專利名稱：空氣電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空氣電池。
背景技術(shù)：
空氣電池是將氧作為正極活性物質(zhì)的電池，在放電時(shí)從外部取入空氣使用。因此， 與在電池內(nèi)具有正極以及負(fù)極的活性物質(zhì)的其它的電池相比，可增大負(fù)極活性物質(zhì)在電池容器內(nèi)占有的比例。因此，具有在原理上能夠放電的電容量大且容易實(shí)現(xiàn)小型化、輕量化的特征。另外，由于作為正極活性物質(zhì)而使用的氧的氧化能力較強(qiáng)，因此電池電動(dòng)勢(shì)比較高。另外，由于氧還具有沒有資源上的制約、為清潔的材料的特征，因此空氣電池的環(huán)境負(fù)荷小。這樣，空氣電池具有很多優(yōu)點(diǎn)，可期待用于混合動(dòng)力車輛用電池、便攜設(shè)備用電池等。若在緊急時(shí)刻或非常時(shí)刻等時(shí)水向在負(fù)極使用金屬的空氣電池浸入，則水和金屬有可能發(fā)生反應(yīng)。若水和金屬這樣發(fā)生反應(yīng)，則可預(yù)想到空氣電池將劣化。因此，為了抑制空氣電池的劣化，可以想到在早期檢測(cè)到水浸入空氣電池是很重要的。作為有關(guān)這樣的空氣電池的技術(shù)，例如在專利文獻(xiàn)1中公開了在檢測(cè)到的電壓變?yōu)殚撝狄韵碌那闆r下發(fā)出低電壓警報(bào)的空氣電池。專利文獻(xiàn)1 日本特開2000-209787號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的技術(shù)問題根據(jù)在專利文獻(xiàn)1中公開的技術(shù)，若檢測(cè)到的電壓為閾值以下，則發(fā)出低電壓警報(bào)，因此可容易地識(shí)別空氣電池的電壓是否為閾值以下。然而，即使水浸入到空氣電池內(nèi)， 空氣電池的工作電壓也不變動(dòng)。因此，在專利文獻(xiàn)1所公開的技術(shù)中，存在在早期檢測(cè)到水的浸入比較困難這一問題。因此，本發(fā)明以提供能夠在早期檢測(cè)到水的浸入的空氣電池為課題。解決課題的手段為了解決上述課題，本發(fā)明采用以下的手段。艮口，本發(fā)明為空氣電池，其特征在于，具備發(fā)電部以及箱體，上述發(fā)電部備有空氣極、 含有堿金屬的負(fù)極以及電解質(zhì)層，上述電解質(zhì)層具有在空氣極以及負(fù)極之間承擔(dān)離子的傳導(dǎo)的電解質(zhì)；上述箱體收容該發(fā)電部，在該箱體內(nèi)備有PH檢測(cè)單元。在此，在本發(fā)明中，“pH檢測(cè)單元”若為能夠檢測(cè)到pH值的變動(dòng)的裝置，則對(duì)其形態(tài)并沒有特別的限定，所述PH值的變動(dòng)因堿金屬與向箱體內(nèi)浸入的水反應(yīng)、生成堿性的物質(zhì)而引起。作為本發(fā)明中的PH檢測(cè)單元的具體例，能夠列舉出pH測(cè)量?jī)x、pH指示劑等。另外，在上述本發(fā)明中，在PH檢測(cè)單元中包含有pH指示劑，在箱體上備有能夠從箱體的外側(cè)看到PH指示劑的窗。另外，在pH檢測(cè)單元中包含有pH指示劑，在箱體上備有能夠從箱體的外側(cè)看到pH 指示劑的窗的上述本發(fā)明中，優(yōu)選PH指示劑混入到電解質(zhì)層中。
另外，在上述本發(fā)明中，優(yōu)選還備有在由pH檢測(cè)單元檢測(cè)到的PH值超過了閾值的情況下輸出電子信號(hào)的輸出單元。發(fā)明的效果在本發(fā)明的空氣電池中具備pH檢測(cè)單元。因此，能夠通過pH檢測(cè)單元檢測(cè)到pH 值的變動(dòng)，所述PH值的變動(dòng)因堿金屬與向箱體內(nèi)浸入的水反應(yīng)、生成堿性的物質(zhì)而引起。 通過檢測(cè)pH，能夠在早期檢測(cè)到水向電池內(nèi)浸入，因此，根據(jù)本發(fā)明可提供能夠早期地檢測(cè)到水的浸入的空氣電池。另外，在本發(fā)明中，由于在pH檢測(cè)單元中包含有pH指示劑，在箱體上備有能夠從箱體的外側(cè)看到PH指示劑的窗，因此能夠容易地檢測(cè)到水的浸入。另外，在本發(fā)明中，由于在與負(fù)極接觸的電解質(zhì)層中混入pH指示劑，因此能夠容易地在早期檢測(cè)到水的浸入。另外，在本發(fā)明中，由于備有在pH值超過了閾值的情況下輸出電子信號(hào)的輸出單元，因此能夠容易地檢測(cè)到水的浸入。


圖1是表示空氣電池10的形態(tài)例的剖視圖。圖2是表示空氣電池20的形態(tài)例的剖視圖。圖3是表示空氣電池30的形態(tài)例的剖視圖。符號(hào)說明1空氣極
2負(fù)極
2a負(fù)極
2b負(fù)極
3電解質(zhì)層
4發(fā)電部
5氧層
6箱體
7窗
8空間
10空氣電池
20空氣電池
21箱體
22電解液(電解質(zhì)層)
23結(jié)構(gòu)體
24窗
25氧層
26氧通路
27空間
30空氣電池
31流路
32結(jié)構(gòu)體
33箱體
34容器
35PH測(cè)量?jī)x(pH檢測(cè)單元)
36輸出單元
37空氣極
具體實(shí)施例方式若在緊急時(shí)刻或非常時(shí)刻等時(shí)水向空氣電池的發(fā)電部浸入，則空氣電池將劣化。 然而，到目前為止提出的空氣電池很難在早期檢測(cè)到水的浸入。本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過專心的研究得出如下的見解，即，通過形成為備有PH檢測(cè)單元的形態(tài)，能夠檢測(cè)到由發(fā)電部的堿金屬與浸入的水反應(yīng)而生成的物質(zhì)引起的PH值的變動(dòng)，其結(jié)果，可以在早期檢測(cè)到水的浸入?？梢韵氲酵ㄟ^在早期檢測(cè)到水的浸入能夠抑制空氣電池的劣化。本發(fā)明是基于該見解而做出的。本發(fā)明的主要目的是提供可在早期檢測(cè)到水的浸入的空氣電池。下面，一邊參照附圖一邊說明本發(fā)明。另外，下面所示的形態(tài)是本發(fā)明的例示，本發(fā)明并不局限于下面所示的形態(tài)。1.第一實(shí)施方式圖1是概略地表示本發(fā)明的空氣電池10的形態(tài)例的剖視圖。在圖1中，僅將空氣電池10的一部分抽出并放大地表示。如圖1所示，空氣電池10具備發(fā)電部4、氧層5和箱體6，上述發(fā)電部4具有空氣極1、負(fù)極2以及配設(shè)在空氣極1與負(fù)極2之間的電解質(zhì)層3 ；上述氧層5配設(shè)在空氣極1 的一側(cè)；上述箱體6收容有發(fā)電部4以及氧層5。在空氣電池10中，負(fù)極2含有可放出或者吸留、放出堿金屬的離子的物質(zhì)(堿金屬的單體或化合物。以下稱為“堿金屬”)，在電解質(zhì)層3中混入有pH指示劑。另外，在箱體6上以可從箱體6的外側(cè)看到電解質(zhì)層3的方式備有窗7。在窗7上配置有不與發(fā)電部4的構(gòu)成材料反應(yīng)的透明的部件，發(fā)電部4與空氣電池10的外側(cè)的空間由箱體6以及窗7隔開。另外，在箱體6的上表面與氧層5之間的空間 8中充滿含氧氣體。若在緊急時(shí)刻或非常時(shí)刻等時(shí)向箱體6的內(nèi)側(cè)浸入的水，與負(fù)極2中含有的堿金屬反應(yīng)，則將生成堿性的物質(zhì)。例如，在負(fù)極2中含有Li的情況下，通過該Li和水反應(yīng)而生成LiOH，該LiOH的水溶液顯示為堿性。如圖1所示，由于負(fù)極2與電解質(zhì)層3接觸，所以若負(fù)極2與水發(fā)生反應(yīng)、生成堿性的物質(zhì)，則電解質(zhì)層3也成為堿性。如上所述，由于在電解質(zhì)層3中混入pH指示劑，因此若電解質(zhì)層3成為堿性，則混入在電解質(zhì)層3中的pH指示劑將變色。這樣，若混入在電解質(zhì)層3中的pH指示劑變色，則能夠通過設(shè)置在箱體6上的窗7確認(rèn)該狀態(tài)。因此，根據(jù)該空氣電池10，能夠在早期檢測(cè)到水向箱體6的浸入。所以， 根據(jù)該空氣電池10，能夠抑制電池的劣化、異常、失控。下面，對(duì)空氣電池10的各個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。(空氣極1)
5
空氣極1含有導(dǎo)電性材料、催化劑、以及粘結(jié)它們的粘結(jié)材料?？諝鈽O1中含有的導(dǎo)電性材料能夠耐受空氣電池10的使用時(shí)的環(huán)境，并且只要是具有導(dǎo)電性的材料則并沒有特別的限定。作為空氣極1中含有的導(dǎo)電性材料，能夠例示碳黑、介孔碳等的碳材料等。另外，從抑制反應(yīng)場(chǎng)的減少以及電池容量的降低等觀點(diǎn)出發(fā)，空氣極1中的導(dǎo)電性材料的含有量?jī)?yōu)選為10質(zhì)量％以上。另外，從形成為能夠發(fā)揮充分的催化劑功能的形態(tài)等觀點(diǎn)出發(fā)，空氣極1中的導(dǎo)電性材料的含有量?jī)?yōu)選為99質(zhì)量％以下。作為空氣極1中含有的催化劑，能夠例示酞菁鈷以及二氧化錳等。從形成為能夠發(fā)揮充分的催化劑功能的形態(tài)等觀點(diǎn)出發(fā)，空氣極1中的催化劑的含有量?jī)?yōu)選為1質(zhì)量％ 以上。另外，從抑制反應(yīng)場(chǎng)的減少以及電池容量的降低等觀點(diǎn)出發(fā)，空氣極1中的催化劑的含有量?jī)?yōu)選為90質(zhì)量％以下。作為空氣極1中含有的粘結(jié)材料，能夠例示聚偏氟乙烯(PVDF)以及聚四氟乙烯 (PTFE)等。空氣極1中的粘結(jié)材料的含有量，沒有特別的限定，例如優(yōu)選為10質(zhì)量％以下， 更優(yōu)選為1質(zhì)量％以上5質(zhì)量％以下。空氣極1例如能夠通過利用刮刀法將由碳黑、催化劑以及粘結(jié)材料構(gòu)成的涂料涂敷在后述的空氣極集電體的表面上等方法進(jìn)行制作。此外，能夠通過將含有碳黑以及催化劑的混合粉末熱壓接等方法進(jìn)行制作。(負(fù)極2)負(fù)極2含有作為負(fù)極活性物質(zhì)發(fā)揮作用的堿金屬。另外，在負(fù)極2上抵接設(shè)置有與負(fù)極2的內(nèi)部或外表面抵接、進(jìn)行負(fù)極2的集電的負(fù)極集電體(未圖示)。作為能夠在負(fù)極2中含有的堿金屬的單體，能夠例示Li、Na、K等。另外，作為能夠在負(fù)極2中含有的堿金屬的化合物，能夠例示Li合金等。在空氣電池10為鋰空氣二次電池的情況下，從提供容易實(shí)現(xiàn)高容量化的空氣電池10等的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選含有Li。負(fù)極2只要至少含有負(fù)極活性物質(zhì)即可，另外，也可以含有使導(dǎo)電性提高的導(dǎo)電性材料、使堿金屬等固定化的粘結(jié)材料。從抑制反應(yīng)場(chǎng)的減少以及電池容量的降低等觀點(diǎn)出發(fā)，負(fù)極2中的導(dǎo)電性材料的含有量?jī)?yōu)選為10質(zhì)量％以下。另外，負(fù)極2中的粘結(jié)材料的含有量并沒有特別的限定，例如優(yōu)選為10質(zhì)量％以下，更優(yōu)選為1質(zhì)量％以上5質(zhì)量％ 以下。能夠在負(fù)極2中含有的導(dǎo)電性材料以及粘結(jié)材料的種類、使用量等，可與空氣極1的場(chǎng)合相同。在空氣電池10中，以與負(fù)極2的內(nèi)部或外表面抵接的方式設(shè)置有負(fù)極集電體。負(fù)極集電體承擔(dān)進(jìn)行負(fù)極2的集電的功能。在空氣電池10中，負(fù)極集電體的材料只要是具有導(dǎo)電性的材料，則并沒有特別的限定。作為負(fù)極集電體的材料，能夠例示銅、不銹鋼以及鎳等。另外，作為負(fù)極集電體的形狀，能夠例示箔狀、板狀以及網(wǎng)(格子)狀等。在空氣電池 10中，負(fù)極2能夠通過與空氣極1相同的方法進(jìn)行制作。(電解質(zhì)層3)在電解質(zhì)層3中收容有在空氣極1以及負(fù)極2之間傳導(dǎo)離子(堿金屬的離子)的電解質(zhì)(液體或固體)。另外，在空氣電池10中，在電解質(zhì)層3中混入有PH指示劑?；烊腚娊赓|(zhì)層3中的pH指示劑，只要是成為堿性就變色的pH指示劑，則并沒有特別的限定，能夠使用公知的PH指示劑。作為能夠在電解質(zhì)層3中含有的pH指示劑的具體例子，能夠舉出BTB溶液、酚酞溶液、百里酚藍(lán)、1、3、5-三硝基苯、石蕊試紙等。
在電解質(zhì)層3中使用液體的電解質(zhì)(電解液)的情況下，電解液的形態(tài)只要是具有金屬離子傳導(dǎo)性的形態(tài)，則并沒有特別的限定，例如能夠列舉出非水電解液。在電解質(zhì)層 3中使用的非水電解液的種類，優(yōu)選與進(jìn)行傳導(dǎo)的金屬離子的種類相對(duì)應(yīng)地進(jìn)行適當(dāng)選擇。 例如，鋰空氣電池的非水電解液通常含有鋰鹽以及有機(jī)溶劑。作為鋰鹽，除了 LiPF6、LiBF4、 LiClO4 以及 LiAsF6 等無機(jī)鋰鹽之外，還能夠例示 LiCF3SO3^ LiN(CF3SO2)2, LiN(C2F5SO2)2、 LiC(CF3SO2)3等有機(jī)鋰鹽等。另外，作為有機(jī)溶劑，能夠例示碳酸乙烯酯(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、γ-丁內(nèi)酯、環(huán)丁砜、乙腈、1、2_ 二甲氧基甲烷、1、3_ 二甲氧基丙烷、二乙醚、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃以及它們的混合物等。另外，從形成為將溶解的氧高效地用于反應(yīng)的形態(tài)等觀點(diǎn)出發(fā)，有機(jī)溶劑優(yōu)選為氧溶解性高的溶劑。非水電解液中的鋰鹽的濃度例如為0. 2mol/L以上3mol/L以下。在本發(fā)明的空氣電池中，作為非水電解液，能夠使用例如離子性液體等低揮發(fā)性液體。另外，在電解質(zhì)層3使用電解液的情況下，電解質(zhì)層3優(yōu)選形成為在間隔件中保持電解液的形態(tài)。作為這樣的間隔件，除了聚乙烯、聚丙烯等的多孔膜之外，還能夠例示樹脂無紡布、玻璃纖維無紡布等的無紡布等。(氧層5)氧層5承擔(dān)將存在于箱體6內(nèi)的氧氣向空氣極1引導(dǎo)的功能。氧層5是被向空氣極1引導(dǎo)的空氣的通道，例如，設(shè)置在以與空氣極1的內(nèi)部或外表面抵接的方式進(jìn)行空氣極 1的集電的空氣極集電體上的孔，作為氧層5發(fā)揮作用。即，氧層5也能夠表現(xiàn)為空氣極集電體5。在空氣電池10中，空氣極集電體承擔(dān)進(jìn)行空氣極1的集電的功能。在空氣電池10 中，空氣極集電體的材料只要是具有導(dǎo)電性的材料則并沒有特別的限定。作為空氣極集電體的材料，能夠例示不銹鋼、鎳、鋁、鐵、鈦以及碳等。作為這樣的空氣極集電體的形狀，例如能夠例示網(wǎng)(格子)狀等。(箱體6)在箱體6中至少收容有發(fā)電部4以及氧層5、含氧氣體。在空氣電池10中，箱體6 只要設(shè)置有能夠從箱體6的外側(cè)看到電解質(zhì)層3的狀態(tài)的窗7，則對(duì)該箱體的形狀并沒有特別的限定。箱體6的構(gòu)成材料可適當(dāng)使用能夠用于金屬空氣電池的箱體的材料。另外，收容于箱體6 (存在于空間8)的含氧氣體，例如能夠使用壓力為1.01 X 105Pa、氧濃度為99. 99% 的氧氣等。(窗 7)窗7由不與發(fā)電部4的構(gòu)成材料反應(yīng)且能夠從箱體6的外側(cè)看到電解質(zhì)層3的狀態(tài)的透明的材料構(gòu)成。作為窗7的構(gòu)成材料例，能夠舉出派拉克斯玻璃(“派拉克斯”為-一二公司的注冊(cè)商標(biāo))、石英玻璃等。在有關(guān)空氣電池10的上述說明中，例示了發(fā)電部4和大氣被箱體6的上表面隔開、發(fā)電部4不向大氣開放的形態(tài)，但本發(fā)明的空氣電池并不局限于該形態(tài)。本發(fā)明的空氣電池的箱體還可為不具備上蓋的形態(tài)。但是，例如在電解質(zhì)層3使用電解液的情況下，從形成為可抑制電解液的干涸的結(jié)構(gòu)等觀點(diǎn)出發(fā)，發(fā)電部4優(yōu)選形成為不向大氣開放的形態(tài)。2.第二實(shí)施方式圖2是概略地表示本發(fā)明的空氣電池20的形態(tài)例的剖視圖。在圖2中，僅抽出空氣電池20的一部分并放大地表示。在圖2中，采用與空氣電池10相同的結(jié)構(gòu)的部分，標(biāo)注與在圖1中使用的符號(hào)相同的符號(hào)，并省略其說明。如圖2所示，空氣電池20具有箱體21、混入了 pH指示劑的電解液22、配置于電解液22中的結(jié)構(gòu)體23、23，在箱體21上具有窗24。窗M配置在可從箱體21的外側(cè)看到電解液22的狀態(tài)的位置。箱體21的內(nèi)側(cè)為密閉空間，在箱體21的上表面與電解液22之間充滿含氧氣體。空氣電池20的結(jié)構(gòu)體23具有以氧層25為界左右對(duì)稱地配置有發(fā)電部4、 4的結(jié)構(gòu)。充滿電解液22的上方的空間27的含氧氣體，通過連接氧層25、25和空間27的氧流路沈、26，向氧層25、25擴(kuò)散。若在緊急時(shí)刻或非常時(shí)刻等時(shí)向箱體21的內(nèi)側(cè)浸入的水，與配置于電解液22之中的負(fù)極2、2、……所含有的堿金屬反應(yīng)，則將生成堿性的物質(zhì)。如圖2所示，由于負(fù)極2、 2、……與電解液22接觸，因此若一個(gè)負(fù)極2或多個(gè)負(fù)極2、2、……與水反應(yīng)而生成堿性的物質(zhì)，則電解液22也變成堿性。如上所述，由于在電解液22中混入pH指示劑，因此若電解液22變成堿性，則混入電解液22中的pH指示劑將變色。若這樣地混入電解液22中的pH 指示劑變色，則能夠通過箱體21所具有的窗M確認(rèn)該狀態(tài)。因此，根據(jù)該空氣電池20，能夠在早期檢測(cè)到水向箱體21浸入。因此，根據(jù)該空氣電池20，能夠抑制電池的劣化、異常、 失控。下面，對(duì)空氣電池20的各個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。(箱體21)在箱體21中至少收容有電解液22、結(jié)構(gòu)體23、23、……以及含氧氣體。在空氣電池20中，箱體21只要具有為了抑制電解液22的干涸而能夠密閉箱體21的內(nèi)側(cè)的結(jié)構(gòu)，并且設(shè)置有可從箱體21的外側(cè)看到電解液22的狀態(tài)的窗M，則對(duì)該箱體的形狀并沒有特別的限定。箱體21的構(gòu)成材料能夠使用與箱體6相同的材料。另外，收容于箱體21 (存在于空間27)的含氧氣體，例如能夠使用壓力為1.01\10芐1氧濃度為99.99%的氧氣等。(電解液22)在電解液22中混入有pH指示劑。作為可混入到電解液22中的pH指示劑，能夠例示與可在電解質(zhì)層3中含有的pH指示劑相同的pH指示劑。另外，作為電解液22的具體例，能夠舉出與可在電解質(zhì)層3中使用的電解液相同的電解液。(結(jié)構(gòu)體23)結(jié)構(gòu)體23以空氣層25為界左右對(duì)稱地配置有一對(duì)發(fā)電部4、4。通過形成該形態(tài)， 容易提高結(jié)構(gòu)體23的每單位體積的輸出(輸出密度)。在空氣電池20中，構(gòu)成配置于電解液22中的發(fā)電部4、4、……的空氣極1、1、……以及負(fù)極2、2、……可以電串聯(lián)地連接，也可以并聯(lián)地連接。無論是哪種連接方式，由于在與負(fù)極2、2、……接觸的電解液22中混入有PH指示劑，因此若一個(gè)負(fù)極2或多個(gè)負(fù)極2、2、……與水反應(yīng)而生成堿性的物質(zhì)，則能夠使混入到電解液22中的pH指示劑變色，能夠通過窗M確認(rèn)該狀態(tài)。(窗 24)窗M由不與收容于箱體21的電池構(gòu)成材料反應(yīng)且能夠從箱體21的外側(cè)看到電解液22的狀態(tài)的透明的材料構(gòu)成。窗M能夠由與窗7相同的材料制作。(氧層25)氧層25承擔(dān)將經(jīng)由后述的氧通路沈供給的含氧氣體向空氣極1、1引導(dǎo)的功能。 氧層25是被向空氣極1、1引導(dǎo)的空氣的通道，例如，設(shè)置于以與空氣極1、1的外表面接觸的方式進(jìn)行空氣極1、1的集電的空氣極集電體的孔，作為氧層25發(fā)揮作用。即，氧層25也能表現(xiàn)為空氣極集電體25。(氧通路洸)氧通路沈是將存在于空間27的含氧氣體向氧層25引導(dǎo)的氧的通道。只要能發(fā)揮這樣的功能，則對(duì)氧通路26的形態(tài)并沒有特別的限定。氧通路沈例如可以由筒狀部件構(gòu)成，該筒狀部件由與箱體21相同的材料制作。在關(guān)于空氣電池20的上述說明中，例示了隔開間隔配置結(jié)構(gòu)體23、23的形態(tài)，但本發(fā)明的空氣電池并不局限于該形態(tài)，也可以形成為圖2的負(fù)極加與負(fù)極2b接觸的形態(tài)、 或負(fù)極加與負(fù)極2b由一個(gè)部件構(gòu)成(結(jié)構(gòu)體23、23 —體地構(gòu)成)的形態(tài)。3.第三實(shí)施方式圖3是概略地表示本發(fā)明的空氣電池30的實(shí)施例的剖視圖。在圖3中，僅抽出空氣電池30的一部分放大地進(jìn)行表示。在圖3中，對(duì)采用與空氣電池10相同的結(jié)構(gòu)的部分， 標(biāo)注與在圖1中使用的符號(hào)相同的符號(hào)，并省略其說明。另外，在圖3中，省略一部分符號(hào)的記載。并且，在圖3中，為了方便起見，以pH測(cè)量?jī)x35、35、……貫通流路31、容器34,34 等的方式進(jìn)行表示，但實(shí)際的PH測(cè)量?jī)x35、35、……例如從圖3的紙面跟前側(cè)向電解質(zhì)層 3、3、......插入。如圖3所示，空氣電池30具有箱體33和儲(chǔ)存電解液的容器34、34，所述箱體33收容有含氧氣體流通的流路31以及結(jié)構(gòu)體32、32、……。在各結(jié)構(gòu)體32、32、……所具有的電解質(zhì)層3、3、……中分別插入pH測(cè)量?jī)x35、35、……，各pH測(cè)量?jī)x35、35、……與在pH 值超過了閾值時(shí)輸出電子信號(hào)的輸出單元36連接。結(jié)構(gòu)體32具有配置于左右端的空氣極 37、37、配置于中央的負(fù)極2以及分別配置于空氣極37、37與負(fù)極2之間的電解質(zhì)層3、3， 空氣極37、37以及負(fù)極2與電解質(zhì)層3、3接觸。容器34與兩個(gè)結(jié)構(gòu)體32、32所具有的四個(gè)電解質(zhì)層3、3、……連接，從容器34向電解質(zhì)層3、3、……供給電解液。另外，在空氣電池30中，在流路31中流通的含氧氣體被向各結(jié)構(gòu)體32、32、……的空氣極37、37、……供若在緊急時(shí)刻或非常時(shí)刻等時(shí)向箱體33的內(nèi)側(cè)浸入的水，與負(fù)極2、2、……中所含有的堿金屬的單體或化合物反應(yīng)，則將生成堿性的物質(zhì)。如上所述，在空氣電池30中，在各電解質(zhì)層3、3、……中插入有pH測(cè)量?jī)x35、35、……。因此，例如若一個(gè)負(fù)極2與水反應(yīng)而生成堿性的物質(zhì)，則與該負(fù)極2接觸的電解質(zhì)層3的pH值將發(fā)生變動(dòng)，所以能夠通過pH 測(cè)量?jī)x35檢測(cè)該pH值的變動(dòng)。在空氣電池30中，pH值的變動(dòng)結(jié)果向輸出單元36輸出。 如上所述，輸出單元36在pH值超過了閾值時(shí)輸出電子信號(hào)，因此根據(jù)該空氣電池30，通過由輸出單元36輸出的電子信號(hào)，能夠在早期檢測(cè)到水向箱體33的浸入。因此，根據(jù)空氣電池30，能夠抑制電池的劣化、異常、失控。下面，對(duì)空氣電池30的各個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。(流路31)流路31是被向空氣極37、37、……引導(dǎo)的含氧氣體的通路。流路31能夠由不與電解質(zhì)層3、3、……所備有的電解液反應(yīng)的多孔質(zhì)材料、網(wǎng)狀的筒狀部件等構(gòu)成。在流路 31中流通的含氧氣體，例如能夠使用壓力為1.01X105Pa、氧濃度為99. 99%的氧氣等。(結(jié)構(gòu)體32)結(jié)構(gòu)體32具有配置于左右端的空氣極37、37、配置于中央的負(fù)極2以及分別配置于空氣極37、37與負(fù)極2之間的電解質(zhì)層3、3，空氣極37、37以及負(fù)極2與電解質(zhì)層3、3接觸。通過形成該形態(tài)，容易提高結(jié)構(gòu)體32的每單位體積的輸出(輸出密度)。在空氣電池 30中，空氣極37、37、……以及負(fù)極2、2、……既可以電串聯(lián)地連接，也可以并聯(lián)地連接。 無論哪種連接方式，通過插入電解質(zhì)層3、3、……的pH測(cè)量?jī)x35、35、……以及輸出單元 36，都能夠在早期檢測(cè)到水向箱體33的內(nèi)側(cè)的浸入。(箱體33)在箱體33中至少收容有流路31以及結(jié)構(gòu)體32、32、……。若在箱體33的側(cè)面 (圖3的紙面上側(cè)以及下側(cè)的側(cè)面)設(shè)置容器34、34的連接部，并安裝容器34、34，則成為可從容器34、34向收容于箱體33的內(nèi)側(cè)的電解質(zhì)層3、3、……供給電解液的狀態(tài)。箱體 33的構(gòu)成材料能夠使用與箱體6相同的材料。(容器；34)容器34儲(chǔ)存向電解質(zhì)層3、3、……供給的電解液。若在容器34上設(shè)置在向箱體 33的側(cè)面安裝時(shí)使用的連接口，并在箱體33上安裝容器34，則能夠經(jīng)由該連接口向電解質(zhì)層3、3供給電解液。容器34能夠由不與電解液反應(yīng)的公知的材料構(gòu)成。(pH 測(cè)量?jī)x 35)pH測(cè)量?jī)x35作為空氣電池30中的pH檢測(cè)單元發(fā)揮作用。在空氣電池30中，使用PH測(cè)量?jī)x35檢測(cè)電解質(zhì)層3、3、……的pH值的變動(dòng)，并將檢測(cè)結(jié)果向輸出單元36輸出。在空氣電池30中，pH測(cè)量?jī)x35可適當(dāng)使用公知的pH測(cè)量?jī)x。(輸出單元36)輸出單元36以無線或有線的方式與pH測(cè)量?jī)x35、35、……連接，在由pH測(cè)量?jī)x 35、35、……檢測(cè)到的pH值超出閾值的情況下，輸出電子信號(hào)。在空氣電池30中，能夠通過由輸出單元36輸出的電子信號(hào)，在早期確認(rèn)水向箱體33的浸入。(空氣極37)空氣極37含有導(dǎo)電性材料、催化劑以及粘結(jié)它們的粘結(jié)材料，設(shè)置有以與空氣極 37的內(nèi)部或外表面抵接的方式進(jìn)行空氣極37的集電的空氣極集電體(未圖示)。能夠在空氣極37中含有的導(dǎo)電性材料、催化劑以及粘結(jié)材料的種類、含有量能夠設(shè)定為與空氣極 1相同。在關(guān)于空氣電池30的上述說明中，例示了在電解質(zhì)層3、3、……中設(shè)置有電解液的形態(tài)，但本發(fā)明的空氣電池并不局限于該形態(tài)，也可形成為在電解質(zhì)層3、3、……以及容器34、34中具備固體的電解質(zhì)的形態(tài)。另外，在關(guān)于空氣電池30的上述說明中，例示了與pH測(cè)量?jī)x35、35、……一起具備輸出單元36的形態(tài)，但本發(fā)明的空氣電池并不局限于該形態(tài)，也可形成為不具有輸出單元36的形態(tài)。但是，從形成為可容易地確認(rèn)水向箱體33的浸入的形態(tài)等觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選形成為與PH測(cè)量?jī)x35、35、……一起具備輸出單元36的形態(tài)。另外，在關(guān)于本發(fā)明的空氣電池的上述說明中，作為pH檢測(cè)單元，例示了使用pH 指示劑的空氣電池10、20以及使用pH測(cè)量?jī)x35、35、……的空氣電池30，但是本發(fā)明的空氣電池并不局限于這些形態(tài)。只要能夠檢測(cè)到由負(fù)極的堿金屬與水反應(yīng)而生成的堿性物質(zhì)引起的PH值的變動(dòng)，則也可以使用其它的pH檢測(cè)單元。另外，本發(fā)明的空氣電池也可以形成為并用了多種PH檢測(cè)單元(例如，pH指示劑以及pH測(cè)量?jī)x)的形態(tài)。
作為以上說明的空氣電池10、20、30的種類，能夠例示鋰空氣電池、鈉空氣電池、 鉀空氣電池等，從提供容易實(shí)現(xiàn)高容量化的空氣電池等的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選鋰空氣電池。另外，作為空氣電池10、20、30的用途，能夠例示車輛搭載用途、固定型電源用途、家庭用電源用途以及便攜式信息設(shè)備等。上面，對(duì)在負(fù)極2中含有堿金屬(第I族元素)的空氣電池10、20、30進(jìn)行了說明， 但本發(fā)明的技術(shù)思想也可適用于具備含有第II族元素(例如，Mg、Ca等)、第III族元素(例如，Al等)的負(fù)極的空氣電池。產(chǎn)業(yè)上利用的可能性本發(fā)明的空氣電池能夠用于電動(dòng)車、便攜式信息設(shè)備的動(dòng)力源等。
權(quán)利要求
1.一種空氣電池，其特征在于，具備發(fā)電部以及箱體，上述發(fā)電部備有空氣極、含有堿金屬的負(fù)極以及電解質(zhì)層，上述電解質(zhì)層具有在上述空氣極以及上述負(fù)極之間承擔(dān)離子的傳導(dǎo)的電解質(zhì)；上述箱體收容上述發(fā)電部，在上述箱體內(nèi)備有PH檢測(cè)單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣電池，其特征在于，在上述PH檢測(cè)單元中包含有pH指示劑，在上述箱體上備有能夠從上述箱體的外側(cè)看到上述PH指示劑的窗。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的空氣電池，其特征在于，上述pH指示劑混入到上述電解質(zhì)層中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的空氣電池，其特征在于，還備有在由上述pH檢測(cè)單元檢測(cè)到的PH值超過了閾值的情況下輸出電子信號(hào)的輸出單元。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠在早期檢測(cè)到水的浸入的空氣電池。該空氣電池具備發(fā)電部以及箱體，上述發(fā)電部具有含有堿金屬的負(fù)極、空氣極以及電解質(zhì)層，該電解質(zhì)層具有在空氣極與負(fù)極之間傳導(dǎo)離子的電解質(zhì)，上述箱體收容該發(fā)電部，在該箱體內(nèi)備有pH檢測(cè)單元。
文檔編號(hào)H01M12/06GK102318130SQ20098015658
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2009年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月19日
發(fā)明者兒玉智己, 廣瀨寬, 水野史教 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社