電池用電極體、陽極以及金屬空氣電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電池用電極體、陽極以及金屬空氣電池。
【背景技術(shù)】
[0002]將具有由金屬構(gòu)成的電極活性物質(zhì)的金屬電極作為陽極、將空氣電極作為陰極的金屬空氣電池具有高的能量密度，因此作為下一代的電池而受到關(guān)注。
[0003]若將金屬空氣電池用作二次電池，則有時在充電時在電池內(nèi)部從金屬電極向空氣電極生成樹枝狀的枝晶(Dendrite)，成為短路的原因。因此，提出了如下的系統(tǒng):將金屬空氣電池用作一次電池，將作為副生成物的金屬氧化物等進(jìn)行還原處理，從而制造由金屬構(gòu)成的電極活性物質(zhì)，并供給到金屬空氣電池(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。
[0004]作為用作一次電池的金屬空氣電池，舉出鋅空氣電池。圖26是用于說明鋅空氣電池的放電反應(yīng)的示意性的剖視圖。如圖26所示，鋅空氣電池具有在堿性電解液103中設(shè)置包括作為電極活性物質(zhì)的金屬鋅的鋅電極101，并將空氣電極105設(shè)置于與電解液103接觸的陰離子交換膜106上的結(jié)構(gòu)，通過進(jìn)行放電反應(yīng)，從鋅電極101和空氣電極105輸出電力。另外，空氣電極105 —般使用在碳載體上吸附空氣電極催化劑而成的電極。
[0005]在鋅空氣電池的放電反應(yīng)中，鋅電極101的金屬鋅與堿性電解液103中的氫氧化物離子進(jìn)行反應(yīng)，成為氫氧化鋅，在鋅電極101中釋放電子。之后，該氫氧化鋅脫水而向電解液中析出氧化鋅。此外，在空氣電極105中，通過電子、水和氧進(jìn)行反應(yīng)而生成氫氧化物離子，該氫氧化物離子在陰離子交換膜106上傳導(dǎo)，移動至堿性電解液103。若進(jìn)行這樣的放電反應(yīng)，則鋅電極101的金屬鋅被消耗，因此需要對鋅空氣電池供給作為電極活性物質(zhì)的金屬鋅。
[0006]此外，提出了如下的金屬空氣電池:通過將多個金屬電極插入電解液槽中，對金屬空氣電池供給由金屬構(gòu)成的電極活性物質(zhì)(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)1:日本特開平7-45270號公報
[0010]專利文獻(xiàn)2:日本特表2005-509262號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]發(fā)明要解決的課題
[0012]但是，在將現(xiàn)有的金屬空氣電池用作一次電池的系統(tǒng)中，需要將所制造的由金屬構(gòu)成的電極活性物質(zhì)搬運(yùn)至金屬空氣電池的設(shè)置地點，在搬運(yùn)中，電極活性物質(zhì)的表面被空氣氧化，形成氧化覆膜。若以在表面形成了氧化覆膜的狀態(tài)將電極活性物質(zhì)供給到金屬空氣電池使其發(fā)電，則因氧化覆膜而導(dǎo)致放電反應(yīng)受到阻礙，因此存在電池性能降低的問題。因此，需要在將電極活性物質(zhì)供給到金屬空氣電池內(nèi)之前去除表面的氧化覆膜。
[0013]本發(fā)明是鑒于這樣的情況而完成的，其目的在于，提供一種電池用電極體，其能夠抑制在由金屬構(gòu)成的電極活性物質(zhì)的表面形成氧化覆膜而儲藏/搬運(yùn)電極活性物質(zhì)，并且，能夠形成具有未形成氧化覆膜的分割面的陽極或者具有未形成氧化覆膜的表面的陽極。
[0014]用于解決課題的手段
[0015]本發(fā)明提供一種電池用電極體，其特征在于，具備:第一金屬部，包含作為電極活性物質(zhì)的金屬來作為主成分；第一結(jié)構(gòu)部件，與第一金屬部的表面的一部分接觸；以及被覆部件，與第一金屬部的表面的其他部分接觸，第一金屬部、第一結(jié)構(gòu)部件以及所述被覆部件被設(shè)置成能夠在第一結(jié)構(gòu)部件和所述被覆部件之間分割第一金屬部或者使所述被覆部件從第一金屬部脫離，使得在第一金屬部中包含的金屬露出。
[0016]發(fā)明效果
[0017]根據(jù)本發(fā)明，由于電池用電極體具備包含作為電極活性物質(zhì)的金屬來作為主成分的第一金屬部，因此通過儲藏/搬運(yùn)電池用電極體，能夠儲藏/搬運(yùn)電極活性物質(zhì)而不會在進(jìn)行電極反應(yīng)的表面形成氧化覆膜，。
[0018]根據(jù)本發(fā)明，由于具備與第一金屬部的表面的一部分接觸的第一結(jié)構(gòu)部件和與第一金屬部的表面的其他部分接觸的被覆部件，因此能夠防止在儲藏/搬運(yùn)電極活性物質(zhì)時，電極活性物質(zhì)破損或者在電極活性物質(zhì)中混入雜質(zhì)。此外，能夠防止在與第一結(jié)構(gòu)部件以及被覆部件接觸的第一金屬部的表面形成氧化覆膜。
[0019]根據(jù)本發(fā)明，由于第一金屬部、第一結(jié)構(gòu)部件以及所述被覆部件被設(shè)置成能夠在第一結(jié)構(gòu)部件和所述被覆部件之間分割第一金屬部或者使所述被覆部件從第一金屬部脫離，使得在第一金屬部中包含的金屬露出，因此能夠獲得具有使作為第一金屬部的內(nèi)部或者表面的電極活性物質(zhì)的金屬露出的表面的電極。若將獲得的電極作為陽極而組裝到金屬空氣電池主體中，并通過金屬空氣電池發(fā)電，則由于在使作為電極活性物質(zhì)的金屬露出的表面不會形成氧化覆膜，因此能夠順利地進(jìn)行電極反應(yīng)，能夠抑制發(fā)電性能降低。此外，不需要進(jìn)行去除電極表面的氧化覆膜的工序，能夠降低成本。
[0020]根據(jù)本發(fā)明，由于具備被設(shè)置成在第一金屬部上配置的第一結(jié)構(gòu)部件，因此能夠不損傷第一金屬部地進(jìn)行處理。此外，還能夠經(jīng)由第一結(jié)構(gòu)部件從第一金屬部集電。
【附圖說明】
[0021]圖1是表示本發(fā)明的一實施方式的電池用電極體的結(jié)構(gòu)的概略立體圖。
[0022]圖2 (a)?圖2 (c)分別是圖1的單點劃線A-A的概略剖視圖。
[0023]圖3(a)?圖3(c)分別是本發(fā)明的一實施方式的電池用電極體的概略剖視圖。
[0024]圖4(a)?圖4(f)分別是本發(fā)明的一實施方式的電池用電極體的概略立體圖。
[0025]圖5是本發(fā)明的一實施方式的陽極的制作方法的說明圖。
[0026]圖6是本發(fā)明的一實施方式的陽極的制作方法的說明圖。
[0027]圖7是本發(fā)明的一實施方式的陽極的制作方法的說明圖。
[0028]圖8是本發(fā)明的一實施方式的陽極的制作方法的說明圖。
[0029]圖9是本發(fā)明的一實施方式的金屬空氣電池的概略剖視圖。
[0030]圖10是表示本發(fā)明的一實施方式的電池用電極體的結(jié)構(gòu)的概略立體圖。
[0031]圖11 (a)是圖1的單點劃線A-A的電池用電極體的概略剖視圖，圖11 (b)是由圖11(a)的電池用電極體制作的陽極。
[0032]圖12(a)是本發(fā)明的一實施方式的電池用電極體的概略剖視圖，圖12 (b)是由圖
12(a)的電池用電極體制作的陽極。
[0033]圖13(a)是本發(fā)明的一實施方式的電池用電極體的概略剖視圖，圖13 (b)是由圖
13(a)的電池用電極體制作的陽極。
[0034]圖14(a)是本發(fā)明的一實施方式的電池用電極體的概略剖視圖，圖14(b)是由圖14(a)的電池用電極體制作的陽極。
[0035]圖15(a)是本發(fā)明的一實施方式的電池用電極體的概略剖視圖，圖15(b)是由圖15 (a)的電池用電極體制作的陽極。
[0036]圖16(a)是本發(fā)明的一實施方式的電池用電極體的概略剖視圖，圖16(b)是由圖16(a)的電池用電極體制作的陽極。
[0037]圖17(a)?圖17(c)分別是本發(fā)明的一實施方式的電池用電極體的概略剖視圖。
[0038]圖18(a)是本發(fā)明的一實施方式的電池用電極體的概略剖視圖，圖18(b)是由圖18(a)的電池用電極體制作的陽極。
[0039]圖19(a)是本發(fā)明的一實施方式的電池用電極體的概略剖視圖，圖19(b)是由圖19(a)的電池用電極體制作的陽極。
[0040]圖20(a)是本發(fā)明的一實施方式的電池用電極體的概略剖視圖，圖20(b)是由圖
20(a)的電池用電極體制作的陽極。
[0041]圖21(a)是本發(fā)明的一實施方式的電池用電極體的概略剖視圖，圖21(b)是由圖
21(a)的電池用電極體制作的陽極。
[0042]圖22(a)以及圖22(b)分別是本發(fā)明的一實施方式的電池用電極體的概略剖視圖。
[0043]圖23(a)是本發(fā)明的一實施方式的電池用電極體的概略剖視圖，圖23(b)是由圖23(a)的電池用電極體制作的陽極。
[0044]圖24(a)?圖24(f)分別是本發(fā)明的一實施方式的電池用電極體的概略立體圖。
[0045]圖25是本發(fā)明的一實施方式的金屬空氣電池的概略剖視圖。
[0046]圖26是用于說明鋅空氣電池的放電反應(yīng)的示意性的剖視圖。
【具體實施方式】
[0047]本發(fā)明的電池用電極體的特征在于，具備:金屬部，包含作為電極活性物質(zhì)的金屬來作為主成分；第一結(jié)構(gòu)部件以及第二結(jié)構(gòu)部件(被覆部件)，與所述金屬部的表面接觸，所述金屬部被設(shè)置成能夠分割為第一以及第二電極活性物質(zhì)部，使得所述金屬部的內(nèi)部的金屬露出，第一結(jié)構(gòu)部件被設(shè)置成在第一電極活性物質(zhì)部上配置，第二結(jié)構(gòu)部件被設(shè)置成在第二電極活性物質(zhì)部上配置。
[0048]根據(jù)本發(fā)明，由于金屬部被設(shè)置成分割為第一以及第二電極活性物質(zhì)部，使得內(nèi)部的金屬露出，因此能夠獲得分割面的金屬露出的第一以及第二電極活性物質(zhì)部。若將獲得的第一以及第二電極活性物質(zhì)部作為陽極而組裝到金屬空氣電池主體中，并通過金屬空氣電池發(fā)電，則由于在第一以及第二電極活性物質(zhì)部的分割面不會形成氧化覆膜，因此能夠順利地進(jìn)行電極反應(yīng)，能夠抑制發(fā)電性能降低。此外，不需要進(jìn)行去除電極活性物質(zhì)部的氧化覆膜的工序，能夠降低成本。
[0049]根據(jù)本發(fā)明，由于具備被設(shè)置成在第一電極活性物質(zhì)部上配置的第一結(jié)構(gòu)部件，因此能夠不損傷通過分割金屬部而得的第一電極活性物質(zhì)部地進(jìn)行處理。此外，還能夠經(jīng)由第一結(jié)構(gòu)部件從第一電極活性物質(zhì)部集電。
[0050]根據(jù)本發(fā)明，由于具備被設(shè)置成在第二電極活性物質(zhì)部上配置的第二結(jié)構(gòu)部件，因此能夠不損傷通過分割金屬部而得的第二電極活性物質(zhì)部地進(jìn)行處理。此外，還能夠經(jīng)由第二結(jié)構(gòu)部件從第二電極活性物質(zhì)部集電。
[0051]在本發(fā)明中，電池用電極體包括作為電池的電極活性物質(zhì)的金屬，主要在輸送電極活性物質(zhì)時、儲藏時形成。
[0052]在本發(fā)明的電池用電極體中，優(yōu)選第一以及第二結(jié)構(gòu)部件實質(zhì)上覆蓋所述金屬部的整個表面。此外，優(yōu)選第一以及第二結(jié)構(gòu)部件在與金屬部的表面相向的全部表面，與金屬部接觸或者密合。進(jìn)一步，優(yōu)選第一結(jié)構(gòu)部件的端部和第二結(jié)構(gòu)部件的端部接觸或者密合，金屬部被設(shè)置成能夠在包括該接觸或者密合的部分的面進(jìn)行分割。
[0053]根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，能夠防止在儲藏/搬運(yùn)電極活性物質(zhì)時，電極活性物質(zhì)破損或者在電極活性物質(zhì)中混入雜質(zhì)。此外，能夠防止在與第一以及第二結(jié)構(gòu)部件接觸的金屬部的表面形成氧化覆膜。
[0054]優(yōu)選的是，在本發(fā)明的電池用電極體中，第一以及第二結(jié)構(gòu)部件分別由導(dǎo)電性材料構(gòu)成。
[0055]根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，在由電池用電極體形成了陽極時，能夠使第一結(jié)構(gòu)部件或者第二結(jié)構(gòu)部件作為集電體發(fā)揮作用。
[0056]在本發(fā)明的電池用電極體中，第一以及第二結(jié)構(gòu)部件也可以分別包括與所述金屬部的表面接觸的導(dǎo)電性的集電部和絕緣性的絕緣部。
[0057]根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，在由電池用電極體形成了陽極時，能夠使集電部作為集電體發(fā)揮作用，能夠抑制通過絕緣部而流過短路電流。
[0058]在本發(fā)明的電池用電極體中，所述絕緣部的一部分也可以設(shè)置在所述集電部的外側(cè)。在該情況下，優(yōu)選所述絕緣部和所述集電部在直接相向的全部面接觸，進(jìn)一步優(yōu)選所述絕緣部和所述集電部在直接相向的全部面密合。
[0059]根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，能夠抑制短路電流通過絕緣部流過。
[0060]在本發(fā)明的電池用電極體中，優(yōu)選第一以及第二結(jié)構(gòu)部件分別包括連接端子。
[0061]根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，在使第一結(jié)構(gòu)部件或者第二結(jié)構(gòu)部件作為集電體發(fā)揮作用時，電極活性物質(zhì)部能夠經(jīng)由連接端子與外部電路電連接。
[0062]在本發(fā)明的電池用電極體中，所述金屬部包括膜部，該膜部的第一以及第二主要面與所述金屬接觸，并且，所述金屬部被設(shè)置成通過從所述金屬剝離所述膜部，能夠分割為第一以及第二電極活性物質(zhì)部。
[0063]根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，通過將構(gòu)成金屬部的金屬從膜部剝離，能夠容易地將金屬部分割為第一以及第二電極活性物質(zhì)部。
[0064]在本發(fā)明的電池用電極體中，優(yōu)選所述金屬是金屬鋅、金屬鈣、金屬鎂、金屬鋁、金屬鐵、金屬鋰或者金屬鈉。
[0065]根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，能夠儲藏/輸送成為電極活性物質(zhì)的金屬而不會在表面形成氧化覆膜。
[0066]本發(fā)明還提供一種陽極，包括通過將本發(fā)明的電池用電極體分割而得的第一電極活性物質(zhì)部以及第一結(jié)構(gòu)部件。
[0067]根據(jù)本發(fā)明的陽極