特許 7212774 金属空気電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-01-17

(45)【発行日】2023-01-25

(54)【発明の名称】金属空気電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 12/06 20060101AFI20230118BHJP

   H01M 12/08 20060101ALI20230118BHJP

   H01M 50/178 20210101ALI20230118BHJP

   H01M 50/184 20210101ALI20230118BHJP

   H01M 50/105 20210101ALI20230118BHJP

   H01M 50/121 20210101ALI20230118BHJP

   H01M 50/193 20210101ALI20230118BHJP

   H01M 50/55 20210101ALI20230118BHJP

【ＦＩ】

H01M12/06 A

H01M12/08 K

H01M50/178

H01M50/184 C

H01M50/105

H01M50/121

H01M50/193

H01M50/55 301

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2021520719

(86)(22)【出願日】2020-05-12

(86)【国際出願番号】 JP2020018930

(87)【国際公開番号】W WO2020235389

(87)【国際公開日】2020-11-26

【審査請求日】2021-11-09

(31)【優先権主張番号】P 2019095421

(32)【優先日】2019-05-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000005049

【氏名又は名称】シャープ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100147304

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 知哉

(74)【代理人】

【識別番号】100148493

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 浩二

(72)【発明者】

【氏名】佐多 俊輔

(72)【発明者】

【氏名】水畑 宏隆

(72)【発明者】

【氏名】北川 知

(72)【発明者】

【氏名】相本 豊賀

【審査官】結城 佐織

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－２３８９８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－６２１３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１３７０５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ １２／０６

Ｈ０１Ｍ １２／０８

Ｈ０１Ｍ ５０／１７８

Ｈ０１Ｍ ５０／１８４

Ｈ０１Ｍ ５０／１０５

Ｈ０１Ｍ ５０／１２１

Ｈ０１Ｍ ５０／１９３

Ｈ０１Ｍ ５０／５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外包体に収容された負極および正極を有する金属空気電池であって、
前記負極および前記正極の少なくとも一方は、前記外包体の内部から外部へ延出するリードを備え、
前記リードの外面には封止部材が設けられ、
前記外包体は、前記封止部材および前記リードを挟み込んだ状態で溶着された溶着部を有して封止され、
前記封止部材は、前記外包体の内部で前記リードを覆う粘着層を含むことを特徴とする金属空気電池。

【請求項2】

請求項１に記載の金属空気電池において、
前記封止部材は、さらに、前記外包体と溶着された樹脂フィルム層を備えることを特徴とする金属空気電池。

【請求項3】

請求項２に記載の金属空気電池において、
前記粘着層は前記リードに接着することを特徴とする金属空気電池。

【請求項4】

請求項２または３に記載の金属空気電池において、
前記樹脂フィルム層は、前記リードに接して備えられ、
前記粘着層は、前記樹脂フィルム層と前記リードとの界面を被覆することを特徴とする金属空気電池。

【請求項5】

請求項２または３に記載の金属空気電池において、
前記封止部材は、前記溶着部において、前記外包体と前記リードとの間に、前記樹脂フィルム層が前記外包体と対向し、さらに、前記粘着層が前記リードと対向するように積層されてなることを特徴とする金属空気電池。

【請求項6】

請求項２～５のいずれか１つの請求項に記載の金属空気電池において、
前記外包体は樹脂フィルム材により形成され、前記樹脂フィルム層は前記外包体を構成する樹脂フィルム材と同じ組成の高分子を含む樹脂フィルム材により形成されてなることを特徴とする金属空気電池。

【請求項7】

請求項１に記載の金属空気電池において、
前記封止部材は前記粘着層からなり、前記粘着層は前記外包体と前記リードとの間に設けられてなることを特徴とする金属空気電池。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか１つの請求項に記載の金属空気電池において、
前記粘着層は、一般式（Ｉ）

【化1】

［式中、Ｒ^１は炭素数１～３のアルキル基を示し、ｎは１以上の整数である］
で表される化合物を含むことを特徴とする金属空気電池。

【請求項9】

請求項１～７のいずれか１つの請求項に記載の金属空気電池において、
前記粘着層は、一般式（II）

【化2】

［式中、Ｒ^１は炭素数１～３のアルキル基を示し、Ｒ^２は水素原子、ハロゲン原子、または炭素数１～３のアルキル基を示し、ｎは１以上の整数である。］
で表される化合物を含むことを特徴とする金属空気電池。

【請求項10】

請求項１～７のいずれか１つの請求項に記載の金属空気電池において、
前記粘着層は、一般式（III）

【化3】

［式中、Ｒ^２は水素原子、ハロゲン原子、または炭素数１～３のアルキル基を示し、ｎは１以上の整数である。］
で表される化合物を含むことを特徴とする金属空気電池。

【請求項11】

請求項１～７のいずれか１つの請求項に記載の金属空気電池において、
前記粘着層は、ブチルゴムを包含する未加硫ゴムであることを特徴とする金属空気電池。

【請求項12】

前記リードは、前記負極と電気的に接続している、請求項１～１１のいずれか１つに記載の金属空気電池。

【請求項13】

前記リードは、前記正極と電気的に接続している、請求項１～１２のいずれか１つに記載の金属空気電池。

【請求項14】

前記負極および前記正極は、それぞれ前記外包体の内部から外部へ延出するリードを備える、請求項１～１３のいずれか１つに記載の金属空気電池。

【請求項15】

前記リードは、ニッケル箔、ニッケルメッキ鉄箔、スズメッキニッケル箔、銅箔、真鍮箔のいずれかで形成されている、請求項１～１４のいずれか１つに記載の金属空気電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、金属空気電池に関する。本願は、２０１９年５月２１日に、日本に出願された特願２０１９－０９５４２１号に基づく優先権を主張するものであり、その内容をここに援用する。

【背景技術】

【0002】

金属空気電池は、正極、負極、および電解液を備えて、高いエネルギー密度を有することから、実用化に向けた開発および研究が進められている。一般的に、金属空気電池の外包体には、金属製容器や樹脂製容器が使用されている。また、外包体として熱融着性樹脂を含むラミネート包材を用い、各電極および電解液を収容した構成のラミネート型金属空気電池も提案されている。

【0003】

例えば特許文献１に開示される金属空気電池は、負極、セパレータ、正極、および撥水膜が積層されてなる電極とアルカリ電解液とが、ラミネート包材からなる外包体の内部に収容されてなる。電極の各タブリードには、あらかじめテープ状のポリプロピレンが取り付けられて、タブリードとラミネート包材との溶着部の封止性を高めることが意図されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－４９６８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

前記従来の金属空気電池では、図１８に示すように、金属空気電池１０１のラミネート包材１０２から外部へ、電極１０３のタブリード１０４が延出されている。ラミネート包材１０２はタブリード１０４を外部へ延出した状態で封止されており、タブリード１０４に取り付けられたポリプロピレン１０５は熱溶着によりラミネート包材１０２に接着される。

【0006】

しかしながら、ラミネート包材１０２に収容されているアルカリ電解液によって、タブリード１０４とポリプロピレン１０５との接着性が低下するおそれがあり、ラミネート包材１０２とタブリード１０４との間からアルカリ電解液が漏出しやすくなるといった問題点があった。

【0007】

本開示は、前記のような従来の問題点にかんがみてなされたものであり、その目的とするところは、電極を収容した外包体から電解液が漏出することのないように構成し、信頼性および安全性に優れた金属空気電池を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記の目的を達成するための本開示の金属空気電池は、外包体に収容された負極および正極を有する金属空気電池であって、前記負極および前記正極の少なくとも一方は、前記外包体の内部から外部へ延出するリードを備え、前記リードの外面には封止部材が設けられ、前記外包体は、前記封止部材および前記リードを挟み込んだ状態で溶着された溶着部を有して封止され、前記封止部材は、前記外包体の内部で前記リードを覆う粘着層を含むことを特徴としている。

【0009】

この特定事項により、前記封止部材がリードとの間で良好な接着界面を形成するものとなり、電解液の漏出を防ぐことが可能となる。

【0010】

前記構成の金属空気電池において、前記封止部材は、さらに、前記外包体と溶着された樹脂フィルム層を備えることが好ましい。これにより、前記外包体と前記封止部材との溶着性が高められ、より一層、電解液の漏出を抑制することが可能となる。

【0011】

また、前記構成の金属空気電池において、前記粘着層は前記リードに接着していることが好ましい。これにより、前記粘着層はリードとの間で良好な接着界面を形成し、電解液の漏出を防ぐものとなる。

【0012】

また、前記構成の金属空気電池において、前記樹脂フィルム層は、前記リードに接して備えられ、前記粘着層は、前記樹脂フィルム層と前記リードとの界面を被覆する構成とされてもよい。これにより、前記封止部材における樹脂フィルム層は外包体に良好に溶着し、さらに前記粘着層はそのような樹脂フィルム層とリードとの接着界面を被覆して、電解液の漏出を防ぐものとなる。

【0013】

また、前記構成の金属空気電池において、前記封止部材は、前記溶着部において、前記外包体と前記リードとの間に、前記樹脂フィルム層が前記外包体と対向し、さらに、前記粘着層が前記リードと対向するように積層されてなる構成とされてもよい。これにより、前記封止部材における樹脂フィルム層は前記外包体に良好に溶着し、そのような樹脂フィルム層とリードとの間で粘着層が良好な接着界面を形成して、電解液の漏出を防ぐものとなる。

【0014】

また、前記構成の金属空気電池において、前記外包体は樹脂フィルム材により形成され、前記樹脂フィルム層は前記外包体を構成する樹脂フィルム材と同じ組成の高分子を含む樹脂フィルム材により形成されてなることが好ましい。これにより、封止部材を構成する樹脂フィルム層と外包体との溶着界面を良好に形成して液密に封止することが可能となる。

【0015】

また、前記構成の金属空気電池において、前記封止部材は前記粘着層からなり、前記粘着層は前記外包体と前記リードとの間に設けられてなることが好ましい。これにより、封止部材を構成する粘着層が外包体とリードと間で良好な接着界面を形成するものとなり、電解液の漏出を防ぐことが可能となる。

【発明の効果】

【0016】

本開示に係る金属空気電池では、外包体から電解液が漏出することを抑制し得て、電池性能を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本開示に係る金属空気電池を模式的に示す斜視図である。

【図2】本開示の実施形態１に係る金属空気電池における上方部分を示す正面図である。

【図3】図２におけるＡ－Ａ断面図である。

【図4】図３におけるＢ－Ｂ断面図である。

【図5】本開示の実施形態２に係る金属空気電池における上方部分を示す正面図である。

【図6】図５におけるＣ－Ｃ断面図である。

【図7】図６におけるＤ－Ｄ断面図である。

【図8】図６におけるＥ－Ｅ断面図である。

【図9】図６におけるＦ－Ｆ断面図である。

【図10】本開示の実施形態３に係る金属空気電池における上方部分を示す正面図である。

【図11】図１０におけるＧ－Ｇ断面図である。

【図12】図１１におけるＨ－Ｈ断面図である。

【図13】図１１におけるＩ－Ｉ断面図である。

【図14】本開示の実施形態４に係る金属空気電池における上方部分を示す正面図である。

【図15】図１４におけるＪ－Ｊ断面図である。

【図16】図１４におけるＫ－Ｋ断面図である。

【図17】図１４におけるＬ－Ｌ断面図である。

【図18】従来の金属空気電池を模式的に示す部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本開示の実施形態に係る金属空気電池１について、図面を参照しつつ説明する。

【0019】

図１は、本開示に係る金属空気電池１を模式的に示す斜視図である。金属空気電池１は、シート状の外装ケースである外包体２に、負極３および正極４が収容されて構成されている。

【0020】

負極３および正極４は、外包体２の内部から外部へ延出するリード６を備える。外包体２は、リード６を外包体２の外部へ延出した状態で溶着されて封止されている。

【0021】

外包体２は有底袋状の容器とされ、負極３および正極４を収容するために上部が開放された形状であらかじめ用意されている。この外包体２の内部には、負極３、正極４および電解液が収容され、上部が溶着されて封止されている。

【0022】

外包体２を構成する材料は、電解液に対して耐腐食性を有する樹脂材料であって、かつ、耐熱性および熱融着性を有する材料であることが好ましい。電解液は、イオン導電性を有する液体であり、例えばアルカリ金属水酸化物水溶液（アルカリ電解液）であることが好ましい。

【0023】

例示の形態では、外包体２は、耐アルカリ性に優れた熱可塑性樹脂材により形成されることが好ましく、例えばポリプロピレンやポリエチレン等のポリオレフィン系の樹脂フィルム材（ラミネートフィルム）からなることが好ましい。また、外包体２は、前記樹脂フィルム材からなる単一層により構成された単層構造であるに限られず、複数層が積層された複層構造であってもよい。

【0024】

リード６は、負極３および正極４のそれぞれに備えられている。リード６の形状は、当該技術分野で用いられる形態であれば特に限定されないが、例えば、ワイヤー、メッシュ、箔、板状の形態が用いられる。特に、リード６の周囲からの漏液防止および高出力化のための導体断面積の大面積化の観点から金属箔であることが好ましい。負極３では、リード６として、ニッケル箔、ニッケルメッキ鉄箔、スズメッキニッケル箔、銅箔、真鍮箔等が用いられることが好ましい。また、正極４では、リード６としてニッケル箔が用いられることが好ましい。

【0025】

外包体２の上部は、前記のとおり溶着されて封止されており、溶着部２１が形成されている。溶着部２１では、リード６が封止部材５を介して外包体２に溶着されている。リード６には、少なくとも一部の領域にあらかじめ封止部材５が備えられ、封止部材５およびリード６を挟み込んだ状態で外包体２が溶着されている。

【0026】

本開示に係る金属空気電池１に備えられる封止部材５の構成には種々の態様が可能であり、以下の各実施形態にて詳細に説明する。

【0027】

（実施形態１）
図２～図４は、本開示の実施形態１に係る金属空気電池１を示しており、図２は金属空気電池１における上方の一部分を示す正面図、図３は図２におけるＡ－Ａ断面図、図４は図３におけるＢ－Ｂ断面図である。なお、説明の便宜上、図１および図２における図中上方を金属空気電池１における上方と仮定して、以下説明する。

【0028】

図１に示したように、金属空気電池１において、リード６は負極３および正極４のそれぞれに設けられており、各リード６には封止部材５が備えられている。封止部材５は、リード６にあらかじめ外装されている。

【0029】

外包体２は、製造過程において、内部に負極３および正極４が配置され、リード６を外包体２の外部に延出させた状態で熱溶着されている。外包体２の上部は電解液を注入後に封止されている。

【0030】

図２に示すように、リード６は、正極４の上方に延出された金属製帯状体であり、外表面が封止部材５で被覆されている。負極３も同様にリード６を有し、封止部材５が備えられている。封止部材５は、リード６の全体に対して備えられている必要性はなく、図２に示すように、リード６の長さ方向の一部分であって、少なくとも外包体２との溶着部位に対応させて配設されている。

【0031】

例えば、外包体２は上端部を含む上部一定の範囲が封止のために溶着される。溶着は、熱溶着（ヒートシール）や超音波溶着などによって行われ、外包体２の上部に溶着部２１を形成する。図２においては、識別のために溶着部２１にハッチングを付して示している。リード６において、封止部材５は、溶着部２１に重なり合うように配設されている。また、封止部材５は、外包体２の外部では溶着部２１よりも上方まで延出して設けられるとともに、外包体２の内部では溶着部２１よりも下方にも延長して設けられている。

【0032】

なお、封止部材５は、溶着部２１において外包体２とリード６との間に介在されていればよく、図２および図３に示されるように外包体２の上端部から外部に露出して設けられても、また外包体２に被覆されて外包体２の外部に露出しないように設けられていてもよい。

【0033】

封止部材５は粘着層５１を有しており、リード６の外表面を被覆するように設けられている。本実施形態では、封止部材５は１層の粘着層５１により形成されている。

【0034】

図３に示すように、外包体２の上部は、リード６を挟み込んだ状態で熱溶着により一体に溶着されて封止されることで、溶着部２１を構成する。この溶着部２１においては、外包体２とリード６とが、封止部材５としての粘着層５１を介して接着され、封止されている。

【0035】

また、図４に示すように、粘着層５１は、外包体２とリード６との間に設けられて、リード６の外表面に隙間なく密着されている。外包体２とリード６との接着界面は、粘着層５１が隙間なく被覆するものとなり、良好に形成される。

【0036】

粘着層５１は、リード６に対する接着性を有するとともに、変形性に富むものとされている。すなわち、粘着層５１は、リード６との間で、良好な接着界面を形成することが可能な材料により形成されている。

【0037】

かかる粘着層５１を構成する材料の一例としては、一般式（Ｉ）

【0038】

【化1】

【0039】

［式（Ｉ）中、Ｒ^１は炭素数１～３のアルキル基を示し、ｎは１以上の整数である。］
で表される化合物を含む材料が挙げられる。

【0040】

前記式（Ｉ）中、２つのＲ^１は、同じ炭素数のアルキル基であってもよい。

【0041】

また、粘着層５１を構成する材料として、一般式（II）

【0042】

【化2】

【0043】

［式（II）中、Ｒ^１は炭素数１～３のアルキル基を示し、Ｒ^２は水素原子、ハロゲン原子、または炭素数１～３のアルキル基を示し、ｎは１以上の整数である。］
で表される化合物を含む材料が挙げられる。

【0044】

前記式（II）中、２つのＲ^２は、同じ炭素数のアルキル基であってもよい。一方のＲ^２が水素原子またはハロゲン原子である場合には、他方は炭素数１～３のアルキル基とされる。

【0045】

さらに好ましい粘着層５１を構成する材料としては、一般式（III）

【0046】

【化3】

【0047】

［式（III）中、Ｒ^２は水素原子、ハロゲン原子、または炭素数１～３のアルキル基を示し、ｎは１以上の整数である。］
で表される化合物を含む材料が挙げられる。

【0048】

このような粘着層５１の好ましい例として、－ＣＨ_２－Ｃ（ＣＨ_３）_２－（以下、構成単位Ｕという）と、二重結合を含む高分子化合物を含み、より好ましくは、イソブチレンに対して少量のイソプレンを共重合したブチルゴムを含む材料により形成されることである。この場合、ブチルゴムは、前記式（Ｉ）における２つのＲ^１がともに炭素数１のアルキル基とされている。

【0049】

ここで、構成単位Ｕは、ブチルゴムの原料であるイソブチレンに由来し、主鎖にメチル基を複数有することで分子運動性が低下し、高分子鎖間の分子浸透が抑制される。そのため、粘着層５１に電解液が浸透しにくいものとすることができ、電解液の漏出の防止に効果を発揮する。

【0050】

さらに、粘着層５１の好ましい例として、未加硫ブチルゴムを含む材料により形成されることが望ましい。未加硫のブチルゴムは、加硫により高分子鎖同士が架橋されていないため、優れた可塑性、粘着性を有している。この可塑性により接着対象物との間に隙間のない界面を形成したり、粘着性により接着対象物との間で良好な密着界面を形成したりすることが可能となり、電解液の接着界面への浸透を防ぐことができる。

【0051】

粘着層５１における前記式（Ｉ）ないし（III）で表される化合物の含有量は、８０ｗｔ％以上であることが好ましい。これにより、粘着層５１は、粘着性および液封止性に優れたものとすることができる。

【0052】

図４に示すように、金属空気電池１は、溶着部２１において外包体２と封止部材５とが溶着されて液密に封止されている。また、封止部材５として備えた粘着層５１が可塑性を有していることにより、リード６と粘着層５１との間には隙間が形成されることなく、良好に接着界面が形成される。さらに、粘着層５１は高い粘着性を有していることにより、リード６に対して良好に密着して接着されるものとなり、リード６との間で電解液の流通を防ぐものとなる。

【0053】

これにより、金属空気電池１は、リード６を延出させた溶着部２１から電解液が漏出することがなく、外包体２を安定的に封止した構成とすることができ、電池性能を向上させるとともに、安全性および長期信頼性を高めて、高寿命化を図ることが可能となる。

【0054】

（実施形態２）
図５～図９は、本開示の実施形態２に係る金属空気電池１を示しており、図５は金属空気電池１における上方の一部分を示す正面図、図６は図５におけるＣ－Ｃ断面図、図７は図６におけるＤ－Ｄ断面図、図８は図６におけるＥ－Ｅ断面図、図９は図６におけるＦ－Ｆ断面図である。

【0055】

なお、以下に説明する各実施形態は、基本構成において前記実施形態１と共通し、封止部材５の構成に特徴を有することから、封止部材５の構成について詳細に説明し、その他の構成については前記実施形態１と共通の符号を用いてその説明を省略する。

【0056】

前記実施形態１では、封止部材５は粘着層５１により形成された構成を示した。実施形態２では、封止部材５は、粘着層５１と樹脂フィルム層５２とを備えて構成されている。粘着層５１を構成する材料は前記実施形態１に示したとおりである。

【0057】

図５および図６に示すように、封止部材５は、粘着層５１に加えて、外包体２との溶着性を有する樹脂フィルム層５２とを備えて構成されている。これらのうち、粘着層５１はリード６に密着して設けられ、樹脂フィルム層５２は粘着層５１の外側で外包体２に溶着して設けられている。

【0058】

このような封止部材５において、粘着層５１と樹脂フィルム層５２とは積層された部分を含んで構成されている。内側の層を構成する樹脂フィルム層５２は、リード６において、少なくとも外包体２との溶着部位となる長さ方向の途中部に設けられ、溶着部２１に重なり合う範囲を有している。例示の形態では、図５および図６に示すように、樹脂フィルム層５２は、外包体２の外部にまで延出して設けられるとともに、外包体２の内部で溶着部２１よりも下方にも延長して設けられている。

【0059】

これに対し、粘着層５１は、樹脂フィルム層５２とリード６との界面を被覆するように設けられている。図５および図６に示すように、粘着層５１は、溶着部２１よりも下方に設けられて、外包体２の内部で、樹脂フィルム層５２とリード６との界面に外装されている。

【0060】

封止部材５として、粘着層５１と樹脂フィルム層５２とは部分的に積層して設けられるとともに、リード６に対する被覆範囲を上下方向にずらした状態で設けられている。これらのうち、粘着層５１は、樹脂フィルム層５２とリード６にまたがるように外装されている。粘着層５１における上部側は樹脂フィルム層５２を被覆し、粘着層５１の下部側はリード６を被覆した状態で備えられている。

【0061】

図７に示すように、金属空気電池１において、外包体２が溶着されてなる溶着部２１では、外包体２に樹脂フィルム層５２が溶着されるとともに、この樹脂フィルム層５２がリード６に隙間なく接着されている。また、外包体２の内部では、図８に示すように、溶着部２１の下方に樹脂フィルム層５２と粘着層５１とが積層されてリード６に外装されて接着されている。さらに下方では、図９に示すように、リード６に粘着層５１のみが外装されて接着されている。

【0062】

このように封止部材５として備えられた粘着層５１は、可塑性を有していることでリード６との間、および樹脂フィルム層５２との間に隙間を形成することなく、リード６および樹脂フィルム層５２に接着されている。また、粘着層５１は高い粘着性を有しているので、リード６、および樹脂フィルム層５２に対して良好に密着するものとなる。

【0063】

これにより、粘着層５１とリード６との間、および粘着層５１と樹脂フィルム層５２との間に良好な接着界面が形成されるため、リード６と樹脂フィルム層５２との界面に電解液が到達するのを防ぐことができる。また、粘着層５１により被覆されたリード６と樹脂フィルム層５２との界面は、電解液に触れることがない。相対的に溶着強度の低いリード６と樹脂フィルム層５２との界面に、電解液が浸透することがないため、浸透した電解液がリード６と樹脂フィルム層５２との溶着界面の剥離を引き起こしながら、溶着部２１外部へと漏洩することを防ぐことができる。

【0064】

樹脂フィルム層５２は、外包体２を構成する樹脂フィルム材と同じ組成の高分子を含む樹脂フィルム材によって形成されていることが好ましい。かかる樹脂フィルム材としては、一般式（IV）

【0065】

【化4】

【0066】

または、一般式（Ｖ）

【0067】

【化5】

【0068】

で表されるポリオレフィン系樹脂を含む材料により形成されていることが好ましい。一般式（IV）で表される高分子化合物を含む樹脂フィルム材としてはポリプロピレンフィルムが挙げられ、一般式（Ｖ）で表される高分子化合物を含む樹脂フィルム材としてはポリエチレンフィルムが挙げられる。

【0069】

実施形態１の場合のように、異種素材である粘着層５１と外包体２とを直接溶着する場合とは異なり、このような樹脂フィルム材により樹脂フィルム層５２が構成されていることによって、溶着時に外包体２と樹脂フィルム層５２に含まれる高分子が相溶するため、金属空気電池１は、溶着部２１における外包体２と樹脂フィルム層５２との高い一体性を保持することができ、電解液の浸透耐性を高めて、電解液を漏出させない構成とすることができる。

【0070】

樹脂フィルム層５２は、溶着部２１において外包体２に一体に溶着されたものとなり、外包体２とリード６との双方に接着して備えられている。図５に示すように、封止部材５の幅（図中左右方向の幅）は、リード６の幅よりも大きくなるように設けられている。さらに、リード６の幅に対して、樹脂フィルム層５２の幅の方が大きく、粘着層５１の幅は樹脂フィルム層５２の幅と同等または樹脂フィルム層５２の幅より大きく設けられている。

【0071】

このように封止部材５の大きさが設けられていることによって、リード６の外表面（正面、背面および両側面）を樹脂フィルム層５２で隙間なく被覆することができる。さらに、その樹脂フィルム層５２の外表面を粘着層５１で被覆して、樹脂フィルム層５２とリード６との界面を露出させないようにすることができる。

【0072】

これにより、金属空気電池１は、リード６を延出させた溶着部２１から電解液が漏出することが抑制されて、外包体２を安定的に封止した構成とすることができ、電池性能を向上させるとともに、長期信頼性を高めて、高寿命化を図ることが可能となる。

【0073】

（実施形態３）
図１０～図１３は、本開示の実施形態３に係る金属空気電池１を示しており、図１０は金属空気電池１における上方の一部分を示す正面図、図１１は図１０におけるＧ－Ｇ断面図、図１２は図１１におけるＨ－Ｈ断面図、図１３は図１１におけるＩ－Ｉ断面図である。

【0074】

実施形態３に係る金属空気電池１は、封止部材５として、互いに積層された粘着層５１と樹脂フィルム層５２とを備えている。図１１に示すように、封止部材５は、溶着部２１において、リード６と外包体２との間に、粘着層５１がリード６と対向し、樹脂フィルム層５２が外包体２と対向するように順に積層されてなる。

【0075】

図１２に示すように、粘着層５１はリード６に接着して備えられ、粘着層５１に外装された樹脂フィルム層５２は外包体２に溶着されている。また、封止部材５は、図１３に示す外包体２の内部におけるＩ－Ｉ断面図においても、図１２と同様に、樹脂フィルム層５２と粘着層５１とを積層して備えている。

【0076】

これにより、溶着部２１における外包体２と樹脂フィルム層５２との高い一体性を保持することができ、電解液の浸透耐性を高めて、電解液を漏出させない構成とすることができる。さらに、リード６との接着性に優れ、かつ樹脂フィルム層５２との接着性に優れる粘着層５１が、リード６と樹脂フィルム層５２との間に設けられて、リード６に沿って電解液が漏出するのを防ぐものとなる。さらに、リード６と粘着層５１との界面、および樹脂フィルム層５２と粘着層５１との界面が隙間なく密に被覆された状態となり、電解液の浸透の余地を有しない構成とすることができる。

【0077】

本実施形態に係る金属空気電池１にあっても、図１０および図１２に示すように、封止部材５の幅（図中左右方向の幅）は、リード６の幅よりも大きくなるように設けられている。加えて、リード６の幅に対して、粘着層５１の幅の方が大きく設けられることで、リード６の外表面（正面、背面および両側面）を粘着層５１で隙間なく被覆した構成とされている。また、樹脂フィルム層５２の幅は、粘着層５１の幅と同等または粘着層５１の幅よりも大きく設けられている。

【0078】

このように封止部材５の大きさが設けられていることによって、外包体２を熱溶着により封止して溶着部２１を形成する際に、リード６の外表面（正面、背面および両側面）と外包体２との一体性を高めて隙間なく封止することができる。さらに、その樹脂フィルム層５２の内側でリード６を粘着層５１で被覆して、リード６を露出させないようにすることができる。

【0079】

金属空気電池１は、リード６を延出させた溶着部２１から電解液が漏出することが抑制されて、外包体２を安定的に封止した構成とすることができ、電池性能を向上させるとともに、長期信頼性を高めて、高寿命化を図ることが可能となる。

【0080】

さらに、樹脂フィルム層５２と粘着層５１とが積層された封止部材５を利用する場合、粘着層５１の片面が樹脂フィルム層５２により保護されるため、封止部材５を取り扱う際に、不用意に貼りついたりすることを防ぐことができるため、電池組立における生産性が向上する。

【0081】

（実施形態４）
図１４は、本開示の実施形態４に係る金属空気電池１０の上方の一部を示す正面図である。図１５は、図１４におけるＪ－Ｊ断面図、図１６は、図１４におけるＫ－Ｋ断面図、図１７は、図１４におけるＬ－Ｌ断面図である。

【0082】

なお、以下に説明する各実施形態は、基本構成において前記実施形態２と共通し、負極３および正極４ａ、４ｂの構成に特徴を有することから、負極３および正極４ａ、４ｂの構成について詳細に説明し、その他の構成については前記実施形態１および前記実施形態２と共通の符号を用いてその説明を省略する。

【0083】

本開示の実施形態４に係る金属空気電池１０は、図１４に示すように、外包体２から３つのリード６ａ、６ｂ、６ｃが延伸している。外包体２の上方の溶着部２１では、外包体２とリード６ａ、６ｂ、６ｃとのそれぞれの間に、封止部材５ａ、５ｂ、５ｃが介在されて、液密に封止されている。

【0084】

かかる金属空気電池１０として、外包体２内の電解液８中に負極３、正極４ａおよび正極４ｂが浸漬された状態で配置されている。

【0085】

負極３は、リード６ａを有する集電極９と、集電極と電気的に接続される負極活物質を含む負極活物質層１１とを有する。

【0086】

正極４ａは、負極３と対向して配置される電極である。正極４ａは、例えば、リード６ｂと、酸素還元能を有する酸素還元触媒を含む空気極である。

【0087】

正極４ｂは、正極４ａと反対側で負極３と対向して配置される電極である。実施形態４に係る金属空気電池が一次電池の場合、正極４ｂは、例えば、リード６ｃと、酸素還元能を有する酸素還元触媒を含む空気極である。また、実施形態４に係る金属空気電池が二次電池の場合、正極４ｂは、例えば、リード６ｃと、酸素発生能を有する酸素発生触媒を含む電極である。

【0088】

負極３と正極４ａの間、および負極３と正極４ｂの間には、電解液８を含むセパレータが介在している。セパレータ１２は、図１４～図１７に示すように、例えば、負極３の金属活物質層１１を収容する袋形状とされている。リード６ａは、袋状のセパレータ１２から外部に延伸されている。

【0089】

各リード６ａ、６ｂ、６ｃは封止部材５ａ、５ｂ、５ｃを備えて、外包体２の外部に延出されている。外包体２の内部に位置するリード６ａ、６ｂ、６ｃは、その全体が封止部材５で被覆されて、露出する部分を有しない。封止部材５ａ、５ｂ、５ｃは、前記実施形態１～３のいずれの構成と同様のものであってもよい。

【0090】

これにより、金属空気電池１０は、外包体２の溶着部２１では、外包体２とリード６ａ、６ｂ、６ｃとの間に、それぞれ封止部材５ａ、５ｂ、５ｃが介在されて液密に封止されている。外包体２の内部では、リード６ａ、６ｂ、６ｃに、それぞれ封止部材５ａ、５ｂ、５ｃが外装されて、リード６ａ、６ｂ、６ｃと封止部材５ａ、５ｂ、５ｃとの界面は電解液８に接触することがないように構成されている。

【0091】

したがって、金属空気電池１０は、リード６ａ、６ｂ、６ｃを延出させた溶着部２１から電解液が漏出することがなく、外包体２を安定的に封止した構成とすることができる。また、リード６ａ、６ｂ、６ｃと電解液８との接触が封止部材５ａ、５ｂ、５ｃによって防止されていることから、充電反応に際してリード６ａ、６ｂ、６ｃに金属析出物が生成されるのを抑制し、電極間の短絡を防ぐことができる。

【0092】

（他の実施形態）
本開示に係る金属空気電池１は、前記の実施形態以外にも他の様々な形で実施することができる。例えば、金属空気電池１における封止部材５の構成は前記実施形態に限定されるものではなく、三層であっても、三層以上の複層構造であってもよい。また、かかる構成を備える金属空気電池１は、例えば、亜鉛空気電池、リチウム空気電池、ナトリウム空気電池、カルシウム空気電池、マグネシウム空気電池、アルミニウム空気電池、鉄空気電池などに好適とされ、一次電池および二次電池のいずれにも適用可能であり、特に、浸透性の高いアルカリ電解液を使用する亜鉛空気電池に適用する場合に効果的である。

【0093】

（実施例１）
前記実施形態２に係る金属空気電池１の実施例として、外包体２には厚さ１５０μｍのポリエチレン層と、厚さ１５μｍのナイロン層との２層積層構造を有する樹脂フィルム材を用いて形成した。

【0094】

リード６には、厚さ１００μｍであり、幅１０ｍｍのニッケル箔を用い、その長さ方向の一部の領域を封止部材５の樹脂フィルム層５２としてのポリエチレン層を接着した。このポリエチレン層は、厚さ１００μｍで、１４ｍｍ×１０ｍｍの大きさを有し、熱溶着によりニッケル箔の表裏両面に接着した。

【0095】

さらに、封止部材５の粘着層５１として、ニッケル箔とポリエチレン層とにまたがるようにブチルテープを貼り付けた。このブチルテープには、厚さ１．３ｍｍの日東電工製防水・気密テープＮｏ．６９５１を、２０ｍｍ×５ｍｍの大きさで用いた。

【0096】

そして、外包体２には、ナイロン層が外方となるように用いて、インパルスシーラーで外包体２のポリエチレン層と樹脂フィルム層５２とを熱溶着し、溶着部２１を形成した。これにより、リード６のニッケル箔を被覆したポリエチレン層と、外包体２のポリエチレン層とが溶着され、液密な接着界面を有する金属空気電池１が得られた。

【0097】

（実施例２）
前記実施形態３に係る金属空気電池１の実施例として、外包体２には厚さ１５０μｍのポリエチレン層と、厚さ１５μｍのナイロン層との２層積層構造を有する樹脂フィルム材を用いて形成した。

【0098】

リード６には、厚さ１００μｍであり、幅１０ｍｍのニッケル箔を用い、その長さ方向の一部の領域にブチルテープを貼り付け、封止部材５の粘着層５１および樹脂フィルム層５２を形成した。このブチルテープには厚さ４００μｍの日東電工製Ｎｏ．５５（ポリエチレン層と粘着層の積層品）を、１４ｍｍ×１０ｍｍの大きさで用いた。ニッケル箔には、ブチルテープのポリエチレン層を外側に向けるとともに粘着層を接着させて貼り付けた。

【0099】

そして、外包体２には、ナイロン層が外方となるように用いて、インパルスシーラーで外包体２のポリエチレン層と、ブチルテープのポリエチレン層とを熱溶着し、溶着部２１を形成した。これにより、リード６のニッケル箔を被覆したブチルテープのポリエチレン層と、外包体２のポリエチレン層とが溶着され、液密な接着界面を有する金属空気電池１が得られた。

【0100】

なお、正極４のリード６としてニッケル箔を用いるのに対し、負極３のリード６として厚さ１００μｍであり、幅１０ｍｍの銅箔を用いることが好ましい。

【0101】

以上、本開示に係る金属空気電池１、１０によれば、外包体２から電解液が漏出することを効果的に抑制し得るので、電池性能を向上させることが可能となり、信頼性および安全性に優れたものとすることができる。

【0102】

なお、本開示は前記各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本開示の技術的範囲に含まれる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】