形状为线状的情况下，"负极活性物质的平均直径"是指负极活性物质的 平均线径。在负极活性物质的形状为粒状的情况下，"负极活性物质的平均直径"是指负极 活性物质的平均粒径。
[0109]如上所述，通过将负极活性物质的平均直径设为O.lM以上1mm以下，负极的厚度 没有增加，也不需要载持负极活性物质的载体，因此能够使负极中的铁的填充率提高。 [0110]本发明所使用的正极优选具备正极层，通常进一步具备正极集电体以及与该正极 集电体连接的正极引线。
[0111] 本发明所使用的正极层至少含有导电性材料。进而，根据需要，也可以含有催化剂 和粘合剂中的至少一者。
[0112] 作为本发明所使用的导电性材料，只要具有导电性并且对上述电解液稳定就不特 别限定，但例如可举出碳材料、钙钛矿型导电性材料、多孔导电性聚合物和金属多孔体等。 特别地，碳材料可以具有多孔结构，也可以不具有多孔结构，但在本发明中，优选具有多孔 结构。这是因为比表面积大，能够提供许多的反应场。作为具有多孔结构的碳材料，具体可 举出介孔碳等。另一方面，作为不具有多孔结构的碳材料，具体可举出石墨、乙炔黑、炭黑、 碳纳米管和碳纤维等。作为正极层中的导电性材料的含量，例如在将正极层整体的质量设 为100质量％时，为10~99质量％，其中优选为50~95质量％。这是因为，如果导电性材料的 含量过少，则有可能反应场减少，发生电池容量的下降；如果导电性材料的含量过多，则有 可能催化剂的含量相对减少，不能发挥足够的催化性能。
[0113]作为本发明所使用的正极用的催化剂，例如可举出氧活性催化剂。作为氧活性催 化剂的例子，例如可举出镍、钯和铂等铂族;含有钴、锰或铁等过渡金属的钙钛矿型氧化物； 含有钌、铱或钯等贵金属氧化物的无机化合物;具有卟啉骨架或酞菁骨架的金属配位有机 化合物;氧化锰等。作为正极层中的催化剂的含有比例，不特别限定，但例如在将正极层整 体的质量设为100质量％时，为〇~90质量％，其中优选为1~90质量％。
[0114]从电极反应更顺利地进行的观点考虑，催化剂也可以由上述的导电性材料载持。
[0115]上述正极层只要至少含有导电性材料即可，但优选进一步含有将导电性材料固定 的粘合剂。作为粘合剂，例如可举出聚偏氟乙烯(PVdF)、聚四氟乙烯(PTFE)和丁苯橡胶(SBR 橡胶)等橡胶类树脂等。作为正极层中的粘合剂的含有比例，不特别限定，但例如将正极层 整体的质量设为100质量％时，为1~40质量％，其中优选为1~10质量％。
[0116] 作为正极层的制作方法，例如可举出如下方法，但不一定限于这些方法:将包含上 述导电性材料的正极层的原料等进行混合后进行压制的方法；以及将溶剂加入到该原料中 以制备浆料并涂布于后述的正极集电体的方法等。作为向正极集电体涂布浆料的方法，例 如可举出喷涂法、丝网印刷法、刮刀法、凹版印刷法、模涂法(diecoating)等公知方法。
[0117] 上述正极层的厚度根据空气电池的用途等而不同，但例如为2~500μπι，其中优选 为 30 ~300μηι。
[0118] 本发明所使用的正极集电体进行正极层的集电。作为正极集电体的材料，只要具 有导电性并且对上述电解液稳定就不特别限定，但例如可举出镍、铬、铝、不锈钢、铁、钛、碳 等。这些材料可以仅用于正极集电体表面，也可以用于正极集电体整体。作为正极集电体， 优选金属多孔体，例如可举出金属网、穿孔加工的金属箱和金属发泡体。其中，在本发明中， 从集电效率优异的观点考虑，正极集电体的形状优选为网状。在这种情况下，通常，在正极 层的内部配置网状的正极集电体。进而，根据本发明的空气电池也可以具备对通过网状的 正极集电体集电的电荷进行集电的另外的正极集电体(例如箱状的集电体）。另外，在本发 明中，后述的外装体也可以兼备正极集电体的功能。
[0119] 正极集电体的厚度例如为10~ΙΟΟΟμπι，其中优选为20~400μπι。
[0120] 本发明的空气电池也可以在正极和负极之间具备分隔体。分隔体只要是通常在碱 性电池中使用的分隔体就不特别限定。作为上述分隔体，例如可举出聚乙烯、聚丙烯等聚烯 烃制的多孔膜;和聚丙烯等的树脂制非织造布、玻璃纤维非织造布等非织造布;纤维素类分 隔体等。
[0121] 通过使上述电解液含浸于可作为分隔体使用的这些材料，也能够作为电解液的支 持材料使用。
[0122] 图2是示出具备以上说明的材料的本发明的空气电池的层结构的一个例子的图， 是示意性地示出在层叠方向切断的截面的图。予以说明，本发明的空气电池不一定仅限于 该例子。
[0123]空气电池100包括具备正极层12和正极集电体14的正极16、具备负极活性物质层 13和负极集电体15的负极17、以及在正极16和负极17之间夹持的电解液11。
[0124]本发明的空气电池通常优选具备容纳上述电解液、负极和正极等的外装体。
[0125]外装体的材质只要是对上述电解液稳定的材质就不特别限定。例如，外装体的至 少内侧面可含有选自镍、铬和铝中的一种以上的金属，和选自聚丙烯树脂(ΡΡ)、聚乙烯树脂 (ΡΕ)和丙烯酸树脂中的一种以上的树脂。
[0126]作为外装体的形状，具体可举出硬币型、平板型、圆筒型、层压型等。
[0127]外装体可以是通大气型的外装体，也可以是密闭型的外装体。通大气型的外装体 是具有至少正极层可与大气充分地接触的结构的外装体。另一方面，在密闭型外装体的情 况下，密闭型外装体优选设置有气体(大气）的导入管和排气管。在这种情况下，导入/排出 的气体优选氧浓度高，更优选为干燥空气或纯氧。另外，优选在放电时提高氧浓度，在充电 时降低氧浓度。
[0128]根据外装体的结构，在外装体内也可以设置氧渗透膜和/或防水膜。
[0129]防水膜只要是上述电解液不漏液并且空气可扩散的材料就不特别限定。例如，防 水膜也可以将多孔氟树脂片(PTFE)或多孔纤维素的细孔内部进行防水处理而成。
[0130] 实施例
[0131]以下，举出实施例，更具体地说明本发明，但本发明不仅限于该实施例。
[0132] 1.溶解度评价
[0133] 首先，准备氢氧化钾水溶液。作为该水溶液的材料，准备8.Omol/L的氢氧化钾水溶 液(和光纯药制）、氢氧化钾的颗粒(和光纯药制）和蒸馏水。8.0m〇l/L的氢氧化钾水溶液直 接供给于随后的工序。另外，使用氢氧化钾的颗粒(和光纯药制)和蒸馏水，制备10.〇m〇l/L、 11 · 7mol/L、12 · 5mol/L、13 · 0mol/L、13 · 4mol/L和15 ·lmol/L(饱和浓度）的各氛氧化钟水溶 液。这些制备的氢氧化钾水溶液的浓度根据15°C时的比重来算出。
[0134]接着，对上述各浓度的氢氧化钾水溶液10ml，分别添加0.06g的FeS(Aldrich社 制）。用超声波洗涤机将得到的混合物搅拌30分钟，制备铁的饱和溶液。在将得到的铁的饱 和溶液离心分离(4000rpm，10分钟）后，用稀硝酸适当地稀释上清液，利用ICP质量分析法对 Fe进行定量。作为分析装置，使用ELEMENTXR(产品名，ThermoFisherScientific制造）。
[0135]经定量的Fe浓度作为各浓度的氢氧化钾水溶液中的铁的溶解度的指标。即，Fe浓 度越高，意味着该氢氧化钾水溶液中的铁的溶解度越高。
[0136] 2.放电评价
[0137]准备以下的材料作为用于放电评价用单元的工作电极、参比电极、对电极、电解液 和分隔体。
[0138] 作为工作电极，准备钢丝绒（steelwool)(^^'夕一#0000,平均线经：15μπι，ΒΕΤ 比表面积:〇.〇lm2/g)，准备镍网和镍带（均为株式会社二yη制）用于工作电极的集电。首 先，使用镍网，制作30X30X5mm的长方体的箱，安装集电用的镍带。接着，在制作的箱中装 入0.8g的上述钢丝绒，制作成工作电极。
[0139]作为参比电极，准备汞/氧化汞电极(Hg/HgO,彳^夕一少S社制），在该电极中，注 入与使用的电解液具有相同Κ0Η浓度的液体。但是，注入的该液体中没有添加K2S。
[0140] 作为对电极，使用铂网（30X30mm，80目，株式会社二歹3社制）。
[0141]作为电解液的材料，准备上述各浓度的氢氧化钾水溶液和K2S。对于这些氢氧化钾 水溶液，以K2S成为0.01m〇l/L的浓度的方式添加K2S，用超声波洗涤机搅拌10~30分钟，分别 制备8 .Omol/L、10·Omol/L、11 · 7mol/L、12 · 5mol/L、13·Omol/L、13·4mol/L和15 ·lmol/L的氛 氧化钾电解液。
[0142]作为分隔体，使用HMP4810(产品名，三菱制纸制）。
[0143]使用以上的材料，按以下的顺序制作放电评价用单元。
[0144]自杯形单元(beakercell)的底部按顺序重叠地配置工作电极、分隔体、对电极。 接着，在杯形单元的侧面插入参比电极。接着，在将10~20ml的氢氧化钾电解液（浓度 8 · 0mol/L、10 · 0mol/L、11