电部的外侧设置正极的上述本发明中，优选多个发电部分别形成为柱状。此 处所谓的“柱状”，只要是负极、电解质层及正极具有预定的截面而向长度方向延伸并且在 内侧设置负极、在外侧面设置正极、在该负极和正极之间设置电解质层的方案即可，没有特 别的限定。例如可形成为棱柱状、圆柱状、椭圆形的圆柱状、圆筒状等。特别是，在本发明中，优选多个发电部分别形成为圆柱状。本发明中，“圆柱状”是 包括线状、纤维状等的概念。在空气电池整体的电池反应中，认为正极的电池反应(向正极 取入氧而发生的电池反应)是决定反应速率的反应。因此，通过使发电部为圆柱状并在该 圆柱的外侧(侧面)设置正极，能够使正极与电解液接触的接触面积比负极与固体电解质 接触的接触面积大。由此，能够高效地进行决定反应速率的正极电池反应，从而能够形成具 有更高输出功率的空气电池模块。此外，在发电部形成为圆柱状的上述本发明中，优选一个发电部的圆柱侧面与其 他发电部的圆柱侧面相互接触。在圆柱侧面形成正极，这些正极即使彼此接触电池反应也 不会产生问题，而且能够高效地进行正极的集电。此外，构成使发电部彼此接触的方案时， 能够使空气电池模块更加小型化。特别是，在发电部形成为圆柱状的上述本发明中，优选多个圆柱状的发电部以最 密地配置的方式收容于壳体内的方案。根据该方案，能够形成下述空气电池模块在各圆柱 的间隙中配置电解液而能够适当地共用电解液，并且能够使发电部占用的体积为最小，从 而能够更加小型化且具有更高输出功率。而且，在发电部的外侧(侧面)设置正极的上述本发明中，优选正极的电解液侧一 面的面积A与负极的电解质层侧一面的面积B的面积比A/B为1. 2以上、2. 2以下。这样， 通过抑制正极的电流密度，能够抑制过电压，即使在高输出功率下也能够高效地进行正极 电池反应，因此能够构成具有更高输出功率且高效率的空气电池模块。另一方面，本发明中，优选如下方案壳体在下部具有气体供给口，在上部具有气 体排出口，正极的面向电解液的面沿着壳体的上下方向延伸。这样，通过电池反应产生的气 体、电解液中残存的气体(气泡)等，不滞留在发电部的内部和外部而从上部的气体排出口 适当地排出，因此能够抑制电池的内部电阻的增加，从而能够构成高输出功率的空气电池 模块。此外，在壳体下部具有气体供给口、在上部具有气体排出口并且发电部的正极、电 解质层和负极的排列方向与壳体的上下方向交叉的本发明中，优选从设于壳体下部的气体 供给口向电解液中供给含有氧的气体，由此使氧溶解在电解液中。这样，气体(气泡)不滞 留于发电部，并且氧均勻地溶解于整个电解液中，因此，尤其能够抑制内部电阻的增加，并 且能够无偏差而高效地进行正极的电池反应。因此，能够构成高输出功率的空气电池模块。发明效果本发明构成在壳体内多个发电部共用电解液的方案，抑制了壳体内的发电部占用 的体积。此外，由于氧溶解于电解液，因此能够通过向正极取入电解液中的溶解氧而适当地 进行发电部的电池反应。而且，还能够防止电解液的枯竭。因此，根据本发明，能够提供可 小型化且能得到高输出功率的空气电池模块。


图1是概略地表示空气电池模块100的图。图2是概略地表示空气电池模块200的外观的图。图3是概略地表示空气电池模块200的分解图。图4是概略地表示发电部140的构成的图。图5是概略地表示空气电池模块200的发电部140的配置的图。图6是用于说明空气电池模块200的集电的获取方法的图。标记说明
100空气电池模块
10正极
20负极
30电解质层
40发电部
50电解液
60壳体
70气体供给管(气体供给口
80气体(含氧气体)
90气体排出管(气体排出口
200空气电池模块
101气体供给部
102电池组部
103剩余电解液部
104气体排出部
110正极
120负极
130电解质层
140发电部
160壳体
具体实施例方式下面，以将本发明应用于壳体内具有多个发电部的锂空气电池模块的情况为中心 进行说明，所述发电部具有正极、负极及介于该正极和负极之间的电解质层。但是，本发明 也可应用于壳体内具有电解液且可由一个发电部和其他发电部共用该电解液的其他空气 电池模块(锌系空气电池、铝系空气电池、钠系空气电池等的模块)。1.第一实施方式图1是概略地表示第一实施方式的空气电池模块100的图。如图1所示，空气电 池模块100在壳体60内具有多个发电部40，所述发电部40具有正极10、10、负极20以及 介于正极10、10和负极20之间的电解质层30、30。而且，在壳体60内收容有电解液50，该 电解液50中分别浸渍有多个发电部40、40···，由一个发电部40与其他发电部40共用电解液50。而且，在壳体50内的上部设有空间61。另一方面，从壳体60的下部向壳体50内部 插入有气体供给管70。在气体供给管71上设有泵75和过滤器76，可经由它们向壳体50 内部供给气体。在气体供给管70的壳体50内部侧的管侧面上设有孔71、71···，通过将气 体80 (含氧气体80)从这里向电解液50供给(鼓泡)，可使氧溶解在电解液50中。此外， 在壳体50的上部，设有从壳体50内部向外部伸出的气体排出管90，可从壳体50内的空间 61向壳体外部排出气体。下面，对空气电池模块100的各个结构进行说明。〈正极10>正极10含有导电性材料、催化剂以及将它们粘结的粘结材料。此外，关于正极10， 在正极10的内部或与外表面抵接地设有进行正极10的集电的正极集电体(未图示)。正 极10、10设在发电部40的最外侧，与电解液50接触，通过取入电解液50中溶解的氧而进 行电池反应。正极10中含有的导电性材料，只要是能够耐受空气电池模块100使用时的环境且 具有导电性的材料即可，没有特别的限定。作为正极10中含有的导电性材料，可以例示出 炭黑、介孔碳等碳材料等。此外，从抑制反应位点的减少和电池容量的下降等观点出发，优 选正极10中导电性材料的含量为10质量％以上。此外，从构成可发挥充分的催化剂功能 的方案等观点出发，优选正极10中导电性材料的含量为99质量％以下。作为正极10中含有的催化剂，可以例示出酞菁钴和二氧化锰等。从构成可发挥充 分的催化剂功能的方案等观点出发，优选正极10中催化剂的含量为1质量％以上。此外， 从抑制反应位点的减少和电池容量的下降等观点出发，优选正极10中催化剂的含量为90 质量％以下。作为正极10中含有的粘结材料，可以例示出聚偏氟乙烯(PVDF)和聚四氟乙烯 (PTFE)等。正极10中粘结材料的含量没有特别的限定，但例如优选为10质量％以下，更优 选为1质量％以上、5质量％以下。正极10例如可以通过利用刮涂法在正极集电体的表面上涂布含有炭黑、催化剂 和粘结材料的涂料等方法制作。此外，也可以通过将包含炭黑和催化剂的混合粉末热压接 等方法制作。正极集电体可没有特别限定地使用由具有导电性的材料构成的部件。例如，可使 用由不锈钢、镍、铝、铁、钛及碳等构成的箔、网状物、栅极等。〈负极20>负极20含有作为负极活性物质起作用的碱金属。此外，关于负极20，在负极20的 内部或与外表面抵接地设有进行负极20的集电的负极集电体(未图示)。负极20设在发 电部40的最内侧。作为负极20中可含有的碱金属的单体，可以例示出Li、Na、K等。此外，作为负极 20中可含有的碱金属的化合物，可以例示出Li合金等。在空气电池模块100为锂空气二次 电池的情况下，从提供易于实现高容量化的空气电池模块100等观点出发，优选含有Li。负极20至少含有负极活性物质即可，也可以进一步含有使导电性提高的导电性 材料、使碱金属等固定的粘结材料。从抑制反应位点的减少和电池容量的下降等观点出发， 优选负极20中导电性材料的含量为10质量％以下。此外，负极20中粘结材料的含量没有 特别的限定，但例如优选为10质量％以下，更优选为1质量％以上、5质量％以下。负极20中可含有的导电性材料和粘结材料的种类、使用量等，可与正极10的情况相同。关于负极20，在内部或与外表面抵接地设置负极集电体。负极集电体担负进行负 极20的集电的功能。空气电池模块100中，负极集电体的材料只要是具有导电性的材料即 可，没有特别的限定。作为负极集电体的材料，可以例示出铜、不锈钢及镍等。此外，作为负 极集电体的形状，可以例示出箔状、板状及网(栅)状等。空气电池模块100中，负极20可 通过例如与正极10同样的方法制作。<电解质层30>在电解质层30中，收容有在正极10和负极20之间担负离子(碱金属的离子)的 传导的电解质(液体或固体)。特别优选使用电解液。在将液体的电解质(电解液)用于电解质层30的情况下，电解液的形态只要是 具有金属离子传导性的物质即可，没有特别的限定，可以例示出例如水系电解液或非水电 解液。电解质层30所使用的电解液的种类，优选根据传导的金属离子的种类而适当选择。 例如，在锂空气电池的情况下，优选使用非水电解液。该非水电解液含有锂盐和有机溶剂。 作为锂盐，除了 LiPF6, LiBF4, LiClO4和LiAsF6等无机锂盐之外，还可以例示出LiCF3S03、 LiN(CF3SO2)2, LiN(C2F5SO2)2、LiC(CF3SO2)3等有机锂盐等。另外，作为有机溶剂，可以例示 出碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯 (EMC)、碳酸丁烯酯、Y-丁内酯、环丁砜、乙腈、1，2_ 二甲氧基甲烷、1，3_ 二甲氧基丙烷、乙 醚、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、其他含氟的溶剂(C6F14、C7F16, C8F18, C9F2tl、六氟苯)和它们 的混合物等。此外，从抑制水混入电池内部的观点出发，优选使用疏水性的溶剂。此外，从 构成溶解氧可高效地用于反应的方案等观点出发，优选电解液为氧溶解性高的溶剂。非水 电解液中锂盐的浓度为例如0. 2mol/L以上、3mol/L以下。此外，在本发明的空气电池中，作 为非水电解液，可以使用例如离子性液体等低挥发性液体。此外，在电解质层30中使用电解液的情况下，优选电解质层30在隔膜、凝胶聚合 物中保持上述电解液的方案。作为隔膜，除了聚乙烯、聚丙烯等的多孔膜之外，还可以例示 出树脂无纺布、玻璃纤维无纺布等无纺布等。另外，作为凝胶聚合物，可以使用丙烯酸酯类 高分子化合物，聚环氧乙烷等醚类高分子化合物及含有它们的交联体，聚甲基丙烯酸酯等 甲基丙烯酸酯高分子化合物，或者聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯与六氟丙烯的共聚物等含氟高 分子化合物等。凝胶聚合物的形态为粒状等，只要是能保持电解液的方案即可，没有特别的 限定。对于电解质层30的制作，没有特别的限定，但可以使适当成形的隔膜、凝胶聚合物填充 层含有上述电解液，在隔膜、凝胶聚合物中保持电解液，由此制作出预定形状的电解质层30。〈发电部40>空气电池模块100具有的发电部40，只要是下述方案即可，没有特别的限定在内 侧设置负极20，在该负极20的外侧设置电解质层30、30，在该电解质层30、30的外侧设置 正极10、10，由此正极10、10可与电解液50接触。例如，可构成下述的层叠体在大致片状 的负极20的两面上层叠电解质层30、30，并在该电解质层30、30的外侧层叠正极10、10。此 外，也可以连结该层叠体的一端和另一端，形成圆筒状。此外，也可以构成下述的圆柱状、线 状或纤维状的发电部40 在圆柱状、线状或纤维状的负极20的侧面涂覆电解质层30，并在 电解质层30的外侧面涂覆正极10。此外，在发电部40的各集电体上设置配线、端子等(未 图示)，可向外部输出电能。对于配线、端子等的设置部位，只要能向外部适当地输出电能即可，没有特别的限定。空气电池模块100中，正极10、电解质层30和负极20的排列方向(层叠方向)与 壳体60的上下方向大致正交。即，正极10的面向电解液50的面沿着上下方向形成。这样， 从下述气体供给管70供给的气体80不会滞留在正极10的表面而形成气泡。此外，即使在 伴随电池的充放电而在发电部40内部产生气体的情况下，例如也可沿着电解质层30向上 部排出气体。因此，能够抑制空气电池模块100的内部电阻的上升，能够维持高输出功率。< 电解液 50>空气电池模块100中，在壳体60内收容有电解液50，在该电解液50中浸入多个 发电部40、40···，由一个发电部40和其他发电部40共用电解液50。作为电解液50，可以 使用与上述电解质层30中包含的电解液相同的电解液。即，通过使发电部40浸入电解液 50中，可以使电解液50遍布于电解质层30的隔膜、凝胶聚合物中。特别是在空气电池模块 100中，使氧溶解于电解液50中而使用，因此优选电解液50使用氧溶解性高的含氟有机溶 剂。< 壳体 60>壳体60中，至少收容有发电部40、40···、电解液50，在壳体50内的上部设有空间 61。空气电池模块100中，壳体60的形状没有特别的限定。壳体60的构成材料，可以适当 采用相对于使用的电解液50稳定等可用于空气电池的壳体的材料。此外，壳体60内设置的 空间61构成为发电部40、40…不向空间61露出的程度。即，在壳体60内，发电部40、40… 为完全浸入电解液50中的状态。在壳体60的下部侧面上，设有可连接后述的气体供给管 70的连接部(例如孔)。另一方面，在壳体60的上部侧面上，设有可连接后述的气体排出 管90的连接部(例如孔)。<气体供给管70>气体供给管70连接于壳体60的下部，是可从外部向壳体60内的电解液50供 给气体80的管。在气体供给管70中流通的气体80是含氧气体，可以是空气或压力为 1. 01X105Pa、氧浓度为99. 99%的氧气等。在气体供给管70的壳体60外部侧设有泵75， 通过其从外部引入气体80。此外，设有过滤器76，通过其捕捉水分、无用的气体(二氧化碳 等)，以使水分等不被取入到模块内。另一方面，在气体供给管70的壳体60内部侧的侧面 上设有孔71、71···，使气体80从这里鼓泡，从而使氧溶解在电解液50中。未通过鼓泡而溶 解的残存气体(气泡)向电解液50的上部移动，到达空间61后，经由后述的气体排出管90 排出到外部。气体供给管70的形状没有特别的限定。此外，关于气体供给管70的材质，也 可以适当使用相对于电解液50稳定等可用于空气电池的材料。例如，可与上述壳体60的 材质相同。〈气体排出管90>未供于电池反应而到达空间61的气体80，经由连接于壳体60的上部的气体排出 管90从壳体60内部排出到外部。气体排出管90的形状没有特别的限定。此外，关于气体 排出管90的材质，也可以适当使用相对于电解液50稳定等可用于空气电池的材料。例如， 可与上述壳体60的材质相同。如上所述，空气电池模块100构成壳体60内多个发电部40、40···共用电解液50的 方案，抑制了壳体60内的发电部占用的体积。此外，电解液50中溶解有氧，因此通过将电
8解液50中的溶解氧取入正极10，能够适当地进行发电部40的电池反应。而且，通过在壳体 60内收容足够量的电解液50并使发电部40、40···浸入电解液50中，也能够防止电解液的 枯竭。因此，能够提供可小型化且能得到高输出功率的空气电池模块100。2.第二实施方式图2是概略地表示第二实施方式的空气电池模块200的外观的图。另外，图3是 概略地表示空气电池模块200的内部结构的分解图。对于图2和图3中采用了与空气电池 模块100相同的构成的部件，标注与图1中使用的标记相同的标记，并适当省略了其说明。 空气电池模块200是在截面为大致正六边形的大致六棱柱状的壳体160中收容电解液50、 发电部140、140···等各电池部件而构成，具有气体供给部101、电池组部102、剩余电解液部 103以及气体排出部104。壳体160除了构成具有大致六棱柱状的外观的容器以外，可采用 与上述壳体60相同的构成(材质等)。以下，对空气电池模块200的各个构成进行说明。〈气体供给部101>气体供给部101是位于空气电池模块200的最下部的部分。气体供给部101的 内部由电解液50充满，并且从气体供给部101的外部侧面向内部插入气体供给管70。对 于电解液50、气体供给管70的构成，可与上述空气电池模块100的构成相同。在气体供给 部101中，使泵75工作，经由过滤器76、气体供给管70以及孔71、71···，向电解液150供给 (鼓泡)含氧气体，由此使氧溶解在电解液150中。溶解于电解液150中的溶解氧，被取入 到后述的电池组部102的各发电部140、140···的正极110、110···，供于电池反应。<电池组部102>电池组部102是位于气体供给部101的上方的部分。在电池组部102内部，收容 有多个发电部140、140···，并且由电解液50充满，该发电部140、140…分别浸入电解液50 中。以下，对发电部140的构成进行详细说明。(发电部140)图4是用于说明发电部140的构成的图。如图3和图4(b)所示，发电部140形成 为大致圆柱状(也包括线状)。而且，如图4(a)所示，发电部140从圆柱的中心开始具有 包括负极集电体122和形成于该负极集电体122的外侧的负极层121的负极120、形成于负 极120的外侧的电解质层130、以及包括形成于电解质层130的外侧的正极层111和形成 于该正极层111的外侧的正极集电体112的正极110，它们在圆柱内部沿圆柱长度方向延 伸(图4(c))。关于正极110、负极120以及电解质层130的构成材料，可与上述空气电池 模块100的正极10、负极20以及电解质层30相同。发电部140的电池反应(例如放电反应)中，通过取入电解液50中的溶解氧而进 行的正极110的反应成为决定反应速率的反应。因此，优选使正极110与电解液50的接触 面积(A)较大，且使负极120与电解质层130的接触面积(B)较小。具体而言，优选使接触 面积㈧与接触面积⑶的面积比A/B为1.2 2. 2。这样，可以使正极110中的电流密度 较小，能够抑制过电压，因此即使在高输出功率下也能够进行平稳的充放电。发电部140例如如下进行制作。即，首先准备圆柱状或线状的负极集电体122。例 如，可以使用铜线。在该负极集电体122的外侧涂覆含有负极活性物质、导电材料、粘结材 料等的负极材料。作为涂覆的方法，可没有特别限定地使用喷涂、浸渍涂覆等公知的方法。 通过涂覆负极材料，在负极集电体121的外侧形成负极层121，构成负极120。接着，在负极120的表面卷绕固定片状的隔膜，或在负极120的表面涂布含有凝胶聚合物的浆液，并使其 干燥，由此形成成为电解质层130的部分。通过在此处浸入电解液50，构成电解质层130。 接着，在成为该电解质层130的部分的表面上涂覆含有导电材料、粘结材料等的正极材料。 作为涂覆的方法，可与负极层121相同。通过涂覆正极材料，在成为电解质层130的部分的 外侧形成正极层111。然后，进一步在正极层111的外侧卷绕固定正极集电体112。作为正 极集电体111，例如可以使用Ni网状物。由此，在正极层111的表面上形成正极集电体112， 构成正极110。对于正极材料、负极材料的涂覆量，可以考虑上述接触面积(A)和接触面积 (B)而适当调整。在电池组部102中，以被壳体160的壁面夹持的方式，将多个发电部140、140···捆 束而收容。关于发电部140、140…的配置，参照图5进行说明。图5是从图3纸面上方观察电池组部102时的俯视图。如图5所示，以被大致正 六边形的壳体160的壁面夹持的方式，将多个发电部140、140···捆束而配置。发电部140、 140…为侧面彼此相互接触的状态，以达到最密集。如上所述，发电部140形成为圆柱状 (或线状)，因此发电部140、140…彼此的接触为大致线接触，即使在最密地配置多个发电 部140、140…的情况下，也会在发电部140、140…之间、发电部140与壳体160壁面之间产 生适度的间隙。因此，通过用电解液50充满该间隙部分，能够将电解液50中的溶解氧适当 地取入发电部140的正极110，并且能够抑制电解液50的枯竭。而且，通过最密地配置发电 部140，能够使电池组部102占用的体积较小，并能够构成可维持高输出功率并可更加小型 化的空气电池模块200。此外，在电池组部102中，正极110、电解质层130以及负极120的排列方向(层 叠方向)与壳体160的上下方向大致正交。即，正极110的面向电解液50的面沿着上下方 向形成。这样，从下述气体供给管70供给的含氧气体不会滞留在正极110的表面而形成气 泡。此外，即使在伴随电池的充放电而在发电部140的内部产生气体的情况下，也能够例如 沿着电解质层130向上部排出气体。因此，能够抑制空气电池模块200的内部电阻的上升， 能够维持高输出功率。将多个发电部140、140…保持在壳体160内的方法没有特别的限定。可以是如图 3所示通过壳体160的内壁面夹持的方案，也可以是在壳体160中设置支撑部而例如从下部 支撑发电部140、140···的方案。接着，对从电池组部102的各发电部140、140···输出电能的情况进行说明。图6是 概略地表示多个发电部140、140···的集电方案的图。多个发电部140、140…处于圆柱侧面 彼此相互接触、即正极110(特别是正极集电体112)彼此接触的状态。因此，沿着壳体160 的内壁面设置集电材料113(配线等)以连接最外侧的正极集电体111、111···，由此能够高 效地进行多个发电部140、140···的正极110、110···的集电。另一方面，关于负极集电体122、 122···，由于设在圆柱的内部，因此不会相互接触。因此，如图6所示，设置集电材料123 (配 线等)以使在发电部140、140···的上端面露出的负极集电体122、122···相互连接，由此能够 高效地进行多个发电部140、140···的负极120、120···的集电。〈剩余电解液部103>空气电池模块200中，发电部140、140···不向后述的气体排出部104的空间61露 出而完全浸入电解液50中。因此，在电池组部102的上方存在剩余电解液部103，防止电解
10液50的枯竭。〈气体排出部104>气体排出部104是位于空气电池模块200的最上部的部分。在气体排出部104的 内部不存在电解液50，而取而代之地设有空间61。在由上述的气体供给部101供给的含氧 气体中，未溶解于电解液50或未供于电池反应的残存气体(气泡)，通过电池组部102、剩 余电解液部103到达空间61。气体排出部104中，气体排出管90从空间61朝向壳体160 外部延伸，残存气体从这里排出到外部。关于气体排出管90的形态，可以与上述空气电池 模块100相同。在空气电池模块200中，对于气体供给部101、电池组部102、剩余电解液部103以 及气体排出部104的棱柱长度方向长度(图2纸面上下方向长度)，没有特别的限定。但是， 从构成高输出功率的空气电池模块200的观点出发，优选电池组部102的棱柱长度方向长 度比其他部分大。具体而言，例如可以将空气电池模块200设计为相对于气体供给部101 的棱柱长度方向长度，电池组部102的棱柱长度方向长度为20倍左右的长度，剩余电解液 部103和气体排出部104的棱柱长度方向长度总计为2倍左右的长度。如上所述，在空气电池模块200中，构成在壳体160内多个发电部140、140···共用 电解液50的方案，维持了足够的输出功率，并抑制了电池组部102占有的体积。此外，由于 电解液50中溶解有氧，因此能够通过将电解液50中的溶解氧取入正极110而适当地进行 发电部140的电池反应。而且，通过适当地调整正极110和电解液50的接触面积(A)与负 极120和电解质层130的接触面积(B)的面积比，能够高效地进行电池反应。另一方面，设 置剩余电解液部103，并在壳体160内收容足够量的电解液50，能够防止电解液的枯竭。因 此，能够提供可小型化且能得到高输出功率的空气电池模块200。在上述说明中，对通过含氧气体从壳体的下部鼓泡而使氧溶解于电解液中、且残 存气体(气泡)从壳体的上部排出的方案进行了说明，但只要是可在电解液中适当地溶解 氧的方案即可，本发明不限定于该方案。但是，从含氧气体均勻地遍布于电解液中以使溶解 氧不产生不均的观点出发，优选从壳体的下部供给含氧气体而从壳体的上部排出残存气体 (气泡)的方案。此外，在上述说明中，对发电部的正极、电解质层及负极的层叠方向与空气电池模 块的上下方向交叉(正交)的方案，即以正极的面向电解液的面为沿着上下方向的方式纵 向设置发电部的方案进行了说明，但本发明不限定于该方案。但是，从通过使从壳体的下部 供给的气体、充放电时产生的气体向上部排出而抑制气体(气泡)在电池内的滞留，从而抑 制电池内部电阻的上升的观点出发，优选将发电部纵向设置。此外，在上述说明中，对在壳体内收容预定数量的发电部的方案进行了说明，但本 发明不限定于该方案。可以根据电池的期望性能而适当地增减发电部的数量。但是，在本 发明中，从由多个发电部共用电解液的观点出发，在壳体内设置两个以上的发电部。此外，在第二实施方式的上述说明中，对壳体160的内壁及外壁形成为大致正六 边形的方案进行了说明，但本发明不限定于该方案。但是，从最密地配置发电部140、14(l··· 而紧凑地收容该发电部140、140…的观点出发，优选使用形成为大致正六边形的棱柱状的 壳体160。此外，在第二实施方式的上述说明中，对如下方案进行了说明如图6所示，以覆盖电池组部102的发电部140、140…的外缘的方式沿着壳体160的内壁进行正极的集电，通 过将在发电部140的上端面露出的负极集电体120彼此连接而进行负极的集电，但本发明 不限定于该方案。但是，从高效地从空气电池模块200输出电能的观点出发，优选上述的方案。以上，涉及到可认为在当前最实用且优选的实施方式，对本发明进行了说明，但本 发明不限定于本说明书中公开的实施方式，在不违反可从权利要求的范围及说明书整体得 知的发明的主旨或思想的范围内可适当地变更，对该变更所产生的空气电池模块也必须作 为包含在本发明的技术范围中的发明来理解。本发明的空气电池模块，具有高输出功率且可小型化，因此不仅可用作小型仪器 的电源，还可以作为车载用电源等需要高输出功率的电源而适当地使用。
权利要求
一种空气电池模块，具有收容于壳体内的多个发电部和以浸渍该多个发电部的方式收容于所述壳体内且溶解有氧的电解液，一个所述发电部和其他的所述发电部共用所述电解液。
2.如权利要求1所述的空气电池模块，其中，所述多个发电部分别具有负极、设于该负 极的外侧且面向所述电解液的正极以及设于该负极和正极之间的电解质层。
3.如权利要求2所述的空气电池模块，其中，所述多个发电部分别形成为柱状。
4.如权利要求3所述的空气电池模块，其中，所述多个发电部分别形成为圆柱状。
5.如权利要求4所述的空气电池模块，其中，一个所述发电部的所述圆柱的侧面与其 他所述发电部的所述圆柱的侧面相互接触。
6.如权利要求5所述的空气电池模块，其中，圆柱状的所述多个发电部以最密地配置 的方式收容于所述壳体内。
7.如权利要求2 6中任一项所述的空气电池模块，其中，所述正极的所述电解液侧 一面的接触面积A与所述负极的所述电解质层侧一面的面积B的面积比A/B为1. 2以上且 2. 2以下。
8.如权利要求2 7中任一项所述的空气电池模块，其中，所述壳体在下部具有气体供 给口，在上部具有气体排出口，所述正极的面向所述电解液的面沿着所述壳体的上下方向延伸。
9.如权利要求8所述的空气电池模块，其中，从设于所述壳体的下部的所述气体供给 口向所述电解液中供给含有氧的气体，由此在所述电解液中溶解所述氧。
全文摘要
提供小型化且具有高输出功率的空气电池模块，具有收容于壳体内的多个发电部和以浸渍该多个发电部的方式收容于壳体内且溶解有氧的电解液，一个发电部和其他的发电部共用电解液。
文档编号H01M12/08GK101971412SQ20098010036
公开日2011年2月9日 申请日期2009年5月8日 优先权日2009年5月8日
发明者中西真二 申请人:丰田自动车株式会社