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JP7802973B2 - Aqueous electrolyte batteries and patches - Google Patents
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JP7802973B2 - Aqueous electrolyte batteries and patches - Google Patents

Aqueous electrolyte batteries and patches

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JP7802973B2
JP7802973B2 JP2025006092A JP2025006092A JP7802973B2 JP 7802973 B2 JP7802973 B2 JP 7802973B2 JP 2025006092 A JP2025006092 A JP 2025006092A JP 2025006092 A JP2025006092 A JP 2025006092A JP 7802973 B2 JP7802973 B2 JP 7802973B2
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Description

本発明は、負荷特性および信頼性に優れた水系電解液電池と、前記電池を備えたパッチに関するものである。 The present invention relates to an aqueous electrolyte battery with excellent load characteristics and reliability, and a patch equipped with such a battery.

空気電池やアルカリ電池などの、水系電解液を用いた電池は、外装体に金属缶を使用したボタン型の形状のものや、筒形の外装缶を用いた筒形形状のものが一般的である。 Batteries that use aqueous electrolytes, such as air batteries and alkaline batteries, are generally button-shaped with a metal can as the exterior body, or cylindrical with a cylindrical exterior can.

その一方で、前記のような負極を有する電池を、樹脂製フィルムで構成された外装体を用いたシート状電池とすることも行われている(特許文献1など)。 On the other hand, batteries having the above-mentioned negative electrodes have also been made into sheet-type batteries using an exterior body made of a resin film (see, for example, Patent Document 1).

このような電池では、その形態などの特徴を生かして、体温パッチなどのような身体用の各種センサの電源用途への利用が検討されているが、特許文献1においては、こうしたニーズにより良好に対応させるべく、ユーザーが交換後の電池を廃棄しても環境への影響を可及的に低減できるように、pHが低い電解液を使用している。 Taking advantage of their shape and other characteristics, such batteries are being considered for use as power sources for various body sensors, such as temperature patches. To better meet these needs, Patent Document 1 uses a low-pH electrolyte so that the impact on the environment can be minimized when users dispose of replaced batteries.

なお、前記のような低pHの電解液を適用すると電池の放電容量が低下しやすいが、特許文献1に記載の電池では、樹脂製の微多孔膜や不織布、またはセロファンフィルムなどの半透膜からなり、透気度が特定値以上に制限されたセパレータを適用することで、こうした問題を回避している。 Note that using an electrolyte with a low pH, such as that described above, tends to reduce the battery's discharge capacity, but the battery described in Patent Document 1 avoids this problem by using a separator made of a semipermeable membrane such as a resin microporous membrane, nonwoven fabric, or cellophane film, with an air permeability limited to a specific value or higher.

国際公開第2018/056307号International Publication No. 2018/056307

ところで、水系電解液を有する電池では、近年、比較的大きな電流値での放電が要求される用途への適用も検討されており、それを受けて、負荷特性の向上が求められる場合もあるが、特許文献1に記載の技術においては、かかる点に未だ改善の余地がある。 In recent years, the application of batteries containing aqueous electrolytes to applications requiring discharge at relatively large current values has been considered, and as a result, there are cases where improvements in load characteristics are required. However, the technology described in Patent Document 1 still leaves room for improvement in this regard.

他方、例えば、樹脂製の不織布のような、透気度が非常に小さく、イオン透過性に優れる膜をセパレータに使用することで、電池の負荷特性を高めることも考えられるが、このようなセパレータを有する電池では、微短絡が生じやすく、信頼性が損なわれるといった問題もある。 On the other hand, it is possible to improve the load characteristics of a battery by using a membrane with very low air permeability and excellent ion permeability, such as a resin nonwoven fabric, as a separator, but batteries using such separators are prone to micro-short circuits, which can reduce their reliability.

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、負荷特性および信頼性に優れた水系電解液電池と、前記電池を備えたパッチとを提供することにある。 The present invention was made in consideration of the above circumstances, and its purpose is to provide an aqueous electrolyte battery with excellent load characteristics and reliability, and a patch equipped with such a battery.

本発明の水系電解液電池は、正極、金属材料を含有する負極、セパレータおよび水系電解液が外装体内に収容されてなり、前記セパレータは、厚みが5μm以上100μm以下で、透気度が10sec/100mL以上3000sec/100mL以下で、水との接触角が90°以下である多孔質膜であり、前記負極は、電解亜鉛箔を有することを特徴とするものである。 The aqueous electrolyte battery of the present invention comprises a positive electrode, a negative electrode containing a metallic material, a separator, and an aqueous electrolyte housed within an exterior case; the separator is a porous film having a thickness of 5 μm to 100 μm, an air permeability of 10 sec/100 mL to 3000 sec/100 mL, and a contact angle with water of 90° or less; and the negative electrode comprises electrolytic zinc foil.

また、本発明のパッチは、身体に装着可能であって、電源として、本発明の水系電解液電池を備えたことを特徴とするものである。 The patch of the present invention is characterized by being wearable on the body and including the aqueous electrolyte battery of the present invention as a power source.

本発明によれば、負荷特性および信頼性に優れた水系電解液電池と、前記電池を備えたパッチとを提供することができる。 The present invention provides an aqueous electrolyte battery with excellent load characteristics and reliability, and a patch equipped with the battery.

本発明の水系電解液電池の一例を模式的に表す平面図である。1 is a plan view schematically illustrating an example of an aqueous electrolyte battery of the present invention. 図1のI-I線断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II in FIG. 1.

本発明の水系電解液電池のセパレータは、樹脂製であって、厚みが5μm以上100μm以下で、透気度が10sec/100mL以上3000sec/100mL以下で、水との接触角が90°以下である多孔質膜で構成されている。 The separator of the aqueous electrolyte battery of the present invention is made of resin and is composed of a porous film with a thickness of 5 μm to 100 μm, an air permeability of 10 sec/100 mL to 3000 sec/100 mL, and a contact angle with water of 90° or less.

前記の通り、セロファンフィルムなどの半透膜を使用した場合は、例えばpHが3以上12未満の電解液を用いた場合でも、電池の放電容量の低下を防ぐことができる。その一方で、半透膜はイオン透過性を有するものの、透気度が非常に大きい実質的には無孔性の膜であるため、電池反応を担うイオンの透過量が限定的で、電池の負荷特性(重負荷での放電特性)を低下させやすい。 As mentioned above, when a semipermeable membrane such as cellophane film is used, a decrease in the battery's discharge capacity can be prevented, even when an electrolyte with a pH of 3 or higher but less than 12 is used. On the other hand, although semipermeable membranes are ion-permeable, they are essentially non-porous membranes with very high air permeability, which limits the amount of ions that drive the battery reaction that can pass through, making them susceptible to a decrease in the battery's load characteristics (discharge characteristics under heavy loads).

他方、ポリオレフィンなどの樹脂で構成された不織布は、透気度が5sec/100mL未満程度でイオン透過性が非常に高く、これをセパレータに用いた電池では、負荷特性の低下を抑制できるものの、微短絡を引き起こしやすく、信頼性や貯蔵性に劣る。これは、不織布からなるセパレータは通常は空孔(空隙)が大きいため、正極または負極の表面の凸部が、この空孔を通って対極に触れてしまうためであると考えられる。 On the other hand, nonwoven fabrics made from resins such as polyolefins have an air permeability of less than 5 sec/100 mL and very high ion permeability. While batteries using these as separators can prevent a decline in load characteristics, they are prone to micro-short circuits and have poor reliability and storage capacity. This is thought to be because separators made from nonwoven fabrics typically have large pores (voids), allowing protrusions on the surface of the positive or negative electrode to pass through these pores and come into contact with the counter electrode.

また、非水二次電池などで一般に使用されている、ポリオレフィンなどの樹脂製の微多孔膜をセパレータに使用した場合は、不織布をセパレータに使用する場合に比べて前記の微短絡の発生を良好に抑制できるものの、半透膜をセパレータとした場合と同様に、電池の負荷特性が低下しやすくなる。本発明者らの検討によれば、前記樹脂製の微多孔膜は、水系の電解液に濡れ難く、イオン透過性に劣ることが負荷特性を低下させる原因であることが判明した。 Furthermore, when a microporous membrane made of a resin such as polyolefin, which is commonly used in non-aqueous secondary batteries, is used as the separator, the occurrence of the aforementioned micro-short circuit can be suppressed more effectively than when a nonwoven fabric is used as the separator. However, as with the use of a semipermeable membrane as the separator, the load characteristics of the battery are likely to deteriorate. According to the inventors' investigations, it was found that the microporous membrane made of the resin is difficult to wet with aqueous electrolyte solutions and has poor ion permeability, which is the cause of the deteriorated load characteristics.

そこで、本発明では、特定の厚みで、特定の透気度を有し、かつ水との接触角が90°以下の、樹脂製の多孔質膜をセパレータとして使用することとした。前記の多孔質膜であれば、水系電解液を構成する溶媒である「水」との親和性が高く、その透過性も良好であるため、セパレータにおけるイオン透過量が多くなることから、これをセパレータとして用いることで、電池の重負荷放電時にも大きな容量を引き出すことが可能となる。 In this invention, therefore, a porous resin membrane with a specific thickness, specific air permeability, and a contact angle with water of 90° or less is used as the separator. This porous membrane has a high affinity with water, the solvent that makes up the aqueous electrolyte, and good permeability, allowing a large amount of ions to pass through the separator. Therefore, by using this as a separator, it is possible to extract a large capacity from the battery even during heavy load discharge.

また、前記多孔質膜は、透気度が高く通気性がある程度制限されていることに加えて、ある程度の厚みを有していることから、これをセパレータに用いた電池では、前記の微短絡の発生を抑制できる。 In addition, the porous membrane has high air permeability and limited breathability to a certain extent, and also has a certain thickness, so batteries using it as a separator can suppress the occurrence of the micro-short circuit.

本発明の水系電解液電池では、前記の作用によって、優れた負荷特性と、高い信頼性の維持との両立を可能としている。 The aqueous electrolyte battery of the present invention achieves both excellent load characteristics and high reliability through the above-mentioned effects.

水系電解液電池のセパレータとして用いる多孔質膜は、水との接触角が、90°以下であり、70°以下であることが好ましく、60°以下であることが特に好ましい。水との接触角がこのような値を満たし、かつ透気度が後述する範囲内の多孔質膜であれば、これをセパレータとして用いることで、水系電解液との親和性が高く、イオン透過性が良好となるため、電池の負荷特性を高めることが可能となる。セパレータとして用いる多孔質膜の水との接触角の下限値は、特に制限はないが、通常は10°以上であり、使用できる樹脂の種類や親水化処理の条件を広げ製造しやすくするため、20°以上であることが好ましく、30°以上であることが特に好ましい。 The porous membrane used as the separator in an aqueous electrolyte battery has a contact angle with water of 90° or less, preferably 70° or less, and particularly preferably 60° or less. If the porous membrane has a contact angle with water that satisfies these values and an air permeability within the range described below, using it as a separator will have high affinity with the aqueous electrolyte and good ion permeability, thereby improving the load characteristics of the battery. There is no particular limit to the lower limit of the contact angle with water of the porous membrane used as a separator, but it is usually 10° or more. To broaden the range of resins that can be used and the conditions for hydrophilization treatment, and to facilitate manufacturing, a contact angle of 20° or more is preferred, and a contact angle of 30° or more is particularly preferred.

本明細書でいう多孔質膜における水との接触角は、多孔質膜の表面にイオン交換水を50μL滴下し、1分後に側面から測定される値である。接触角の測定は、例えば、Fibro社製の動的接触角計「1100DAT」(商品名)などの、一般的な測定装置によって実施することができる。 The water contact angle of a porous membrane referred to in this specification is the value measured from the side after 1 minute after 50 μL of ion-exchanged water is dropped onto the surface of the porous membrane. Contact angles can be measured using a common measuring device, such as the dynamic contact angle meter "1100DAT" (product name) manufactured by Fibro.

水系電解液電池のセパレータとして用いる多孔質膜の透気度は、3000sec/100mL以下であり、1000sec/100mL以下であることが好ましく、600sec/100mL以下であることが特に好ましい。多孔質膜における透気度がこのような値を満たし、かつ水との接触角が前記の値を満たす場合には、これをセパレータとして用いることで、前記の通り、電池の負荷特性を高めることができる。ただし、透気度が小さすぎる多孔質膜をセパレータに使用すると、電池の微短絡が生じやすくなる。よって、微短絡の発生を抑えて電池の信頼性を高める観点からは、セパレータとして用いる多孔質膜の透気度は、10sec/100mL以上であり、20sec/100mL以上であることが好ましく、50sec/100mL以上であることが特に好ましい。なお、セパレータが複数の層で構成されている場合は、セパレータ全体として透気度が前記範囲となるよう各層を構成すればよい。 The air permeability of a porous membrane used as a separator in an aqueous electrolyte battery is 3000 sec/100 mL or less, preferably 1000 sec/100 mL or less, and particularly preferably 600 sec/100 mL or less. If the air permeability of the porous membrane satisfies these values and the contact angle with water satisfies the above values, using it as a separator can improve the load characteristics of the battery, as described above. However, if a porous membrane with too low an air permeability is used as a separator, micro-short circuits in the battery are more likely to occur. Therefore, from the perspective of suppressing the occurrence of micro-short circuits and improving battery reliability, the air permeability of a porous membrane used as a separator is 10 sec/100 mL or more, preferably 20 sec/100 mL or more, and particularly preferably 50 sec/100 mL or more. Note that if the separator is composed of multiple layers, each layer may be configured so that the air permeability of the separator as a whole is within the above range.

本明細書でいう多孔質膜の透気度は、JIS P 8117に規定のガーレー法によって求められる値である。 The air permeability of a porous membrane referred to in this specification is the value determined by the Gurley method specified in JIS P 8117.

また、水系電解液電池のセパレータとして用いる多孔質膜は、電池の微短絡の発生を良好に抑制する観点から、5μm以上であり、また、セパレータが厚くなることによる電池の体積容量密度の低下を抑制する観点から、100μm以下であり、30μm以下であることが好ましい。 In addition, the porous membrane used as the separator in an aqueous electrolyte battery is 5 μm or more in order to effectively prevent the occurrence of micro-short circuits in the battery, and is 100 μm or less, preferably 30 μm or less, in order to prevent a decrease in the volumetric capacity density of the battery due to an increase in the separator thickness.

セパレータとして用いる多孔質膜は樹脂製である。多孔質膜を構成する樹脂には、水との親和性が高いもの、および水との親和性が低いもののいずれも使用することができるが、電池のセパレータに通常使用されているポリオレフィン〔ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、エチレン-プロピレン共重合体など〕を使用することが好ましい。 The porous membrane used as the separator is made of resin. The resin that makes up the porous membrane can be either one with high or low affinity for water, but it is preferable to use polyolefins (polyethylene (PE), polypropylene (PP), ethylene-propylene copolymers, etc.) that are commonly used in battery separators.

多孔質膜としては、前記のような樹脂で構成された微多孔膜(電池のセパレータとして一般に使用されている「微多孔膜」と称される多孔質膜)を使用することができる。 The porous membrane can be a microporous membrane made of the resin described above (a porous membrane commonly used as a battery separator and known as a "microporous membrane").

多孔質膜は、例えば、前記のような樹脂で構成された微多孔膜などの多孔質膜の中から、前記の透気度および厚みを満たすものを選択すればよい。なお、樹脂製の微多孔膜の場合、空孔率や空孔の曲路率を調節することで、透気度を調整することができる。 The porous membrane may be selected from porous membranes such as microporous membranes made of the resins described above, so long as they satisfy the above-mentioned air permeability and thickness requirements. In the case of microporous membranes made of resin, the air permeability can be adjusted by adjusting the porosity and tortuosity of the pores.

また、多孔質膜の構成樹脂として好適なポリオレフィンなどは、水に対する親和性が低く、これによって形成した多孔質膜は、水との接触角が前記の上限値を上回る。しかし、このような樹脂で構成された多孔質膜の場合、親水化処理を施すことで水との接触角が前記の値を満たすようにすれば、セパレータとして使用することができる。 In addition, polyolefins and other resins suitable for use as constituent resins of porous membranes have low affinity for water, and porous membranes formed from these have a contact angle with water that exceeds the upper limit mentioned above. However, porous membranes made from such resins can be used as separators if they are subjected to a hydrophilization treatment so that the contact angle with water satisfies the above-mentioned value.

多孔質膜の親水化処理としては、硫酸処理によって多孔質膜の構成樹脂にスルホン酸基を導入する方法、フッ素ガスと酸素原子および/または硫黄原子を含有する反応性ガスによって処理する方法などが挙げられる(これらの方法は、いずれも特開2000-355633号公報などに開示されている)。また、コロナ放電処理、大気圧プラズマ処理などの一般的な樹脂フィルムの親水化処理方法によっても、多孔質膜の親水化処理を行うことができる。 Examples of hydrophilic treatments for porous membranes include a method of introducing sulfonic acid groups into the constituent resin of the porous membrane by sulfuric acid treatment, and a method of treatment with fluorine gas and a reactive gas containing oxygen atoms and/or sulfur atoms (both of these methods are disclosed in, for example, JP 2000-355633 A). Porous membranes can also be hydrophilized using common methods for hydrophilizing resin films, such as corona discharge treatment and atmospheric pressure plasma treatment.

本発明の水系電解液電池は、電解液が水系電解液であり、かつ前記の多孔質膜をセパレータとして有していればよく、その他の構成については特に制限はない。すなわち、本発明の水系電解液電池は、例えば、アルカリ電池(アルカリ一次電池、アルカリ二次電池);マンガン電池;空気電池;などといった、水系電解液を有する各種の電池の態様をとることができる。前記のアルカリ電池には、オキシ水酸化ニッケルを正極活物質とし、亜鉛系材料(亜鉛材料と亜鉛合金材料とを纏めてこのように称する)を負極活物質とするニッケル亜鉛電池;酸化銀を正極活物質とし、亜鉛系材料を負極活物質とする銀亜鉛電池などが含まれる。 The aqueous electrolyte battery of the present invention is not particularly limited in its configuration, as long as it uses an aqueous electrolyte and has the porous membrane as a separator. In other words, the aqueous electrolyte battery of the present invention can take the form of various batteries that use an aqueous electrolyte, such as alkaline batteries (alkaline primary batteries, alkaline secondary batteries); manganese batteries; and air batteries. Examples of such alkaline batteries include nickel-zinc batteries that use nickel oxyhydroxide as the positive electrode active material and a zinc-based material (a term that collectively refers to zinc materials and zinc alloy materials) as the negative electrode active material; and silver-zinc batteries that use silver oxide as the positive electrode active material and a zinc-based material as the negative electrode active material.

水系電解液電池の電解液は、溶媒としての水に電解質塩を溶解させた水溶液である。電解液として使用される水溶液は、特に限定はされず、アルカリ乾電池に使用される高濃度のアルカリ電解液(pH:約14)を使用することも可能である。ただし、廃棄時の環境負荷の低減や外装体の破損などにより電解液が漏出した際の安全性確保の点から、電解液のpHはできるだけ中性に近いことが好ましく、pHが、3以上であることが好ましく、5以上であることがより好ましく、また、12未満であることが好ましく、10以下であることがより好ましく、負極活物質の腐食抑制などの点から、7未満であることがさらに好ましい。 The electrolyte in an aqueous electrolyte battery is an aqueous solution in which an electrolyte salt is dissolved in water as a solvent. There are no particular limitations on the aqueous solution used as the electrolyte, and it is possible to use a high-concentration alkaline electrolyte (pH: approximately 14) used in alkaline dry batteries. However, from the standpoint of reducing the environmental impact during disposal and ensuring safety in the event of electrolyte leakage due to damage to the exterior, it is preferable that the pH of the electrolyte be as close to neutral as possible. The pH is preferably 3 or higher, more preferably 5 or higher, and preferably less than 12, more preferably 10 or lower. From the standpoint of inhibiting corrosion of the negative electrode active material, a pH of less than 7 is even more preferable.

電解液として使用される前記水溶液の電解質塩としては、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、塩化アンモニウムや塩化亜鉛などの塩化物;アルカリ金属やアルカリ土類金属の水酸化物(水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウムなど)、酢酸塩(酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸マグネシウムなど)、硝酸塩(硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸マグネシウムなど)、硫酸塩(硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウムなど)、リン酸塩(リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸マグネシウムなど)、ホウ酸塩(ホウ酸ナトリウム、ホウ酸カリウム、ホウ酸マグネシウムなど)、クエン酸塩(クエン酸ナトリウム、クエン酸カリウム、クエン酸マグネシウムなど)、グルタミン酸塩(グルタミン酸ナトリウム、グルタミン酸カリウム、グルタミン酸マグネシウムなど);アルカリ金属の炭酸水素塩(炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウムなど);アルカリ金属の過炭酸塩(過炭酸ナトリウム、過炭酸カリウムなど);フッ化物などのハロゲンを含む化合物;多価カルボン酸;などが挙げられ、前記水溶液は、これらの電解質塩のうちの1種または2種以上を含有していればよい。 The electrolyte salts of the aqueous solution used as the electrolyte include chlorides such as sodium chloride, potassium chloride, magnesium chloride, calcium chloride, ammonium chloride, and zinc chloride; hydroxides of alkali metals and alkaline earth metals (lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, magnesium hydroxide, etc.); acetates (sodium acetate, potassium acetate, magnesium acetate, etc.); nitrates (sodium nitrate, potassium nitrate, magnesium nitrate, etc.); sulfates (sodium sulfate, potassium sulfate, magnesium sulfate, etc.); phosphates (sodium phosphate, potassium phosphate, magnesium phosphate, etc.); ), borates (sodium borate, potassium borate, magnesium borate, etc.), citrates (sodium citrate, potassium citrate, magnesium citrate, etc.), glutamates (sodium glutamate, potassium glutamate, magnesium glutamate, etc.); alkali metal bicarbonates (sodium bicarbonate, potassium bicarbonate, etc.); alkali metal percarbonates (sodium percarbonate, potassium percarbonate, etc.); halogen-containing compounds such as fluorides; polycarboxylic acids; and the aqueous solution may contain one or more of these electrolyte salts.

なお、前記電解質塩として、塩酸、硫酸および硝酸より選択される強酸と、アンモニアや、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなど金属元素の水酸化物に代表される弱塩基との塩が好ましく、アンモニウム塩または特定の金属元素の塩を使用することがより好ましい。具体的には、Cl、SO 2-、HSO およびNO より選択される少なくとも1種のイオンと、Alイオン、Mgイオン、Feイオンおよびアンモニウムイオンより選択される少なくとも1種のイオンとの塩であることがより好ましく、硫酸アンモニウム、硫酸水素アンモニウム〔(NH)HSO〕、塩化アンモニウム、硝酸アンモニウムなどのアンモニウム塩;硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウムなどのアルミニウム塩;硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム、塩化水酸化マグネシウム〔MgCl(OH)〕、硝酸マグネシウムなどのマグネシウム塩;硫酸鉄(II)、硫酸アンモニウム鉄(II)〔(NHFe(SO〕、硫酸鉄(III)、塩化鉄(II)、硝酸鉄(II)などの鉄塩;などが例示される。 The electrolyte salt is preferably a salt of a strong acid selected from hydrochloric acid, sulfuric acid, and nitric acid with a weak base such as ammonia or a hydroxide of a metal element such as aluminum hydroxide or magnesium hydroxide, and more preferably an ammonium salt or a salt of a specific metal element. Specific examples include a salt of at least one ion selected from Cl - , SO 4 2- , HSO 4 - , and NO 3 - with at least one ion selected from Al ion, Mg ion, Fe ion, and ammonium ion. Examples include ammonium salts such as ammonium sulfate, ammonium hydrogen sulfate [(NH 4 )HSO 4 ], ammonium chloride, and ammonium nitrate; aluminum salts such as aluminum sulfate, aluminum chloride, and aluminum nitrate; magnesium salts such as magnesium sulfate, magnesium chloride, magnesium chloride hydroxide [MgCl(OH)], and magnesium nitrate; and iron salts such as iron(II) sulfate, ammonium iron(II) sulfate [(NH 4 ) 2 Fe(SO 4 ) 2 ], iron(III) sulfate, iron(II) chloride, and iron(II) nitrate.

水系電解液電池の負極には、金属や合金といった金属材料を負極活物質として使用することが通常であるが、前記例示の強酸と弱塩基との塩を含有する水溶液からなる電解液は、塩化ナトリウムなどの強酸と強塩基との塩を含有する電解液などに比べて、負極活物質である金属材料を腐食させる作用が比較的弱い。また、強酸の塩のうち、Al、MgおよびFeより選択される金属元素の塩またはアンモニウム塩を含有する電解液は、例えば塩化亜鉛水溶液などに比べて比較的高い導電率を有している。よって、強酸と弱塩基との塩として、Cl、SO 2-、HSO およびNO より選択される少なくとも1種のイオンと、Alイオン、Mgイオン、Feイオンおよびアンモニウムイオンより選択される少なくとも1種のイオンとの塩を含有する水溶液からなる電解液を用いた場合には、水系電解液電池の放電特性をより高めることができる。 Although metallic materials such as metals and alloys are typically used as the negative electrode active material for the negative electrode of aqueous electrolyte batteries, electrolytes consisting of aqueous solutions containing salts of strong acids and weak bases, such as those exemplified above, have a relatively weaker corrosive effect on the metallic material serving as the negative electrode active material than electrolytes containing salts of strong acids and strong bases, such as sodium chloride. Furthermore, electrolytes containing salts of metal elements selected from Al, Mg, and Fe, or ammonium salts, among salts of strong acids, have relatively higher electrical conductivity than, for example, aqueous zinc chloride solutions. Therefore, when an electrolyte consisting of an aqueous solution containing, as the salt of a strong acid and a weak base, at least one ion selected from Cl , SO 4 2− , HSO 4 , and NO 3 and at least one ion selected from Al ions, Mg ions, Fe ions, and ammonium ions is used, the discharge characteristics of aqueous electrolyte batteries can be further improved.

ただし、ClイオンとFe3+イオンとの塩〔塩化鉄(III)〕については、その他のイオンの組み合わせによる塩に比べて負極活物質である金属材料を腐食させる作用が強いため、塩化鉄(III)以外の塩を用いることが好ましく、負極活物質である金属材料を腐食させる作用がより弱いことから、アンモニウム塩を用いることがより好ましい。 However, a salt of Cl ions and Fe ions [iron (III) chloride] has a stronger corrosive effect on the metal material that is the negative electrode active material than salts made from other ion combinations, so it is preferable to use a salt other than iron (III) chloride, and it is more preferable to use an ammonium salt because it has a weaker corrosive effect on the metal material that is the negative electrode active material.

また、前記強酸と弱塩基との塩のうち、過塩素酸塩は、加熱や衝撃により燃焼や爆発の危険を生じることから、環境負荷や廃棄時の安全性の観点からは、前記水溶液に含有させないか、または含有しても過塩素酸イオンの量がわずか(100ppm未満が好ましく、10ppm未満がより好ましい)であることが好ましい。 Furthermore, among the salts of strong acids and weak bases, perchlorates pose a risk of combustion or explosion when heated or impacted. Therefore, from the standpoint of environmental impact and safety during disposal, it is preferable that they are not contained in the aqueous solution, or that, if they are contained, the amount of perchlorate ions be very small (preferably less than 100 ppm, and more preferably less than 10 ppm).

また、前記強酸と弱塩基との塩のうち、塩化亜鉛や硫酸銅などに代表される重金属塩(鉄の塩を除く)は、有害であるものが多いため、環境負荷や廃棄時の安全性の観点からは、前記水溶液に含有させないか、または含有しても鉄イオンを除く重金属イオンの量がわずか(100ppm未満が好ましく、10ppm未満がより好ましい)であることが好ましい。 Furthermore, among the salts of strong acids and weak bases, heavy metal salts (excluding iron salts), such as zinc chloride and copper sulfate, are often harmful. Therefore, from the standpoint of environmental impact and safety during disposal, it is preferable that they not be included in the aqueous solution, or that, if they are included, the amount of heavy metal ions excluding iron ions be very small (preferably less than 100 ppm, and more preferably less than 10 ppm).

また、水系電解液電池が空気電池の場合には、電解液として使用できる前記水溶液は、沸点が150℃以上の水溶性高沸点溶媒を、水と共に溶媒として含有していることが好ましい。空気電池においては、放電を行い負極の残存容量が減っていくと、それに従って電圧が低下していくが、残存容量が少なくなる放電後期では電圧の低下に加えてその変動が大きくなりやすい。しかしながら、前記水溶液が水溶性高沸点溶媒を含有している場合には、こうした放電後期の電圧の変動を抑えて、より良好な放電特性を有する空気電池とすることができる。水溶性高沸点溶媒の沸点の上限値は、通常、320℃である。 Furthermore, when the aqueous electrolyte battery is an air battery, the aqueous solution that can be used as the electrolyte preferably contains a water-soluble high-boiling-point solvent with a boiling point of 150°C or higher as a solvent together with water. In an air battery, as the remaining capacity of the negative electrode decreases during discharge, the voltage decreases accordingly. However, in the latter stages of discharge when the remaining capacity becomes low, not only does the voltage decrease but the voltage fluctuations tend to become greater. However, if the aqueous solution contains a water-soluble high-boiling-point solvent, this voltage fluctuation in the later stages of discharge can be suppressed, resulting in an air battery with better discharge characteristics. The upper limit of the boiling point of the water-soluble high-boiling-point solvent is typically 320°C.

水溶性高沸点溶媒は、その表面張力や比誘電率が高いことが望ましく、具体例としては、エチレングリコール(沸点197℃、表面張力48mN/m、比誘電率39)、プロピレングリコール(沸点188℃、表面張力36mN/m、比誘電率32)、グリセリン(沸点290℃、表面張力63mN/m、比誘電率43)などの多価アルコール;PEG(例えば、沸点230℃、表面張力43mN/m、比誘電率35)などのポリアルキレングリコール(分子量が600以下のものが好ましい);などが挙げられる。電解質液には、これらの水溶性高沸点溶媒のうちの1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよいが、グリセリンを使用することがより好ましい。 It is desirable for the water-soluble high-boiling-point solvent to have high surface tension and dielectric constant. Specific examples include polyhydric alcohols such as ethylene glycol (boiling point 197°C, surface tension 48 mN/m, dielectric constant 39), propylene glycol (boiling point 188°C, surface tension 36 mN/m, dielectric constant 32), and glycerin (boiling point 290°C, surface tension 63 mN/m, dielectric constant 43); polyalkylene glycols (preferably with a molecular weight of 600 or less) such as PEG (e.g., boiling point 230°C, surface tension 43 mN/m, dielectric constant 35); and the like. The electrolyte solution may contain only one of these water-soluble high-boiling-point solvents, or two or more may be used in combination; however, it is more preferable to use glycerin.

水溶性高沸点溶媒を使用する場合、その使用による効果を良好に確保する観点から、前記水溶液の全溶媒中の水溶性高沸点溶媒の含有量は、1質量%以上であることが好ましく、3質量%以上であることがより好ましい。ただし、前記水溶液中の水溶性高沸点溶媒の量が多すぎると、前記水溶液のイオン伝導性が小さくなりすぎて、電池特性が低下する虞があることから、前記水溶液の全溶媒中の水溶性高沸点溶媒の含有量は、30質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましい。 When a water-soluble high-boiling-point solvent is used, in order to ensure the desired effects of its use, the content of the water-soluble high-boiling-point solvent in the total solvent of the aqueous solution is preferably 1% by mass or more, and more preferably 3% by mass or more. However, if the amount of water-soluble high-boiling-point solvent in the aqueous solution is too large, the ionic conductivity of the aqueous solution may become too low, which may result in a deterioration in battery characteristics. Therefore, the content of the water-soluble high-boiling-point solvent in the total solvent of the aqueous solution is preferably 30% by mass or less, and more preferably 20% by mass or less.

前記水溶液における電解質塩の濃度は、例えば、前記水溶液の導電率を80~700mS/cm程度に調整できる濃度であればよく、通常は、5~50質量%である。 The concentration of the electrolyte salt in the aqueous solution may be, for example, a concentration that can adjust the conductivity of the aqueous solution to approximately 80 to 700 mS/cm, and is typically 5 to 50% by mass.

電解液として使用される前記水溶液には、その溶媒(水または水と水溶性高沸点溶媒との混合溶媒)中にインジウム化合物が溶解していることが好ましい。前記水溶液中にインジウム化合物が溶解している場合には、電池内での水素ガスの発生を良好に抑制することができる。 The aqueous solution used as the electrolyte preferably contains an indium compound dissolved in its solvent (water or a mixed solvent of water and a water-soluble high-boiling-point solvent). When an indium compound is dissolved in the aqueous solution, hydrogen gas generation within the battery can be effectively suppressed.

前記水溶液に溶解させるインジウム化合物としては、水酸化インジウム、酸化インジウム、硫酸インジウム、硫化インジウム、硝酸インジウム、臭化インジウム、塩化インジウムなどが挙げられる。 Examples of indium compounds that can be dissolved in the aqueous solution include indium hydroxide, indium oxide, indium sulfate, indium sulfide, indium nitrate, indium bromide, and indium chloride.

インジウム化合物の前記水溶液中の濃度は、質量基準で、0.005%以上であることが好ましく、0.01%以上であることがより好ましく、0.05%以上であることが特に好ましく、また、1%以下であることが好ましく、0.5%以下であることがより好ましく、0.1%以下であることが特に好ましい。 The concentration of the indium compound in the aqueous solution is preferably 0.005% or more by mass, more preferably 0.01% or more, and particularly preferably 0.05% or more, and is preferably 1% or less, more preferably 0.5% or less, and particularly preferably 0.1% or less.

前記水溶液には、前記の各成分の他に、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて公知の各種添加剤を添加してもよい。例えば、負極に用いる金属材料の腐食(酸化)を防止するために、酸化亜鉛を添加するなどしてもよい。 In addition to the above-mentioned components, various known additives may be added to the aqueous solution as needed, as long as they do not impair the effects of the present invention. For example, zinc oxide may be added to prevent corrosion (oxidation) of the metal material used in the negative electrode.

また、電解液を構成する水溶液はゲル化されていてもよく、電解質塩を含有するpHが3以上12未満の前記水溶液と、増粘剤(ポリアクリル酸ソーダ、カルボキシメチルセルロースなど)とを配合してなるゲル状の電解液(ゲル状電解質)を、水系電解液電池の電解液に使用することも好ましい。この場合にも、放電後期の電圧の変動を抑えて水系電解液電池の放電特性をより高めることができ、また、ゲル状の電解液からの水の揮発が抑制されるため、特に外装体に空気孔を形成する空気電池において、電解液の組成変動による放電特性の低下を抑制することができ、電池の貯蔵特性をより高めることも可能となる。 The aqueous solution that constitutes the electrolyte may be gelled. It is also preferable to use a gelled electrolyte (gelled electrolyte) composed of an aqueous solution containing an electrolyte salt and having a pH of 3 or greater but less than 12, combined with a thickener (such as sodium polyacrylate or carboxymethyl cellulose) as the electrolyte for an aqueous electrolyte battery. In this case, voltage fluctuations during the later stages of discharge can be suppressed, further improving the discharge characteristics of the aqueous electrolyte battery. Furthermore, because water evaporation from the gelled electrolyte is suppressed, deterioration in discharge characteristics due to fluctuations in the electrolyte composition can be suppressed, particularly in air batteries that have air holes in the exterior, and the storage characteristics of the battery can also be further improved.

水系電解液電池がアルカリ電池やマンガン電池の場合、その正極には、例えば、正極活物質、導電助剤およびバインダを含有する正極合剤層を集電体の片面または両面に有する構造のものが使用できる。 When the aqueous electrolyte battery is an alkaline battery or a manganese battery, the positive electrode can have a structure in which, for example, a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material, a conductive additive, and a binder is provided on one or both sides of a current collector.

水系電解液がアルカリ電池の場合に使用可能な正極活物質としては、酸化銀(酸化第一銀、酸化第二銀など);二酸化マンガンなどのマンガン酸化物;オキシ水酸化ニッケル;銀とコバルト、ニッケルまたはビスマスとの複合酸化物;などが挙げられる。また、シート状電池がマンガン電池の場合の正極活物質には、二酸化マンガンなどのマンガン酸化物が使用される。 When the aqueous electrolyte is an alkaline battery, usable positive electrode active materials include silver oxide (silver (I) oxide, silver (II) oxide, etc.); manganese oxides such as manganese dioxide; nickel oxyhydroxide; and composite oxides of silver with cobalt, nickel, or bismuth. Furthermore, when the sheet-type battery is a manganese battery, manganese oxides such as manganese dioxide are used as the positive electrode active material.

正極合剤層に係る導電助剤には、例えば、アセチレンブラック;ケッチェンブラック;チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラック類;炭素繊維;などの炭素材料の他、金属繊維などの導電性繊維類;フッ化カーボン;銅、ニッケルなどの金属粉末類;ポリフェニレン誘導体などの有機導電性材料;などを用いることができる。 Conductive additives for the positive electrode mixture layer can include, for example, carbon materials such as acetylene black; ketjen black; carbon blacks such as channel black, furnace black, lamp black, and thermal black; carbon fibers; conductive fibers such as metal fibers; carbon fluoride; metal powders such as copper and nickel; and organic conductive materials such as polyphenylene derivatives.

正極合剤層に係るバインダとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ポリビニルピロリドン(PVP)などが挙げられる。 Examples of binders for the positive electrode mixture layer include polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), styrene butadiene rubber (SBR), carboxymethyl cellulose (CMC), and polyvinylpyrrolidone (PVP).

正極合剤層中の組成としては、正極活物質の量が80~98質量%であることが好ましく、導電助剤の含有量が1.5~10質量%であることが好ましく、バインダの含有量が0.5~10質量%であることが好ましい。また、正極合剤層の厚み(集電体の片面あたりの厚み)は、30~300μmであることが好ましい。 The positive electrode mixture layer preferably contains 80 to 98% by mass of positive electrode active material, 1.5 to 10% by mass of conductive additive, and 0.5 to 10% by mass of binder. The thickness of the positive electrode mixture layer (thickness per side of the current collector) is preferably 30 to 300 μm.

正極合剤層を有する正極は、例えば、正極活物質、導電助剤およびバインダなどを水またはN-メチル-2-ピロリドン(NMP)などの有機溶媒に分散させて正極合剤含有組成物(スラリー、ペーストなど)を調製し(バインダは溶媒に溶解していてもよい)、これを集電体上に塗布し乾燥し、必要に応じてカレンダ処理などのプレス処理を施す工程を経て製造することができる。 A positive electrode having a positive electrode mixture layer can be manufactured, for example, by dispersing the positive electrode active material, conductive additive, binder, etc. in water or an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) to prepare a positive electrode mixture-containing composition (slurry, paste, etc.) (the binder may be dissolved in the solvent), applying this to a current collector, drying it, and, if necessary, performing a pressing process such as calendaring.

また、水系電解液電池が空気電池の場合の正極には、触媒層を有するもの、例えば、触媒層と集電体とを積層した構造のものを使用することができる。 Furthermore, when the aqueous electrolyte battery is an air battery, the positive electrode can have a catalyst layer, for example, a structure in which a catalyst layer and a current collector are stacked.

触媒層には、触媒やバインダなどを含有させることができる。 The catalyst layer can contain catalysts, binders, etc.

触媒層に係る触媒としては、例えば、銀、白金族金属またはその合金、遷移金属、Pt/IrOなどの白金/金属酸化物、La1-xCaCoOなどのペロブスカイト酸化物、WCなどの炭化物、MnNなどの窒化物、二酸化マンガンなどのマンガン酸化物、カーボン〔黒鉛、カーボンブラック(アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなど)、木炭、活性炭など〕などが挙げられ、これらのうちの1種または2種以上が使用される。 Examples of the catalyst for the catalyst layer include silver, platinum group metals or alloys thereof, transition metals, platinum/metal oxides such as Pt/ IrO2 , perovskite oxides such as La1- xCaxCoO3 , carbides such as WC, nitrides such as Mn4N , manganese oxides such as manganese dioxide, and carbon ( graphite, carbon black (acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, thermal black, etc.), charcoal, activated carbon, etc.), and one or more of these may be used.

なお、触媒層は、電解液の成分を除く重金属の含有量が、1質量%以下であることが好ましい。重金属の含有量が前記のように少ない触媒層を有する正極の場合、特別な処理などを経ずに廃棄しても環境負荷が小さい電池とすることができる。 It is preferable that the catalyst layer contain no more than 1% by mass of heavy metals, excluding components of the electrolyte solution. A positive electrode having a catalyst layer with such a low heavy metal content can be disposed of without any special treatment, resulting in a battery with a low environmental impact.

本明細書でいう触媒層中の重金属の含有量は、蛍光X線分析により測定することができる。例えば、リガク社製「ZSX100e」を用い、励起源:Rh50kV、分析面積:φ10mmの条件で測定することができる。 The heavy metal content in the catalyst layer referred to in this specification can be measured by X-ray fluorescence analysis. For example, it can be measured using a Rigaku Corporation "ZSX100e" under the following conditions: excitation source: Rh 50 kV, analysis area: φ10 mm.

よって、触媒層に係る触媒には、重金属を含有していないものが推奨され、前記の各種カーボンを使用することがより好ましい。 For this reason, it is recommended that the catalyst used in the catalyst layer does not contain heavy metals, and it is more preferable to use the various carbons mentioned above.

また、正極の反応性をより高める観点からは、触媒として使用するカーボンの比表面積は、200m/g以上であることが好ましく、300m/g以上であることがより好ましく、500m/g以上であることがさらに好ましい。本明細書でいうカーボンの比表面積は、JIS K 6217に準じた、BET法によって求められる値であり、例えば、窒素吸着法による比表面積測定装置(Mountech社製「Macsorb HM modele-1201」)を用いて測定することができる。なお、カーボンの比表面積の上限値は、通常、2000m/g程度である。 Furthermore, from the viewpoint of further enhancing the reactivity of the positive electrode, the specific surface area of the carbon used as a catalyst is preferably 200 m 2 /g or more, more preferably 300 m 2 /g or more, and even more preferably 500 m 2 /g or more. The specific surface area of carbon referred to in this specification is a value determined by the BET method in accordance with JIS K 6217, and can be measured, for example, using a specific surface area measuring device ("Macsorb HM model-1201" manufactured by Mountech) using a nitrogen adsorption method. The upper limit of the specific surface area of carbon is usually about 2000 m 2 /g.

触媒層における触媒の含有量は、20~70質量%であることが好ましい。 The catalyst content in the catalyst layer is preferably 20 to 70% by mass.

触媒層に係るバインダとしては、PVDF、PTFE、フッ化ビニリデンの共重合体やテトラフルオロエチレンの共重合体〔フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体(PVDF-HFP)、フッ化ビニリデン-クロロトリフルオロエチレン共重合体(PVDF-CTFE)、フッ化ビニリデン-テトラフルオロエチレン共重合体(PVDF-TFE)、フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン-テトラフルオロエチレン共重合体(PVDF-HFP-TFE)など〕などのフッ素樹脂バインダなどが挙げられる。これらの中でも、テトラフルオロエチレンの重合体(PTFE)または共重合体が好ましく、PTFEがより好ましい。触媒層におけるバインダの含有量は、3~50質量%であることが好ましい。 Examples of binders for the catalyst layer include fluororesin binders such as PVDF, PTFE, vinylidene fluoride copolymers, and tetrafluoroethylene copolymers [such as vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-HFP), vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene copolymer (PVDF-CTFE), vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer (PVDF-TFE), and vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene copolymer (PVDF-HFP-TFE)]. Among these, tetrafluoroethylene polymer (PTFE) or copolymers are preferred, with PTFE being more preferred. The binder content in the catalyst layer is preferably 3 to 50% by mass.

触媒層を有する正極の場合、例えば、前記触媒、バインダなどを水と混合してロールで圧延し、集電体と密着させることにより製造することができる。また前記の触媒や必要に応じて使用するバインダなどを、水や有機溶媒に分散させて調製した触媒層形成用組成物(スラリー、ペーストなど)を、集電体の表面に塗布し乾燥した後に、必要に応じてカレンダ処理などのプレス処理を施す工程を経て製造することもできる。 A positive electrode with a catalyst layer can be manufactured, for example, by mixing the catalyst, binder, etc. with water, rolling the mixture with a roll, and then adhering it to a current collector. Alternatively, the catalyst and optional binder, etc., can be dispersed in water or an organic solvent to prepare a catalyst layer-forming composition (slurry, paste, etc.), which is then applied to the surface of the current collector, dried, and then optionally subjected to a pressing process such as calendaring.

正極合剤層を有する正極や触媒層を有する正極に係る集電体には、例えば、チタン、ニッケル、ステンレス鋼、銅などの金属の網、箔、エキスパンドメタル、パンチングメタル;カーボンの網、シート;などを用いることができる。正極に係る集電体の厚みは、10μm以上300μm以下であることが好ましい。 Current collectors for positive electrodes having a positive electrode mixture layer or a positive electrode having a catalyst layer can be made of, for example, metal mesh, foil, expanded metal, or punched metal such as titanium, nickel, stainless steel, or copper; or carbon mesh or sheet. The thickness of the current collector for the positive electrode is preferably 10 μm or more and 300 μm or less.

また、電池の外装体に樹脂フィルム製のシート状外装体(詳しくは後述する)を使用する場合、正極の集電体には、シート状外装体を構成する樹脂製フィルムを利用することもできる。この場合、例えば、樹脂製フィルムの、シート状外装体の内面となることが予定される面にカーボンペーストを塗布して集電体とし、この表面に前記と同様の方法で正極合剤層や触媒層を形成することで、正極とすることができる。前記のカーボンペースト層の厚みは、30~300μmであることが好ましい。 Furthermore, when a resin film sheet-like exterior (described in detail below) is used as the exterior of the battery, the resin film that constitutes the sheet-like exterior can also be used as the positive electrode current collector. In this case, for example, a carbon paste can be applied to the surface of the resin film that is intended to become the inner surface of the sheet-like exterior to form a current collector, and a positive electrode mixture layer and catalyst layer can be formed on this surface using the same method as above to form a positive electrode. The thickness of the carbon paste layer is preferably 30 to 300 μm.

水系電解液電池の負極には、亜鉛系材料(亜鉛または亜鉛合金)やマグネシウム系材料(マグネシウムまたはマグネシウム合金)、アルミニウム系材料(アルミニウムまたはアルミニウム合金)などの金属材料を含有するものが使用される。このような負極では、亜鉛やマグネシウムやアルミニウムといった金属が、活物質として作用する。 Aqueous electrolyte batteries use negative electrodes containing metal materials such as zinc-based materials (zinc or zinc alloys), magnesium-based materials (magnesium or magnesium alloys), and aluminum-based materials (aluminum or aluminum alloys). In such negative electrodes, metals such as zinc, magnesium, and aluminum act as the active material.

なお、電池の廃棄時の環境負荷の低減を考慮すると、負極に使用する金属材料は、水銀、カドミウム、鉛およびクロムの含有量が少ないことが好ましく、具体的な含有量が、質量基準で、水銀:0.1%以下、カドミウム:0.01%以下、鉛:0.1%以下、およびクロム:0.1%以下であることがより好ましい。 In consideration of reducing the environmental impact when batteries are disposed of, it is preferable that the metal material used for the negative electrode contains low amounts of mercury, cadmium, lead, and chromium, and more preferably the specific contents, by mass, are mercury: 0.1% or less, cadmium: 0.01% or less, lead: 0.1% or less, and chromium: 0.1% or less.

金属材料を含有する負極の具体例としては、前記材料で構成されたシート(亜鉛箔、亜鉛合金箔、マグネシウム箔、マグネシウム合金箔、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔など)などの金属シートが好ましく用いられる。このような負極の場合、その厚みは、10~500μmであることが好ましい。 Specific examples of negative electrodes containing metal materials include metal sheets made of the above materials (zinc foil, zinc alloy foil, magnesium foil, magnesium alloy foil, aluminum foil, aluminum alloy foil, etc.). The thickness of such negative electrodes is preferably 10 to 500 μm.

亜鉛合金の合金成分としては、例えば、インジウム、ビスマス、アルミニウムなどが挙げられ、前記元素の1種または複数種を含有する合金が用いられる。 Alloying components of zinc alloys include, for example, indium, bismuth, and aluminum, and alloys containing one or more of these elements are used.

亜鉛合金におけるインジウムの含有量は、例えば、質量基準で0.005%以上であり、また、0.1%以下である。ビスマスの含有量は、例えば、質量基準で0.002%以上であり、また、0.2%以下である。アルミニウムの含有量は、例えば、質量基準で0.001%以上であり、また、0.15%以下である。 The indium content in the zinc alloy is, for example, 0.005% or more and 0.1% or less by mass. The bismuth content is, for example, 0.002% or more and 0.2% or less by mass. The aluminum content is, for example, 0.001% or more and 0.15% or less by mass.

なお、亜鉛箔(亜鉛合金箔)としては、電解亜鉛箔と圧延亜鉛箔があるが、電解亜鉛箔の方が電池内で電解液との反応によるガスを生じ難いため、電解亜鉛箔が好ましく用いられ、特にビスマスを含有する電解亜鉛箔がより好ましく用いられる。電解亜鉛箔中でのビスマスの好適な含有量の範囲は、質量基準で0.02%以上0.1%以下である。 Zinc foil (zinc alloy foil) can be electrolytic zinc foil or rolled zinc foil. Electrolytic zinc foil is preferred because it is less likely to produce gas due to reaction with the electrolyte inside the battery, and electrolytic zinc foil containing bismuth is particularly preferred. The preferred range of bismuth content in electrolytic zinc foil is 0.02% to 0.1% by mass.

また、マグネシウム合金の合金成分としては、例えば、カルシウム、マンガン、亜鉛、アルミニウムなどが挙げられ、前記元素の1種または複数種を含有する合金が用いられる。 Also, alloy components of magnesium alloys include, for example, calcium, manganese, zinc, and aluminum, and alloys containing one or more of these elements are used.

マグネシウム合金におけるカルシウムの含有量は、例えば、質量基準で1%以上であり、また、3%以下である。マンガンの含有量は、例えば、質量基準で0.1%以上であり、また、0.5%以下である。亜鉛の含有量は、例えば、質量基準で0.4%以上であり、また、1%以下である。アルミニウムの含有量は、例えば、質量基準で8%以上であり、また、10%以下である。 The calcium content in the magnesium alloy is, for example, 1% or more and 3% or less by mass. The manganese content is, for example, 0.1% or more and 0.5% or less by mass. The zinc content is, for example, 0.4% or more and 1% or less by mass. The aluminum content is, for example, 8% or more and 10% or less by mass.

さらに、アルミニウム合金の合金成分としては、例えば、亜鉛、スズ、ガリウム、ケイ素、鉄、マグネシウム、マンガンなどが挙げられ、前記元素の1種または複数種を含有する合金が用いられる。 Furthermore, alloying components of aluminum alloys include, for example, zinc, tin, gallium, silicon, iron, magnesium, manganese, etc., and alloys containing one or more of the above elements are used.

アルミニウム合金における亜鉛の含有量は、例えば、質量基準で0.5%以上であり、また、10%以下である。スズの含有量は、例えば、質量基準で0.04%以上であり、また、1.0%以下である。ガリウムの含有量は、例えば、質量基準で0.003%以上であり、また、1.0%以下である。ケイ素の含有量は、例えば、質量基準で0.05%以下である。鉄の含有量は、例えば、質量基準で0.1%以下である。マグネシウムの含有量は、例えば、質量基準で0.1%以上であり、また、2.0%以下である。マンガンの含有量は、例えば、質量基準で0.01%以上であり、また、0.5%以下である。 The zinc content in the aluminum alloy is, for example, 0.5% or more and 10% or less by mass. The tin content is, for example, 0.04% or more and 1.0% or less by mass. The gallium content is, for example, 0.003% or more and 1.0% or less by mass. The silicon content is, for example, 0.05% or less by mass. The iron content is, for example, 0.1% or less by mass. The magnesium content is, for example, 0.1% or more and 2.0% or less by mass. The manganese content is, for example, 0.01% or more and 0.5% or less by mass.

また、金属材料を含有する負極の具体例としては、前記材料で構成された粒子などの金属粒子を含有する負極を例示することもできる。 Another example of a negative electrode containing a metal material is a negative electrode containing metal particles, such as particles made of the above-mentioned material.

金属粒子を含有する負極の場合、その金属粒子は、1種単独でもよく、2種以上であってもよい。 In the case of a negative electrode containing metal particles, the metal particles may be of one type or two or more types.

亜鉛系材料の粒子の粒度としては、例えば、全粒子中、粒径が75μm以下の粒子の割合が50質量%以下のものが好ましく、30質量%以下のものがより好ましく、また、粒径が100~200μmの粒子の割合が、50質量%以上、より好ましくは90質量%以上であるものが挙げられる。 As for the particle size of the zinc-based material, for example, the proportion of particles with a particle size of 75 μm or less among all particles is preferably 50% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, and the proportion of particles with a particle size of 100 to 200 μm is 50% by mass or more, more preferably 90% by mass or more.

また、マグネシウム系材料の粒子およびアルミニウム系材料の粒子の粒度としては、例えば、全粒子中、粒径が30μm以下の粒子の割合が50質量%以下のものが好ましく、30質量%以下のものがより好ましく、また、粒径が50~200μmの粒子の割合が、50質量%以上、より好ましくは90質量%以上であるものが挙げられる。 Furthermore, with regard to the particle size of the magnesium-based material particles and aluminum-based material particles, for example, the proportion of particles with a particle size of 30 μm or less among all particles is preferably 50 mass% or less, more preferably 30 mass% or less, and the proportion of particles with a particle size of 50 to 200 μm is 50 mass% or more, more preferably 90 mass% or more.

本明細書でいう金属粒子における粒度は、レーザー散乱粒度分布計(例えば、堀場製作所製「LA-920」)を用い、粒子を溶解しない媒体に、これらの粒子を分散させて測定した、体積基準での累積頻度50%における粒径(D50)である。 The particle size of metal particles referred to in this specification is the particle size (D 50 ) at a cumulative frequency of 50% on a volume basis, measured by dispersing the particles in a medium that does not dissolve the particles using a laser scattering particle size distribution analyzer (for example, LA- 920 manufactured by Horiba, Ltd.).

前記の金属粒子を含有する負極の場合には、必要に応じて添加されるゲル化剤(ポリエチレンオキシド、ポリアクリル酸ソーダ、カルボキシメチルセルロースなど)やバインダを含んでもよく、これに電解液を加えることで構成される負極剤(ゲル状負極など)を使用することができる。負極中のゲル化剤の量は、例えば、0.5~1.5質量%とすることが好ましく、バインダの量は、0.5~3質量%とすることが好ましい。 Anodes containing the aforementioned metal particles may contain a gelling agent (such as polyethylene oxide, sodium polyacrylate, or carboxymethyl cellulose) or binder, which may be added as needed, and an anode material (such as a gelled anode) can be used by adding an electrolyte solution to this. The amount of gelling agent in the anode is preferably 0.5 to 1.5% by mass, and the amount of binder is preferably 0.5 to 3% by mass.

金属粒子を含有する負極に係る電解液には、電池に注入するものと同じものを使用することができる。 The electrolyte for the negative electrode containing metal particles can be the same as that injected into the battery.

負極における金属粒子の含有量は、例えば、60質量%以上であることが好ましく、65質量%以上であることがより好ましく、また、95質量%以下であることが好ましく、90質量%以下であることがより好ましい。 The content of metal particles in the negative electrode is, for example, preferably 60% by mass or more, more preferably 65% by mass or more, and preferably 95% by mass or less, more preferably 90% by mass or less.

金属粒子を含有する負極は、インジウム化合物を含有していることが好ましい。負極がインジウム化合物を含有することによって、金属粒子と電解液との腐食反応による水素ガス発生をより効果的に防ぐことができる。 A negative electrode containing metal particles preferably contains an indium compound. By containing an indium compound in the negative electrode, hydrogen gas generation due to a corrosion reaction between the metal particles and the electrolyte can be more effectively prevented.

前記のインジウム化合物としては、例えば、酸化インジウム、水酸化インジウムなどが挙げられる。 Examples of the indium compound include indium oxide and indium hydroxide.

負極に使用するインジウム化合物の量は、質量比で、金属粒子:100に対し、0.003~1であることが好ましい。 The amount of indium compound used in the negative electrode is preferably 0.003 to 1 part by mass of metal particles per 100 parts by mass.

また、金属材料を含有する負極には、必要に応じて集電体を用いてもよい。金属材料を含有する負極の集電体としては、ニッケル、銅、ステンレス鋼などの金属の網、箔、エキスパンドメタル、パンチングメタル;カーボンのシート、網;などが挙げられる。負極の集電体の厚みは、10μm以上300μm以下であることが好ましい。 A current collector may also be used, if necessary, for negative electrodes containing metallic materials. Examples of current collectors for negative electrodes containing metallic materials include mesh, foil, expanded metal, and punched metal made of metals such as nickel, copper, and stainless steel; and carbon sheets and mesh. The thickness of the negative electrode current collector is preferably 10 μm or more and 300 μm or less.

また、電池の外装体に樹脂フィルム製のシート状外装体を使用する場合、負極の集電体には、前記正極の場合と同様に、シート状外装体の内面となることが予定される面にカーボンペーストを塗布して用いることができる。前記のカーボンペースト層の厚みは、50~200μmであることが好ましい。 Furthermore, when a sheet-like outer casing made of a resin film is used as the battery outer casing, the negative electrode current collector can be used by applying carbon paste to the surface intended to become the inner surface of the sheet-like outer casing, as in the case of the positive electrode. The thickness of the carbon paste layer is preferably 50 to 200 μm.

水系電解液電池の形態については特に制限はなく、外装缶と封口板とをガスケットを介してカシメ封口したり、外装缶と封口板とを溶接して封口したりする電池ケースを有する扁平形(コイン形、ボタン形を含む);樹脂フィルム製のシート状外装体を有するシート形;有底筒形の外装缶と封口板とをガスケットを介してカシメ封口したり、外装缶と封口板とを溶接して封口したりする電池ケースを有する筒形〔円筒形、角形(角筒形)〕;など、いずれの形態とすることもできる。 There are no particular restrictions on the shape of the aqueous electrolyte battery, and it can be any shape, such as a flat type (including coin and button types) with a battery case in which the outer can and sealing plate are crimped together via a gasket or sealed by welding; a sheet type with a sheet-like outer casing made of resin film; or a cylindrical type (cylindrical or prismatic (rectangular cylindrical)) with a battery case in which the outer can and sealing plate are crimped together via a gasket or sealed by welding.

水系電解液電池を、身体に装着可能なパッチ、特に、皮膚の表面に装着し、体温、脈拍、発汗量など身体の状況に関する測定を行うためのパッチなどの、医療・健康用途の機器の電源として使用する場合には、樹脂フィルム製のシート状外装体を有するシート状電池とすることが好ましい。 When using an aqueous electrolyte battery as a power source for medical and health-related equipment, such as a patch that can be worn on the body, particularly a patch worn on the surface of the skin to measure body conditions such as body temperature, pulse rate, and sweat rate, it is preferable to make it a sheet-type battery with a sheet-type outer casing made of resin film.

シート状外装体は、樹脂製フィルムで構成されるが、このような樹脂製フィルムとしては、ナイロンフィルム(ナイロン66フィルムなど)、ポリエステルフィルム〔ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムなど〕などが挙げられる。 The sheet-like outer packaging is made of a resin film, such as nylon film (such as nylon 66 film) or polyester film (such as polyethylene terephthalate (PET) film).

なお、シート状外装体の封止は、シート状外装体の上側の樹脂製フィルムの端部と下側の樹脂製フィルムの端部との熱融着によって行うことが一般的であるが、この熱融着をより容易にする目的で、前記例示の樹脂製フィルムに熱融着樹脂層を積層してシート状外装体に用いてもよく、前記セパレータを、上下の熱融着樹脂層の間に挟んで熱融着することもできる。熱融着樹脂層を構成する熱融着樹脂としては、変性ポリオレフィンフィルム(変性ポリオレフィンアイオノマーフィルムなど)、ポリプロピレンおよびその共重合体などが挙げられる。熱融着樹脂層の厚みが20~200μmであることが好ましい。 The sheet-like outer packaging is generally sealed by heat-sealing the edges of the upper and lower resin films of the sheet-like outer packaging. However, to facilitate this heat-sealing, a heat-sealing resin layer may be laminated onto the resin film exemplified above and used for the sheet-like outer packaging. The separator may also be sandwiched between the upper and lower heat-sealing resin layers and heat-sealed. Examples of heat-sealing resins that make up the heat-sealing resin layer include modified polyolefin films (such as modified polyolefin ionomer films), polypropylene, and copolymers thereof. The thickness of the heat-sealing resin layer is preferably 20 to 200 μm.

また、樹脂製フィルムには金属層を積層してもよい。金属層は、アルミニウムフィルム(アルミニウム箔。アルミニウム合金箔を含む。)、ステンレス鋼フィルム(ステンレス鋼箔。)などにより構成することができる。金属層の厚みが10~150μmであることが好ましい。 A metal layer may also be laminated onto the resin film. The metal layer can be made of aluminum film (aluminum foil, including aluminum alloy foil), stainless steel film (stainless steel foil), etc. The thickness of the metal layer is preferably 10 to 150 μm.

さらに、シート状外装体を構成する樹脂製フィルムは、前記の熱融着樹脂層と前記の金属層とが積層された構成のフィルムであってもよい。 Furthermore, the resin film constituting the sheet-like outer packaging may be a film having a laminated structure of the heat-sealable resin layer and the metal layer.

また、シート状外装体を構成する樹脂製フィルムは、電気絶縁性の水蒸気バリア層を有していることも好ましい。この場合、電気絶縁性の樹脂製フィルム自体が水蒸気バリア層の役割も担う単層構造のものや、電気絶縁性の樹脂製フィルムの層を複数有し、そのうちの少なくとも1層が水蒸気バリア層の役割を担う多層構造のものであってもよく、また、樹脂製フィルムからなる基材層の表面に電気絶縁性の水蒸気バリア層を有する多層構造のものであってもよい。 It is also preferable that the resin film constituting the sheet-like outer packaging body has an electrically insulating water vapor barrier layer. In this case, the electrically insulating resin film may have a single-layer structure in which it itself also functions as a water vapor barrier layer, or a multi-layer structure in which it has multiple layers of electrically insulating resin film, at least one of which functions as a water vapor barrier layer, or a multi-layer structure in which an electrically insulating water vapor barrier layer is formed on the surface of a base layer made of resin film.

このような樹脂製フィルムのなかでも、少なくとも無機酸化物で構成される水蒸気バリア層が、樹脂製フィルムからなる基材層の表面に形成されたものが、好ましく使用される。 Among these resin films, those in which a water vapor barrier layer composed of at least an inorganic oxide is formed on the surface of a base layer made of a resin film are preferably used.

水蒸気バリア層を構成する無機酸化物としては、酸化アルミニウム、酸化ケイ素などが挙げられる。なお、酸化ケイ素で構成される水蒸気バリア層は、酸化アルミニウムで構成される水蒸気バリア層に比べて、電池内の電解液中の水分の透過を抑制する機能が高い傾向にある。よって、水蒸気バリア層を構成する無機酸化物には、酸化ケイ素を採用することがより好ましい。 Examples of inorganic oxides that make up the water vapor barrier layer include aluminum oxide and silicon oxide. Note that water vapor barrier layers made up of silicon oxide tend to have a stronger ability to inhibit the permeation of moisture in the electrolyte inside the battery than water vapor barrier layers made up of aluminum oxide. Therefore, it is more preferable to use silicon oxide as the inorganic oxide that makes up the water vapor barrier layer.

無機酸化物で構成される水蒸気バリア層は、例えば蒸着法によって基材層の表面に形成することができる。水蒸気バリア層の厚みは、10~300nmであることが好ましい。 A water vapor barrier layer made of an inorganic oxide can be formed on the surface of the substrate layer, for example, by vapor deposition. The thickness of the water vapor barrier layer is preferably 10 to 300 nm.

水蒸気バリア層を有する樹脂製フィルムの基材層には、前記のナイロンフィルムやポリエステルフィルムが挙げられる他、ポリオレフィンフィルム、ポリイミドフィルム、ポリカーボネートフィルムなども用いることができる。基材層の厚みは、5~100μmであることが好ましい。 The substrate layer of the resin film having a water vapor barrier layer can be made of the aforementioned nylon film or polyester film, as well as polyolefin film, polyimide film, polycarbonate film, etc. The thickness of the substrate layer is preferably 5 to 100 μm.

水蒸気バリア層と基材層とを有する樹脂製フィルムの場合、水蒸気バリア層を保護するための保護層を、水蒸気バリア層の表面(基材層とは反対側の面)に形成してもよい。 In the case of a resin film having a water vapor barrier layer and a substrate layer, a protective layer for protecting the water vapor barrier layer may be formed on the surface of the water vapor barrier layer (the side opposite the substrate layer).

また、水蒸気バリア層と基材層とを有する樹脂製フィルムの場合にも、前記の熱融着樹脂層がさらに積層されていてもよい。 In addition, in the case of a resin film having a water vapor barrier layer and a substrate layer, the above-mentioned heat-sealable resin layer may be further laminated thereon.

樹脂製フィルム全体の厚みは、電池に十分な強度を持たせるなどの観点から、10μm以上であることが好ましく、電池の厚みの増大やエネルギー密度の低下を抑える観点から、200μm以下であることが好ましい。 The overall thickness of the resin film is preferably 10 μm or more to ensure sufficient strength for the battery, and is preferably 200 μm or less to prevent an increase in battery thickness or a decrease in energy density.

シート状外装体を構成する樹脂製フィルムの水蒸気透過度は、10g/m・24h以下であることが好ましい。なお、樹脂製フィルムは、できるだけ水蒸気を透過しないことが望ましく、すなわち、その水蒸気透過度は、できるだけ小さい値であることが好ましく、0g/m・24hであってもよい。 The water vapor permeability of the resin film constituting the sheet-like outer packaging body is preferably 10 g/ ·24 h or less. Note that it is desirable for the resin film to be as impermeable to water vapor as possible, i.e., its water vapor permeability is preferably as small as possible, and may be 0 g/ ·24 h.

本明細書でいう樹脂製フィルムの水蒸気透過度は、JIS K 7129B法に準じて測定される値である。 The water vapor permeability of resin films referred to in this specification is a value measured in accordance with JIS K 7129B.

なお、水系電解液電池が空気電池の場合には、シート状外装体を構成する樹脂製フィルムが、ある程度の酸素透過性を有していることが好ましい。空気電池は正極に空気(酸素)を供給して放電させるため、電池内に酸素を導入するための空気孔をシート状外装体に形成するが、シート状外装体を構成する樹脂製フィルムが酸素透過性を有している場合には、シート状外装体の空気孔以外の箇所からも、外装体を透過させて電池内に酸素を導入することができるため、正極の全体にわたってより均一に酸素が供給されるようになり、電池の放電特性を向上させたり、その放電時間を長時間化したりすることが可能となる。また、シート状外装体に空気孔を持たないシート状空気電池の実現も可能となる。 When the aqueous electrolyte battery is an air battery, it is preferable that the resin film constituting the sheet-like outer casing have a certain degree of oxygen permeability. Air batteries discharge by supplying air (oxygen) to the positive electrode, so air holes are formed in the sheet-like outer casing to introduce oxygen into the battery. However, if the resin film constituting the sheet-like outer casing is oxygen permeable, oxygen can be introduced into the battery through the outer casing at locations other than the air holes in the sheet-like outer casing. This allows oxygen to be supplied more uniformly throughout the positive electrode, improving the battery's discharge characteristics and extending its discharge time. It is also possible to realize a sheet-like air battery that does not have air holes in the sheet-like outer casing.

水系電解液電池が空気電池の場合の、シート状外装体を構成する樹脂製フィルムの具体的な酸素透過度としては、0.02cm/m・24h・MPa以上であることが好ましく、0.2cm/m・24h・MPa以上であることがより好ましい。ただし、電池が空気電池の場合、シート状外装体を構成する樹脂製フィルムが酸素を透過しすぎると、自己放電が生じて容量が損なわれる虞があるため、樹脂製フィルムの酸素透過度は、100cm/m・24h・MPa以下であることが好ましく、50cm/m・24h・MPa以下であることがより好ましい。 When the aqueous electrolyte battery is an air battery, the specific oxygen permeability of the resin film constituting the sheet-like outer casing is preferably 0.02 cm 3 /m 2 24h MPa or more, and more preferably 0.2 cm 3 /m 2 24h MPa or more. However, when the battery is an air battery, if the resin film constituting the sheet-like outer casing allows too much oxygen to pass through, self-discharge may occur and the capacity may be lost, so the oxygen permeability of the resin film is preferably 100 cm 3 /m 2 24h MPa or less, and more preferably 50 cm 3 /m 2 24h MPa or less.

他方、水系電解液電池が空気電池以外の電池の場合には、シート状外装体を構成する樹脂製フィルムの酸素透過性については特に制限はないが、電池の貯蔵性向上の観点からは、あまり酸素を透過しないものが好ましく、具体的な樹脂製フィルムの酸素透過度は、10cm/m・24h・MPa以下であることが好ましい。 On the other hand, when the aqueous electrolyte battery is a battery other than an air battery, there are no particular restrictions on the oxygen permeability of the resin film constituting the sheet-like outer casing, but from the viewpoint of improving the storage stability of the battery, it is preferable that the resin film does not allow much oxygen to permeate, and specifically, the oxygen permeability of the resin film is preferably 10 cm 3 /m 2 ·24 h ·MPa or less.

本明細書でいう樹脂製フィルムの酸素透過度は、JIS K 7126-2法に準じて測定される値である。 The oxygen permeability of the resin film referred to in this specification is a value measured in accordance with JIS K 7126-2.

また、カシメ封口を行う形態の外装体を使用する場合、外装缶と封口板との間に介在させるガスケットの素材には、ポリプロピレン、ナイロンなど、アルカリ電池などで使用されている材料を使用することができる。 In addition, when using an exterior body that is crimp-sealed, the material for the gasket placed between the exterior can and the sealing plate can be polypropylene, nylon, or other materials used in alkaline batteries.

また、充電時に外装缶を構成する鉄などの元素が溶出するのを防ぐため、外装缶の内面には、スズ、亜鉛、インジウムなどの耐食性の金属をメッキしておくことが望ましい。 In addition, to prevent elements such as iron that make up the outer can from leaching out during charging, it is desirable to plate the inside of the outer can with a corrosion-resistant metal such as tin, zinc, or indium.

図1および図2に本発明の水系電解液電池の一例を模式的に示す。図1および図2は、水系電解液電池が、シート状外装体を有する空気電池(シート状空気電池)の場合の例であり、図1はその平面図を示し、図2は図1のI-I線断面図を示している。 Figures 1 and 2 show a schematic diagram of an example of an aqueous electrolyte battery of the present invention. Figures 1 and 2 show an example of an aqueous electrolyte battery that is an air battery (sheet-type air battery) with a sheet-like outer casing. Figure 1 shows a plan view of the battery, and Figure 2 shows a cross-sectional view taken along line I-I in Figure 1.

図2に示すように、水系電解液電池1においては、正極10、セパレータ30および負極20と、電解液(図示しない)とが、シート状外装体50内に収容されている。なお、図1における点線は、シート状外装体50内に収容された正極10の大きさ(端子部を除く、幅の広い本体部の大きさであって、正極の触媒層の大きさに相当する)を表している。 As shown in Figure 2, in the aqueous electrolyte battery 1, the positive electrode 10, separator 30, negative electrode 20, and electrolyte (not shown) are contained within a sheet-like outer casing 50. Note that the dotted line in Figure 1 represents the size of the positive electrode 10 contained within the sheet-like outer casing 50 (the size of the wide main body excluding the terminal portion, which corresponds to the size of the positive electrode's catalyst layer).

シート状外装体50の図中上辺からは、正極10の端子部10aおよび負極20の端子部20aが突出している。これらの端子部10a、20aは、水系電解液電池1と適用機器とを電気的に接続するための外部端子として使用される。 The terminal portion 10a of the positive electrode 10 and the terminal portion 20a of the negative electrode 20 protrude from the upper edge of the sheet-like outer casing 50 in the figure. These terminal portions 10a, 20a are used as external terminals for electrically connecting the aqueous electrolyte battery 1 to an applicable device.

シート状外装体50は、正極10が配置された側の片面に、正極に空気を取り込むための空気孔51が複数設けられており、正極10のシート状外装体50側には、空気孔51からの電解液の漏出を防止するための撥水膜40が配置されている。 The sheet-like outer casing 50 has multiple air holes 51 on one side where the positive electrode 10 is placed, allowing air to enter the positive electrode. A water-repellent film 40 is placed on the sheet-like outer casing 50 side of the positive electrode 10 to prevent leakage of the electrolyte through the air holes 51.

正極10は、触媒層を有しており、前記の通り、例えば触媒層が集電体と積層された構造を有しているが、図2では、図面が煩雑になることを避けるために、正極10の有する各層を区別して示していない。また、図2では、シート状外装体50(それを構成する樹脂製フィルム)を単層構造で示しているが、前記の通り、シート状外装体を構成する樹脂製フィルムは、多層構造とすることもできる。 The positive electrode 10 has a catalyst layer, and as described above, for example, has a structure in which the catalyst layer is laminated with a current collector. However, in Figure 2, to avoid cluttering the drawing, the individual layers of the positive electrode 10 are not shown separately. Also, in Figure 2, the sheet-like outer casing 50 (the resin film that constitutes it) is shown as having a single-layer structure, but as described above, the resin film that constitutes the sheet-like outer casing can also have a multi-layer structure.

正極の端子部は、正極集電体を、正極合剤層や触媒層が形成される本体部と、正極合剤層や触媒層を形成しない露出部とを有する形状とし、この露出部によって設けてもよく、正極集電体に、別体のリード体を溶接するなどして取り付けることで設けてもよい。 The positive electrode terminal portion may be provided by a positive electrode current collector shaped to have a main portion where the positive electrode mixture layer and catalyst layer are formed, and an exposed portion where no positive electrode mixture layer or catalyst layer is formed, or by attaching a separate lead body to the positive electrode current collector by welding or the like.

また、負極の端子部も、負極集電体を有する負極の場合には、負極集電体を、負極活物質などを含む層が形成される本体部と、これを形成しない露出部とを有する形状とし、この露出部によって設けたり、負極集電体に、別体のリード体を溶接するなどして取り付けたりすることで形成できる。 Furthermore, in the case of a negative electrode having a negative electrode current collector, the negative electrode terminal portion can be formed by shaping the negative electrode current collector to have a main portion where a layer containing the negative electrode active material etc. is formed, and an exposed portion where this layer is not formed, and providing the terminal portion on this exposed portion, or by attaching a separate lead body to the negative electrode current collector by welding, etc.

なお、負極が金属シートで構成される場合には、前記金属シートを、負極活物質層として機能する本体部と端子部とを有する形状に切断することにより、1枚の金属シートから本体部と端子部とを有する負極を形成することもできる。 In addition, when the negative electrode is composed of a metal sheet, the metal sheet can be cut into a shape having a main body portion that functions as the negative electrode active material layer and a terminal portion, thereby forming a negative electrode having a main body portion and a terminal portion from a single metal sheet.

シート状外装体の形状は、平面視で多角形(三角形、四角形、五角形、六角形、七角形、八角形)であってもよく、平面視で円形や楕円形であってもよい。なお、平面視で多角形のシート状外装体の場合、正極の端子部および負極の端子部は、同一辺から外部へ引き出してもよく、それぞれを異なる辺から外部へ引き出しても構わない。 The shape of the sheet-like outer casing may be polygonal in plan view (triangle, quadrangle, pentagon, hexagon, heptagon, octagon), or may be circular or elliptical in plan view. In the case of a sheet-like outer casing that is polygonal in plan view, the positive electrode terminal and the negative electrode terminal may be extended to the outside from the same side, or may be extended to the outside from different sides.

水系電解液電池が空気電池の場合には、図2に示すように、通常、正極と外装体との間に撥水膜を配するが、その撥水膜には、撥水性がある一方で空気を透過できる膜が使用される。このような撥水膜の具体例としては、PTFEなどのフッ素樹脂;ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン;などの樹脂で構成された膜などが挙げられる。撥水膜の厚みは、50~250μmであることが好ましい。 When the aqueous electrolyte battery is an air battery, as shown in Figure 2, a water-repellent film is typically placed between the positive electrode and the exterior body. This water-repellent film is water-repellent but air-permeable. Specific examples of such water-repellent films include films made of resins such as fluororesins such as PTFE; and polyolefins such as polypropylene and polyethylene. The thickness of the water-repellent film is preferably 50 to 250 μm.

また、水系電解液電池が空気電池の場合には、外装体と撥水膜との間に、外装体内に取り込んだ空気を正極に供給するための空気拡散膜を配置してもよい。空気拡散膜には、セルロース、ポリビニルアルコール、ポリプロピレン、ナイロンなどの樹脂で構成された不織布を用いることができる。空気拡散膜の厚みは、100~250μmであることが好ましい。 If the aqueous electrolyte battery is an air battery, an air diffusion membrane may be placed between the exterior body and the water-repellent film to supply air taken into the exterior body to the positive electrode. The air diffusion membrane can be made of a nonwoven fabric made of a resin such as cellulose, polyvinyl alcohol, polypropylene, or nylon. The thickness of the air diffusion membrane is preferably 100 to 250 μm.

水系電解液電池がシート状電池である場合、その厚み(図2中aの長さ)については特に制限はなく、電池の用途に応じて適宜変更できる。なお、シート状電池は薄型にできることがその利点の一つであり、かかる観点からは、その厚みは、例えば1mm以下であることが好ましい。水系電解液電池がシート状空気電池の場合には、特にこのような薄型のものの提供が容易となる。 When the aqueous electrolyte battery is a sheet-type battery, there are no particular restrictions on its thickness (the length of a in Figure 2), and it can be changed as appropriate depending on the battery's intended use. One advantage of sheet-type batteries is that they can be made thin, and from this perspective, it is preferable that their thickness be, for example, 1 mm or less. When the aqueous electrolyte battery is a sheet-type air battery, it is particularly easy to provide such a thin battery.

また、シート状電池の厚みの下限値についても特に制限はないが、一定の容量を確保するために、通常は、0.2mm以上とすることが好ましい。 There is also no particular lower limit on the thickness of sheet-type batteries, but to ensure a certain capacity, it is usually preferable to make it 0.2 mm or more.

以下、実施例に基づいて本発明を詳細に述べる。ただし、下記実施例は、本発明を制限するものではない。 The present invention will be described in detail below based on examples. However, the following examples do not limit the present invention.

実施例1
<正極>
DBP吸油量495cm/100g、比表面積1270m/gのカーボン(ケッチェンブラックEC600JD(ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ社)):30質量部と、アクリル系分散剤:15質量部と、SBR:60質量部と、水:500質量部とを混合して触媒層形成用組成物を作製した。
Example 1
<Positive electrode>
A composition for forming a catalyst layer was prepared by mixing 30 parts by mass of carbon (Ketjenblack EC600JD (Lion Specialty Chemicals)) with a DBP oil absorption of 495 cm 3 /100 g and a specific surface area of 1270 m 2 /g, 15 parts by mass of an acrylic dispersant, 60 parts by mass of SBR, and 500 parts by mass of water.

集電体として多孔性のカーボンペーパー〔厚み:0.25mm、空孔率:75%〕を用い、前記触媒層形成用組成物を、乾燥後の塗布量が10mg/cmとなるよう前記基材の表面にストライプ塗布し、乾燥することにより、触媒層が形成された部分と形成されていない部分とを有する集電体を得た。この集電体を、触媒層の大きさが15mm×15mmで、その一端に、触媒層が形成されていない5mm×15mmの大きさのリード部となる部分を有する形状に打ち抜いて、全体の厚みが0.27mmの正極(空気極)を作製した。 A porous carbon paper (thickness: 0.25 mm, porosity: 75%) was used as a current collector, and the catalyst layer-forming composition was applied in stripes to the surface of the substrate so that the coating amount after drying was 10 mg/ cm2 , followed by drying to obtain a current collector having a region where a catalyst layer was formed and a region where no catalyst layer was formed. This current collector was punched out into a shape with a catalyst layer size of 15 mm x 15 mm and a lead portion with a size of 5 mm x 15 mm at one end where no catalyst layer was formed, to produce a positive electrode (air electrode) with an overall thickness of 0.27 mm.

<負極>
添加元素としてIn:0.05%、Bi:0.04%およびAl:0.001%含有する亜鉛合金箔(厚み:0.05mm)を、活物質として機能する15mm×15mmの大きさの部分と、その一端にリード部となる5mm×15mmの部分とを有する形状に打ち抜いて負極を作製した。
<Negative electrode>
A zinc alloy foil (thickness: 0.05 mm) containing 0.05% In, 0.04% Bi, and 0.001% Al as additive elements was punched out into a shape having a 15 mm × 15 mm portion that would function as an active material and a 5 mm × 15 mm portion at one end that would serve as a lead portion, to prepare a negative electrode.

<電解液>
濃度20質量%の硫酸アンモニウム水溶液に、グリセリンを、水との合計量中に10質量%となる量で添加して、電解液(堀場製作所製の「LAQUA twinコンパクトpHメータ」を用い、25℃環境下で測定したpHが5.3。後記の全ての実施例および比較例のシート状空気電池の電解液についても、同じ測定法で求められたpHは同じ値であった。)を調製した。なお、電解液中の過塩素酸イオンおよび鉄イオンを除く重金属イオンの濃度は、それぞれ100ppm未満であった。後記の実施例2、3および比較例1~3のシート状空気電池の電解液についても、同様である。
<Electrolyte>
Glycerin was added to a 20% by mass aqueous solution of ammonium sulfate in an amount that would result in a 10% by mass total with water to prepare an electrolyte solution (pH was 5.3 as measured at 25°C using a HORIBA, Ltd. LAQUA Twin Compact pH Meter. The pH values determined by the same measurement method for the electrolyte solutions of the sheet-type air batteries of all Examples and Comparative Examples described below were the same). The concentrations of perchlorate ions and heavy metal ions excluding iron ions in the electrolyte solution were each less than 100 ppm. The same was true for the electrolyte solutions of the sheet-type air batteries of Examples 2 and 3 and Comparative Examples 1 to 3 described below.

<セパレータ>
セパレータには、親水化処理を施したPE製微多孔膜(厚み:16μm、透気度:45sec/100mL、水との接触角:65°)を用いた。なお、PE製微多孔膜の親水化処理は、硫酸処理によって前記微多孔膜を構成するPEにスルホン酸基を導入し、さらにフッ素ガス、酸素、二酸化硫黄および窒素を含む混合ガスで処理する方法により実施した。
<Separator>
The separator used was a hydrophilized PE microporous membrane (thickness: 16 μm, air permeability: 45 sec/100 mL, contact angle with water: 65°). The hydrophilization of the PE microporous membrane was carried out by treating it with sulfuric acid to introduce sulfonic acid groups into the PE constituting the microporous membrane, and then treating it with a mixed gas containing fluorine gas, oxygen, sulfur dioxide, and nitrogen.

<撥水膜>
撥水膜には、厚みが200μmのPTFE製シートを用いた。
<Water-repellent film>
The water-repellent film was a PTFE sheet having a thickness of 200 μm.

<電池の組み立て>
アルミニウム箔の外面にPETフィルムを有し、内面に熱融着樹脂層としてPPフィルムを有する25mm×25mmの大きさのアルミラミネートフィルム(厚み:65μm)2枚を外装体として用いた。
<Battery assembly>
Two sheets of 25 mm x 25 mm aluminum laminate film (thickness: 65 μm) having a PET film on the outer surface of the aluminum foil and a PP film as a heat-sealable resin layer on the inner surface were used as the exterior body.

正極側に配置される一方の外装体には、直径0.2mmの空気孔9個を縦4.8mm×横4.8mmの等間隔(空気孔同士の中心間距離は5mm)で3個ずつ規則的に形成し、その内面側に、ホットメルト樹脂を用いて前記撥水膜を熱溶着させた。また、負極側に配置されるもう一方の外装体には、正極および負極のリードが配置される部分に、リードと外装体との熱溶着部の封止性を高めるため、外装体の辺と平行に、変性ポリオレフィンアイオノマーフィルムを取り付けた。 One of the exterior bodies, located on the positive electrode side, had nine 0.2 mm diameter air holes formed in a regular pattern of three holes spaced equally apart (5 mm center-to-center distance between air holes) measuring 4.8 mm vertically and 4.8 mm horizontally, and the water-repellent film was heat-sealed to the inner surface using hot-melt resin. Furthermore, on the other exterior body, located on the negative electrode side, a modified polyolefin ionomer film was attached parallel to the sides of the exterior body to the area where the positive and negative electrode leads are located, in order to improve the sealing of the heat-sealed joints between the leads and the exterior body.

撥水膜を有するシート状外装体を下にして、その外装体の前記撥水膜の上に、前記正極、前記セパレータおよび前記負極を順に積層し、さらに、もう1枚の外装体を、前記正極および前記負極のリードの上に前記変性ポリオレフィンアイオノマーフィルムが位置するようにして重ねた。次に、2枚の外装体の周囲3辺を互いに熱溶着して袋状にし、その開口部から前記電解液を入れた後、前記開口部を熱溶着して封止し、シート状空気電池(水系電解液電池)とした。 The sheet-like outer casing with the water-repellent film was placed face down, and the positive electrode, separator, and negative electrode were layered in that order on top of the water-repellent film on that outer casing. Another outer casing was then placed on top of it, with the modified polyolefin ionomer film positioned on top of the leads of the positive and negative electrodes. Next, the three sides of the two outer casings were heat-sealed together to form a bag. The electrolyte was poured into the opening, and the opening was then heat-sealed to form a sheet-like air battery (aqueous electrolyte battery).

実施例2
セパレータを、厚み:20μm、透気度:150sec/100mL、水との接触角:63°の、実施例1と同様の手法で親水化処理したPE製微多孔膜に変更した以外は、実施例1と同様にしてシート状空気電池を作製した。
Example 2
A sheet-type air battery was produced in the same manner as in Example 1, except that the separator was changed to a PE microporous membrane having a thickness of 20 μm, an air permeability of 150 sec/100 mL, and a contact angle with water of 63°, which had been hydrophilized in the same manner as in Example 1.

実施例3
セパレータを、厚み:25μm、透気度:550sec/100mL、水との接触角:63°の、実施例1と同様の手法で親水化処理したPE/PP/PE製微多孔膜(PP層の両面にPE層を有する三層構造の微多孔膜)に変更した以外は、実施例1と同様にしてシート状空気電池を作製した。
Example 3
A sheet-type air battery was fabricated in the same manner as in Example 1, except that the separator was changed to a PE/PP/PE microporous membrane (a microporous membrane with a three-layer structure having a PE layer on both sides of a PP layer) that had been hydrophilized in the same manner as in Example 1, and had a thickness of 25 μm, an air permeability of 550 sec/100 mL, and a contact angle with water of 63°.

比較例1
セパレータを、厚み:100μm、透気度:2sec/100mLの、実施例1と同様の手法で親水化処理したPP製不織布に変更した以外は、実施例1と同様にしてシート状空気電池を作製した。なお、この親水化処理したPP製不織布の水との接触角については、滴下したイオン交換水が前記不織布中に直ぐに染み込んでしまったため、測定できなかった。
Comparative Example 1
A sheet-form air battery was fabricated in the same manner as in Example 1, except that the separator was changed to a PP nonwoven fabric having a thickness of 100 μm and an air permeability of 2 sec/100 mL, which had been hydrophilized in the same manner as in Example 1. The contact angle of this hydrophilized PP nonwoven fabric with water could not be measured because the dropped ion-exchanged water immediately soaked into the nonwoven fabric.

比較例2
セパレータを、PE主鎖にアクリル酸をグラフト共重合させた構造を有するグラフト共重合体で構成された2枚のグラフトフィルム(1枚当たりの厚み:15μm)を、セロファンフィルム(厚み:20μm)の両側に配置したもの(全体の厚み:50μm)に変更した以外は、実施例1と同様にしてシート状空気電池を作製した。セパレータ全体の透気度は、測定上限値を超える値(>3000sec/100mL)となった。
Comparative Example 2
A sheet-type air battery was fabricated in the same manner as in Example 1, except that the separator was changed to two graft films (thickness per film: 15 μm) composed of a graft copolymer having a structure in which acrylic acid was graft-copolymerized onto a PE main chain, arranged on both sides of a cellophane film (thickness: 20 μm) (total thickness: 50 μm). The air permeability of the entire separator exceeded the upper limit of measurement (>3000 sec/100 mL).

比較例3
セパレータを、親水化処理していないPE製微多孔膜(厚み:16μm、透気度:150sec/100mL、水との接触角:102°)に変更した以外は、実施例1と同様にしてシート状空気電池を作製した。
Comparative Example 3
A sheet-type air battery was fabricated in the same manner as in Example 1, except that the separator was changed to a PE microporous membrane (thickness: 16 μm, air permeability: 150 sec/100 mL, contact angle with water: 102°) that had not been hydrophilized.

実施例および比較例のシート状空気電池について、以下の各評価を行った。 The sheet-shaped air batteries of the examples and comparative examples were evaluated as follows:

[パルス放電試験(負荷特性評価)]
実施例および比較例の各シート状空気電池について、電流値:30mA、パルス幅:10msec、パルス間隔:3secの条件で50回のパルス放電試験を行い、そのときの閉回路電圧(CCV)を測定した。
[Pulse discharge test (load characteristic evaluation)]
For each of the sheet-shaped air batteries of the Examples and Comparative Examples, a pulse discharge test was carried out 50 times under the conditions of a current value of 30 mA, a pulse width of 10 msec, and a pulse interval of 3 sec, and the closed circuit voltage (CCV) was measured.

[荷重試験前後のOCV測定(信頼性評価)]
開回路電圧(OCV)を測定した実施例および比較例の各シート空気電池に、5kgの錘を載せて、20℃で30日間荷重試験を行った。そして、荷重試験後の各電池について、OCVを測定した。
[OCV measurement before and after load test (reliability evaluation)]
A 5 kg weight was placed on each of the sheet-air batteries of the Examples and Comparative Examples whose open circuit voltages (OCVs) had been measured, and a load test was carried out at 20° C. for 30 days. Then, the OCV of each battery after the load test was measured.

実施例および比較例のシート状空気電池に使用したセパレータの構成を表1に示し、前記の各評価結果を表2に示す。なお、表1において、「水との接触角」の欄の「―」は、水との接触角が測定できなかったことを意味している。 The configuration of the separators used in the sheet-type air batteries of the Examples and Comparative Examples is shown in Table 1, and the evaluation results are shown in Table 2. In Table 1, a "-" in the "Contact angle with water" column indicates that the contact angle with water could not be measured.

表1および表2に示す通り、厚み、透気度および水の接触角が好適な樹脂製の多孔質膜をセパレータに使用した実施例1~3のシート状空気電池は、パルス放電時のCCVが高く、良好な負荷特性を有しており、また、荷重試験前後でのOCVの変化が小さく、荷重をかけたことによる微短絡の発生が抑えられており、信頼性にも優れていた。 As shown in Tables 1 and 2, the sheet-type air batteries of Examples 1 to 3, which used a porous resin membrane with suitable thickness, air permeability, and water contact angle as a separator, had a high CCV during pulse discharge and good load characteristics. Furthermore, the change in OCV before and after the load test was small, the occurrence of micro-short circuits due to the application of load was suppressed, and they also had excellent reliability.

これに対し、透気度が小さすぎる多孔質膜(親水化処理したPP製不織布)をセパレータに使用した比較例1の電池は、荷重試験によるOCVの低下が大きく、信頼性が劣っていた。また、グラフトフィルムおよびセロファンフィルム(いずれも空孔を有しないフィルム)を積層した透気度が大きすぎるセパレータを使用した比較例2の電池、並びに水との接触角が大きすぎる多孔質膜をセパレータに使用した比較例3の電池は、パルス放電時のCCVが低く、負荷特性が劣っていた。 In contrast, the battery of Comparative Example 1, which used a separator made of a porous membrane (a hydrophilically treated PP nonwoven fabric) with too little air permeability, showed a large drop in OCV during the load test and had poor reliability. Furthermore, the battery of Comparative Example 2, which used a separator made of a laminated graft film and a cellophane film (neither of which has pores) with too much air permeability, and the battery of Comparative Example 3, which used a separator made of a porous membrane with too large a contact angle with water, showed low CCV during pulse discharge and poor load characteristics.

本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で、前記以外の形態としても実施が可能である。本出願に開示された実施形態は一例であって、本発明は、これらの実施形態には限定されない。本発明の範囲は、前記の明細書の記載よりも、添付されている請求の範囲の記載を優先して解釈され、請求の範囲と均等の範囲内での全ての変更は、請求の範囲に含まれる。 The present invention may be implemented in forms other than those described above without departing from its spirit. The embodiments disclosed in this application are merely examples, and the present invention is not limited to these embodiments. The scope of the present invention shall be interpreted in accordance with the appended claims rather than the above specification, and all modifications within the scope of the claims are included within their scope.

本発明の水系電解液電池は、電解液が水溶液であり、特にpHが好適な3以上12未満の水溶液の場合には、環境負荷が小さく、また、破損などによって電解液が漏出して身体に付着しても、問題が生じ難い。よって、本発明の水系電解液電池は、身体に装着可能なパッチ、特に、皮膚の表面に装着し、体温、脈拍、発汗量など身体の状況に関する測定を行うためのパッチなど、医療・健康用途の機器の電源として好適であり、また、従来から知られている空気電池やアルカリ電池などの水系電解液を有する電池(一次電池)が採用されている用途と同じ用途にも適用することができる。 The aqueous electrolyte battery of the present invention uses an aqueous electrolyte, particularly one with a preferred pH of 3 or more but less than 12. This reduces the environmental impact, and even if the electrolyte leaks due to breakage and comes into contact with the body, problems are unlikely to occur. Therefore, the aqueous electrolyte battery of the present invention is suitable as a power source for medical and healthcare devices, such as patches that can be worn on the body, particularly patches worn on the skin to measure body conditions such as body temperature, pulse rate, and sweat rate. It can also be used in the same applications as conventionally known batteries (primary batteries) that use aqueous electrolytes, such as air batteries and alkaline batteries.

1 水系電解液電池
10 正極(空気極)
10a 正極の端子部
20 負極
20a 負極の端子部
30 セパレータ
40 撥水膜
50 シート状外装体
51 空気孔
1 aqueous electrolyte battery 10 positive electrode (air electrode)
10a: Positive electrode terminal portion 20: Negative electrode 20a: Negative electrode terminal portion 30: Separator 40: Water-repellent film 50: Sheet-like outer casing 51: Air hole

Claims (10)

正極、金属材料を含有する負極、セパレータおよび水系電解液が外装体内に収容されてなる電池であって、
前記セパレータは、樹脂製であって、厚みが5μm以上100μm以下で、透気度が10sec/100mL以上3000sec/100mL以下で、水との接触角が90°以下である多孔質膜であり、
前記負極は、ビスマスの含有量が0.02質量%以上0.1質量%以下の亜鉛合金で構成された電解亜鉛箔を有することを特徴とする水系電解液電池。
A battery comprising a positive electrode, a negative electrode containing a metal material, a separator, and an aqueous electrolyte solution housed in an exterior body,
the separator is a porous film made of resin, having a thickness of 5 μm or more and 100 μm or less, an air permeability of 10 sec/100 mL or more and 3000 sec/100 mL or less, and a contact angle with water of 90° or less,
The aqueous electrolyte battery is characterized in that the negative electrode has an electrolytic zinc foil made of a zinc alloy containing 0.02 mass % or more and 0.1 mass % or less of bismuth .
前記セパレータは、水との接触角が70°以下である請求項1に記載の水系電解液電池。 The aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the separator has a contact angle with water of 70° or less. 前記セパレータは、透気度が10sec/100mL以上1000sec/100mL以下である請求項1または2に記載の水系電解液電池。 The aqueous electrolyte battery according to claim 1 or 2, wherein the separator has an air permeability of 10 sec/100 mL or more and 1000 sec/100 mL or less. 前記セパレータは、厚みが5μm以上30μm以下である請求項1~3のいずれかに記載の水系電解液電池。 An aqueous electrolyte battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the separator has a thickness of 5 μm or more and 30 μm or less. 前記多孔質膜は、ポリオレフィン製である請求項1~4のいずれかに記載の水系電解液電池。 The aqueous electrolyte battery according to any one of claims 1 to 4, wherein the porous membrane is made of polyolefin. 前記多孔質膜は、ポリエチレン製またはポリプロピレン製である請求項5に記載の水系電解液電池。 The aqueous electrolyte battery according to claim 5, wherein the porous membrane is made of polyethylene or polypropylene. 空気電池である請求項1~6のいずれかに記載の水系電解液電池。 The aqueous electrolyte battery according to any one of claims 1 to 6 is an air battery. 樹脂製フィルムを外装体とするシート状電池である請求項1~7のいずれかに記載の水系電解液電池。 The aqueous electrolyte battery according to any one of claims 1 to 7 is a sheet-type battery with a resin film as an exterior. 前記水系電解液は、pHが3以上12未満である請求項1~8のいずれかに記載の水系電解液電池。 An aqueous electrolyte battery according to any one of claims 1 to 8, wherein the aqueous electrolyte has a pH of 3 or higher and lower than 12. 身体に装着可能なパッチであって、電源として、請求項1~9のいずれかに記載の水系電解液電池を備えたことを特徴とするパッチ。 A patch that can be worn on the body, characterized in that it comprises the aqueous electrolyte battery described in any one of claims 1 to 9 as a power source.
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