电池用电极体、阳极以及金属空气电池的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电池用电极体、阳极以及金属空气电池。
【背景技术】
[0002]将具有由金属构成的电极活性物质的金属电极作为阳极、将空气电极作为阴极的金属空气电池具有高的能量密度，因此作为下一代的电池而受到关注。
[0003]若将金属空气电池用作二次电池，则有时在充电时在电池内部从金属电极向空气电极生成树枝状的枝晶(Dendrite)，成为短路的原因。因此，提出了如下的系统:将金属空气电池用作一次电池，将作为副生成物的金属氧化物等进行还原处理，从而制造由金属构成的电极活性物质，并供给到金属空气电池(例如，参照专利文献I)。
[0004]作为用作一次电池的金属空气电池，举出锌空气电池。图26是用于说明锌空气电池的放电反应的示意性的剖视图。如图26所示，锌空气电池具有在碱性电解液103中设置包括作为电极活性物质的金属锌的锌电极101，并将空气电极105设置于与电解液103接触的阴离子交换膜106上的结构，通过进行放电反应，从锌电极101和空气电极105输出电力。另外，空气电极105 —般使用在碳载体上吸附空气电极催化剂而成的电极。
[0005]在锌空气电池的放电反应中，锌电极101的金属锌与碱性电解液103中的氢氧化物离子进行反应，成为氢氧化锌，在锌电极101中释放电子。之后，该氢氧化锌脱水而向电解液中析出氧化锌。此外，在空气电极105中，通过电子、水和氧进行反应而生成氢氧化物离子，该氢氧化物离子在阴离子交换膜106上传导，移动至碱性电解液103。若进行这样的放电反应，则锌电极101的金属锌被消耗，因此需要对锌空气电池供给作为电极活性物质的金属锌。
[0006]此外，提出了如下的金属空气电池:通过将多个金属电极插入电解液槽中，对金属空气电池供给由金属构成的电极活性物质(例如，参照专利文献2)。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:日本特开平7-45270号公报
[0010]专利文献2:日本特表2005-509262号公报
【发明内容】
[0011]发明要解决的课题
[0012]但是，在将现有的金属空气电池用作一次电池的系统中，需要将所制造的由金属构成的电极活性物质搬运至金属空气电池的设置地点，在搬运中，电极活性物质的表面被空气氧化，形成氧化覆膜。若以在表面形成了氧化覆膜的状态将电极活性物质供给到金属空气电池使其发电，则因氧化覆膜而导致放电反应受到阻碍，因此存在电池性能降低的问题。因此，需要在将电极活性物质供给到金属空气电池内之前去除表面的氧化覆膜。
[0013]本发明是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于，提供一种电池用电极体，其能够抑制在由金属构成的电极活性物质的表面形成氧化覆膜而储藏/搬运电极活性物质，并且，能够形成具有未形成氧化覆膜的分割面的阳极或者具有未形成氧化覆膜的表面的阳极。
[0014]用于解决课题的手段
[0015]本发明提供一种电池用电极体，其特征在于，具备:第一金属部，包含作为电极活性物质的金属来作为主成分；第一结构部件，与第一金属部的表面的一部分接触；以及被覆部件，与第一金属部的表面的其他部分接触，第一金属部、第一结构部件以及所述被覆部件被设置成能够在第一结构部件和所述被覆部件之间分割第一金属部或者使所述被覆部件从第一金属部脱离，使得在第一金属部中包含的金属露出。
[0016]发明效果
[0017]根据本发明，由于电池用电极体具备包含作为电极活性物质的金属来作为主成分的第一金属部，因此通过储藏/搬运电池用电极体，能够储藏/搬运电极活性物质而不会在进行电极反应的表面形成氧化覆膜，。
[0018]根据本发明，由于具备与第一金属部的表面的一部分接触的第一结构部件和与第一金属部的表面的其他部分接触的被覆部件，因此能够防止在储藏/搬运电极活性物质时，电极活性物质破损或者在电极活性物质中混入杂质。此外，能够防止在与第一结构部件以及被覆部件接触的第一金属部的表面形成氧化覆膜。
[0019]根据本发明，由于第一金属部、第一结构部件以及所述被覆部件被设置成能够在第一结构部件和所述被覆部件之间分割第一金属部或者使所述被覆部件从第一金属部脱离，使得在第一金属部中包含的金属露出，因此能够获得具有使作为第一金属部的内部或者表面的电极活性物质的金属露出的表面的电极。若将获得的电极作为阳极而组装到金属空气电池主体中，并通过金属空气电池发电，则由于在使作为电极活性物质的金属露出的表面不会形成氧化覆膜，因此能够顺利地进行电极反应，能够抑制发电性能降低。此外，不需要进行去除电极表面的氧化覆膜的工序，能够降低成本。
[0020]根据本发明，由于具备被设置成在第一金属部上配置的第一结构部件，因此能够不损伤第一金属部地进行处理。此外，还能够经由第一结构部件从第一金属部集电。
【附图说明】
[0021]图1是表示本发明的一实施方式的电池用电极体的结构的概略立体图。
[0022]图2 (a)?图2 (c)分别是图1的单点划线A-A的概略剖视图。
[0023]图3(a)?图3(c)分别是本发明的一实施方式的电池用电极体的概略剖视图。
[0024]图4(a)?图4(f)分别是本发明的一实施方式的电池用电极体的概略立体图。
[0025]图5是本发明的一实施方式的阳极的制作方法的说明图。
[0026]图6是本发明的一实施方式的阳极的制作方法的说明图。
[0027]图7是本发明的一实施方式的阳极的制作方法的说明图。
[0028]图8是本发明的一实施方式的阳极的制作方法的说明图。
[0029]图9是本发明的一实施方式的金属空气电池的概略剖视图。
[0030]图10是表示本发明的一实施方式的电池用电极体的结构的概略立体图。
[0031]图11 (a)是图1的单点划线A-A的电池用电极体的概略剖视图，图11 (b)是由图11(a)的电池用电极体制作的阳极。
[0032]图12(a)是本发明的一实施方式的电池用电极体的概略剖视图，图12 (b)是由图
12(a)的电池用电极体制作的阳极。
[0033]图13(a)是本发明的一实施方式的电池用电极体的概略剖视图，图13 (b)是由图
13(a)的电池用电极体制作的阳极。
[0034]图14(a)是本发明的一实施方式的电池用电极体的概略剖视图，图14(b)是由图14(a)的电池用电极体制作的阳极。
[0035]图15(a)是本发明的一实施方式的电池用电极体的概略剖视图，图15(b)是由图15 (a)的电池用电极体制作的阳极。
[0036]图16(a)是本发明的一实施方式的电池用电极体的概略剖视图，图16(b)是由图16(a)的电池用电极体制作的阳极。
[0037]图17(a)?图17(c)分别是本发明的一实施方式的电池用电极体的概略剖视图。
[0038]图18(a)是本发明的一实施方式的电池用电极体的概略剖视图，图18(b)是由图18(a)的电池用电极体制作的阳极。
[0039]图19(a)是本发明的一实施方式的电池用电极体的概略剖视图，图19(b)是由图19(a)的电池用电极体制作的阳极。
[0040]图20(a)是本发明的一实施方式的电池用电极体的概略剖视图，图20(b)是由图
20(a)的电池用电极体制作的阳极。
[0041]图21(a)是本发明的一实施方式的电池用电极体的概略剖视图，图21(b)是由图
21(a)的电池用电极体制作的阳极。
[0042]图22(a)以及图22(b)分别是本发明的一实施方式的电池用电极体的概略剖视图。
[0043]图23(a)是本发明的一实施方式的电池用电极体的概略剖视图，图23(b)是由图23(a)的电池用电极体制作的阳极。
[0044]图24(a)?图24(f)分别是本发明的一实施方式的电池用电极体的概略立体图。
[0045]图25是本发明的一实施方式的金属空气电池的概略剖视图。
[0046]图26是用于说明锌空气电池的放电反应的示意性的剖视图。
【具体实施方式】
[0047]本发明的电池用电极体的特征在于，具备:金属部，包含作为电极活性物质的金属来作为主成分；第一结构部件以及第二结构部件(被覆部件)，与所述金属部的表面接触，所述金属部被设置成能够分割为第一以及第二电极活性物质部，使得所述金属部的内部的金属露出，第一结构部件被设置成在第一电极活性物质部上配置，第二结构部件被设置成在第二电极活性物质部上配置。
[0048]根据本发明，由于金属部被设置成分割为第一以及第二电极活性物质部，使得内部的金属露出，因此能够获得分割面的金属露出的第一以及第二电极活性物质部。若将获得的第一以及第二电极活性物质部作为阳极而组装到金属空气电池主体中，并通过金属空气电池发电，则由于在第一以及第二电极活性物质部的分割面不会形成氧化覆膜，因此能够顺利地进行电极反应，能够抑制发电性能降低。此外，不需要进行去除电极活性物质部的氧化覆膜的工序，能够降低成本。
[0049]根据本发明，由于具备被设置成在第一电极活性物质部上配置的第一结构部件，因此能够不损伤通过分割金属部而得的第一电极活性物质部地进行处理。此外，还能够经由第一结构部件从第一电极活性物质部集电。
[0050]根据本发明，由于具备被设置成在第二电极活性物质部上配置的第二结构部件，因此能够不损伤通过分割金属部而得的第二电极活性物质部地进行处理。此外，还能够经由第二结构部件从第二电极活性物质部集电。
[0051]在本发明中，电池用电极体包括作为电池的电极活性物质的金属，主要在输送电极活性物质时、储藏时形成。
[0052]在本发明的电池用电极体中，优选第一以及第二结构部件实质上覆盖所述金属部的整个表面。此外，优选第一以及第二结构部件在与金属部的表面相向的全部表面，与金属部接触或者密合。进一步，优选第一结构部件的端部和第二结构部件的端部接触或者密合，金属部被设置成能够在包括该接触或者密合的部分的面进行分割。
[0053]根据这样的结构，能够防止在储藏/搬运电极活性物质时，电极活性物质破损或者在电极活性物质中混入杂质。此外，能够防止在与第一以及第二结构部件接触的金属部的表面形成氧化覆膜。
[0054]优选的是，在本发明的电池用电极体中，第一以及第二结构部件分别由导电性材料构成。
[0055]根据这样的结构，在由电池用电极体形成了阳极时，能够使第一结构部件或者第二结构部件作为集电体发挥作用。
[0056]在本发明的电池用电极体中，第一以及第二结构部件也可以分别包括与所述金属部的表面接触的导电性的集电部和绝缘性的绝缘部。
[0057]根据这样的结构，在由电池用电极体形成了阳极时，能够使集电部作为集电体发挥作用，能够抑制通过绝缘部而流过短路电流。
[0058]在本发明的电池用电极体中，所述绝缘部的一部分也可以设置在所述集电部的外侧。在该情况下，优选所述绝缘部和所述集电部在直接相向的全部面接触，进一步优选所述绝缘部和所述集电部在直接相向的全部面密合。
[0059]根据这样的结构，能够抑制短路电流通过绝缘部流过。
[0060]在本发明的电池用电极体中，优选第一以及第二结构部件分别包括连接端子。
[0061]根据这样的结构，在使第一结构部件或者第二结构部件作为集电体发挥作用时，电极活性物质部能够经由连接端子与外部电路电连接。
[0062]在本发明的电池用电极体中，所述金属部包括膜部，该膜部的第一以及第二主要面与所述金属接触，并且，所述金属部被设置成通过从所述金属剥离所述膜部，能够分割为第一以及第二电极活性物质部。
[0063]根据这样的结构，通过将构成金属部的金属从膜部剥离，能够容易地将金属部分割为第一以及第二电极活性物质部。
[0064]在本发明的电池用电极体中，优选所述金属是金属锌、金属钙、金属镁、金属铝、金属铁、金属锂或者金属钠。
[0065]根据这样的结构，能够储藏/输送成为电极活性物质的金属而不会在表面形成氧化覆膜。
[0066]本发明还提供一种阳极，包括通过将本发明的电池用电极体分割而得的第一电极活性物质部以及第一结构部件。
[0067]根据本发明的阳极