注液式空气电池的制作方法
【专利摘要】在现有的空气电池中，由于循环利用电解液，存在电解液的组成逐渐变化而输出功率变得不稳定的问题点。通过具备包括空气极（1）和金属负极（2）的电极构造体（A）、可保持电极构造体（A）及电解液（4）的电池容器（8），且具备供给至电池容器（8）的电解液（4）的供给用罐（5）、从电池容器（8）排出的电解液（4）的排出用罐（6）、作为使电解液（4）在从供给用罐（5）经电池容器（8）至排出用罐（6）的路径流通的电解液流通机构的泵（11A、11B）的注液式空气电池（C1），能够使供给至电池容器（8）的电解液（4）的组成一定，而得到稳定的输出功率。
【专利说明】注液式空气电池
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用氧气作为正极活性物质的空气电池，特别涉及一种在放电时使电解液流通的注液式空气电池。
【背景技术】
[0002]作为现有的空气电池，例如有专利文献I中记载的空气电池。专利文献I中记载的空气电池具备由多个单元电池构成的电池，在充电时，将储液罐的电解液循环供给至电池，并且，在放电时，切断储液罐以将附设在电池的排液接收槽内的电解液循环供给至电池。另夕卜，空气电池在储液罐和向电池供给电解液的压送泵之间具备使电解液通过的过滤器。
[0003]专利文献1:(日本)特公昭58 - 32750号公报
[0004]但是，在这种空气电池中，由于伴随放电从电解液析出金属盐，因此，因该析出物引起传导度的下降，输出功率会下降。对于此，在上述现有的空气电池中，虽然可以通过过滤器除去析出物，但由于循环利用电解液，因此存在电解液的组成逐渐变化而输出功率变得不稳定等问题点，解决这样的问题点成为课题。
【发明内容】
[0005]本发明正是鉴于上述现有的状况而设立的，其目的在于，提供一种能够使供给至电池的电解液的组成一定，以得到稳定的输出功率的注液式空气电池。
[0006]本发明的注液式空气电池具备:电极构造体，其具备空气极和金属负极；电池容器，其可保持电极构造体及电解液。而且，注液式空气电池具备:供给到电池容器的电解液的供给用罐、从电池容器排出的电解液的排出用罐、使电解液在从供给用罐经电池容器至排出用罐的路径流通的电解液流通机构，以上述的结构作为用于解决现有的课题的手段。
[0007]而且，注液式空气电池作为更优选的实施方式，其特征在于，电解液流通机构具备将供给用罐的电解液压送供给至电池容器的加压装置和将供给用罐的电解液吸入供给至电池容器的减压装置中的至少一个装置。
[0008]本发明的注液式空气电池由于采用上述结构，因此，能够使供给至电池的电解液的组成一定，得到稳定的输出功率。另外，与使电解液循环的情况相比，可以实现装置的小
型轻量化。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是表示在本发明的注液式空气电池的一实施方式中，具备电解液流通机构的加压装置的例子的剖面图(A)及具备减压装置的例子的剖面图(B)；
[0010]图2是表示在本发明的注液式空气电池的其它实施方式中，具备电解液流通机构的加压装置的例子的剖面图(A)及具备减压装置的例子的剖面图(B)；
[0011]图3是表示在本发明的注液式空气电池的另一其它实施方式中，具备电解液流通机构的加压装置的例子的剖面图(A)及具备减压装置的例子的剖面图(B);[0012]图4是说明本发明的注液式空气电池的另一其它实施方式的剖面图；
[0013]图5是说明本发明的注液式空气电池的另一其它实施方式的剖面图；
[0014]图6是说明本发明的注液式空气电池的另一其它实施方式的剖面图；
[0015]图7是说明本发明的注液式空气电池的另一其它实施方式的剖面图；
[0016]图8是说明本发明的注液式空气电池的另一其它实施方式的剖面说明图；
[0017]图9是说明本发明的注液式空气电池的另一其它实施方式的剖面说明图；
[0018]图10是说明图7及图8所示的注液式空气电池中的控制器的控制过程的流程图；
[0019]图11是表示在本发明的注液式空气电池的另一其它实施方式中，使盒分离状态的剖面图(A)及使盒结合的状态的剖面图(B)。
[0020]符号说明
[0021]A电极构造体
[0022]Cl?ClO注液式空气电池
[0023]I空气极
[0024]2金属负极
[0025]3 隔板
[0026]4 电解液
[0027]5供给用罐
[0028]6排出用罐
[0029]7止回阀
[0030]8 电池容器
[0031]IlA压送泵(电解液流通机构的加压装置)
[0032]IlB吸入泵(电解液流通机构的减压装置)
[0033]12A活塞(电解液流通机构的加压装置)
[0034]12B活塞(电解液流通机构的减压装置)
[0035]13A14A促动器(电解液流通机构的加压装置)
[0036]13B14B促动器(电解液流通机构的减压装置)
[0037]15气体供给管(电解液流通机构的加压装置)
[0038]16 电解液罐
[0039]16A第一压力室(供给用罐)
[0040]16B第二压力室(排出用罐)
[0041]17活塞(电解液流通机构)
[0042]18螺杆轴(电解液流通机构的驱动装置)
[0043]19 开闭阀
[0044]20控制器(判定装置S5)
【具体实施方式】
[0045]图1所示的注液式空气电池Cl具备在空气极(正极)I和金属负极2之间介装隔板3的电极构造体A、可保持电极构造体A及电解液4的电池容器8、供给到电池容器8的电解液4的供给用罐5、从电池容器8排出的电解液4的排出用罐6。图示例的电极构造体A为具有矩形或圆形等适当平面形状的层叠体，在图1中，在左侧的一端侧配置供给用罐5，在另一端侧配置排出用罐6。
[0046]另外，注液式空气电池Cl在供给用罐5和电池容器8之间、及电池容器8和排出用罐6之间分别设有可向从供给用罐5至排出用罐6的路径方向流通的止回阀7、7。在图示例中，止回阀7、7设于供给用罐5的出口和排出用罐6的入口，但该止回阀7也可以设在使电解液4流通的配管类上。
[0047]上述注液式空气电池Cl具备使电解液4在从供给用罐5经电池容器8至排出用罐6的路径流通的电解液流通机构。该电解液流通机构具备将供给用罐5的电解液4压送供给至电池容器8的加压装置和将供给用罐5的电解液4吸入供给至电池容器8的减压装置中的至少一个装置。
[0048]S卩，如图1 (A)所示，注液式空气电池Cl具备配置在供给用罐5和电池容器8之间的压送泵IlA作为加压装置。或者，如图1 (B)所示，注液式空气电池Cl具备配置在电池容器8和排出用罐6之间的吸入泵IlB作为减压装置。另外，也可以设为具备压送泵IlA(加压装置)和吸入泵IlB (减压装置)双方的结构。
[0049]在此，虽然省略图示，但空气极I由正极部件和配置在最外层的液密通气部件构成。正极部件例如包含催化剂成分及担载催化剂成分的导电性的催化剂载体。
[0050]作为催化剂成分，具体而言能够从钼(Pt)、钌(Ru)、铱(Ir)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、钨(W)、铅(Pb)、铁(Fe)、铬(Cr)、钴(Co)、镍(Ni)、锰(Mn)、钒(V)、钥(Mo)、镓(Ga)、铝(Al)等金属及它们的合金等中选择。催化剂成分的形状及大小不作特别限定，能够采用和现有公知的催化剂成分相同的形状及大小。但是，催化剂成分的形状优选为粒状。催化剂粒子的平均粒径优选为I?30nm。若催化剂粒子的平均粒径为在该范围内的值，则能够适当地控制与电化学反应进行的有效电极面积相关的催化剂利用率和担载的简便性的平衡。
[0051]催化剂载体作为用于担载上述的催化剂成分的载体及参与催化剂成分和其它部件之间的电子的授受的电子传导路径而起作用。作为催化剂载体，只要具有用于以期望的分散状态担载催化剂成分的比表面积，且具有充分的电子传导性即可，主成分优选为碳。作为催化剂载体，具体而言可举出由碳黑、活性炭、焦炭、天然石墨、人造石墨等构成的碳粒子。关于催化剂载体的尺寸也不作特别限定，但从将担载的简便性、催化剂利用率、催化剂层的厚度控制在适当的范围等的观点来看，可以将平均粒径设为5?200nm左右，优选为10?IOOnm左右。
[0052]在正极部件中，催化剂成分的担载量相对电极催化剂的总量，优选为10?80质量％，更优选为30?70质量％，但并未限定于此，能够应用适用于空气电池的现有公知的材料。
[0053]液密通气部件为对电解液4具有液密性(水密性)，且对氧气具有通气性的部件。该液密通气部件为了可防止电解液4向外部泄漏出，而使用聚烯烃或氟树脂等防水膜，另一方面，为了可向正极部件供给氧气而具有多个微小孔。
[0054]金属负极2包含由标准电极电位比氢低的金属单体或合金构成的负极活性物质。作为标准电极电位比氢低的金属单体，例如可举出锌(Zn)、铁(Fe)、铝(Al)、镁(Mg)、锰(Mn)、硅(Si)、钛(Ti)、铬(Cr)、钒(V)等。另外，作为合金，可举出在这些金属元素中添加一种以上的金属元素或非金属元素的物质。但是，并未限定于此，能够应用适用于空气电池的现有公知的材料。
[0055]隔板3例如可举出由未进行防水处理的玻璃纸、聚乙烯及聚丙烯等聚烯烃构成的多孔膜。但是，并未限定于此，能够应用适用于空气电池的现有公知的材料。
[0056]电解液4例如能够应用氯化钾、氯化钠、氢氧化钾等水溶液，但并未限定于此，能够应用适用于空气电池的现有公知的电解液。电解液4的量考虑该注液式空气电池Cl的放电时间、放电时产生的金属盐的析出量、隔板3的空穴的总容积、及可维持一定的组成的流通量等而决定。
[0057]电池容器8保持电极构造体A及电解液4，即，维持电极构造体A的至少外周部的液密性，阻止电解液的泄漏出。该电池容器8包含与电极构造体A分体的壳体及形成电极构造体A的外周部的外框部件等。
[0058]如图示，具备上述结构的注液式空气电池Cl在初始状态下在电池容器8中填充有电解液4。在该情况下，为了避免自放电，需要气密性地密封电池容器8、或用气密薄板被覆空气极1，以遮断向空气极I的氧气供给。另外，电解液4的初始的填充量为与包含隔板3的空气极I的空穴的总容量大致相当的量。
[0059]而且，注液式空气电池Cl在起动时，开放空气极I，并且，将供给用罐5的电解液4供给至电池容器8。S卩，在图1 (A)所示的注液式空气电池Cl中，驱动压送泵11A，利用其压力将供给用罐5的电解液4压送供给至电池容器8，伴随于此，挤出填充于电池容器8内的电解液4以排出至排出用罐6。
[0060]另外，在图1 (B)所示的注液式空气电池Cl中，驱动吸入泵11B，利用其负压将供给用罐5的电解液4吸入供给至电池容器8，伴随于此，将电池容器8内的电解液4排出至排出用罐6。这时，电解液4的供给能够连续或间歇性地进行，关于单位时间的供给量，能够使其一定或有所增减。
[0061]这样，注液式空气电池Cl使电解液4在从供给用罐5通过电池容器8至排出用罐6的路径单向流通。由此，注液式空气电池Cl将放电时产生的析出物(金属盐)迅速排出至排出用罐6，总是向电池容器8中供给一定组成的新鲜的电解液4，因此，能够维持稳定的输出功率。
[0062]另外，由于注液式空气电池Cl在供给用罐5和电池容器8之间、及电池容器8和排出用罐6之间设有止回阀7、7，因此，阻止电解液4的逆流，能够良好地维持电池容器8中的电解液4的组成。
[0063]另外，注液式空气电池Cl若与使电解液通过过滤器而循环利用的现有的空气电池相比，由于没有过滤器，因此，自然不用担心由析出物造成的过滤器的堵塞等，且装置构造大幅简单化，能够实现小型轻量化。
[0064]图2是说明本发明的注液式空气电池的其它实施方式的图。另外，在以下说明的各实施方式中，与图1所示的实施方式相同的结构部位，标注相同符号并省略详细的说明。
[0065]图不的注液式空气电池C2具备在空气极I和金属负极2之间介装隔板3的电极构造体A、收纳保持电极构造体A及电解液4的电池容器8、电解液4的供给用罐5及排出用罐6。另外，注液式空气电池C2具备具有将供给用罐5的电解液4压送供给至电池容器8的加压装置和将供给用罐5的电解液4吸入供给至电池容器8的减压装置中至少一个装置的电解液流通机构。[0066]S卩，如图2 (A)所示，注液式空气电池C2具备移动自如地配置于供给用罐5的内部的活塞12A和活塞驱动用的促动器13A作为加压装置。该加压装置通过促动器13A向供给用罐5的电解液收纳空间的容积减少的方向(图1中向下方向)推动活塞12A，由此，加压供给用罐5的电解液4以压送供给至电池容器8。
[0067]或者，如图2 (B)所示，注液式空气电池C2具备移动自如地配置于排出用罐6的内部的活塞12B和活塞驱动用的促动器13B作为减压装置。该减压装置通过促动器13B，向排出用罐6的电解液收纳空间的容积增大的方向(图1中向上方向)牵引活塞12B，利用该负压将供给用罐5的电解液4吸入供给至电池容器8。
[0068]在上述注液式空气电池C2中，也与前面的实施方式同样地,总是向电池容器8供给一定组成的新鲜的电解液4，从电池容器8排出析出物，因此，能够维持稳定的输出功率。另外，能够实现装置构造的简略化、及小型轻量化，并且，与使用泵的情况相比，能够实现廉价且可靠性高的结构。
[0069]另外，上述实施方式中的促动器13A、13B,其结构不作特别限定，例如，在如缸类那样使用动作流体的结构中，因包含流体源的各种设备而容易使装置构造复杂化，因此，优选为使电机和将其旋转变换为直线运动的机构一体化的结构。
[0070]图3所示的注液式空气电池C3具备在空气极I和金属负极2之间介装隔板3的电极构造体A、收纳保持电极构造体A及电解液4的电池容器8、电解液4的供给用罐5及排出用罐6。在此，供给用罐5及排出用罐6均可变形为膨胀收缩的状态，更具体而言，形成向电极构造体A的面内方向(图中沿成为左右方向的面的方向)膨胀收缩的波纹状。
[0071]上述供给用罐5及排出用罐6，其材料不作特别限定，例如由聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚酰胺、及聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中任一种以上的材料构成。
[0072]而且，注液式空气电池C3具备具有将供给用罐5的电解液4压送供给至电池容器8的加压装置和将供给用罐5的电解液4吸入供给至电池容器8的减压装置中至少一个装置的电解液流通机构。
[0073]S卩，如图3 (A)所示，注液式空气电池C3具备向收缩方向驱动供给用罐5的促动器14A作为加压装置。该加压装置通过促动器14A向收缩的方向(图1中向右方向)推动供给用罐5，由此，加压供给用罐5的电解液4以压送供给至电池容器8。
[0074]或者，如图3 (B)所示，注液式空气电池C3具备向膨胀方向驱动排出用罐6的促动器14B作为减压装置。该减压装置通过促动器14B向膨胀的方向(图1中向右方向)牵引排出用罐6，利用该负压将供给用罐5的电解液4吸入供给至电池容器8。
[0075]在上述注液式空气电池C3中，与之前的实施方式同样地,总是向电池容器8供给一定组成的新鲜的电解液4，从电池容器8排出析出物，因此，能够维持稳定的输出功率。另夕卜，能够实现装置构造的简略化、及小型轻量化，并且，与使用泵的情况相比，能够设为廉价且可靠性高的结构。另外，由于供给用罐5及排出用罐6自身膨胀收缩，因此，具有可维持电解液4的密封性，且电解液4不会与其它的结构部位接触的优点。
[0076]图4所不的注液式空气电池C4具备在空气极I和金属负极2之间介装隔板3的电极构造体A、收纳保持电极构造体A及电解液4的电池容器8、电解液4的供给用罐5及排出用罐6。而且，注液式空气电池C4具备具有将供给用罐5的电解液4压送供给至电池容器8的加压装置的电解液流通机构。[0077]即，作为加压装置，注液式空气电池C4具备向供给用罐5供给加压用气体的装置，更具体而言，具备未图示的气体供给源和插设于供给用罐5的气体供给管15。该加压装置通过向供给用罐5内供给加压用气体，加压供给用罐5的电解液4以压送供给至电池容器8。
[0078]在上述注液式空气电池C4中，也与之前的实施方式同样地，总是向电池容器8供给一定组成的新鲜的电解液4，从电池容器8排出析出物，因此，能够维持稳定的输出功率。另外，能够实现装置构造的简略化、及小型轻量化，并且，与使用泵的情况相比，能够设为廉价且可靠性高的结构。
[0079]另外，上述实施方式的注液式空气电池C4中，例如也可以采用将排出用罐6的内部吸入排气，利用该负压将供给用罐5的电解液4吸入供给至电池容器8的减压装置。但是，在该情况下，由于需要考虑避免电解液4进入减压装置的吸入系统的对策，因此，如上述实施方式那样采用加压装置，装置构造也变得简单。
[0080]图5所不的注液式空气电池C5具备在空气极I和金属负极2之间介装隔板3的电极构造体A、收纳保持电极构造体A及电解液4的电池容器8，并且，作为电解液流通机构，具备电解液罐16、配置在电解液罐16内的活塞17、活塞17的驱动装置。
[0081]在电解液罐16内，图示例的活塞17在横方向可移动地配置。驱动装置具备与活塞17卡合的一对螺杆轴18、18,通过用未图不的电机旋转驱动各螺杆轴18,而使活塞17移动。
[0082]在电解液罐16内，上述电解液流通机构在活塞17的两侧分别形成伴随该活塞17的移动，容积成反比例变化的第一及第二压力室16A、16B。而且，将第一压力室16A作为电解液4的供给用罐(5)，第二压力室16B作为电解液4的排出用罐(6)。
[0083]S卩，上述注液式空气电池C5具备使加压装置和减压装置一体化的电解液流通机构。而且，通过用驱动装置的螺杆轴18使活塞17移动，使第一压力室16A (供给用罐5)的容积减少，加压电解液4以压送供给至电池容器8。与此同时，使第二压力室16B (排出用罐6)的容积增大，利用该负压，将电解液4吸入供给至电池容器8。
[0084]在上述注液式空气电池C5中，也与之前的实施方式同样地,总是向电池容器8供给一定组成的新鲜的电解液4，从电池容器8排出析出物，因此，能够维持稳定的输出功率。另外，能够实现装置构造的简略化、及小型轻量化，并且，与使用泵的情况相比，能够设为廉价且可靠性高的结构。另外，电解液4的罐实质上变为一个(电解液罐16)，而且，电解液流通机构具备加压装置和减压装置的双方且使双方一体化，因此，进一步提高电解液4的供给功能，并且，装置构造变得更紧凑。
[0085]图6所不的注液式空气电池C6具备在空气极I和金属负极2之间介装隔板3的电极构造体A、收纳保持电极构造体A及电解液4的电池容器8、电解液4的供给用罐5及排出用罐6。另外，注液式空气电池C6具备具有将供给用罐5的电解液4压送供给至电池容器8的加压装置的电解液流通机构。与图2所示的实施方式同样地，该实施方式的加压装置具备移动自如地配置于供给用罐5的内部的活塞12A和活塞驱动用的促动器13A。
[0086]另外，注液式空气电池C6中，在初始状态下，电解液4仅存在于供给用罐5，在供给用罐5和电池容器8之间具备开闭阀19。另外，在电池容器8和排出用罐6之间设有与前面的各实施方式同样的止回阀7。[0087]上述注液式空气电池C6成为在初始状态下，电解液4不注入电池容器8的注液型注液式空气电池，因此，不需要遮断向空气极I的氧气供给。该注液式空气电池C6，在起动时，使开闭阀19开放，用促动器13A推动活塞12A，由此，加压供给用罐5的电解液4以压送供给至电池容器8。
[0088]在上述注液式空气电池C6中，也与之前的实施方式同样地,总是向电池容器8供给一定组成的新鲜的电解液4，从电池容器8排出析出物，因此，能够维持稳定的输出功率。另外，能够实现装置构造的简略化、及小型轻量化，并且，通过使用开闭阀19的简单的结构能够阻止使用前的自放电，因此，可以长时间保存。
[0089]另外，上述注液式空气电池C6能够采用在规定压力下可开放的自动开放阀、及在规定压力下可开裂的闭塞部件代替开闭阀19。在该情况下，仅用加压装置加压电解液4，就能够使自动开放阀及闭塞部件自己开放(或开裂)，因此，不需要使阀开放的操作，并且，装置构造变得更简单，也能够对制造成本的减少等有所贡献。
[0090]图7所示的注液式空气电池C7具备在空气极I和金属负极2之间介装隔板3的电极构造体A、收纳保持电极构造体A及电解液4的电池容器8、电解液4的供给用罐5及排出用罐6。另外，注液式空气电池C7具备具有将供给用罐5的电解液4压送供给至电池容器8的加压装置和将供给用罐5的电解液4吸入供给至电池容器8的减压装置的双方的电解液流通机构。
[0091]该实施方式的加压装置与图2所示的实施方式相同，具备移动自如地配置于供给用罐5的内部的活塞12A和活塞驱动用的促动器13A。另外，减压装置与图1所示的实施方式相同，具备在电池容器8和排出用罐6之间配置的吸入泵11B。
[0092]另外，注液式空气电池C7与图6所示的实施方式相同，在初始状态下，电解液4仅存在于供给用罐5，且在供给用罐5和电池容器8之间具备开闭阀19。另外，在电池容器8和排出用罐6之间设有与前面的各实施方式同样的止回阀7。
[0093]上述注液式空气电池C7，在起动时，通过使开闭阀19开放，并使加压装置及减速装置的至少一方动作，能够将电解液4供给至电池容器8。在由加压装置进行的情况下，用促动器13A推动活塞12A，由此，加压供给用罐5的电解液4以压送供给至电池容器8。另一方面，在由减压装置进行的情况下，通过使吸入泵IlB动作，而在该负压下将供给用罐5的电解液4吸入供给至电池容器8。
[0094]在上述注液式空气电池C7中，也与之前的实施方式相同，总是向电池容器8供给一定组成的新鲜的电解液4，从电池容器8排出析出物，因此，能够维持稳定的输出功率。另夕卜，能够实现装置构造的简略化、及小型轻量化，并且，通过使用开闭阀19的简单的结构能够阻止使用前的自放电，因此，可以唱时间保存。
[0095]而且，由于上述注液式空气电池C7具备开闭阀19和作为减压装置的吸入泵11B，因此，通过使开闭阀19为关闭状态并使吸入泵IlB动作，能够将电池容器8内的电解液4吸入排出至排出用罐6。由此，可以使电极构造体A为干燥状态，以使放电暂时停止。
[0096]图8所示的注液式空气电池CS具有与图1 (A)所示的注液式空气电池同等的基本构造，并且，具备根据放电时的电极构造体A及电解液4的状况检测值，控制向电池容器8的电解液4的供给量的控制器20。更准确而言，控制器20驱动电解液流通机构(加压装置、减压装置)，控制电解液4向电池容器8的供给量。即，在该实施方式的情况下，控制器20驱动压送泵11A，以控制电解液4的供给量。
[0097]另外，在上述注液式空气电池C8中，作为电极构造体A的状况检测值，使用电极构造体A的放电电流。S卩，电解液4的组成的变化大致与电量(库伦C)成比例，因此，在消除电解液4的组成变化时，只要根据放电电流使电解液4的每单位时间的供给量(L/sec)变化即可。该供给量能够通过下式求出。
[0098]供给量(L/sec)=放电电流(A) /设计放电容量(A.sec) X初始罐电解液量(L)
[0099]在上述注液式空气电池C8中，检测电极构造体A的放电电流，通过控制器20，根据该检测值驱动压送泵11A，以控制电解液4向电池容器8的供给量。换言之，控制器20以根据放电电流的检测值使电解液4的供给量变化的方式，进行压送泵IlA的动作控制。由此，注液式空气电池CS能够总是使电池容器8中的电解液4的组成保持一定，能够良好地维持电池的特性。
[0100]图9所示的注液式空气电池C9具有与图1 (A)所示的注液式空气电池同等的基本构造，并且，具备根据放电时的电极构造体A及电解液4的状况检测值控制电解液4向电池容器8的供给量的控制器20。
[0101]在该实施方式的注液式空气电池C9中，作为电极构造体A及电解液4的状况检测值，使用电极构造体A的内部电阻值及从电池容器8排出的电解液4的电阻值。即，电解液4的特性表现为电阻值，因此，只要检测电极构造体A的内部电阻值及排出后的电解液4的至少一方的电阻值，就能够掌握电解液4的组成变化。
[0102]于是，在该实施方式中，检测电极构造体A的内部电阻值及排出后的电解液4的电阻值，通过控制器20根据该检测值控制电解液4向电池容器8的供给量。更详细而言，控制器20以使电极构造体A的内部电阻值及电解液4的电阻值在一定或规定范围内的方式，驱动压送泵IlA以控制电解液4的供给量。
[0103]在此，电极构造体A的内部电阻(Ω )能够通过电流变化Λ I (A)和电压变化AV(V)的乘积求出。因此，在使用电极构造体A的电阻值的情况下，例如也可以预先设定电阻值的上限和下限，在达到上限的时刻开始电解液4的供给，在达到下限的时刻停止电解液4的供给。
[0104]另外，在使用电解液4的电阻值的情况下，根据电解液4的材质，实际的数值不同，但可以同样地预先设定电阻值的上限和下限，在达到下限的时刻开始电解液4的供给，在达到上限的时刻停止电解液4的供给。
[0105]这样，注液式空气电池CS与之前的实施方式同样地，能够总是使电池容器8中的电解液4的组成保持一定，能够良好地维持电池的特性。
[0106]如图8及图9所示的实施方式那样，在具备根据电极构造体A及电解液4的状况检测值控制电解液4向电池容器8的供给量的控制器20的结构中，作为其它的状况检测值，也能够使用从电池容器8的排出的电解液4的密度。在该情况下，在电极构造体A的电池容器8的出口部分设置浮标式密度计或者振动式密度计。
[0107]而且，检测电解液4的密度，通过控制器20，根据该检测值控制电解液4向电池容器8的供给量。这时，根据电解液4的材质，实际的数值不同，但与电阻值同样地预先设定密度的上限和下限，在达到上限的时刻开始电解液4的供给，在达到下限的时刻停止电解液4的供给。由此，与之前的实施方式同样地，能够总是使电池容器8中的电解液4的组成保持一定，能够良好地维持电池的特性。
[0108]图10使说明注液式空气电池中的控制器的控制过程的流程图。即，在开始电池的使用后，在步骤SI中，进行电解液的初始的供给(注液)，在步骤S2中，进行电极构造体及电解液的状况检测。
[0109]步骤S2的状况检测为步骤S2A的放电电流测定(图8的电极构造体A的放电电流检测)、步骤S2B的内部电阻测定(图9的电极构造体A的内部电阻值检测)、步骤S2C的电解液电阻测定(图9的排出后的电解液的电阻值检测)、及步骤S2D的电解液密度测定。这些步骤S2A?S2D可以全部进行，也可以任意选择进行。
[0110]然后，在步骤S3中，根据在前面的步骤S2A?S2D得到的检测值，驱动电解液流通机构以控制电解液向电池容器的供给量，这时，在步骤S4中，检测实际的电解液的供给量，并输入该数据。另外，在前面的图8所示的实施方式中，说明了没单位时间的电解液的供给量(L/sec)，但在图10中，设为电解液的供给速度(L/h)。
[0111]而且，在步骤S5中，判定是否过渡至长期停止状态，在接下来的步骤S6中，判定是否通过电压降低而结束放电。在两步骤S5、S6均为否定(N)的情况下，返回步骤S2重复进行同样的控制。
[0112]在此，在上述步骤S5中，过渡至长期停止状态是指在电池变为规定电压以下的状态、或者在从判定为放电结束后经过规定期间以上电池未起动的情况下判定为长期停止状态。另外，也可以通过由连接了该注液式空气电池的机器的操作者进行的按钮操作等指示，判定长期停止。
[0113]g卩，图8及图9所示的控制器20包含判定该注液式空气电池过渡至长期停止状态的判定装置(步骤S5)。而且，如后述，控制器20在通过上述判定装置判定为过渡至长期停止状态的情况下，使电解液流通机构的减压装置动作以使电池容器内干燥。
[0114]另外，在上述的两步骤S5、S6均为肯定(Y)的情况下，移至步骤S7，停止电解液的供给，并且，在具备减压装置的结构中，驱动该减压装置，然后，在步骤S8中，确认在干燥状态下停止以结束控制。
[0115]另外，在如图7中说明的注液式空气电池C7那样，可以使放电暂时停止的情况下，维持该停止状态，但如图中虚线所示，可以从步骤S8返回步骤SI再起动。
[0116]图11所示的注液式空气电池C10，使电极构造体A和供给用罐5及排出用罐6 —体化而将其作为盒C，并且，该盒C具备可拆装的支架H。
[0117]盒C中的供给用罐5及排出用罐6与图3所示的注液式空气电池同样地形成波纹状，可在膨胀收缩的方向变形。支架H具有盒C的收纳部D，并且，朝向该收纳部D，具备作为电解液流通机构的加压装置的电机M及按压板P。另外，图示例的支架H与图8所示的结构同样地，具备根据放电时的电极构造体A的放电电流控制电解液4向电池容器8的供给量的控制器20。
[0118]如图11 (A)所示，上述注液式空气电池ClO处于盒C和支架H分离状态。而且，如图11 (B)所示，注液式空气电池ClO将盒C安装在支架H的收纳部D中而进行起动，通过电机M经由按压板P压缩供给用罐5，将电解液4加压供给至电池容器8，并且，将使用的电解液4排出至排出用罐6。
[0119]在上述注液式空气电池ClO中，也与之前的实施方式同样地,总是向电池容器8供给一定组成的新鲜的电解液4，从电池容器8排出析出物，因此，能够维持稳定的输出功率。另外，能够实现装置构造的简略化、小型轻量化。另外，由于上述注液式空气电池ClO使盒C和支架H分体，因此，电池更换变得容易，并且，能够减少回收成本。
[0120]另外，注液式空气电池除如上所述使电极构造体A及罐5、6 —体化而设为盒C以夕卜，也能够设为使电极构造体A和各罐5、6分离的结构、及选择性地使包含电机M的促动器、动力传递部及控制器20分离的结构，例如，只要设为将重量及体积大且成本高的部分分离的构造，则变为廉价且操作容易的构造。
[0121]另外，在上述各实施方式说明的注液式空气电池Cl?ClO除小型轻量外，还能得到稳定的输出功率，因此，非常适合在汽车、列车及船舶等各种移动体中作为主电源或辅助电源而被搭载，而且，根据适用的移动体及用途，可以选择性地应用各实施方式的结构。
[0122]本发明的注液式空气电池，其结构并未限定于上述各实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内，可以适当变更细节部分的结构。
[0123]在图8?图11所示的实施方式中，设为根据电极构造体及电解液的状况检测值控制电解液向电池容器的供给量的结构，但通过监测电解液流通机构(加压装置、减压装置)的动作状况，并将其反馈，也能将电池容器中的电解液的组成维持一定。作为电解液流通机构的动作状况，有泵的转速、促动器的位移、活塞的移动量、及罐的变形量等，只要预先设定这些检测值和电解液的供给量的关系即可。
[0124]另外，本发明的注液式空气电池能够设为矩形或圆形等各种形状，并且，也能连接多个使用。在这样的情况下，在整体或部分的电池彼此中，可以使电解液的罐及电解液流通机构(加压装置、减压装置)共通化。由此，也能够实现注液式空气电池系统的小型轻量化。
[0125]另外，在上述各实施方式中，例示了电解液贮存在供给用罐中的情况，但也可以为在起动时将电解液填充至供给用罐的结构，也可以设为通过在填充时或填充后添加别的溶剂而调整电解液的组成的结构。
【权利要求】
1.一种注液式空气电池，其特征在于，具备: 电极构造体，其具备空气极和金属负极； 电池容器，其可保持电极构造体及电解液， 并具备: 供给到电池容器的电解液的供给用罐； 从电池容器排出的电解液的排出用罐； 使电解液在从供给用罐经电池容器至排出用罐的路径流通的电解液流通机构。
2.如权利要求1所述的注液式空气电池，其特征在于， 电解液流通机构具备将电解液从供给用罐压送至电池容器的加压装置和将电解液从电池容器吸入至排出用罐的减压装置中的至少一个装置。
3.如权利要求2所述的注液式空气电池，其特征在于， 加压装置具备配置于供给用罐与电池容器之间的压送泵， 减压装置具备配置于电池容器与排出用罐之间的吸入泵。
4.如权利要求2所述的注液式空气电池，其特征在于， 加压装置具备配置于供给用罐的内部的活塞和活塞驱动用的促动器， 减压装置具备配置于排出用罐的内部的活`塞和活塞驱动用的促动器。
5.如权利要求2所述的注液式空气电池，其特征在于， 供给用罐及排出用罐可变形为膨胀收缩的状态， 加压装置具备将供给用罐向收缩方向驱动的促动器， 减压装置具备将排出用罐向膨胀方向驱动的促动器。
6.如权利要求2所述的注液式空气电池，其特征在于， 加压装置为向供给用罐供给加压用气体的装置。
7.如权利要求2~6中任一项所述的注液式空气电池,其特征在于,该注液式空气电池具备判定过渡至长期停止状态的判定装置， 在由所述判定装置判定为过渡至长期停止状态的情况下，使所述减压装置动作而使电池容器内干燥。
8.如权利要求1所述的注液式空气电池，其特征在于， 电解液流通机构具备电解液罐、配置于电解液罐内的活塞、活塞的驱动装置，并且，在电解液罐内形成伴随活塞的移动而容积成反比例变化的第一压力室及第二压力室，将第一压力室作为电解液的供给用罐，将第二压力室作为电解液的排出用罐。
9.如权利要求1~8中任一项所述的注液式空气电池,其特征在于， 在供给用罐与电池容器之间、及电池容器与排出用罐之间的至少一方，具备可向从供给用罐至排出用罐的路径方向流通的止回阀。
10.如权利要求1~8中任一项所述的注液式空气电池,其特征在于， 在初始状态下，电解液仅存在于供给用罐，在供给用罐与电池容器之间，具备开闭阀、以规定压力可开放的自动开放阀及以规定压力可开裂的闭塞部件中的至少一个。
11.如权利要求2~8中任一项所述的注液式空气电池,其特征在于， 具备配置于供给用罐与电池容器之间的开闭阀和所述减压装置。
12.如权利要求1~11中任一项所述的注液式空气电池,其特征在于，具备根据放电时的电极构造体及电解液的状况检测值控制电解液向电池容器的供给量的控制器。
13.如权利要求12所述的注液式空气电池，其特征在于， 状况检测值为电极构造体的放电电流。
14.如权利要求12所述的注液式空气电池，其特征在于， 状况检测值为电极构造体的内部电阻值及从电池容器排出的电解液的电阻值的至少一方的电阻值。
15.如权利要求12所述的注液式空气电池，其特征在于， 状况检测值为从电池容器排`出的电解液的密度。
【文档编号】H01M2/40GK103875122SQ201280050415
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2012年9月11日 优先权日:2011年10月21日
【发明者】长山森, 塚田佳子, 千叶启贵, 宫泽笃史 申请人:日产自动车株式会社