JP2001023650A - アルミ電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】電気自動車に搭載するバッテリーの重量負荷を
３分の１以下にする。 【解決手段】アルミ金属加工品や再生アルミ合金を陰極
とし、カーボン炭化繊維紙に接合せしめ、そのカーボン
炭化繊維紙の背面の陰極の対象位置に銅、銀、白金、
金、シリコン、マンガン金属や塩化銀、ＭｎＯ_２、その
他の合金及び塩化物、酸化物の陽極を張付けて、そのカ
ーボン炭化繊維紙の毛管吸収作用と導電性を利用して、
アミノ酸の入った有機酸と塩類に弗酸や苛性アルカリを
添加した電解液に澱粉や他の増粘剤を添加加熱した重粘
液を電解液としてこれに浸積せしめ、又は、多数個の隔
絶したフィルム内に電解液を封入したものを使用に際し
て圧縮破壊してカーボン炭化繊維紙に吸収せしめてアル
ミ陰極を溶解した電池。

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】従来、乾電池の多くは亜鉛金属を
陰極とする炭素マンガン電池や炭素アルカリ電池が主流
となっていたが、本発明はこの亜鉛金属に代用するアル
ミ金属を陰極とするアルミ電池を開発した。 このアル
ミ電池の開発は過去幾多の研究が発表されたが、陰極と
して使用するアルミ金属の表面が放電中に水酸化物や酸
化膜が形成され、電気抵抗が増大して金属の溶解が停止
する欠点があり、今一つはアルミが溶解してアルミ化合
物の塩類が出来る時に多量の水分を吸収して水素イオン
や酸素イオンの発生量を抑制する為に金属の溶解が一定
に行われない欠点があった。 そこで本願は、このアル
ミ陰極が一定に溶解する塩類を開発した。又、このアル
ミ陰極電池を作るに、ビール等のアルミ缶を利用する時
にそのアルミの表面を腐食から守る為に合成樹脂膜を塗
着している場合が多く、そのままプラモデルの電池電極
に使用する時は、アルミ陰極の溶解性が容易に溶解せず
に終わるからこの膜を剥離する溶媒として弗化水素液と
鉱酸とを加えた混合液で処理する時は簡単に剥離され、
この剥離した表面を使用すれば一定の溶解性を示す。し
かし、このアルミ電池を自動車のバッテリーに代用する
時は公知のバッテリーの様な過大な重量負荷はないから
通常のバッテリーの重量が３００〜１０００ｋｇであっ
たものが１００ｋｇ以下に低下し、一日１００ｋｍ／時
速１０時間内で５００ｇを消費しガソリンの消費量を価
格に於いて比較すると殆ど代わらない結果となる。 こ
れを再生アルミ金属を使用すると更に安価となる。又、
再生アルミに再生マグネシウム金属を使用すると出力の
高いアルミマグネシウム金属電池が得られるから、農業
用のヘリコプター電池として利用される。しかも航空機
の機体の廃棄物はアルミマグネシウム金属から成り立っ
ているので、この廃棄物利用にも役立つ。又、アルミ合
金の再利用として、アルミ硅素やアルミマグネシウム合
金を電極ととする電池に於いても、塩類の選択を行えば
充分に作用を発揮し電池として利用されるので、アルミ
サッシやトラック車体や車両の車体の廃棄物の再利用が
出来る。又、一般に１日１０時間８０ｋｍ／時で走行す
るガソリンの消費量１ｌ当り￥１００とすると、本アル
ミ電池による自動車では１日５００ｇのアルミ金属極を
消耗するので、その費用は殆ど同じで走行が可能とな
る。又バッテリー車の如く、バッテリー積載重量が３０
０ｋｇを越えるものを１００ｋｇ以下に保持すれば自動
車自体の軽量化が得られるばかりでなく、充電を８時間
走行後に行う必要があり、ガソリンスタンドの様に全国
に充電所を作る為にはかなりの時間がかかるから実用的
にはまだの観がある。これに対し、アルミ板や電解板を
予備として積載すれば一週間でも連続走行が出来るので
より実用的である。そしてこの廃棄電解液は、河川や工
場、その他の下水の浄化に凝集剤として再利用されるの
で公害性はない。そして、このアルミ電池、超電磁コイ
ルモーターとの組合せやガソリンエンジンとの併用を行
えばそれぞれの欠点を補う結果となる。特に、希土類の
イットリウムやサマリウムやコロンビウムを含有した硅
素綱板は発電機やモーターの小型化ができ、軽量化がよ
り向上する特徴がある。そして、このアルミ電池の電解
質のアルカリ性濃度を増大すると水素過電圧となり、ア
ルミ電池を発生ガスの回収によって燃料電池の水素ガス
原料となり、空気と隔膜を経て燐酸液中で反応せしめた
Ｈ２Ｏ型燃料電池との併用によって生産性の合理化が行
われる利点がある。

【従来の技術】乾電池の多くは亜鉛金属や亜鉛金属合金
が陰極とし、陽極として二酸化マンガン炭素電極が使用
され電解液として水に塩化亜鉛や硫酸亜鉛や塩化カルシ
ウム、芒硝を加え溶解しその複塩を澱粉の増粘剤として
添加してペースト状とし、これにカーボン粉やマンガン
酸化物粉を入れて作られているが、アルミ金属を陽極と
する場合前記亜鉛と同様に塩化アルミや他のアルミ塩や
芒硝や塩化カルシウム塩を使用した時は、アルミ陰極は
溶解度が一定とならず電流が急激に停止する欠点があっ
た。

【本発明が解決しようとする課題】本願は、この電解液
を解決するには電池内の電解液が一定の溶解する事が条
件となる為に、その電解液の開発を行った。

【課題を解決するための手段】アルミ電池を実用化する
為には、この電解液を一定に溶解する電解液を開発する
に、アルカリ電解液として水に食塩と有機酸と苛性ソー
ダー弗化物を主体とし溶解し、これに澱粉質を添加しカ
ーボン粉と酸化物を添加する電解液を作り、酸性電解液
としては弗化水素、有機酸、弗化ソーダーその他の塩類
の水液を使用して澱粉カーボン酸化物を添加した電池を
構成せしめる事を開発した。特に、海洋汚染となってい
る梅干漬後の廃液を有効利用する時は産業廃棄物として
廃棄された液の再生利用となり、生産性の向上にもなり
安価に生産される。

【作用】アルミ金属陰極を塩化ナトリウム水で反応せし
める時は、塩化ナトリウム水中ではアルミ金属は先ず塩
素イオンにより塩化アルミを形成し、一方に苛性ソーダ
ーができてこれを中和して水酸化アルミニウムを形成す
ると共に、この水酸化アルミニウムは直ちに過剰の塩化
ナトリウムと複塩を形成しこれらの塩は１０〜２４の含
水複塩を形成し、脱水作用を呈しアルミ陰極面を水酸化
アルミで遮蔽すると電流は次第に流れにくくなるから、
この含水性の高い複塩を含水性の低い複塩に変化せしめ
るには、有機酸のクエン酸、酒石酸、リンゴ酸、酢酸等
を添加すると共に、別に苛性アルカリ液を加える時は含
水性の少ない複塩を形成し、水素過電圧を形成するから
アルミ表面に作られる酸化膜の形成は困難となり、一定
の電流が流れ大きな電流が流れるほど水素ガスの発生が
増加する。従って、これに酸化剤を添加すると一定の溶
解が得られる様になるが、常にアルミ陰極に於いては含
水複塩の含水率が問題となるが、本発明のアルカリ電解
液ではあまり問題とはならない。酸性の電解液を作るの
は返って困難であるが、弗酸と塩類有機酸の併用によっ
て添加したものは酸性電解液として効果を発揮する。特
に、ビール空缶を利用するアルミ表面の合成樹脂皮膜を
剥離するには弗酸の添加液が適当であり、含水複塩の含
水率を抑えながら一定な溶解を行う。この塩類として
は、弗化ソーダーや弗化カルシウム、食塩、芒硝等が添
加されるが、この電解液を増粘性ペースト液とするには
澱粉とカーボン酸化剤を添加して、電解性と内部抵抗を
調整するが、大型の自動車バッテリー代用にはアルカリ
性アルミ電池が放電量が高い。単電池では１，５〜２．
２ボルトの電池電位を示すが、自動車用発電機を作動せ
しめるには３０〜１００ボルトに電位を引揚げる必要が
ある。 この為には多孔質ビニール隔膜を以って陽極の
外面を遮蔽して、多孔質ビニール隔膜の多孔麺を通じて
イオンが流れる様にする。 ポリビニール多孔質フィル
ムの代用としては、カーボント和紙や麻紙や合成繊維と
パルプの併用紙が隔膜として使用される。そしてその隔
膜で遮蔽した陽極とアルミ陰極を次に酸化剤の入った陽
極のカーボン紙電極板として電解槽中のペースト液中に
直列に並べて篏挿する時は、配線によって集積電池が構
成される。 この電極は一般のカーボン成型板でも差し
支えない。 カーボン紙は、シエル法で石油を低温分解
して水素ガスを採集する時に出来る。フリーカーボンを
水液中で回収して、これを瀘別脱水洗滌して８０％カー
ボンのペーストを２０％パルプと混合混抄して作ったカ
ーボン紙を使用する。そして、その外にアクリル酸ニト
リル繊維を加熱炭化した炭素繊維布を電極として使用す
る事も出来る。カーボン紙としては、黒飴粉や木炭粉を
混合して成型したものや黒鉛の入ったフェノールレジン
繊維板を焼成した電極を陽極として使用し、酸化剤とし
ては二酸化マンガン、タングステン酸塩、モリブデン酸
塩、バナジウム酸塩、過酸化水素が使用添加される。
又、陽極として定位置に銅箔片をカーボンに張付け、カ
ーボン繊維に電解液を含浸せしめたものを積合して作っ
た積合電池は安価な集積電池が得られるが、保存性の問
題からポリエチレンやポリプロピレンフィルムの表面に
凹面を多数個作り、これに二重重ねしてその凹面に電解
液を注入してシールして密封せしめたフィルム紙をカー
ボン紙に重ね合わせて、その一方面にカーボン紙の銅箔
片を張付け、カーボン紙の他方面にアルミ片を張付けこ
れを積合して集積電池とし、これをロール巻としてロー
ル間に挟着せしめこのロール回転せしめる時に、両ロー
ルの圧縮によってポリエチレン、ポリプロピレンフィル
積合体の巻物を回転して挟着圧縮して電解液の入ったフ
ィルムを破壊せしめる時は、電解液がカーボン繊維紙に
吸収される時は直ちに両電極を湿潤し、電池作用を呈す
ると共に集積電池を構成して高電圧の乾電池を構成する
から、この集積電極を直列に接続すると高電位の乾電池
が構成され、カーボン繊維紙が隔膜と導電媒体として作
用し、又、このカーボン繊維紙に多数個の切片を電極と
してカーボン紙面に一定間隔を置いて張付ける時は、直
列と併列の集積電池が出来、自由な電気容量の電池が構
成されるので、プラモデルの電池として有用である。こ
のカーボン繊維紙の片表面に細い銅線を一定間隔に接合
して、カーボン繊維紙の他の面にアルミ線を併列に一定
間隔に空間を作り、配列せしめると共に前記プラスチッ
クに密封した電解液を各細い電極線の間隙面に配列した
積合フィルムをロールで圧縮してカーボン繊維に含浸せ
しめる様にした。集積繊維電池は同様の集積電池とな
る。そして、この集積繊維電池を電解液にその一方の先
端を浸積せしめて毛管吸収せしめる時は、電解質を密封
したポリエチレン、ポリプロピレン二重積合フイルムと
ロールを使用する必要の無い簡便性のものも作られる
が、この方法では弱電流を必要とする場合に集積繊維電
池を電解液中に回転機によって回転して浸積を一方から
他方まで時限的に行うと良い結果を得る。又、電解液と
して梅干漬の終わった廃梅干液を回収してこれにカーボ
ン粉と酸化剤とアルカリ性の苛性ソーダーと増粘剤を入
れたものを電解液とする時は、安価な電解液が得られ、
公害排水の浄化に役立ち海水汚染を防ぐ効果がある。

【本発明の実施例】以下図面に示す如く、実施例により
本発明を詳細に説明すると次ぎの如くである

【図１】はアルミ乾電池の側面図を示し、外側鉄筐
（１）内にアルミ缶（２）を篏着し、そのアルミ缶内に
電解ペースト（３）を圧入し、カーボン棒電極（５）を
中芯として垂直に篏挿し、カーボン棒電極（５）の表面
に予め二酸化マンガン又は、モリブデン酸タングステン
酸ソーダーを付着せしめる。そして、このカーボン棒電
極（５）を固定する上蓋（４）を予めカーボン棒電極に
篏着せしめて上蓋（４）を遮蔽視、その上蓋（４）の内
面にアルミ蓋を篏着する。 そして、カーボン棒電極上
面には鍍金スチール蓋（８）を絶縁篏着し、このアルミ
電池の正極（Ａ）とする。 陰極は電池下部背面（Ｂ）
とする。この構造に於いて、陰極アルミ筐（２）は真空
成型によって作られる。この構造は公知の亜鉛二酸化マ
ンガンカーボン電池と同様で、常法に従って作られる。
この電解液は配合例

【例１】に従って作られ、導電性を高める為に黒鉛やカ
ーボン粉を酸化剤と共に混合した電解ペーストとして充
填する。この単電池は、電圧１．５ボルトでアルミ１ｇ
当り８００アンペアーの割合で陰極消費が行われ、保存
の耐久性は１年間である。自動車やプラモデルの電池を
作るには、一般に集積電池を作る必要がある。この集積
電池を作るには、カーボン８０％以上に２０％以下のパ
ルプ繊維や綿麻繊維を添加して水を入れて叩解して、カ
ーボンをパルプ繊維に充分吸収せしるたものをスクリー
ニングして、更に水で薄めた水液を抄紙機で抄紙する。
次に、脱水サクションで脱水しロールで更に圧縮したも
のを乾燥ドライアーにかけて乾燥せしめて乾燥し、厚み
０．１〜０．６の薄葉紙を作るが、この薄葉紙に加工す
る時に金属電極を張り合わせて積合して薄葉紙を作る
が、剥離性となるので澱粉糊を予め塗布した面に金属電
極を張付ける。

【図２】はカーボン紙（１ａ）上に張付けた金属電極の
正面図を示し、細長い電極を一定間隔にカーボン紙（１
ａ）に糊で張付ける。 そして、そのカーボン紙（１
ａ）の背面（１’ａ）にも同位置に陽極（３ａ）を張付
けて固定する。

【図３】は円形のアルミ陰極片（２ｂ）をカーボン紙
（１ｂ）の表面に一定間隔に張付けた正面図を示し、そ
のカーボン紙の背面（１’ｂ）面にもアルミ陰極と対比
した位置に円形の銅箔片（３ｂ）を張付ける。

【図４】はカーボン紙（１ｃ）の表面にアルミ板紐線電
極（２ｃ）を一定間隔に張付けたもので、カーボン紙
（１ｃ）の背面（１’ｃ）の同位置に銅箔（３ｃ）を張
付け固定した正面図を示し、この電極紐線（２ｃ）は縦
方向に一定間隔に張付けたもので、このカーボン紙（１
ｃ）に電解液を含浸浸積せしめる時は、アルミ陰極（２
ｃ）と銅陽極（３ｃ）との間に電位差を生じて電池を構
成し、各電極に導線を接着する時は、アルミ陰極（２
ｃ）が溶解するので電解が行われて起電する。

【図５】はアルミ電極板厚み５ｍ／ｍ×長さ１５０ｍ／
ｍ×幅１００ｍ／ｍのアルミ平板を多数個合成樹脂電解
筐（ｄ）にカーボン炭化繊維紙を隔膜として篏挿四、更
に、その背面に陽極銅や他の金属製の陽極板を篏挿して
単電池（２ｄ）（２’ｄ）（２”ｄ）（２’”ｄ）とし
たものを多数個同一電解筐（ｄ）に篏挿し、更に電解液
を注入して各単電池を浸積せしめて起電せしめる様にし
た、各容量の電池の側面図を示す。

【図６】は集積電池の側面図を示し、合成繊維製の電槽
（１Ｅ）中に前記同様の単電池（２Ｅ）（２’Ｅ）
（２”Ｅ）（２’”Ｅ）を上口より間篏挿して、電解タ
ンク（３Ｅ）よりポンプ（４Ｅ）により電解液（５Ｅ）
より導入して、集積した各単電池を起電反応せしめる。
多量の電流キャパシティのものを起電せしめるに
は、電槽（１Ｅ）の底面に滞留する沈澱物をフィルター
（６Ｅ）で瀘別して浄化した電解液を電解液貯溜タンク
（３Ｅ）に貯溜して更に、この液をパイプ（７Ｅ）によ
りポンプ（４Ｅ）で吸引して、電解液（５Ｅ）として電
槽（１Ｅ）に戻して電解液として作用せしめる。アルミ
陰極の溶解が高くなると水素過電圧となるので、水素ガ
スの発生が多くなるのでガス板（８Ｅ）を取付ける必要
がある。トラックの長距離運転の場合は、この発生水素
ガスを燃料として利用する必要があり、燃料電池として
空気と隔膜とを利用して燐酸液中でこの水素ガスを空気
中の酸素ガスと反応せしめて電池を作るとより合理化と
される。しかし一般のトラックは燃料軽油を使ったヂー
ゼルエンジン車が多いので、併用して電気とヂーゼルエ
ンジンを可働せしめる時には、この水素ガスを軽油中に
吸収せしめて燃費効率を高める事ができる。そして、電
解液藻新しい液を入れ換えする必要がある。 この為に
は新しい電解液の入ったタンクを予備に取付ける必要が
ある。これらの入換えへの手間を簡便化する方法とし
て、カーボン炭化繊維紙の薄葉紙を中芯として、その両
表面一方に多数のアルミ箔片を一定間隔に張付けて、そ
の対照位置の背面に銅箔片を張付けて、ロールで圧着す
る事によって電解液がカーボン炭化繊維紙に浸透して電
解を行なわしめ、又、電解液に浸積せしめて電池反応を
行わしめ、各電極に電線を接続して集積電池としてこれ
をモーターの回転に利用すると自動的に作動する事によ
って手間を省略する事が出来る。

【図７】は０．３〜０．６ｍ／ｍ厚×長３０ｍ×幅１．
２ｍ寸法のカーボン炭化繊維薄葉紙積層巻物の斜正面図
を示し、カーボン炭化繊維紙（２Ｆ）の表面に多数個の
アルミ円盤（３Ｆ）を一定間隔に張付け、銅円盤片陽極
（４Ｆ）をそれに併行して配列して張付ける。 この表
面が一方に於いて（＋）極となり、背面に於いて（−）
極となる。

【図８】は、巻物電池の側面図を示し、この巻物電池を
回転ロール（３Ｇ）（３’Ｇ）に挟着して回転して電池
を一方向に送り込み、同時に電解袋（４Ｇ）（４’Ｇ）
を圧縮破壊して電解液をカーボン炭化繊維紙（２Ｇ）に
含浸せしめて起電せしめる時は、回転ロール（３Ｇ）
（３’Ｇ）の速度によって積層電池の出力を増大せしめ
る事が出来る。従って、このロール（３Ｇ）（３’Ｇ）
に導線（５Ｇ）（５’Ｇ）を接続して、バッテリー（６
Ｇ）に充電してタイヤ回転モーター（７Ｇ）に減速器
（８Ｇ）をター回転する。 （９Ｇ）は集積電池巻物を
示し、（１０Ｇ）（１０’Ｇ）は巻芯ロールである。

【図９】はこの集積電池の拡大側面図を示す。図に於い
て銅箔紙（１ｋ）（１’ｋ）を両側に位置にし、その内
部に単電池（２ｋ）（２’ｋ）（２”ｋ）（２’”ｋ）
を多数個一定間隔に配置したカーボン炭化繊維紙を多数
板積合せしめた複数個単電池紙（３ｋ）（３’ｋ）
（３”ｋ）（３’”ｋ）を集束体（Ｐ）をロール（４
ｋ）（４’ｋ）に挟着して圧縮して、単一電池群を垂直
に圧縮連結せしめる時は、３５ボルトの電位の電池が構
成され、ロール（４ｋ）とロール（４’ｋ）の間には３
５ボルトの電位が得られる。即ち、１０連を単位とし
て、このロールを複数に組合わせる事によって更に高い
電圧が得られる。 この一連のカーボン炭化繊維の電池
が左右一方から他方に順次単電池を作り、これを直列に
接続する時には１２個の電池を形成せしめて、直列回路
を形成すると１２×２．５ボルト＝４２ボルトとなり、
これを１０連積層すると４２×１０＝４２０ボルトを形
成する。 このアルミ電池に於いて、速度８０ｋｍ／時
速で１０時間自動車で走行するに、５００ｇ〜６００ｇ
のアルミ極を消耗すると、その電圧を３５ボルトとして
１ｇで７００アンペアーの電流値容景を示すから、５０
０ｇ×７００ＡｍＰ＝３５，０００ＡｍＰの電流が消費
される。 この電力量は、３５０，０００ＡｍＰ×３５
ボルト＝１２，２５０ｋＷの電力である。７００アンペ
アーの電流値容量を示すから５００ｇ×７００ＡｍＰ＝
３５０００１０．５ＫＷを１時間消費すると１０時間で
は１０．５×１０＝１０５．０ＫＷとな約１００ＫＷの
電力を消費する事となる。大型車では更に消費量が大き
く消費する。従って一日走行するには、アルミ陰極消耗
量をアルミ金属量として５００ｇ消費する容量の電池の
開発が必要となる。電極の形状は色々のものが考えられ
て円盤状のもの、楕円形のものや線状のもの短形状のも
のや紐状のものや網状のものや多孔質状のものが考えら
れる。

【図１０】は配列の側面図を示し、巻テープ（１ｉ）ま
たは多孔圧着テープ（１’ｉ）をカーボン炭化繊維紙
（３ｉ）の一方面に一定間に銅円盤片（２’ｉ）を張付
け、他方面には巻テープ（１”ｉ）又は多孔圧着テープ
（１’”ｉ）の多数個のアルミ電極円盤（２ｉ）を一定
間隔にテープに接合したテープを張付ける。そしてこの
電極を付けたテープ（５Ｊ）（５’Ｊ）（５”Ｊ）
（５’”Ｊ）

【図１１】は配列紙の側面図を示し、電極を付けたテー
プ（５Ｊ）（５’Ｊ）（５”Ｊ）（５’”Ｊ）を張付け
た配列紙（Ｋ）を多数個重ねて積合する時は、集束電池
が出来るが、銅陽極片（２ａＪ）と陰極片（２’ａＪ）
を一定間隔にカーボン炭化繊維紙（３Ｊ）にテープ状
（５Ｊ）（５’Ｊ）を交互に張付け、又は、巻銅箔フィ
ルム（４Ｊ）を張付ける時は、直列結線の集束電池回路
を形成する。この出来上がった集束電池紙を１０枚セッ
トして積合する直列集束電池の縦積合電池が出来るの
で、電圧を高める集束電池として便利である。従って電
池電圧の調整はこの紙電池の配列と積合度によって自由
に調整される。

【図１２】は積層電池を圧縮した側面図を示し、前記の
配列した集束電池紙を多数枚積合した積層電池（Ｂ）を
圧縮ロールで（Ｃ）（Ｃ’）で圧縮した。

【図１３】は大型トラック用のアルミ電池筐（Ｄ）の正
面図である。電池筐胴（Ｄ’）に電解液を入れ、これに
垂直に多数個のアルミ陰極厚板を切断して電極（Ｅ）
（Ｅ’）として一定間隔に上下に直列に配列篏挿すると
共に上蓋（Ｆ）の背に取付け、その電極中央に突起片を
接合してその上部に電極キャップ（Ｆａ）（Ｆ’ａ）を
螺着し導線（Ｇ）（Ｇ’）で隣接するキャップ（Ｆａ）
（Ｆ’ａ）に連結螺合せしめる。この電極に於いて、多
数個のアルミ極（Ｅ）（Ｅ’）を銅極（ＥＡ）（Ｅ’
Ａ）とを一定間隔に位置せしめ、その両極間の中間にカ
ーボン炭化繊維紙（ＦＡ）（Ｆ’Ａ）をもって銅極（Ｅ
Ａ）（Ｅ’Ａ）を遮蔽せしめる。上蓋（Ｆ）は外側に於
いて、上蓋線にパッキングを入れてボルトナット（Ｈ）
（Ｈ’）によって螺着密封する。そして、上蓋の上面に
多数個のキャップ（Ｆａ）（Ｆ’ａ）が露出する様に加
工する。 この電池筐は常に振動するので、各キャップ
の上蓋との間にはパッキングを篏着して漏液を防ぐ。こ
の図に於いて、電解液の入ったタンク（Ｊ）を側面に静
置し、上蓋（Ｆ）とタンク（Ｊ）の上部にパイプ（Ｋ）
を連結接合し、ポンプ（Ｌ）で電解液を電池筐（Ｄ’）
内に導入する。又、他方に於いてタンク（Ｊ’）を静置
しパイプ（Ｋ’）とポンプ（Ｌ’）とを連結して、電池
筐（Ｄ’）内の電解液を瀘別して沈澱物を除去して浄化
した電解液（Ｗ）をパイプ（Ｋ”）で電池筐（Ｄ’）に
還元する。 又、上蓋（Ｆ）にパイプ（Ｋ”’）を螺着
し、パイプ（Ｋ’”）を通じて電池筐（Ｄ’）内に発生
する水素ガスをマンガン、ニッケル、コバルト合金に吸
着せしめて回収し、これを更に燃料電池の燃料に利用
し、又燃料油と混合して燃料使用する。

【図１４】は大型トラック用のアルミ電池筐の側面図を
示し、アルミ電極板は厚みが５ミリ乃至２０ミリの短形
状板を使用すると使用時間が延長され、大容量の電力を
得る事が出来、各電極の付けたプラスチック上蓋（Ｆ）
に取り付けた消耗したアルミ極を新しいアルミ極に取換
えればよい。 陽極の銅極は余り消耗しないから再度再
利用する。この結果、ロール巻式の集束電池の積合電池
は小型モーターや玩具モーターや小型ヘリコプー用に利
用され、

【図１３】の電極板のものは大型用電池として利用され
る。 そして、大型電池筐を使用する時アルミ陰極の電
解消耗が激しくなると電解液は室温から８０℃に達する
事もあるが、起電には差支えないが空冷すればより安全
であるから長距離トラックの電源として有用である。
又、このアルミ電池式の電源と燃料電池の電源と一般石
油燃料を併用した自動車の動力車は容易に作られるか
ら、併用式にも作る事が出来る。電解液の配合例を示す
と次ぎの如くである。

【例１】 アルカリ電池電解液 食塩 １３％ 有機酸クエン酸 ３％ クエン酸カリ ０．５％ アミノ酸塩 ０．６５％ ベンツアルデヒドその他 苛性ソーダー ５〜１０％ 水 ６０〜６８％

【例２】 アルカリ電池電解液 梅干漬廃液 ７０％ 醋酸 １％ 苛性ソーダー ２０％ 増粘液 ８％ 酸化剤 ２％

【例３】 酸性電解液 弗酸 １０％ クエン酸又はリンゴ酸 ２５％ クエン酸カリ ３％ 弗酸ソーダー ７％ アミノ酸酢酸 ２％ 食塩 ５％ 増粘剤 １０％ 水 ３７％ 酸化剤 １％

【例４】 酸性液 醋塩 １％ 弗酸 １０％ 弗酸ソーダー ３％ 塩酸又は硫酸液３５％ ４％ 酸化剤 １％ 有機酸 １５％ 増粘液 ５％ アミノ酸 ０．５％ 水 ６０％ 尿素 １．５％ この電解液を撹拌機中に投入して混合し、増粘剤を添加
して加熱してペースト液を作る。 次ぎに

【例１】の配合例の電解液に対してカーボン１０％、酸
化剤２％加えて乾電池用電解ペーストを作る。カーボン
炭化繊維紙は、パルプ１０％にオイルカーボン粉８５％
を加え澱粉塩分５％を加えて

【図１】に示すアルミ電池筐に充填する。アルミ金属１
ｇ重量当り７００アンペアーの電流値を示し、二酸化マ
ンガン亜鉛カーボン電池と殆ど変わらない結果を得る。

【例２】の梅干漬廃液は有機酸３〜５％を含有し、食塩
は１０〜１２％を有し、ステビアや含水炭素、ベンツア
ルデヒド、アミノ酸１％を含んでいて、色素が含まれて
いて残りは水である。

【例３】

【例４】の配合の酸性液では、弗酸の添加によって溶解
を一定に保持すると共にアルミビール缶をアルミ極とし
て使用する時は、アルミ表面の合成樹脂膜の剥離を促進
してアルミの溶解を助長する作用がある。又、再生アル
ミ金属を板に加工する時はアルミ硅素合金やアルミマグ
ネシウム合金が得られるが、配合例の

【例１】

【例２】の電解液で処理すると電池に利用され、玩具の
模型飛行機、模型自動車にも使用される。又、マグネシ
ウム金属に於いてもアルミ電池と同様に農業用のヘリコ
プターや玩具用に利用されるばかりでなく、携帯電器用
の電源として利用される。又、カーボン炭化繊維紙を使
用すると、このカーボン炭化繊維紙自身がアルミ陰極と
接触すると陽極として作用し、電源をこの繊維表面に接
触するだけで陽極として作用し、又、隔膜として作用す
るばかりでなく、電解質を多く含浸して下部の電解液を
毛管吸収する作用があり、このカーボン炭化繊維紙の内
部抵抗は２０〜１００Ω／ｃｍである。隔膜電解に適し
ているこのカーボン炭化繊維は、尿素を作る原料の水素
ガスを石油を原料として比較的低温で触媒の元で熱分解
すると多量の水素ガスガ得られ、導電性があり１０〜２
０Ωの内部抵抗を有する。 これにアクリルニトリル繊
維を加熱炭化せしめて炭化繊維を作るが、これを加える
とカーボンパルプ紙の強度を増大するから１０％くらい
入れて混抄するとフィルム紙は引っ張り強度が増大さ
れ、集束電池紙のロール圧縮にも耐える利点がある。そ
して、再生アルミと梅干廃液を利用して自動車用電池は
一般の電池より２０％も安価となり経済性が高い。電解
質の食塩だけではトラック車の長距離運転には電流密度
が低く実用的にはならないが、１％以上の有機酸と１％
以上の食塩と５％以上の苛性アルカリの液中ではアルミ
極表面の酸化アルミ膜や水酸化アルミ膜が形成されない
から、内部の脱水現象が起こらず放電が一定に持続す
る。そしてこの配合では、有機酸アルカリ水分の補給と
沈澱物の瀘別を行えば長距離トラックの運転に支障はな
い。そして、アルミ電池が消耗すれば新しいアルミ電極
の予備を準備すればいつまでも作動する。そしてアルミ
電池の廃液は公害性は少なく、下水液と混合する時は凝
集剤として作用し下水を返って浄化するが、アルカリ性
が強い時は中和して放流すればよい。 又、酸性電解液
を使用する場合は、アルミ空缶を直接アルミ電極として
使用する時には、弗酸と有機酸、砿酸、塩類の組合せが
よい結果を得る。このアルミ空缶は、アルミ空缶の内面
がポリエステル樹脂膜で皮膜しているのでこれを剥離せ
しめないとアルミの溶解度は小さいから、この皮膜とア
ルミ極との間隙を作るには弗酸を添加するのがよい。
又、アルミ金属陰極をカーボン繊維に接触せしめる方法
に於いて、先に金属陰極片を多孔圧着テープに張付け、
更にこれをカーボン炭化繊維紙に張付ける方法を記載し
たが、直接カーボン炭化繊維表面に自動的に電極片を圧
着せしめる事も、本発明中に含まれている。 又、カー
ボン炭化繊維紙を和紙に切り換えてこの表面に電極を張
付ける事も出来るが、大容量の電池を作るにはこのカー
ボン炭化繊維紙を使用すると銅の使用量を節減出来、放
電流の一定放流をスムースに行う利点があり、毛管吸収
によって電解液の吸収によって電極上の電気抵抗の低下
を防ぐ特徴がある。

【図１３】の如く、電解液を電池筐とは別にタンクを架
設する時は、アルミ電極との電解液との接触がないから
無駄なアルミ電極の溶解消耗が予防される。アルミ電池
に於いて大電流の放電を行うには、電解液の粘度は小さ
い程よい結果を得る。 又、電解液中に沈積するアルミ
塩類は瀘別して浄化するとよい放電が得られる。 これ
は、アルミ合金を電極に使用する場合も同様である。

【図１４】は持続時間と端子電圧の特性を示し、実用性
の高いアルミ電池を示している。このアルミ電池やマグ
ネシウム電池に於いて従来の亜鉛電池では、Ｚｎ→Ｚｎ
^２＋＋２ｅ⁻であり、マグネシウムの場合は、Ｍｇ→Ｎ
ｇ^２＋＋２ｅ⁻であり、アルミの場合は、Ａｌ→Ａｌ
^２＋＋２ｅ⁻ Ｃｕ→Ｃｕ^２＋＋２ｅ⁻ である。このＭｇ^２メタ
ジニトロベンゼンの電池はＡｌ メタジニトロベンゼン
の電池にも利用され、１．２ボルトの端子電圧放電電流
は一定に流れ、１７０分に及ぶ。この時の温度は７０Ｆ
ＡＡ−形乾電池１５０Ω湿度５０％であった。このほ
か、ＭｇトリクロロメラミンＡｌトリクロロメラミン
（陽極ｃｕｃｌ）が作られる。このアルミ電池に於い
て、陽極としては銅を使用するがＡｇｏやＰｂｏ２、Ａ
ｇｃｌ、Ｍｎｏ２、Ｃｌ２、Ｗｏ３がカーボン炭化繊維
紙と共に使用されるが、カーボン炭化繊維紙を陽極に併
用すると陽極金属やその酸化物や塩化物の消耗率が少な
い利点がある。 又、公知のマグネシウムマンガン乾電
池、即ちＭｇ｜ＭｇＢγ２｜Ｍｎｏ２に於いてはＥ＝
１．８〜２．０Ｖであるが注水式のＭｇ（又は Ａｌ）
｜Ｈ２ｏ紙又は｜ＡｇＣｌ Ｅ＝１．３〜１．６Ｖ銅極
を使用すると銅板は食塩と反応して塩化銅を形成してカ
ーボン炭化繊維紙に吸着して、塩化銅−アルミ電池（注
液型）を形成し、−Ａｌ（又は Ｍｇ）｜（Ｈ２ｏ）カ
ーボン炭化繊維溶液｜ＣｕＣｌ⁻Ｅ＝１．１−１．３Ｖ
となる。しかし、蓄電池と対比するアルミ電池は水素過
電圧で溶解性を増大する事により大きな電気容量を確保
出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 アルミ乾電池の側面図

【図２】 カーボン紙上に張付けた金属電極の正面
図

【図３】 円形アルミ電極をカーボン紙表面に張付
けた正面図

【図４】 カーボン紙ノ表面にアルミ板紐線電極を
張付け固定した正面図

【図５】 多容量の電池の側面図

【図６】 集積電池の側面図

【図７】 カーボン炭化繊維の薄葉紙巻物の斜正面
図

【図８】 巻物電池の側面図

【図９】 集積電池の拡大側面図

【図１０】 配列の側面図

【図１１】 配列紙の側面図

【図１２】 積層電池を圧縮した側面図

【図１３】 大型トラック用のアルミ電池筐の正面図

【図１４】 大型トラック用のアルミ電池筐の側面図

【図１５】 持続時間と端子電圧の特性

【本発明の効果】本アルミ電池の開発は、燃料ガソリン
使用による大気汚染を改善すると共にバッテリー使用の
自動車の様に積載重量過多の欠点が、又、従来使用して
いる亜鉛電池の代替用の新しい電池として利用され、亜
鉛金属よりアルミ金属、特に再生アルミ金属を使用する
と安価に生産される利点がある。そして、年間１０００
ｔｏｎ以上の梅干漬廃液を電池の電解液として、これに
苛性ソーダーのアルカリ性液を使用し、又は弗酸を添加
した酸性液を利用する時は従来海中に放流して海洋汚染
となった要因源を有効利用出来る利点がある。そして、
亜鉛電池の亜鉛には必要以上のカドミウムや水銀が含ま
れているから有害廃棄物となるが、アルミニウム電極で
は元々アルミニウムは無害であるから、公害性は少な
い。 又、アルミ電池は従来溶解する時に酸化膜が出来
やすい為に、アルミ電池開発が遅れていた。 そして、
その外にはアルミニウムの溶解した複塩が含水量が高く
１０水塩〜２４水塩を形成する為に電解による水液の電
気分解を阻害する要因があったが、梅干廃液の様に食塩
と有機酸とアミノ酸とアルデヒド等の混合液ではアルミ
ニウムの表面膜を作りにくい作用があり、この廃液を合
成した合成液でも同様の結果を得るが、この成分に苛性
アルカリや弗酸が存在すると一定の電極金属の溶解が得
られる。 そして、電解廃液は再生利用が出来る。又一
般のアルミ陰極を使用した電池に於いて、塩化銀や食塩
水を使用した電池もあるが、溶解度が高く持続性のある
アルミ電池には本開発した電解液がより優れていて、こ
れをマグネシウム電池やアルミニウム金属電池にも利用
され、特に、亜鉛アルミ合金電池として利用されると特
徴がある。又、このアルミ電池はプラモデル玩具用とし
て農業用ヘリコプターや携帯用パソコン電源として利用
される。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アルミ金属加工品や再生アルミ合金を陰極としカーボン
   炭化繊維紙に接合せしめ、そのカーボン炭化繊維紙の背
   面の陰極の対象位置に銅、銀、白金、金、シリコン、マ
   ンガン金属や塩化銀、塩化銅、Ｍｎｏ２、その他の合金
   及び塩化物、酸化物の陽極を張付けて、そのカーボン炭
   化繊維紙の毛管吸収作用と導電性を利用して、アミノ酸
   の入った有機酸と塩類に弗酸や苛性アルカリを添加した
   電解液に澱粉や他の増粘剤を添加加熱した重粘液を電解
   液としてこれに浸積せしめ、又は、多数個の隔絶したフ
   ィルム内に電解液を封入したものを使用に際して圧縮破
   壊してカーボン炭化繊維紙に吸収せしめてアルミ陰極を
   溶解せして電池反応を発生せしめる事を特徴とした、ア
   ルミ再生金属やその合金を陰極とした乾電池及び自動
   車、模型大型ヘリコプターやプラモデル玩具。