JP2015043281A - Magnesium air cell and electronic equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マグネシウム空気電池及び電子機器に関する。 The present invention relates to a magnesium air battery and an electronic device.
空気中の酸素を正極活物質とし、マグネシウムを負極活物質とするマグネシウム空気電池の一例として、特許文献1には、カートリッジタイプのマグネシウム電池が開示されている。具体的には、特許文献1に記載のマグネシウム電池では、マグネシウム薄膜の各端部が一対のリールと接続され、リールを回転させることによりマグネシウム薄膜が巻き取られるとともに、リール間のマグネシウム薄膜と、その近傍に位置する正極とが協働して発電する。 As an example of a magnesium air battery using oxygen in the air as a positive electrode active material and magnesium as a negative electrode active material, Patent Document 1 discloses a cartridge-type magnesium battery. Specifically, in the magnesium battery described in Patent Document 1, each end of the magnesium thin film is connected to a pair of reels, and the magnesium thin film is wound by rotating the reel, and the magnesium thin film between the reels, The positive electrode located in the vicinity cooperates to generate power.
マグネシウム空気電池において、起電力を生じるための酸化還元反応には水が必要であるから、電極付近に水が供給される必要がある。また、正極と負極との間のイオンの交換を効率よく行うためにも、十分な電解液が供給されることが不可欠である。しかし、引用文献1に記載のマグネシウム電池では、電極付近に電解液を供給することができない。このため、酸化還元反応の進行によって電解液が消耗していったとしても、電解液を追加することができないという問題がある。 In the magnesium-air battery, water is necessary for the oxidation-reduction reaction for generating an electromotive force, so it is necessary to supply water near the electrode. Also, in order to efficiently exchange ions between the positive electrode and the negative electrode, it is essential to supply a sufficient electrolyte. However, in the magnesium battery described in Cited Document 1, the electrolyte cannot be supplied near the electrodes. For this reason, even if the electrolytic solution is consumed due to the progress of the oxidation-reduction reaction, there is a problem that the electrolytic solution cannot be added.
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、電極付近に電解液を供給することが可能なマグネシウム空気電池、及びそのマグネシウム空気電池を備える電子機器を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of this problem, Comprising: It aims at providing the magnesium air battery which can supply electrolyte solution to an electrode vicinity, and an electronic device provided with the magnesium air battery.
上記目的を達成するため、本発明の第1の観点に係るマグネシウム空気電池は、
マグネシウムを含むマグネシウム燃料体と、
前記マグネシウム燃料体の一端が接続され、反応前の前記マグネシウム燃料体が巻き付けられる、回転可能な供給リールと、
前記マグネシウム燃料体の他端が接続され、反応後の前記マグネシウム燃料体を巻き取る、回転可能な巻き取りリールと、
導電性を有し、酸素に電子を供給する正極と、
前記正極と前記マグネシウム燃料体との間でイオンを交換する電解液と、
前記電解液を含浸させられて保持する電解液保持材と、
前記電解液が封入された電解液漕と、
前記電解液保持材と前記電解液漕とに連通する電解液供給管と、を備え、
前記マグネシウム燃料体は前記供給リールと前記巻き取りリールとの間に張られた部分を有し、
前記電解液保持材は前記正極と前記マグネシウム燃料体の張られた部分とに挟まれて配置され、
前記巻き取りリールが反応後の前記マグネシウム燃料体を巻き取ると、前記電解液供給管を通じて前記電解液漕から前記電解液保持材に前記電解液が供給される、
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a magnesium air battery according to the first aspect of the present invention provides:
A magnesium fuel body containing magnesium;
A rotatable supply reel to which one end of the magnesium fuel body is connected and to which the magnesium fuel body before reaction is wound;
A rotatable take-up reel connected to the other end of the magnesium fuel body and winding up the magnesium fuel body after reaction;
A positive electrode having conductivity and supplying electrons to oxygen;
An electrolyte for exchanging ions between the positive electrode and the magnesium fuel body;
An electrolyte holding material that is impregnated and held with the electrolyte; and
An electrolyte bath containing the electrolyte solution;
An electrolyte solution supply pipe communicating with the electrolyte solution holding material and the electrolyte solution tank;
The magnesium fuel body has a portion stretched between the supply reel and the take-up reel,
The electrolyte solution holding material is disposed between the positive electrode and the stretched portion of the magnesium fuel body,
When the take-up reel winds up the magnesium fuel body after the reaction, the electrolytic solution is supplied from the electrolytic solution tank to the electrolytic solution holding material through the electrolytic solution supply pipe.
It is characterized by that.
前記電解液漕は巻き取られた反応後の前記マグネシウム燃料体に接し、
前記巻き取りリールが反応後の前記マグネシウム燃料体を巻き取ると、巻き取られた反応後の前記マグネシウム燃料体が前記電解液漕を押圧し、前記電解液漕が変形し、前記電解液が押し出されて前記電解液保持材に供給されてもよい。
The electrolyte tank comes into contact with the magnesium fuel body after the wound reaction,
When the take-up reel winds up the reacted magnesium fuel body, the wound-up reacted magnesium fuel body presses the electrolyte soot, deforms the electrolyte soot, and pushes out the electrolyte. And may be supplied to the electrolyte solution holding material.
前記電解液漕から前記電解液を前記電解液保持材に供給する供給装置をさらに備え、
前記巻き取りリールが反応後の前記マグネシウム燃料体を巻き取ると、前記供給装置によって前記電解液漕から前記電解液が前記電解液保持材に供給されてもよい。
A supply device for supplying the electrolytic solution from the electrolytic solution tank to the electrolytic solution holding material;
When the take-up reel winds up the reacted magnesium fuel body, the electrolyte solution may be supplied from the electrolyte tank to the electrolyte holding material by the supply device.
前記マグネシウム燃料体は、
導電性を有する導電性フィルムと、
前記導電性フィルムに付着するマグネシウム薄膜と、
前記マグネシウム薄膜を覆い、イオンを透過する透過フィルムと、から形成されてもよい。
The magnesium fuel body is:
A conductive film having conductivity;
A magnesium thin film attached to the conductive film;
And a permeable film that covers the magnesium thin film and transmits ions.
前記マグネシウム燃料体は薄いリボン状に形成されてもよい。 The magnesium fuel body may be formed in a thin ribbon shape.
前記マグネシウム燃料体はワイヤ状に形成されてもよい。 The magnesium fuel body may be formed in a wire shape.
前記正極は炭素、金属、マンガン酸化物のうち少なくとも一つから形成されてもよい。 The positive electrode may be formed of at least one of carbon, metal, and manganese oxide.
前記マグネシウム燃料体、前記正極、前記電解液保持材はそれぞれ第1のマグネシウム燃料体、第1の正極、第1の電解液保持材であり、
マグネシウムを含み、前記供給リールに一端が接続されて巻き付けられ、前記巻き取りリールに他端が接続されて巻き取られ、前記供給リールと前記巻き取りリールとの間に張られた部分を有する第2のマグネシウム燃料体と、前記第1のマグネシウム燃料体に電気的に接続され、導電性を有し、酸素に電子を供給する第2の正極と、前記電解液を含浸させられて保持する第2の電解液保持材と、をさらに備え、
前記電解液は前記第2の正極と前記第2のマグネシウム燃料体との間でイオンを交換し、
前記電解液供給管は前記第2の電解液保持材と前記電解液漕とに連通し、
前記第2の電解液保持材は前記第2の正極と前記第2のマグネシウム燃料体の張られた部分とに挟まれて配置され、
前記巻き取りリールが反応後の前記第2のマグネシウム燃料体を巻き取ると、前記電解液供給管を通じて前記電解液漕から前記電解液保持材に前記電解液が供給されてもよい。
The magnesium fuel body, the positive electrode, and the electrolyte holding material are a first magnesium fuel body, a first positive electrode, and a first electrolyte holding material, respectively.
A first portion including magnesium, wound at one end connected to the supply reel, wound at the other end connected to the take-up reel, and stretched between the supply reel and the take-up reel. Second magnesium fuel body, a second positive electrode electrically connected to the first magnesium fuel body, having conductivity and supplying electrons to oxygen, and a first impregnated and held in the electrolyte. 2 electrolyte solution holding material,
The electrolyte exchanges ions between the second positive electrode and the second magnesium fuel body;
The electrolytic solution supply pipe communicates with the second electrolytic solution holding material and the electrolytic solution bowl,
The second electrolyte holding material is disposed between the second positive electrode and the stretched portion of the second magnesium fuel body,
When the take-up reel takes up the second magnesium fuel body after the reaction, the electrolytic solution may be supplied from the electrolytic solution tank to the electrolytic solution holding material through the electrolytic solution supply pipe.
前記第1の正極及び前記第1の電解液保持材と、前記第2の電気正極及び前記第2の前記電解液保持材とは、前記第1のマグネシウム燃料体が張られた方向においてずれて配置されてもよい。 The first positive electrode and the first electrolytic solution holding material, and the second electric positive electrode and the second electrolytic solution holding material are shifted in the direction in which the first magnesium fuel body is stretched. It may be arranged.
全体を収めるケースをさらに備えてもよい。 You may further provide the case which accommodates the whole.
本発明の第2の観点に係る電子機器は、
本発明の第1の観点に係るマグネシウム空気電池を備える、
ことを特徴とする。
An electronic device according to a second aspect of the present invention is:
Comprising a magnesium-air battery according to the first aspect of the present invention;
It is characterized by that.
前記巻き取りリールを回転させる駆動装置と、
充電可能な二次電池と、をさらに備え、
前記二次電池の残存容量が閾値以下の場合に、前記巻き取りリールを回転させて前記マグネシウム空気電池から電力を取り出し、前記二次電池を充電してもよい。
A driving device for rotating the take-up reel;
A rechargeable secondary battery,
When the remaining capacity of the secondary battery is equal to or less than a threshold value, the secondary battery may be charged by rotating the take-up reel to extract electric power from the magnesium-air battery.
本発明によれば、電極付近に電解液を供給することが可能なマグネシウム空気電池、及びそのマグネシウム空気電池を備える電子機器を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the magnesium air battery which can supply electrolyte solution to an electrode vicinity, and an electronic device provided with the magnesium air battery can be provided.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(実施形態1)
実施形態1に係るマグネシウム空気電池100の構成について説明する。マグネシウム空気電池100は、空気中の酸素を正極活物質とし、マグネシウムを負極活物質とするマグネシウム空気電池である。図1は本実施形態に係るマグネシウム空気電池100の概略構成を示す平面図である。図1に示すように、マグネシウム空気電池100は、マグネシウム燃料体200と、電池本体部300と、電解液400と、電解液漕410と、電解液供給管420と、供給リール500と、巻き取りリール510と、を備える。
(Embodiment 1)
A configuration of the magnesium-
マグネシウム燃料体200は、薄いリボン状に形成された金属マグネシウムの薄膜である。マグネシウム燃料体200は、一端を供給リール500に、他端を巻き取りリール510に接続され、それぞれのリールに巻き付けられた部分と、二つのリールの間に張られた部分と、を含む。マグネシウム燃料体200は、未使用の状態では大部分が供給リール500に巻き付けられており、反応の進行に従って巻き取りリール510に巻き取られていく。マグネシウム燃料体200は、マグネシウム空気電池100の負極活物質として機能する。
The
電池本体部300は、酸化還元反応を進行させ起電力を生じさせる。電池本体部300は、正極310と、電解液保持材320と、を含み、マグネシウム燃料体200の供給リール500と巻き取りリール510との間に張られた部分に接するように配置される。電池本体部300は、マグネシウム空気電池100を使用する電子機器の大きさ等に応じて任意の大きさになりうる。マグネシウム空気電池100から取り出す電流の大きさは、電池本体部300のマグネシウム燃料体200の長手方向の大きさによって定まるので、電流を大きくしたい場合はその大きさを大きくすればよい。
The
正極310は、導電性を有する素材で形成され、マグネシウム空気電池100の正極活物質である空気中の酸素に電子を供給する。正極310は、酸素を還元する反応を促進するため、表面積が大きく酸素を吸着しやすいことが望ましい。正極310を形成する素材としては、例えば炭素、金属、マンガン化合物、及びこれらを組み合わせたもの等が挙げられるが、これに限られるものではない。このうち炭素に関しては、活性炭、炭素粉末、炭素繊維、カーボンナノチューブ、カーボンフェルト等の形態を取りうる。
The
電解液保持材320は、電解液400を含浸させられて保持し、マグネシウム燃料体200と正極310との短絡を防止する。電解液保持材320はマグネシウム燃料体200と正極310とに挟まれて設置される。電解液保持材320を形成する素材としては、例えば濾紙、不織布、フェルト、ゲル等が挙げられるが、これに限られるものではない。
The electrolytic
電解液400は、マグネシウム燃料体200と正極310との間のイオンの交換を可能にする電解液である。また、電解液400に含まれる水は、正極310で酸素が還元される反応に使われる。電解液400は、電解液漕410に封入されており、電解液供給管420を介して電解液保持材320に供給される。電解液400は、例えば塩化ナトリウム水溶液であるが、これに限られるものではない。
The
電解液漕410は、電解液400が封入される容器である。電解液漕410は、マグネシウム空気電池100が組み込まれる例えば電子機器等に固定され、巻き取りリール510に巻き取られたマグネシウム燃料体200に一部が接するように配置されている。電解液漕410は、可撓性を有し、巻き取られたマグネシウム燃料体200に伴って変形する部分と、可撓性を有さない、又は図示しない覆い等によって覆われて変形しない部分と、を含む。この構成により、巻き取りリール510にマグネシウム燃料体200が巻き取られると、巻き取られたマグネシウム燃料体200に押しのけられて電解液漕410の容積が減少する。電解液漕410を形成する素材としては、例えば合成樹脂が挙げられるが、これに限られるものではない。
The
電解液供給管420は、電解液400を輸送する管である。電解液供給管420は、電解液保持材320及び電解液漕410と連通している。電解液供給管420を形成する素材としては、例えば合成樹脂が挙げられるが、これに限られるものではない。
The electrolytic
供給リール500と、巻き取りリール510とは、一対のリールであり、回転可能に形成されている。供給リール500と、巻き取りリール510とは、マグネシウム空気電池100が組み込まれる例えば電子機器等に、回転可能に固定される。供給リール500には反応前のマグネシウム燃料体200が巻き付けられており、巻き取りリール510は反応後のマグネシウム燃料体200を巻き取る。巻き取りリール510が反応後のマグネシウム燃料体200を巻き取ると、供給リール500から反応前のマグネシウム燃料体200が電池本体部300に供給される。
The
次に、マグネシウム空気電池100が連続して起電力を生じる原理について説明する。
Next, the principle that the
電池本体部300において、酸化還元反応が起こって起電力が生じる。反応の進行に伴い、マグネシウム燃料体200と電解液400とが消耗していく。
In the battery
巻き取りリール510を、マグネシウム燃料体200を巻き取る方向に回転させると、消耗したマグネシウム燃料体200が巻き取られ、供給リール500からマグネシウム燃料体200の未反応の部分が電池本体部300に供給される。
When the take-up
巻き取りリール510にマグネシウム燃料体200が巻き取られると、図2に示すように、巻き取られたマグネシウム燃料体200が電解液漕410を矢印Aの方向に押圧し、電解液漕410のマグネシウム燃料体200と接する部分が変形する。それによって、電解液漕410の中の電解液400が矢印Bの方向に押し出され、電解液供給管420を通って電池本体部300に供給される。
When the
即ち、巻き取りリール510を回転させることで、電池本体部300に新しいマグネシウム燃料体200と電解液400とが供給される。その結果、電池本体部300で連続的に酸化還元反応が起こり、起電力が生じ続ける。
That is, by rotating the take-up
このように、実施形態1に係るマグネシウム空気電池100は、酸化還元反応が起こる部分に新しいマグネシウムと電解液とを供給することができ、効率よく反応を進め、連続して起電力を生じることが可能である。
As described above, the magnesium-
電解液漕410の、マグネシウム燃料体200と接する部分の面積、及びマグネシウム燃料体200に押圧されて変形する部分の体積を増減することにより、供給される電解液400の量を増減することができる。
The amount of the
巻き取りリール510は、マグネシウム燃料体200が十分に反応する速さで回転する。マグネシウム燃料体200が反応する速さは、例えばマグネシウム燃料体200の厚さ等のマグネシウム燃料体200の構成によって一意的に定まるので、巻き取りリール510の回転する速さを一定とすることもできる。
The take-up
次に、電子機器の電源として、マグネシウム空気電池100を使用する方法について説明する。
Next, a method of using the
図3は、マグネシウム空気電池100を電源とする電子機器700の概略構成を示す斜視図である。図3に示すように、電子機器700は、二次電池710を備えている。電子機器700には駆動装置720が取り付けられ、駆動装置720にはマグネシウム空気電池100が取り付けられている。
FIG. 3 is a perspective view illustrating a schematic configuration of an
電子機器700は、電池から供給される電力によって動作する電子機器であり、例えば携帯電話、スマートフォン、パーソナルコンピュータ等である。電子機器700は、例えばケーブルや接続アダプタ等(図示しない)によってマグネシウム空気電池100と駆動装置720とに電気的に接続されている。
The
二次電池710は、充電可能な二次電池であり、例えばリチウムイオン二次電池等である。二次電池710は、電子機器700を動作させる直接の電源となる。
The
駆動装置720は、マグネシウム空気電池100の巻き取りリール510を回転させる装置である。駆動装置720は、巻き取りリール510に接続された回転軸と、回転軸を回転させる動力源とを含む。動力源は、例えばバネ、モータ等である。
The
電子機器700は、二次電池710から供給される電力によって動作する。電子機器700は、二次電池710の残存容量を監視し、二次電池710の残存容量が閾値以下になると、駆動装置720を動作させる。これは、電子機器700に導入されたアプリケーションによって実行されてもよい。このアプリケーションソフトウェアを導入することで、どのような電子機器であってもマグネシウム空気電池100によって動作させることができるようになる。
The
駆動装置720は、マグネシウム空気電池100の巻き取りリール510を回転させることにより、マグネシウム空気電池100に起電力を生じさせる。起電力が生じたマグネシウム空気電池100は、電子機器700を介して二次電池710を充電する。
The
このようにマグネシウム空気電池100を使用することにより、電子機器700の電源としてマグネシウム空気電池100を使用することができる。
By using the
マグネシウム空気電池100を電子機器700の外部に取り付ける構成により、二次電池710を電源として備えているものであっても、マグネシウム空気電池100を電源として用いることができる。また、マグネシウム空気電池100の外観は自由に構成できるので、電子機器700を装飾するように構成することもできる。
The
使用後のマグネシウム空気電池100は、例えばコンビニエンスストア等で回収し、マグネシウム燃料体200や電解液400を入れ替えることで再利用できる。このとき回収した反応後のマグネシウム燃料体200や電解液400は、新しいマグネシウム燃料体200や電解液400を作る際の原料として用いることができる。
The used magnesium-
マグネシウム空気電池の容量は、同程度の大きさのリチウムイオン二次電池に比べて大きくすることができるため、上記のようにマグネシウム空気電池を使用すれば、長時間に渡って交流電源からの充電をすることなく電子機器を利用することができる。 Since the capacity of the magnesium-air battery can be increased compared to a lithium-ion secondary battery of the same size, if the magnesium-air battery is used as described above, it can be charged from an AC power source for a long time. Electronic devices can be used without having to
スマートフォンを例にとると、現状のスマートフォンに搭載されるリチウムイオン二次電池の容量は1000−2000mAh程度が主流である。スマートフォンはほぼ毎日充電する必要があると言われ、1000−2000mAhを1日で消費していることになる。発明者は、厚さ40μmのマグネシウム薄膜を用いて実験を行い、マグネシウム1gあたりの容量が1300mAh/gのマグネシウム空気電池を実現している。即ち、1gのマグネシウムで、スマートフォン1日分の電力を供給するマグネシウム空気電池を実現することができる。30gのマグネシウムを用いたマグネシウム空気電池を使用すれば、スマートフォンを1か月間充電することなく使用できることになる。30gのマグネシウムを、幅1cmのリボン状マグネシウム薄膜をリールに巻き取ったものに換算すると、リールの直径は4.6cmとなる。これはスマートフォン等の電子機器に収容可能な大きさである。 Taking a smartphone as an example, the capacity of a lithium ion secondary battery mounted on a current smartphone is about 1000 to 2000 mAh. It is said that smartphones need to be charged almost every day, and 1000-2000 mAh is consumed in one day. The inventor conducted an experiment using a magnesium thin film having a thickness of 40 μm to realize a magnesium air battery having a capacity per 1 g of magnesium of 1300 mAh / g. That is, a magnesium-air battery that supplies power for one day of a smartphone with 1 g of magnesium can be realized. If a magnesium air battery using 30 g of magnesium is used, the smartphone can be used without being charged for one month. When 30 g of magnesium is converted into a 1 cm wide ribbon-shaped magnesium thin film wound on a reel, the diameter of the reel is 4.6 cm. This is a size that can be accommodated in an electronic device such as a smartphone.
(実施形態2)
実施形態2に係るマグネシウム空気電池110は、実施形態1に係るマグネシウム空気電池100において、薄いリボン状に形成された金属マグネシウムの薄膜であるマグネシウム燃料体200を、フィルムと金属マグネシウムとから形成されたマグネシウム燃料体210で置き換えたものである。共通する構成要素については、同一の番号で示し、説明は省略する。
(Embodiment 2)
The magnesium-air battery 110 according to the second embodiment is the same as the magnesium-
図4は、マグネシウム燃料体210の概略断面図である。マグネシウム燃料体210は、導電性フィルム220と、導電性フィルム220上に付着したマグネシウム薄膜230と、マグネシウム薄膜230を覆う透過フィルム240と、を備える。導電性フィルム220は、導電性及び可撓性を有するフィルムであり、例えば導電性プラスチックから形成されている。マグネシウム薄膜230は、マグネシウム空気電池110の負極活物質として機能する、マグネシウムの薄膜である。透過フィルム240は、酸化還元反応に必要なイオンを透過するフィルムであり、例えば不織布、イオン交換樹脂等から形成されている。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the
マグネシウム燃料体210は、透過フィルム240が配置されている側が電解液保持材320に接するように配置され、酸化還元反応に必要なイオンを正極310と交換する。また、マグネシウム燃料体210の導電性フィルム220が配置されている側が、マグネシウム空気電池110の負極として機能する。
The
マグネシウム燃料体210を用いると、反応が進んで内部のマグネシウム薄膜230が全て溶解しきっても、フィルムが断裂することがない。また、反応の結果生成された水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム等の生成物がフィルムの間に保持されるため、これらの生成物が電解液400に混ざり込んで電解液400を汚染することがなく、生成物の回収も容易になる。結果として、マグネシウムの利用効率を上げることができ、重量に対する電力を大きくすることができる。
When the
(実施形態3)
実施形態3に係るマグネシウム空気電池120は、実施形態2に係るマグネシウム空気電池110をケースに収めたものである。共通する構成要素は同一の番号で示し、説明は省略する。
(Embodiment 3)
A
図5は本実施形態に係るマグネシウム空気電池120の概略構成を示す平面図である。マグネシウム空気電池120は、マグネシウム燃料体210と、電池本体部300と、電解液400と、電解液漕410と、電解液供給管420と、供給リール500と、巻き取りリール510と、ケース600と、ガイド610,620と、を備える。
FIG. 5 is a plan view showing a schematic configuration of the magnesium-
ケース600は、マグネシウム燃料体210と、電池本体部300と、電解液400と、電解液漕410と、電解液供給管420と、供給リール500と、巻き取りリール510と、ガイド610,620と、を収容する。ケース600は、例えば合成樹脂から形成されている。
The
ガイド610は供給リール500と電池本体部300との間に位置し、ガイド620は電池本体部300と巻き取りリール510との間に位置する。ガイド610,620はマグネシウム燃料体210と接し、マグネシウム燃料体210の位置を規定する。ガイド610,620は摺動性を有し、例えば合成樹脂から形成されている。
The
(実施形態4)
実施形態4に係るマグネシウム空気電池130は、実施形態2に係るマグネシウム空気電池110を二つ備え、それらを直列に接続して一つのケースに収めたものである。共通する構成要素は同一の番号で示し、説明は省略する。
(Embodiment 4)
The
図6は本実施形態に係るマグネシウム空気電池130の概略構成を示す平面図である。マグネシウム空気電池130は、第1のマグネシウム燃料体250と、第2のマグネシウム燃料体260と、第1の電池本体部330と、第2の電池本体部340と、電解液400と、電解液漕410と、電解液供給管420と、供給リール520と、巻き取りリール530と、ケース600と、ガイド630,640,650,660と、導線670と、を備える。
FIG. 6 is a plan view showing a schematic configuration of the magnesium-
第1のマグネシウム燃料体250と、第2のマグネシウム燃料体260とは、実施形態2のマグネシウム燃料体210と同様に形成されている。
The first
第1の電池本体部330と、第2の電池本体部340とは、実施形態1の電池本体部300と同様に形成されている。即ち、第1の電池本体部330は第1の正極と第1の電解液保持材を含み、第2の電池本体部340は第2の正極と第2の電解液保持材を含む。第1の電池本体部330と第2の電池本体部340とは、第1のマグネシウム燃料体250が供給リール520と巻き取りリール530との間に張られた方向においてずれて配置されている。
The
供給リール520と、巻き取りリール530とは、実施形態1の供給リール500、巻き取りリール510とそれぞれ同様に形成されている。供給リール520には、第1のマグネシウム燃料体250と第2のマグネシウム燃料体260とが、それぞれ一端を接続されて巻き付けられている。同様に、巻き取りリール530には、第1のマグネシウム燃料体250と第2のマグネシウム燃料体260とが、それぞれ他端を接続されている。
The
図7(a)は、供給リール520に巻かれた第1のマグネシウム燃料体250と、第2のマグネシウム燃料体260との概略平面図であり、図7(b)はその概略側面図である。図7(a)に示すように、供給リール520に、第1のマグネシウム燃料体250と第2のマグネシウム燃料体260とが巻き付けられている。図7(b)に示すように、第1のマグネシウム燃料体250と第2のマグネシウム燃料体260とは、供給リール520の回転軸に垂直な方向に平行に巻き付けられている。
FIG. 7A is a schematic plan view of the first
ガイド630,640,650,660は、実施形態3のガイド610,620と同様に形成されている。ガイド630は供給リール520と第1の電池本体部330との間に位置し、ガイド640は第1の電池本体部330と巻き取りリール530との間に位置する。ガイド630,640は第1のマグネシウム燃料体250と接し、第1のマグネシウム燃料体250の位置を規定する。ガイド650は供給リール520と第2の電池本体部340との間に位置し、ガイド660は第2の電池本体部340と巻き取りリール530との間に位置する。ガイド650,660は第2のマグネシウム燃料体260と接し、第2のマグネシウム燃料体260の位置を規定する。
The
第1のマグネシウム燃料体250と、第1の電池本体部330と、電解液400と、電解液漕410と、電解液供給管420と、供給リール520と、巻き取りリール530とが、一つのマグネシウム空気電池を構成する。同様に、第2のマグネシウム燃料体260と、第2の電池本体部340と、電解液400と、電解液漕410と、電解液供給管420と、供給リール520と、巻き取りリール530とが、もう一つのマグネシウム空気電池を構成する。電解液400と、電解液漕410と、電解液供給管420と、供給リール520と、巻き取りリール530とは、二つのマグネシウム空気電池に共通して用いられている。
The first
導線670は、二つのマグネシウム空気電池を直列に接続する導線である。導線670の一端は、第1のマグネシウム燃料体250の導電性フィルムに接し、他端は第2の電池本体部340の正極に電気的に接続されている。
The
以上のように構成することにより、マグネシウム空気電池130は、第1の電池本体部330の正極を正極端子とし、第2のマグネシウム燃料体260の導電性フィルムを負極端子とする、一つのマグネシウム空気電池として機能する。マグネシウム空気電池130の起電力は、実施形態3に係るマグネシウム空気電池120の起電力の約2倍となる。
By configuring as described above, the magnesium-
第1の電池本体部330と第2の電池本体部340とがずれるように配置されていることにより、大きな電流を得るためにそれぞれの電池本体部を大きく形成しても、全体の体積の増加を抑えることができる。結果として、小さな体積で大電圧・大電流を得ることができるマグネシウム空気電池を実現することができる。
Since the first battery
なお、マグネシウム空気電池の電子機器700の電源としての使用に関しては実施形態1のみで説明したが、実施形態2−4に係るマグネシウム空気電池も、同様に電子機器700の電源として使用することが可能である。
Note that the use of the magnesium-air battery as the power source of the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to said embodiment.
例えば、実施形態1において、電解液漕410のマグネシウム燃料体200と接する部分は可撓性を有していているとしたが、これに限られるものではない。即ち、巻き取りリール510に巻き取られたマグネシウム燃料体200に押圧されて変形するものであればよく、例えばシリンダ状に形成され、マグネシウム燃料体200によってピストンが押し込まれるもの等であってもよい。実施形態2−4においても同様である。
For example, in Embodiment 1, although the part which contact | connects the
また、実施形態1において、電解液漕410は巻き取りリール510に巻き取られたマグネシウム燃料体200に一部が接するように配置され、巻き取られたマグネシウム燃料体200に押しのけられるとしたが、これに限られるものではない。即ち、電解液漕410は、電解液400を電解液漕410から押し出して又は吸い出して電池本体部300に供給する供給装置、例えばポンプ等に接していてもよい。このとき、供給装置は巻き取りリール510の回転運動を、電解液を供給するための運動に直接変換するものであってもよいし、巻き取りリール510以外の動力源を有し、巻き取りリール510の回転に伴って動作するものであってもよい。供給装置が電解液400を供給する方法としては、例えば電解液漕410を押圧する、又は電解液漕410と電解液供給管420との間に配置されて電解液を吸い出す、等の方法が挙げられるが、これに限られるものではない。電解液漕410が巻き取られたマグネシウム燃料体200に押圧される構成では、供給される電解液400の体積は巻き取られたマグネシウム燃料体200の体積を超えることはないが、供給装置を介する構成では、巻き取られたマグネシウム燃料体200の体積以上の電解液400を供給することが可能となる。実施形態2−4においても同様である。
In the first embodiment, the
また、マグネシウム燃料体200は薄いリボン状に形成されるとしたが、これに限られるものではない。即ち、マグネシウム燃料体200はリールに巻き取り可能な形状であればよく、例えばワイヤ状に形成されてもよい。マグネシウム燃料体210中のマグネシウム薄膜230についても同様である。
Further, although the
また、マグネシウム燃料体200は金属マグネシウムから形成されるとしたが、これに限られるものではない。即ち、マグネシウム燃料体200はマグネシウムイオンを溶出するものであればよく、マグネシウムを含む合金や、マグネシウム化合物から形成されていてもよい。マグネシウム燃料体210中のマグネシウム薄膜230についても同様である。
Further, although the
また、第1のマグネシウム燃料体250と、第2のマグネシウム燃料体260とは同一のリールに接続され、回転軸に垂直な方向に平行に巻き付けられるとしたが、これに限られるものではない。即ち、第1のマグネシウム燃料体250と、第2のマグネシウム燃料体260とが、それぞれ別のリールに接続され、巻き付けられてもよい。若しくは、第1のマグネシウム燃料体250と、第2のマグネシウム燃料体260とが、同じリールに接続され、重ねて巻き付けられてもよい。
Moreover, although the 1st
また、実施形態4に係るマグネシウム空気電池130は、マグネシウム空気電池を二つ備え、それらを直列に接続したものだとしたが、これに限られるものではない。即ち、3つ以上のマグネシウム空気電池を備え、それらを直列に接続したものであってもよい。
Moreover, although the
また、一つのマグネシウム燃料体200につき一つの正極を備えるものとしたが、これに限られるものではない。即ち、一つのマグネシウム燃料体につき二つ以上の正極を備え、複数の正極がマグネシウム燃料体を挟んでいてもよい。このとき、マグネシウム燃料体210は導電性フィルム220の両面にマグネシウム薄膜230と透過フィルム240とを備えていてもよい。複数の正極同士を接続すれば、マグネシウム空気電池は並列に接続されていることになり、取り出す電流を増やすことができる。
Further, although one positive electrode is provided for each
また、実施形態3は実施形態2に係るマグネシウム空気電池110を備えるとしたが、これに限られるものではない。即ち、実施形態1に係るマグネシウム空気電池100を備えるものであり、フィルムと金属マグネシウムから形成されたマグネシウム燃料体210ではなく、マグネシウムの薄膜であるマグネシウム燃料体200を備えるものであってもよい。実施形態4についても同様である。
Moreover, although Embodiment 3 was provided with the magnesium air battery 110 which concerns on Embodiment 2, it is not restricted to this. That is, the apparatus includes the magnesium-
また、電子機器700は、二次電池710の残存容量が閾値以下になると駆動装置720を動作させるとしたが、これに限られるものではない。即ち、電子機器700の電力消費量、例えばアプリケーションの使用状態等に応じて、駆動装置720を動作させ、二次電池710を充電してもよい。
In addition, although the
また、電子機器700には駆動装置720が取り付けられ、駆動装置720にはマグネシウム空気電池100が取り付けられているとしたが、これに限られるものではない。即ち、駆動装置720とマグネシウム空気電池100の一方又は両方が、電子機器700の内部に配置されていてもよい。
Moreover, although the
また、電子機器700は二次電池710を備え、マグネシウム空気電池100は二次電池710を充電するとしたが、これに限られるものではない。即ち、二次電池710を介することなく、マグネシウム空気電池100が供給する電力で直接電子機器700を動作させてもよい。
In addition, although the
また、実施形態1で説明したマグネシウム空気電池を電子機器700の電源としての使用する方法と、実施形態4で説明した二つのマグネシウム空気電池を直列に接続する方法に関しては、電解液を電池本体部に連続して供給する機構を備えないマグネシウム空気電池にも適用可能である。
Further, regarding the method of using the magnesium-air battery described in the first embodiment as a power source of the
100,110,120,130 マグネシウム空気電池
200,210 マグネシウム燃料体
220 導電性フィルム
230 マグネシウム薄膜
240 透過フィルム
250 第1のマグネシウム燃料体
260 第2のマグネシウム燃料体
300 電池本体部
310 正極
320 電解液保持材
330 第1の電池本体部
340 第2の電池本体部
400 電解液
410 電解液漕
420 電解液供給管
500,520 供給リール
510,530 巻き取りリール
600 ケース
610,620,630,640,650,660 ガイド
670 導線
700 電子機器
710 二次電池
720 駆動装置
100, 110, 120, 130 Magnesium-
Claims (12)
前記マグネシウム燃料体の一端が接続され、反応前の前記マグネシウム燃料体が巻き付けられる、回転可能な供給リールと、
前記マグネシウム燃料体の他端が接続され、反応後の前記マグネシウム燃料体を巻き取る、回転可能な巻き取りリールと、
導電性を有し、酸素に電子を供給する正極と、
前記正極と前記マグネシウム燃料体との間でイオンを交換する電解液と、
前記電解液を含浸させられて保持する電解液保持材と、
前記電解液が封入された電解液漕と、
前記電解液保持材と前記電解液漕とに連通する電解液供給管と、を備え、
前記マグネシウム燃料体は前記供給リールと前記巻き取りリールとの間に張られた部分を有し、
前記電解液保持材は前記正極と前記マグネシウム燃料体の張られた部分とに挟まれて配置され、
前記巻き取りリールが反応後の前記マグネシウム燃料体を巻き取ると、前記電解液供給管を通じて前記電解液漕から前記電解液保持材に前記電解液が供給される、
ことを特徴とするマグネシウム空気電池。 A magnesium fuel body containing magnesium;
A rotatable supply reel to which one end of the magnesium fuel body is connected and to which the magnesium fuel body before reaction is wound;
A rotatable take-up reel connected to the other end of the magnesium fuel body and winding up the magnesium fuel body after reaction;
A positive electrode having conductivity and supplying electrons to oxygen;
An electrolyte for exchanging ions between the positive electrode and the magnesium fuel body;
An electrolyte holding material that is impregnated and held with the electrolyte; and
An electrolyte bath containing the electrolyte solution;
An electrolyte solution supply pipe communicating with the electrolyte solution holding material and the electrolyte solution tank;
The magnesium fuel body has a portion stretched between the supply reel and the take-up reel,
The electrolyte solution holding material is disposed between the positive electrode and the stretched portion of the magnesium fuel body,
When the take-up reel winds up the magnesium fuel body after the reaction, the electrolytic solution is supplied from the electrolytic solution tank to the electrolytic solution holding material through the electrolytic solution supply pipe.
A magnesium-air battery characterized by that.
前記巻き取りリールが反応後の前記マグネシウム燃料体を巻き取ると、巻き取られた反応後の前記マグネシウム燃料体が前記電解液漕を押圧し、前記電解液漕が変形し、前記電解液が押し出されて前記電解液保持材に供給される、
ことを特徴とする請求項1に記載のマグネシウム空気電池。 The electrolyte tank comes into contact with the magnesium fuel body after the wound reaction,
When the take-up reel winds up the reacted magnesium fuel body, the wound-up reacted magnesium fuel body presses the electrolyte soot, deforms the electrolyte soot, and pushes out the electrolyte. Is supplied to the electrolyte solution holding material,
The magnesium-air battery according to claim 1.
前記巻き取りリールが反応後の前記マグネシウム燃料体を巻き取ると、前記供給装置によって前記電解液漕から前記電解液が前記電解液保持材に供給される、
ことを特徴とする請求項1に記載のマグネシウム空気電池。 A supply device for supplying the electrolytic solution from the electrolytic solution tank to the electrolytic solution holding material;
When the take-up reel winds up the reacted magnesium fuel body, the supply device supplies the electrolyte from the electrolyte tank to the electrolyte holding material.
The magnesium-air battery according to claim 1.
導電性を有する導電性フィルムと、
前記導電性フィルムに付着するマグネシウム薄膜と、
前記マグネシウム薄膜を覆い、イオンを透過する透過フィルムと、から形成される、
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のマグネシウム空気電池。 The magnesium fuel body is:
A conductive film having conductivity;
A magnesium thin film attached to the conductive film;
A permeable film that covers the magnesium thin film and transmits ions;
The magnesium-air battery according to any one of claims 1 to 3, wherein
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のマグネシウム空気電池。 The magnesium fuel body is formed in a thin ribbon shape,
The magnesium-air battery according to any one of claims 1 to 4, wherein
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のマグネシウム空気電池。 The magnesium fuel body is formed in a wire shape,
The magnesium-air battery according to any one of claims 1 to 4, wherein
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載のマグネシウム空気電池。 The positive electrode is formed of at least one of carbon, metal, and manganese oxide.
The magnesium-air battery according to any one of claims 1 to 6, characterized in that
マグネシウムを含み、前記供給リールに一端が接続されて巻き付けられ、前記巻き取りリールに他端が接続されて巻き取られ、前記供給リールと前記巻き取りリールとの間に張られた部分を有する第2のマグネシウム燃料体と、前記第1のマグネシウム燃料体に電気的に接続され、導電性を有し、酸素に電子を供給する第2の正極と、前記電解液を含浸させられて保持する第2の電解液保持材と、をさらに備え、
前記電解液は前記第2の正極と前記第2のマグネシウム燃料体との間でイオンを交換し、
前記電解液供給管は前記第2の電解液保持材と前記電解液漕とに連通し、
前記第2の電解液保持材は前記第2の正極と前記第2のマグネシウム燃料体の張られた部分とに挟まれて配置され、
前記巻き取りリールが反応後の前記第2のマグネシウム燃料体を巻き取ると、前記電解液供給管を通じて前記電解液漕から前記電解液保持材に前記電解液が供給される、
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載のマグネシウム空気電池。 The magnesium fuel body, the positive electrode, and the electrolyte holding material are a first magnesium fuel body, a first positive electrode, and a first electrolyte holding material, respectively.
A first portion including magnesium, wound at one end connected to the supply reel, wound at the other end connected to the take-up reel, and stretched between the supply reel and the take-up reel. Second magnesium fuel body, a second positive electrode electrically connected to the first magnesium fuel body, having conductivity and supplying electrons to oxygen, and a first impregnated and held in the electrolyte. 2 electrolyte solution holding material,
The electrolyte exchanges ions between the second positive electrode and the second magnesium fuel body;
The electrolytic solution supply pipe communicates with the second electrolytic solution holding material and the electrolytic solution bowl,
The second electrolyte holding material is disposed between the second positive electrode and the stretched portion of the second magnesium fuel body,
When the take-up reel winds up the second magnesium fuel body after the reaction, the electrolyte is supplied from the electrolyte tank to the electrolyte holder through the electrolyte supply pipe.
The magnesium-air battery according to any one of claims 1 to 7, characterized in that
ことを特徴とする請求項8に記載のマグネシウム空気電池。 The first positive electrode and the first electrolytic solution holding material, and the second electric positive electrode and the second electrolytic solution holding material are shifted in the direction in which the first magnesium fuel body is stretched. Arranged,
The magnesium-air battery according to claim 8.
ことを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載のマグネシウム空気電池。 It is further equipped with a case that accommodates the whole,
The magnesium-air battery according to any one of claims 1 to 9, wherein
ことを特徴とする電子機器。 A magnesium-air battery according to any one of claims 1 to 10,
An electronic device characterized by that.
充電可能な二次電池と、をさらに備え、
前記二次電池の残存容量が閾値以下の場合に、前記巻き取りリールを回転させて前記マグネシウム空気電池から電力を取り出し、前記二次電池を充電する、
ことを特徴とする請求項11に記載の電子機器。 A driving device for rotating the take-up reel;
A rechargeable secondary battery,
When the remaining capacity of the secondary battery is less than or equal to a threshold value, the take-up reel is rotated to extract power from the magnesium-air battery, and the secondary battery is charged.
The electronic device according to claim 11, wherein
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