JP2015122302A - Metal-air battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空気極を有するとともに金属極を収容する外装体を備える金属空気電池に関する。 The present invention relates to a metal-air battery having an air electrode and an exterior body that houses the metal electrode.
天災時や風水害時およびAC電源の入手困難な環境で、食塩水などの電解液を注入すると発電可能な金属空気電池が知られている。金属空気電池の外装体には、一般的に金属缶や樹脂製容器が使用されている。しかし、この種の外装体は、電解液の漏れを防ぐためのパッキンやシール材が必要となるため、部材数が多くなり、組立工数やコストの増加が生じる。さらにパッキンやシール材の不良や劣化により電解液が漏れるおそれもある。また、金属缶や樹脂製容器の外装体は、重くなってしまう。
また、金属空気電池には、正極、セパレータおよびゲル状金属からなる負極材料を、熱融着性樹脂層を含むラミネートシートによって成形された外装体で包み、負極材料の電池内体積占有率を40%以上90%以下にした構成が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
There are known metal-air batteries that can generate electricity when an electrolyte such as saline is injected in a natural disaster, storm and flood damage, or in an environment where it is difficult to obtain an AC power supply. Generally, a metal can or a resin container is used for an exterior body of a metal-air battery. However, since this type of exterior body requires a packing and a sealing material for preventing leakage of the electrolyte, the number of members increases, resulting in an increase in the number of assembly steps and cost. Further, the electrolyte solution may leak due to defective or deteriorated packing or sealing material. Moreover, the metal can and the outer package of the resin container become heavy.
Further, in a metal-air battery, a negative electrode material composed of a positive electrode, a separator, and a gel metal is wrapped with an outer package formed of a laminate sheet including a heat-fusible resin layer, and the volume occupancy of the negative electrode material in the battery is 40. % Or more and 90% or less is proposed (for example, see Patent Document 1).
しかし、特許文献1記載の構成は、空気拡散紙、空気極シート、セパレータ、ゲル状負極金属、負極集合体を積層して厚みのある発電要素を構成し、この発電要素を、負極側ラミネートシートと正極側ラミネートシートとの間に形成した凹部内に収納して保持する構成であるため、部品点数が多く、電解液の量が少なくなってしまう。
電解液の量が少ないと、放電反応で電解液を消費する電池では十分な容量を得られなくなってしまう。また、部品点数を低減するために、いずれかの発電要素部品(例えば、セパレータ)を省略すると、金属極(負極)を支持することができず、部品点数の低減が困難である。また、部品点数が多いと、組立工数の増大や重量の増大を招き、コスト低減に不利である。
However, the configuration described in
When the amount of the electrolytic solution is small, a battery that consumes the electrolytic solution by a discharge reaction cannot obtain a sufficient capacity. Further, if any power generation element part (for example, a separator) is omitted in order to reduce the number of parts, the metal electrode (negative electrode) cannot be supported, and it is difficult to reduce the number of parts. In addition, if the number of parts is large, an increase in assembly man-hours and an increase in weight are caused, which is disadvantageous for cost reduction.
本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、簡易な構成で金属極を支持できるとともに、電解液の量の確保や軽量化に有利な金属空気電池を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a metal-air battery that can support a metal electrode with a simple configuration and is advantageous in securing the amount of electrolyte and reducing the weight. .
上述した課題を解決するため、本発明は、空気極を有するとともに前記空気極と対向する金属極を収容する外装体を備える金属空気電池において、前記外装体は、紙を含有するシート材で形成され、前記シート材は、隙間を空けて前記金属極を覆うとともに、前記シート材の一部を折り曲げて前記隙間を横断し、前記金属極を支える支持用折り曲げ部を一体に備えることを特徴とする。この構成によれば、紙を含有するシート材で形成された外装体の一部を折り曲げる、といった簡易な構成で金属極を支持できるとともに、電解液の量の確保や軽量化に有利である。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a metal-air battery including an exterior body that has an air electrode and accommodates a metal electrode facing the air electrode, and the exterior body is formed of a sheet material containing paper. The sheet material covers the metal electrode with a gap, and includes a bent portion for supporting the metal electrode integrally by bending a part of the sheet material to cross the gap. To do. According to this configuration, the metal electrode can be supported with a simple configuration in which a part of the exterior body formed of a sheet material containing paper is bent, and it is advantageous for securing the amount of electrolyte and reducing the weight.
前記支持用折り曲げ部は、前記金属極を前記空気極から離間させた位置に保持するようにすることが好ましい。この構成によれば、金属極と空気極とを確実に離すことができるため、極間に電解液を十分に保持することができる。
また、前記支持用折り曲げ部は、前記シート材における前記金属極に対して前記空気極側の壁部、および、前記空気極と反対側の壁部から前記金属極に向けて折り曲げられた第1折り曲げ部と、前記第1折り曲げ部の先端から折り曲げられて前記金属極に当接する第2折り曲げ部とを有するようにしても良い。この構成によれば、簡易な折り曲げ構造で、金属極を支持することができる。
It is preferable that the supporting bent portion holds the metal electrode at a position separated from the air electrode. According to this configuration, the metal electrode and the air electrode can be reliably separated from each other, so that the electrolyte can be sufficiently held between the electrodes.
Further, the supporting bent portion is a first bent portion that is bent toward the metal electrode from the wall portion on the air electrode side with respect to the metal electrode in the sheet material and from the wall portion on the opposite side to the air electrode. You may make it have a bending part and the 2nd bending part which is bent from the front-end | tip of the said 1st bending part, and contact | abuts to the said metal electrode. According to this configuration, the metal electrode can be supported with a simple bending structure.
また、前記第1折り曲げ部は、前記外装体内の電解液の液面よりも上方に設けられるとともに、前記金属極に向かって斜め下方に傾斜するようにしても良い。この構成によれば、第1折り曲げ部により電解液が外部に出難くなるとともに、第1折り曲げ部の下面に付着した電解液を効率良く戻すことができる。 The first bent portion may be provided above the liquid level of the electrolyte in the outer package and may be inclined obliquely downward toward the metal electrode. According to this configuration, it is difficult for the electrolytic solution to come out by the first bent portion, and the electrolytic solution attached to the lower surface of the first bent portion can be returned efficiently.
また、前記金属極が上方に突出するタブ部を有するとともに、前記支持用折り曲げ部が前記金属極の幅に渡って延在し、前記支持用折り曲げ部は、前記金属極の幅方向で、前記タブ部と、前記タブ部のない非タブ部との境を基準にして分割され、前記タブ部側の分割部と前記非タブ部側の分割部のいずれか一方が、前記金属極の空気極側への移動を規制し、他方が前記金属極の空気極の反対側への移動を規制するようにしても良い。この構成によれば、タブ部を避けつつ、支持用折り曲げ部の各分割部によって、金属極の空気極側への移動と反対側への移動の両方を規制することができる。 In addition, the metal electrode has a tab portion protruding upward, the supporting bent portion extends across the width of the metal electrode, and the supporting bent portion is in the width direction of the metal electrode, The tab part is divided on the basis of the boundary between the tab part and the non-tab part without the tab part, and one of the divided part on the tab part side and the divided part on the non-tab part side is an air electrode of the metal electrode. The movement to the side may be restricted, and the other may restrict the movement of the metal electrode to the opposite side of the air electrode. According to this configuration, both the movement of the metal electrode to the air electrode side and the movement to the opposite side can be regulated by the divided portions of the supporting bent portion while avoiding the tab portion.
また、前記外装体は、前記金属極の下端が嵌る下方凸形状に折り曲げられた底板部を有するようにしても良い。この構成によれば、金属極の下端を簡易な折り曲げ構造で位置決めし、ズレを防止することができる。
また、前記支持用折り曲げ部は、前記空気極側の壁部、および、前記空気極の反対側の壁部から前記金属極に沿って外装体内側に折り曲げられるとともに、その反対側に折り返されて前記金属極よりも外装体外側に張り出す折り返し部を有し、各折り返し部の一部で前記金属極を挟持するとともに、残りの外装体外側に突出した部分を互いに接合して折り返し部間を封止するようにしても良い。この構成によれば、電解液の蒸発や漏出を抑制するとともに外装体の変形を防止し、且つ、金属極の位置ずれを抑えることができる。
Moreover, you may make it the said exterior body have the baseplate part bent by the downward convex shape in which the lower end of the said metal electrode fits. According to this configuration, the lower end of the metal electrode can be positioned with a simple bending structure, and deviation can be prevented.
In addition, the supporting bent portion is bent to the inside of the exterior body along the metal electrode from the wall portion on the air electrode side and the wall portion on the opposite side of the air electrode, and is folded back to the opposite side. The metal electrode has a folded portion that protrudes to the outside of the exterior body, sandwiches the metal electrode with a part of each folded portion, and joins the remaining projecting portions outside the exterior body to each other between the folded portions You may make it seal. According to this configuration, it is possible to suppress evaporation and leakage of the electrolytic solution, to prevent deformation of the outer package, and to suppress displacement of the metal electrode.
また、前記外装体は、前記金属極の上方を覆う蓋部に連なって前記金属極の側方を覆う側壁部に接合されるシート片を備えるようにしても良い。この構成によれば、簡易な構成で、電解液の蒸発や漏出を抑制することができるとともに、外装体の変形をより防止することができる。
また、紙を含有するシート材であって、前記金属極の下端が嵌る下方凸形状に折り曲げられた底板シート部を備え、前記底板シート部は、前記外装体を形成するシート材に前後一対の端部の少なくとも一方が接合されるようにしても良い。この構成によれば、金属極の位置ずれを抑えるとともに、金属極による外装体の傷つきを抑制することが可能になる。
Moreover, you may make it the said exterior body provide the sheet piece joined to the side wall part which continues to the cover part which covers the upper direction of the said metal electrode, and covers the side of the said metal electrode. According to this configuration, evaporation and leakage of the electrolytic solution can be suppressed with a simple configuration, and deformation of the exterior body can be further prevented.
Further, it is a sheet material containing paper, comprising a bottom plate sheet portion bent into a downward convex shape into which a lower end of the metal electrode fits, and the bottom plate sheet portion is a pair of front and rear sheets on the sheet material forming the exterior body. At least one of the end portions may be joined. According to this configuration, it is possible to suppress the displacement of the metal electrode and to prevent the exterior body from being damaged by the metal electrode.
また、前記外装体を形成するシート材を上方に開口する凹状に折り曲げて前記外装体の底板部を形成し、前記底板シート部は、前記外装体を形成するシート材を平面状に展開した状態で、前記底板部を跨ぐように該シート材に前後一対の端部の少なくとも一方が接合され、該シート材を上方に開口する前記凹状に折り曲げた際に、前記底板部から離間するように外装体内側に起立する一対の起立部を有し、前記一対の起立部間に前記金属極の下端が嵌まるようにしても良い。この構成によれば、底板シート部を容易に組み立てることができる。 Further, the sheet material forming the exterior body is bent into a concave shape opening upward to form a bottom plate portion of the exterior body, and the bottom plate sheet portion is a state in which the sheet material forming the exterior body is developed in a planar shape And at least one of a pair of front and rear end portions joined to the sheet material so as to straddle the bottom plate portion, and when the sheet material is bent into the concave shape opening upward, the exterior is arranged so as to be separated from the bottom plate portion. It may have a pair of upright portions that stand on the inner side of the body, and a lower end of the metal electrode may be fitted between the pair of upright portions. According to this structure, a baseplate sheet | seat part can be assembled easily.
また、前記金属極における前記空気極と反対側の面に、前記外装体内に水を注ぎ入れることによって電池として作動させるための電解質を収容する電解質収容体を設けるようにしても良い。この構成によれば、電解液の溶媒を入れるだけで電池として利用できる構成にするとともに、電解質の影響による金属極の腐食を抑制することができる。
また、前記電解質収容体は、紙を含有するシート材であって前記金属極における前記空気極と反対側の面に装着される極板装着シートと、前記極板装着シートに接合されて前記電解質を収容する袋体とを備えるようにしても良い。この構成によれば、シート材により電解質の影響による金属極の腐食を抑制することができるとともに、電解質を収容する袋体を外装体に取り付ける必要がなく、外装体の構成を簡易化し易く、また、袋体の取付作業も容易である。
In addition, an electrolyte container that houses an electrolyte for operating as a battery by pouring water into the exterior body may be provided on the surface of the metal electrode opposite to the air electrode. According to this structure, while making it the structure which can be utilized as a battery only by putting the solvent of electrolyte solution, the corrosion of the metal electrode by the influence of electrolyte can be suppressed.
The electrolyte container is a sheet material containing paper, and is attached to the electrode plate mounting sheet on the surface of the metal electrode opposite to the air electrode, and joined to the electrode plate mounting sheet to form the electrolyte. It is also possible to provide a bag body that accommodates. According to this configuration, the sheet material can suppress corrosion of the metal electrode due to the influence of the electrolyte, and it is not necessary to attach the bag body containing the electrolyte to the exterior body, and the configuration of the exterior body can be easily simplified. The bag can be easily attached.
また、前記極板装着シートは前記金属極に圧着固定され、前記袋体は前記極板装着シートに融着されるようにしても良い。この構成によれば、極板装着シートおよび袋体の取付が容易である。
また、前記極板装着シートは、当該シートの一部を折り曲げて当該シートに対する前記金属極の移動を規制する規制部を有し、前記極板装着シートを前記外装体に保持させることによって前記金属極を前記外装体に保持するようにしても良い。この構成によれば、外装体側に金属極を直接保持する構造が不要となり、外装体を簡易な構造にし易くなる。
Further, the electrode plate mounting sheet may be fixed by pressure to the metal electrode, and the bag body may be fused to the electrode plate mounting sheet. According to this configuration, the electrode plate mounting sheet and the bag body can be easily attached.
Further, the electrode plate mounting sheet has a restricting portion that controls a movement of the metal electrode with respect to the sheet by bending a part of the sheet, and the metal plate by holding the electrode plate mounting sheet on the exterior body. You may make it hold | maintain a pole to the said exterior body. According to this configuration, a structure for directly holding the metal electrode on the exterior body side becomes unnecessary, and the exterior body can be easily made into a simple structure.
また、前記シート材は、熱融着性樹脂でラミネート加工された紙が良い。この構成によれば、例えば、紙の比率を50%超過にすることで、各自治体の決まりによるものの紙ゴミなどとして分別・廃棄し易く、且つ、容易に手に入れ易い。 The sheet material is preferably paper laminated with a heat-fusible resin. According to this configuration, for example, by setting the paper ratio to exceed 50%, it is easy to separate and dispose of the paper according to the rules of each local government, and to easily obtain it.
本発明によれば、簡易な構成で金属極を支持できるとともに、電解液の量の確保や軽量化に有利な金属空気電池を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while being able to support a metal electrode by simple structure, the metal air battery advantageous to ensuring of the quantity of electrolyte solution and weight reduction can be provided.
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明の金属空気電池の第1実施形態に係るマグネシウム空気電池を示した図である。
マグネシウム空気電池10は、折り曲げ自在なシート材で形成された中空箱形状の外装体(筐体とも言う)11を備えている。外装体11には、空気極13が装着されるとともに、空気極13と対向するようにマグネシウム極(金属極)15が収容される。このマグネシウム空気電池10は、空気極13が正極として作用し、マグネシウム極15が負極として作用する一次電池である。
図1および後述する各図に示す上下左右などの各方向は、マグネシウム空気電池10を電池として使用するときの各方向に対応し、以下の説明で使用する各方向と同じである。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a view showing a magnesium-air battery according to a first embodiment of the metal-air battery of the present invention.
The magnesium-
Each direction such as up, down, left, and right shown in FIG. 1 and each drawing described later corresponds to each direction when the magnesium-
図2は、マグネシウム空気電池10を三方(後方、上方、右)から見た図である。外装体11は、薄型の直方体形状に形成されており、外装体11の底面を構成する底板部21と、前面を構成する前壁部22と、後面を構成する後壁部23(図2)と、左右側面を構成する左右の側壁部(左壁部、右壁部)24と、上面を構成する上板部25とを一体に有している。
前壁部22および後壁部23は、同一形状の面であって、互いに平行に配置され、外装体11の中で最も大きい面を形成する。前壁部22には、空気極13が装着(接着)される開口部22K(後述する図3参照)が設けられている。
FIG. 2 is a view of the magnesium-
The
空気極13は、矩形状(タブ部13Tを除く)の銅メッシュ(銅製の金網)に、カーボンとテフロン(登録商標)を混合した素材を、ローラープレス機などを用い所定厚さのシート状とした後、所定時間、所定温度で乾燥、焼成させ、前記銅メッシュと略同等の大きさに裁断したシートを両面から圧迫し狭持したものを、外装体11の開口部22Kに接着剤などにより接着した構造であり、通気性と非透水性とを有している。即ち、前記シート状とした素材は、外部の空気は外装体の内部に通気可能であり、外装体11内部の電解液は外部に非透水性を有するものである。なお、空気極13には公知の構成を広く適用可能である。
マグネシウム極15は、前壁部22と後壁部23との間であって、各壁部22、23から離間した位置にて空気極13と平行に配置される。また、空気極13およびマグネシウム極15は、前壁部22および後壁部23に対しても平行である。図1に示す電池使用状態では、各極板13、15は鉛直方向に配置される。
The
The
空気極13には、上方に突出するタブ部13Tが設けられ、このタブ部13Tに不図示の正極配線が接続される。タブ部13Tとしては、銅製の板部材が用いられ、空気極13の銅メッシュに溶接などによって接合される。このタブ部13Tは、外装体11の上板部25よりも上方に突出し、上方から正極配線を容易に接続可能である。
また、マグネシウム極15にも、上方に突出するタブ部15Tが設けられ、このタブ部15Tに不図示の負極配線が接続される。
The
The
マグネシウム極15のタブ部15Tは、マグネシウム極15に一体に設けられ、外装体11よりも上方に突出する。すなわち、マグネシウム極15は、矩形板状のマグネシウム極本体部(金属極本体部)15A(後述する図4参照)と、マグネシウム極本体部15Aから同じ厚さで上方に突出するタブ部15Tとを一体に備えている。
なお、図1に示すように、マグネシウム極15のタブ部15Tは、マグネシウム極15における幅方向一端側(左端側)にオフセットして設けられる。また、空気極13のタブ部13Tは、マグネシウム極15のタブ部15Tよりも幅方向他端側(図1中、右端側)にオフセットした位置に設けられる。これによって、正面視(図1)で各タブ部15T、13Tが重ならないように配置されている。
The
As shown in FIG. 1, the
上板部25は、前壁部22と後壁部23と左右の側壁部24との間に形成された内部空間の上方を覆う覆い部材として機能する。この上板部25は、マグネシウム極本体部15Aの上面を覆う一方で、タブ部15Tは外部に露出させる。また、上板部25には、電解液(本構成では食塩水)の注入口となる左右一対の孔部25Hが設けられる。各孔部25Hは、円弧に沿った切れ目の内周部分に相当し、電解液を注入する注入ボトルの先端が切れ目の内側に突き当てられることによって各孔部25Hが開口し、電解液を内部に注入させることができる。このとき、電解液はいずれか一つの孔部から注入され、それ以外の孔部は空気孔となる。なお、前記電解液の注入口となる左右一対の孔部25Hは2個を超える複数でも良く、また、孔部25Hの形状は円弧のみならず、三角形状や四角形状など、特に限定されるものではない。なお、孔部25Hを複数個設ける場合には、少なくとも一箇所を空気孔として構成していれば良く、例えば孔部25Hを3個設ける場合には、2個を注液口、1個を空気孔とすることで、注液時間を短縮することが可能である。
The
本構成では、前記するように複数の孔部25Hを設けているため、一方から電解液を注入する際に、他方を、外装体11内の空気を外部に抜く空気孔として機能させることができる。また、単一の孔部25Hを設けた場合に比して、電池反応時に内部に発生したガスを効率良く外に抜くこともできる。つまり、上記孔部25Hは、一方は電解液注入口、他方は空気孔およびガス抜き孔として機能する。
このように、切れ目によって選択的に開口する孔部25Hを設けたので、電池使用前は閉じた状態に保持でき、塵などの異物が入ることを防止することができる。
In this configuration, since the plurality of
As described above, since the
さらに、本構成の外装体11は、簡易な構成でマグネシウム極15を支持可能で、且つ、電解液の量の確保や軽量化に有利に構成されている。
まず、この外装体11は、紙を含有したシート材によって製作されている。より具体的には、このシート材には、熱融着性樹脂(例えば、ポリエチレン(PE))で両面がラミネート加工された紙、つまり、ラミネート紙(両面ラミネート紙とも言う。)が用いられる。このため、電解液が外部に染み出す(漏れる)ことがなく、また、金属缶や樹脂製容器を使用する場合に比して、軽量かつ安価である。
Furthermore, the
First, the
なお、本構成における紙を含有したシート材とは、紙と熱融着性樹脂とをラミネート加工などにより複合化したものである。シート材中の紙の比率としては、好ましくは50%を超えるようにする。本構成の外装体11は、紙の比率を50%超過とすることで、例えば紙ゴミとして廃棄可能である。
後述するように、外装体11は、シート材を所定形状に打ち抜いた打ち抜きシート100で作成される。前記打ち抜きシート100は、いわゆる紙のコシの強さ(紙の強度に相当)によって、組立後に外装体11に必要とされる強度を満足する。言い換えれば、打ち抜きシート100の厚さ、含有する紙繊維の長さ、および、紙繊維の材料などを調整することによって所望の強度を有するように製作される。また、紙のコシの強さの調整により、折り曲げた状態に保持させることができ、後述する前後一対の上板部構成片25F、25Rによるマグネシウム極15の保持に必要な強度も得ている。
In addition, the sheet material containing paper in this configuration is a composite of paper and a heat-fusible resin by lamination processing or the like. The ratio of the paper in the sheet material is preferably more than 50%. The
As will be described later, the
より具体的には、紙としては、コートボール、ノーコートボール、板紙、カード紙などの、比較的厚手の強度を有するものが好適に使用できる。また、紙と熱融着性樹脂が予め複合化された、カップ原紙や紙パック原紙なども好適に使用できる。
また、熱融着性樹脂としては、シート材を熱融着により接合して、液密な箱形状に形成可能とするものであり、熱融着が可能なものであれば任意の樹脂が使用可能であるが、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体などのポリオレフィン系樹脂を用いることが好ましい。熱融着性樹脂の厚さは、十分な熱融着状態を得るために、少なくとも10μm、好ましくは20μm以上とする。特に外装体の内面側となる面は、密封性をより確実なものとするために、40μm以上の厚さとすることが、より好ましい。
More specifically, as the paper, a paper having a relatively thick strength such as a coated ball, an uncoated ball, a paperboard, or a cardboard can be suitably used. In addition, a cup base paper, a paper pack base paper, or the like in which paper and a heat-fusible resin are combined in advance can be suitably used.
In addition, as the heat-sealable resin, it is possible to form a liquid-tight box shape by joining the sheet material by heat-seal, and any resin can be used as long as it can be heat-sealable. Although possible, it is preferable to use a polyolefin resin such as polyethylene, polypropylene, and ethylene-vinyl acetate copolymer. The thickness of the heat-fusible resin is at least 10 μm, preferably 20 μm or more in order to obtain a sufficient heat-sealed state. In particular, it is more preferable that the surface on the inner surface side of the exterior body has a thickness of 40 μm or more in order to ensure sealing performance.
また、シート材としては、さらに必要に応じて他のフィルムなどを積層することができる。例えばシート材に強度を付与する目的で、ポリエチレンテレフタレート(PET)やポリアミド(Ny)、延伸ポリプロピレン(OPP)フィルムを積層することができる。ポリアミドフィルムは突き刺し耐性に優れるフィルムであり、好ましく使用される。またこれらのフィルムは、シート材の外面側に積層することにより、シート材に優れた印刷適性を付与することができる。すなわち、シート材に絵柄や文字などを印刷する場合は、紙に直接印刷を施してもよいが、PETやOPPにあらかじめ印刷を施し、これを紙に積層することで、シート材に美麗な絵柄や文字などを付与することができる。 Moreover, as a sheet | seat material, another film etc. can be laminated | stacked further as needed. For example, a polyethylene terephthalate (PET), polyamide (Ny), or stretched polypropylene (OPP) film can be laminated for the purpose of imparting strength to the sheet material. A polyamide film is a film excellent in puncture resistance, and is preferably used. Moreover, these films can give the printing property excellent in the sheet material by laminating | stacking on the outer surface side of a sheet material. In other words, when printing a pattern or text on a sheet material, it may be printed directly on the paper, but by printing on PET or OPP in advance and laminating this on the paper, a beautiful pattern is printed on the sheet material. Or characters can be added.
本発明の紙を含むシート材は、所定の強度を有する必要がある。具体的には、こわさ(テーバー)(JIS−P 8125「紙及び板紙−こわさ試験方法−」準拠)」がMD方向(抄紙機の進行方向に並行な紙の方向;MD=machine direction)において5〜30mN・m、CD方向(抄紙機の進行方向に直角な紙の方向;CD=cross direction)において2〜15mN・mのものを用いることが好ましい。こわさ(テーバー)は、紙の厚さや密度、積層する熱融着性樹脂や他のフィルムの種類、厚さを変更することにより調整が可能である。
なお、こわさ(テーバー)が前記値よりも小さい場合、強度が不足して電池外装体としての形状維持が難しい。また、前記値よりも大きい場合、強度が強すぎて折り曲げ加工などの作業が困難となる。
The sheet material including the paper of the present invention needs to have a predetermined strength. Specifically, stiffness (Taber) (JIS-P 8125 "Paper and board-stiffness test method-" compliant) "is 5 in MD direction (paper direction parallel to paper machine traveling direction; MD = machine direction). ˜30 mN · m, preferably 2 to 15 mN · m in the CD direction (the direction of the paper perpendicular to the traveling direction of the paper machine; CD = cross direction). Stiffness (Taber) can be adjusted by changing the thickness and density of paper, the type and thickness of heat-sealable resin and other films to be laminated.
In addition, when stiffness (Taber) is smaller than the said value, intensity | strength is insufficient and it is difficult to maintain the shape as a battery exterior body. Moreover, when larger than the said value, intensity | strength is too strong and operations, such as a bending process, become difficult.
前記する紙と熱融着性樹脂の積層は、熱融着性樹脂を紙に押し出しラミネートする方法が簡便であり好ましいが、ドライラミネート用接着剤を用いたドライラミネート法など、他の公知の積層方法も採用できる。PETやNy,OPPの積層も、公知の積層方法が採用可能であり、接着剤を用いたドライラミネート法や、熱融着性樹脂を介在させたサンドラミネーション法などが一般的に用いられる。
前記シート材の層構成の具体例は以下に示す。
(1)PE/紙/PE
(2)PE/紙/PE/(PE/Ny/PE) 注:()内は共押し出しフィルム
(3)PET/PE/紙/PE
For the lamination of the above-mentioned paper and the heat-fusible resin, a method of extruding and laminating the heat-fusible resin onto the paper is simple and preferable, but other known lamination methods such as a dry laminating method using an adhesive for dry laminating are preferable. A method can also be adopted. As for the lamination of PET, Ny, and OPP, a known lamination method can be adopted, and a dry lamination method using an adhesive or a sand lamination method using a heat-fusible resin is generally used.
Specific examples of the layer structure of the sheet material are shown below.
(1) PE / paper / PE
(2) PE / paper / PE / (PE / Ny / PE) Note: () is co-extruded film (3) PET / PE / paper / PE
外装体11を製作する場合には、上記シート材を所定形状に打ち抜いた打ち抜きシート100を作成し、この打ち抜きシート100を折り曲げることによって製作される。この際、切断した端面のうち、後述する電解液に触れる可能性のある箇所については、電解液のシート材への浸み込みを防止するための端面処理を施すことが好ましい。端面処理としては、端面にホットメルトや接着剤を塗布して端面を覆う方法や、別体のフィルムを貼り付ける方法などが採用可能である。
When the
図3は、第1実施形態の外装体11を展開した図(打ち抜きシート100に相当する図)である。なお、図3には、説明を判りやすくするため、折り目を一点鎖線で示している。また、図4は、図1のIV-IV断面図であり、図5は、図1のV-V断面図である。
図3に示すように、打ち抜きシート100は、矩形の底板部21と、底板部21の前縁21A(折り目に相当)に連なる矩形の前壁部22と、底板部21の後縁21B(折り目に相当)に連なる矩形の後壁部23とを一体に有している。この底板部21の前縁21Aと後縁21Bとを基準にして、前壁部22と後壁部23とを折り曲げることによって、図4および図5に示すように、底板部21から前壁部22と後壁部23とが立設する。図3に示すように、前壁部22には、空気極13が装着される開口部22Kが形成されており、この開口部22Kは、例えば、打ち抜いて打ち抜きシート100を作成する際に同時に打ち抜かれる。
FIG. 3 is a developed view of the
As shown in FIG. 3, the punched
底板部21は、底板部21を前後に二分割(本構成は等分割)する折り目21C(図3)を基準に折り曲げられ、図4および図5に示すように、側面視で下方凸のV字形状に形成される。この底板部21の上にはマグネシウム極15が載置される。これによって、マグネシウム極15の下端が底板部21の傾斜に案内されて下方凸の部分21Tに嵌り、マグネシウム極15の下端を容易に位置決めすることができる。また、下方凸の部分21Tと後述する第1折り曲げ部25F1、25R1によってマグネシウム極15と空気極13との離間距離を適正に保つことが可能であり、前記離間距離は折り目21C、22C、23Cの距離を変化させることで容易に調整可能である。
The
同図3に示すように、打ち抜きシート100は、前壁部22の左右の側縁22S(折り目に相当)に連なる左右一対の側壁部構成片24Fと、後壁部23の左右の側縁23S(折り目に相当)に連なる左右一対の側壁部構成片24Rとを一体に有する。そして、これらの側壁部構成片24F、24Rによって、左右の側壁部24が形成される。
詳述すると、各側壁部構成片24F、24Rは、前壁部22および後壁部23の上下に渡って各々延在する縦長の矩形形状に形成され、前壁部22および後壁部23の左右の側縁22S、23Sを基準にして内側(外装体11の内側に相当)に折り曲げられる。また、各側壁部構成片24F、24Rは、各構成片24F、24Rを左右に二分割(本構成は等分割)する折り目24C、24Dを基準にして、外側(外装体11の外側)に折り曲げられ、外側に折り曲げられた外側折り曲げ片24FS、24RS同士が熱融着により接合される。接合された後は、外側折り曲げ片24FS、24RSは、内側に折り曲げられた内側折り曲げ片24FU、24RUに密着するように折り曲げられ、これによって、側壁部24が形成される。
この場合、熱融着により、外側折り曲げ片24FS、24RSを内側折り曲げ片24FU、24RUに接合しても良いし、テープなどの貼付材を用いて、外側折り曲げ片24FS、24RSを内側折り曲げ片24FU、24RUに密着させても良い。これによって、底板部21と前壁部22と後壁部23と左右の側壁部24とが組み立てられる。
As shown in FIG. 3, the punched
More specifically, each of the side wall
In this case, the outer bent pieces 24FS and 24RS may be joined to the inner bent pieces 24FU and 24RU by heat sealing, or the outer bent pieces 24FS and 24RS may be joined to the inner bent pieces 24FU, using an adhesive material such as a tape. You may make it closely_contact | adhere to 24RU. Thus, the
また、打ち抜きシート100は、同図3に示すように、前壁部22の上縁22A(折り目に相当)に連なる上板部構成片25Fと、後壁部23の上縁23A(折り目に相当)に連なる上板部構成片25Rとを一体に有する。そして、これら一対の上板部構成片25F、25Rによって、上板部25が形成される。
詳述すると、各上板部構成片25F、25Rは、前壁部22および後壁部23の全幅に渡って各々延在する横長の矩形形状(幅方向に延びた板形状)に形成される。そして、各上板部構成片25F、25Rは、図4および図5に示すように、前壁部22および後壁部23の上縁22A、23Aを基準にして内側(外装体11の内側に相当)に折り曲げられるとともに、各構成片25F、25Rを上下に二分割する折り目22C、23C(図3)を基準にして、さらに内側(外装体11の内側)に折り曲げられ、側面視(図4、図5)で略L字状に屈曲する。
Further, as shown in FIG. 3, the punched
More specifically, each of the upper plate
図4および図5に示すように、各上板部構成片25F、25Rは、前壁部22および後壁部23の双方からマグネシウム極15に向かうように折り曲げられた第1折り曲げ部25F1、25R1と、第1折り曲げ部25F1、25R1の先端(折り目22C、23Cに相当)から折り曲げられてマグネシウム極15に当接する第2折り曲げ部25F2、25R2とを有し、これらによってマグネシウム極15の上部が支持される。
As shown in FIGS. 4 and 5, the upper
より具体的には、後壁部23の上板部構成片25Rは、マグネシウム極15の幅方向において、マグネシウム極15のタブ部15Tの両側縁に対応する位置に切れ目K(図3参照)を有し、これによって、タブ部15Tと、タブ部15Tのない非タブ部の境を基準にして、タブ部側の分割部25Xと、非タブ部側の分割部25Yとに分割される。そして、タブ部側の分割部25Xでは、図4に示すように、第1折り曲げ部25R1が、後壁部23からマグネシウム極15の後面MRまで延びる長さに形成され、第2折り曲げ部25R2が下方に折り曲げられることによってマグネシウム極15の後面MRに当接する。これによって、マグネシウム極15の後面MRと後壁部23との間を上板部構成片25Rが架橋し、上板部構成片25Rによりマグネシウム極15の後壁部23側への移動(空気極13と反対側への移動)が規制される。
More specifically, the upper plate
また、非タブ部側の分割部25Yにおいては、図5に示すように、第1折り曲げ部25R1がマグネシウム極本体部15Aを乗り越え、第2折り曲げ部25R2がマグネシウム極15の前面MFに当接するように折り曲げられる。これによって、マグネシウム極15の前面MFと後壁部23との間を上板部構成片25Rが架橋し、上板部構成片25Rによりマグネシウム極15の前壁部22側への移動(空気極13側への移動)が規制される。このようにして、後壁部23の上板部構成片25Rは、マグネシウム極15の前後両方への移動を規制する。
Further, in the divided
一方、前壁部22の上板部構成片25Fでは、図4および図5に示すように、第1折り曲げ部25F1が、前壁部22からマグネシウム極15の前面MFまで延びる長さに形成される。そして、第2折り曲げ部25F2が下方に折り曲げられることによって、後壁部23の上板部構成片25Fの第2折り曲げ部25R2を介してマグネシウム極15の前面MFに当接する。これによって、マグネシウム極15の前面MFと前壁部22との間を架橋し、上板部構成片25Fによりマグネシウム極15の前壁部22側への移動(空気極13側への移動)が規制される。
このようにして、前壁部22および後壁部23の上板部構成片25F、25Rの双方は、シート材の一部を折り曲げることによってマグネシウム極15を支える支持用折り曲げ部として機能する。
On the other hand, in the upper plate
In this manner, both the upper plate
次に、マグネシウム空気電池10の組み立て手順を説明する。
まず、紙を含有するシート材からなる打ち抜きシート100を用意する。そして、この打ち抜きシート100を、底板部21の前縁21Aおよび後縁21Bを基準に二つ折りして前壁部22と後壁部23を立設させるとともに、前壁部22および後壁部23の左右の側壁部構成片24F、24Rを折り曲げ、熱融着により接合して左右の側壁部24を形成する(第1組立工程)。これによって、外装体11が、内部空間を上方に開口させた状態に組み立てられる。なお、この第1組立工程において、底板部21は、側面視で下方凸のV字形状に折り曲げられる(図4、図5参照)。
次いで、外装体11内に、上方からマグネシウム極15を挿入し、マグネシウム極15の下端を底板部21の下方凸の部分21T(図4、図5)に突き当て、マグネシウム極15の下端を位置決めさせる(第2組立工程)。
Next, the assembly procedure of the
First, a punched
Next, the
続いて、図4および図5に示すように、後壁部23に連なる上板部構成片25Rを、マグネシウム極15に向けて折り曲げて第1折り曲げ部25R1を形成するとともに、第1折り曲げ部25R1の先端に相当する折り目23C(図3)で下方に折り曲げ、マグネシウム極15に当接する第2折り曲げ部25R2を形成する(第3組立工程)。
このとき、後壁部23の上板部構成片25Rのうち、タブ部側の分割部25Xは、図4に示すように、マグネシウム極15の後面MR側で下方に折り曲げられて後面MRに当接し、マグネシウム極15の後壁部23側への移動を規制する。また、非タブ部側の分割部25Yは、図5に示すように、マグネシウム極本体部15Aを乗り越えてマグネシウム極15の前面MF側で下方に折り曲げられて前面MFに当接し、マグネシウム極15の前壁部22側への移動を規制する。
Subsequently, as illustrated in FIGS. 4 and 5, the upper
At this time, of the upper plate
その後、図4および図5に示すように、前壁部22に連なる上板部構成片25Fを、マグネシウム極15に向けて折り曲げて第1折り曲げ部25F1を形成するとともに、第1折り曲げ部25F1の先端に相当する折り目22C(図3)で下方に折り曲げて、第2折り曲げ部25F2を形成する(第4組立工程)。この第2折り曲げ部25F2は、マグネシウム極15の前面MFと前壁部22との間を架橋するので、マグネシウム極15の前壁部22側への移動(空気極13側への移動)を規制する。
このようにして、前後一対の上板部構成片25F、25Rによって、マグネシウム極15を前後から支えてマグネシウム極15を位置決めすることができ、マグネシウム極15ズレを防止することができる。
Thereafter, as shown in FIGS. 4 and 5, the upper plate
In this manner, the
なお、外装体11は熱融着により封止されるとともに、前後一対の上板部構成片25F、25R同士は、上方から上板部構成片25F、25R同士を接合する不図示の部材(蓋部材、或いは、テープなどの貼付材)を装着することによって互いに連結される。また、空気極13については、第1組立工程の前に外装体11に装着しても良いし、外装体11の組立後(例えば、第4組立工程の後)に装着(接着)するようにしても良い。以上により、マグネシウム空気電池10が組み立てられ、電池として使用する場合に外装体11内に電解液が注入される。
The
続いて、組立後のマグネシウム空気電池10について説明する。
図4および図5に示すように、マグネシウム空気電池10は、紙を含有するシート材からなる外装体11がマグネシウム極15との間に前後に隙間SF、SRを空けて覆うとともに、これら隙間SF、SRを上方から覆って該隙間SF、SRを横断するように前後一対の上板部構成片25F、25Rが折り曲げられた構成を具備する。
このため、外装体11内の電解液の量を十分に確保できるとともに、簡易な構成でマグネシウム極15を空気極13から離間させた位置に保持できる。しかも、外装体11が紙を含有するシート材から形成されるため、外装体11の軽量化や加工コストの低減も可能である。
さらに、マグネシウム空気電池10を構成する主要部品が、外装体11、マグネシウム極15、空気極13(タブ部13Tを含む)の3部品で済むので、部品点数が少なく、組立工数の低減およびマグネシウム空気電池10全体の軽量化が可能になる。
Next, the assembled
As shown in FIGS. 4 and 5, the magnesium-
For this reason, while being able to ensure the quantity of the electrolyte solution in the
Furthermore, since the main parts constituting the magnesium-
また、マグネシウム極15は、上部が前後一対の上板部構成片25F、25Rによって支持されるとともに、下端が底板部21の下方凸の部分21Tで位置決めされるので、マグネシウム極15の支持力が向上し、位置ずれを効率良く抑えることができる。
また、マグネシウム極15に対し、空気極13と反対側にも電解液が入る隙間SRが設けられるので、放電反応によりマグネシウム極15と空気極13の間に生成される生成物(本構成ではMg(OH)2:水酸化マグネシウム)は、次第に空気極13とマグネシウム極15との間の隙間SFから空気極13と反対側に押し出されて、空気極と反対側の電解液がマグネシウムと空気極の間に回り込むため、放電反応を継続し易くなる、というメリットも得られる。
Further, since the upper portion of the
In addition, since a gap SR in which the electrolytic solution enters is provided on the opposite side to the
図4および図5中、符号ULは、電解液の液面を示している。
前後一対の上板部構成片25F、25Rは、電解液の液面ULよりも上方に位置し、各上板部構成片25F、25Rの第1折り曲げ部25F1、25R1は、マグネシウム極15に向かって斜め下方に傾斜している。このため、放電反応による水素の発生によって電解液が上方に飛散した際に、第1折り曲げ部25F1、25R1の下面に沿って電解液が流れ、下方に貯留される電解液内に迅速かつ円滑に戻すことができる。
また、各上板部構成片25F、25Rの第1折り曲げ部25F1、25R1同士は突き当てられている。このため、前壁部22と後壁部23との間で第1折り曲げ部25F1、25R1同士が突っ張り、前壁部22と後壁部23とを離間させるとともに互いに平行に保持し易くなる。また、第1折り曲げ部25F1、25R1の上面が連続するので、テープなどの貼付材によって第1折り曲げ部25F1、25R1同士を連結し易くなる。
In FIG. 4 and FIG. 5, the symbol UL indicates the liquid level of the electrolytic solution.
The pair of front and rear upper
Further, the first bent portions 25F1 and 25R1 of the upper
以上説明したように、本実施の形態では、マグネシウム空気電池10の外装体11は、紙を含有するシート材で形成され、このシート材は、隙間SF、SRを空けてマグネシウム極(金属極)15を覆うとともに、シート材の一部を折り曲げて隙間SF、SRを横断し、マグネシウム極15を支える支持用折り曲げ部として機能する一対の上板部構成片25F、25Rを一体に備えるので、紙を含有するシート材で形成された外装体11の一部を折り曲げる、といった簡易な構成でマグネシウム極15を支持できるとともに、電解液の量の確保や軽量化に有利である。また、外装体11の軽量化により高い重量エネルギー密度を得ることが可能になる。
さらに、マグネシウム極15を支えるための専用部品が不要になるので、部品点数の削減が可能であり、また、マグネシウム極15以外の発電要素の構成を追加することも容易な構成である。従って、コストを低減し易く、且つ、構成の変更自由度も高い。
As described above, in the present embodiment, the
Furthermore, since a dedicated part for supporting the
また、一対の上板部構成片25F、25Rは、マグネシウム極15を空気極13から離間させた位置に保持するので、マグネシウム極15と空気極13とを確実に離すことができる。このため、極間に電解液を十分に保持することができる。また、マグネシウム極15と空気極13との間の距離(離間距離)を適正に保ち易くなる。
また、各上板部構成片25F、25Rは、シート材(打ち抜きシート100)におけるマグネシウム極15に対して空気極13側の壁部(前壁部22)、および、空気極13と反対側の壁部(後壁部23)からマグネシウム極15に向けて折り曲げられた第1折り曲げ部25F1、25R1と、第1折り曲げ部25F1、25R1の先端から折り曲げられてマグネシウム極15極に当接する第2折り曲げ部25F2、25R2とを有するので、簡易な折り曲げ構造で、マグネシウム極15を支持することができる。
Moreover, since the pair of upper plate
Further, each of the upper
さらに、第1折り曲げ部25F1、25R1は、外装体11内の電解液の液面ULよりも上方に設けられるとともにマグネシウム極15に向かって斜め下方に傾斜するので、第1折り曲げ部25F1、25R1により電解液が外部に出難くなるとともに、第1折り曲げ部25F1、25R1の下面に付着した電解液を効率良く戻すことができる。
また、後壁部23に連なる上板部構成片25Rは、マグネシウム極15の幅方向において、タブ部15Tと、タブ部15Tのない非タブ部との境を基準にして分割され、タブ部側の分割部25X(図3)と非タブ部側の分割部25Y(図3)のいずれか一方が、マグネシウム極15の空気極13側への移動を規制し、他方がマグネシウム極15の空気極13の反対側への移動を規制するので、タブ部15Tを避けつつ、後壁部23に連なる上板部構成片25Rの各分割部25X、25Yによって、マグネシウム極15の空気極13側への移動と反対側への移動の両方を規制することができる。
Further, the first bent portions 25F1 and 25R1 are provided above the electrolyte level UL of the electrolyte in the
Further, the upper
また、外装体11は、マグネシウム極15の下端が嵌る下方凸形状に折り曲げられた底板部21を有するので、マグネシウム極15の下端を簡易な折り曲げ構造で位置決めし、ズレを防止することができる。
また、外装体11に用いるシート材は、熱融着性樹脂でラミネート加工などにより複合化された紙であるため、例えば、紙の比率を50%超過にすることで、各自治体の決まりによるものの紙ゴミなどとして分別・廃棄し易く、且つ、容易に手に入れ易い。これらによって、低コストかつ軽量で、廃棄性などに優れたマグネシウム空気電池を提供することが可能になる。
Moreover, since the
In addition, since the sheet material used for the
(第2実施形態)
図6は第2実施形態の外装体11の斜視図であり、図7は第2実施形態の外装体11を展開した図(=打ち抜きシート100に相当する図)である。なお、以下の説明において、前述した構成と同様の構成は同一の符号を付して重複説明を省略し、異なる部分を詳述する。
この外装体11は、前壁部22の上縁22A(図7)に連なる上板部構成片25Fが、第1実施形態の上板部構成片25F(図3)よりも上下方向に長く形成されている。そして、この上板部構成片25Fは、上下に三分割する折り目22C、22D(図7)を基準にして、前壁部22側から順に、第1折り曲げ部25F1、第2折り曲げ部25F2および第3折り曲げ部25F3が設けられる。
(Second Embodiment)
FIG. 6 is a perspective view of the
In the
また、後壁部23の上縁23A(図7)に連なる上板部構成片25Rについても、第1実施形態の上板部構成片25R(図3)よりも長く形成されるとともに、上下に三分割する折り目23C、23D(図7)を基準にして、後壁部23側から順に、第1折り曲げ部25R1、第2折り曲げ部25R2および第3折り曲げ部25R3が設けられる。
Further, the upper
図8(A)は第2実施形態の外装体11を正面から見た図であり、図8(B)は図8(A)のA−A断面を示した図である。
図8(A)および図8(B)に示すように、第2折り曲げ部25F2、25R2は外装体11内側にそれぞれ折り曲げられ、第3折り曲げ部25F3、25R3は外装体11外側にそれぞれ折り曲げられる。
この場合、第3折り曲げ部25F3、25R3は、第2折り曲げ部25F2、25R2よりも上下方向に長く形成されているので、第3折り曲げ部25F3、25R3の先端は第2折り曲げ部25F2、25R2よりも上方に突出し、第3折り曲げ部25F3、25R3同士が互いに当接することになる。
FIG. 8A is a view of the
As shown in FIGS. 8A and 8B, the second bent portions 25F2 and 25R2 are bent inside the
In this case, since the third bent portions 25F3 and 25R3 are formed longer in the vertical direction than the second bent portions 25F2 and 25R2, the tips of the third bent portions 25F3 and 25R3 are more than the second bent portions 25F2 and 25R2. It protrudes upward and the third bent portions 25F3 and 25R3 come into contact with each other.
つまり、上板部構成片25F、25Rは、マグネシウム極15に沿って外装体11内側に折り曲げられるとともに、その反対側に折り返されてマグネシウム極15よりも外装体11外側に張り出す折り返し部(第2折り曲げ部25F2、25R2、および第3折り曲げ部25F3、25R3からなる)を形成している。
そして、図8(B)に示すように、この前後一対の折り返し部の下部間(第3折り曲げ部25F3、25R3の下部間)に、マグネシウム極15の上部が挟み込まれ、その状態を保持するように、外装体11外側に突出した折り返し部が互いに熱融着により接合される。
これによって、折り返し部の下部でマグネシウム極15を挟持するとともに、上板部構成片25F、25R間、つまり、外装体11の上部を封止することができる。従って、上板部構成片25F、25Rの双方が、マグネシウム極15を支える支持用折り曲げ部として機能するとともに、外装体11の上部を封止する封止部として機能する。
That is, the upper plate
Then, as shown in FIG. 8B, the upper part of the
Accordingly, the
この構成によれば、第1実施形態の図4などに示す折り込み型と比較して、上部の封止を確実なものにして、電解液の蒸発や漏出を抑制することができる。
また、図5に示すように、上板部構成片25F、25Rを左右に分割しないため、折り込み時にしわが出来にくくなる。また、内側に折り返した後に外側に折り返すので、上板部構成片25F、25R自体の剛性が向上し、しわや変形を防止でき、外装体11の剛性向上、およびマグネシウム極15の支持力向上が可能である。
なお、本実施形態では、マグネシウム極15に上方に突出するタブ部15T(図1参照)が形成されず、その代わりに、マグネシウム極15上部に配線15H(後述する図12)を接続する構成となっている。
According to this configuration, as compared with the folding type shown in FIG. 4 and the like of the first embodiment, it is possible to secure the upper sealing and suppress the evaporation and leakage of the electrolyte.
Moreover, as shown in FIG. 5, since the upper-plate
In the present embodiment, the
また、図7に示すように、前壁部22の上縁22Aで折り曲げられてマグネシウム極15の上方を覆う蓋部となる第1折り曲げ部25F1の左右には、シート片26Fが一体に設けられている。これらシート片26Fは、図6に示すように、第1折り曲げ部25F1の左右側縁を基準に下方(内側折り曲げ片24FUに沿って)に折り曲げられ、次いで側壁部構成片24Fの外側折り曲げ片24FSに沿って垂直に折り曲げた後、垂直に折り曲げられたシート片26Fを熱融着機で挟みこんで、熱融着によって接合する。
このように外装体11の上部両端をシート片26Fで固定することで、各折り曲げ片24FU、24FSの上部を補強することができる。
この構成によれば、蓋部となる第1折り曲げ部25F1と側壁部となる側壁部構成片24Fとの間の隙間をシート片26Fによって封止することができ、電解液の蒸発や漏出を抑制することができる。また、第1折り曲げ部25F1と側壁部構成片24Fとの連結強度が向上し、第1折り曲げ部25F1の上方への拡がりや、側壁部構成片24Fの左右方向への拡がりを抑えることができる。
Further, as shown in FIG. 7, sheet pieces 26 </ b> F are integrally provided on the left and right sides of the first
Thus, by fixing the upper ends of the
According to this configuration, the gap between the first bent portion 25F1 serving as the lid portion and the side wall
また、本実施の形態では、前壁部22と同様に、後壁部23の上縁23Aで折り曲げられてマグネシウム極15の上方を覆う蓋部となる第1折り曲げ部25R1の左右にも、上記シート片26Fと同様のシート片26Rが一体に設けられている(図7参照)。これらシート片26Rは、図6に示すように、第1折り曲げ部25R1の左右側縁を基準に下方(内側折り曲げ片24RUに沿って)に折り曲げられ、次いで側壁部構成片24Rの外側折り曲げ片24RSに沿って垂直に折り曲げた後、垂直に折り曲げられたシート片26Rを熱融着機で挟みこんで、熱融着によって接合する。
このように外装体11の上部両端をシート片26Rで固定することで、各折り曲げ片24RU、24RSの上部を補強することができる。
これによって、蓋部となる第1折り曲げ部25R1と側壁部となる側壁部構成片24Rとの間を封止して、電解液の蒸発や漏出を抑制できるとともに、第1折り曲げ部25R1と側壁部構成片24Rとの連結強度が向上し、第1折り曲げ部25R1の上方への拡がりや、側壁部構成片24Rの左右方向への拡がりを抑えることができる。
なお、垂直に折り曲げられたシート片26Fとシート片26Rとの熱融着は、熱を均一にかけられる他、熱融着が一度で済むため、両者を同時に熱融着することが好ましい。
In the present embodiment, similarly to the
Thus, by fixing the upper ends of the
Thus, the space between the first bent portion 25R1 serving as the lid portion and the side wall
In addition, since the heat fusion between the
これらにより、上記シート片26F、26Rによって、電解液の蒸発や漏出をより抑制するとともに、外装体11の変形をより防止することができる。
なお、本構成では、左右のシート片26F、26Rと上板部構成片25F、25Rとの間に切り欠き28(図7参照)を予め設け、外装体11を組み立てた際に、図6に示すように、シート片26F、26Rと上板部構成片25F、25Rとの間に、マグネシウム極15からの配線15H(後述する図12)を通すことが可能なスペース28Kを確保している。
Thus, the
In this configuration, when the cutout 28 (see FIG. 7) is provided in advance between the left and
以上説明したように、本実施の形態では、図8(B)に示したように、上板部構成片25F、25R(支持用折り曲げ部)は、前壁部22および後壁部23からマグネシウム極15に沿って外装体11内側に折り曲げられるとともに、その反対側に折り返されてマグネシウム極15よりも外装体11外側に張り出す折り返し部を有し、各折り返し部の下部でマグネシウム極15を挟持するとともに、残りの外装体11外側に突出した部分を互いに接合して上板部構成片25F、25R間を封止するので、電解液の蒸発や漏出を抑制するとともに外装体11の変形を防止し、且つ、マグネシウム極15の位置ずれを抑えてマグネシウム極15と空気極13との離間距離を適正に保つことが可能になる。
As described above, in the present embodiment, as shown in FIG. 8B, the upper
しかも、上板部構成片25F、25Rの一部が上方に突出するので、外装体11を持ち運ぶ際の把持部として用いることができる。また、上板部構成片25F、25Rの各部の接合は融着により行われるので、熱融着性樹脂でラミネート加工などがされたシート材の熱融着性を活かして容易に接合することができる。
In addition, since a part of the upper
また、蓋部を構成する上板部構成片25F、25Rに連なって側壁部を構成する側壁部構成片24F、24Rに接合されるシート片26F、26R(図6)を備えるので、簡易な構成で、上板部構成片25F、25Rと側壁部構成片24F、24Rとの間を封止して電解液の蒸発や漏出を抑制することができる。しかも、上板部構成片25F、25Rと側壁部構成片24F、24Rとの連結強度が向上し、外装体11の変形をより防止することができる。
Moreover, since it is provided with the
なお、上板部構成片25F、25Rは上記形状に限定されない。例えば、図9(A)および図9(B)に示すように、上板部25を長くして第3折り曲げ部25F3、25R3を取っ手の形状に変更し、更に把持しやすくしても良い。
図9(A)では、第3折り曲げ部25F3、25R3を上下方向に大型化するとともに左右方向に延びる長孔29を設け、各長孔29にユーザーなどの指を通すことで外装体11をより把持しやすい一つの取っ手を形成した態様を示している。また、一方の第3折り曲げ部25R3の各長孔29には、他方の第3折り曲げ部25F3の各長孔29に向けて折り曲げられる折り曲げ部29Aが設けられ、これによって、長孔29に通した指の当たりを緩和することもできる。
また、図9(B)では、さらに、第3折り曲げ部25F3、25R3のそれぞれを左右に分割する切り欠き30を設け、2つの取っ手を形成した態様である。この切り欠き30を設けることで、内部の部材との干渉を避けることが可能である。
The upper
In FIG. 9A, the third bent portions 25F3, 25R3 are enlarged in the vertical direction, and
In addition, FIG. 9B is a mode in which two handles are formed by providing
(第3実施形態)
図10(A)は第3実施形態の外装体11を正面から見た図である。また、図10(B)は図10(A)のB−B断面を示した図である。
この外装体11には、マグネシウム極15の下端が嵌まる左右一対の底板シート部35が設けられている。これらの底板シート部35は、外装体11を構成するシート材と同じシート材、つまり、紙と熱融着性樹脂とをラミネート加工などにより複合化したシート材を、マグネシウム極15の下端が嵌まる下方凸形状に折り曲げて形成されている。
(Third embodiment)
FIG. 10A is a front view of the
The
図11は第3実施形態の底板シート部35の斜視図である。
底板シート部35は、前壁部22および後壁部23の両端の下部にそれぞれに接合される前後一対の端部35AF、35ARと、各端部35AF、35ARの下端から内側に向けて略水平に折り曲げられる前後一対の第1折り曲げ部35B(35BF、35BR)と、各第1折り曲げ部35Bの一端から下方に折り曲げられる前後一対の第2折り曲げ部35Cと、各第2折り曲げ部35C(35CF、35CR)の下端間をつなぐ架橋部35Dとを一体に備えている。
第2折り曲げ部35C間の間隔は、マグネシウム極15の板厚とほぼ同じ長さに形成される。これにより、図10(B)に示すように、第2折り曲げ部35C間にマグネシウム極15が配置されることによって、マグネシウム極15の下端が保持される。
FIG. 11 is a perspective view of the bottom
The bottom
The interval between the second
この底板シート部35は、外装体11を形成するシート材を平面状に展開した状態で、外装体11の底板部21を跨ぐように各端部35AF、35ARが該シート材に熱融着によって接合される。そして、該シート材を上方に開口する凹状に折り曲げて外装体11を形成した際に、底板部21から離間するように第1折り曲げ部35A、および第2折り曲げ部35Bが外装体11内側に起立し、上記底板シート部35が形成されるようになっている。
言い換えると、この底板シート部35における端部35AF、35AR間のシート長(一対の第1折り曲げ部35B、一対の第2折り曲げ部35Cおよび架橋部35Dからなるシート長)が、外装体11における底板シート部35との接合部間の距離(図10(B)中、符号LXで示す距離)と等しく形成されるとともに、各部35B〜35Dが図示の方向に折り曲げ可能に山折り又は谷折りの折り目が予め設けられている。
The bottom
In other words, the sheet length between the end portions 35AF and 35AR in the bottom plate sheet portion 35 (the sheet length including the pair of first
これにより、外装体11のシート材を展開した状態で、平面状に展開した底板シート部35を容易に接合でき、その後、外装体11のシート材を、底板部21を形成するように凹状に折り曲げれば、底板シート部35の第1折り曲げ部35Bおよび第2折り曲げ部35Cからなる起立部が、底板部21から離間するように起立し、底板シート部35を容易に組み立てることができる。
この底板シート部35を設けることによって、マグネシウム極15の前後の位置ずれを抑え、マグネシウム極15と空気極13との間の距離(離間距離)を適正に保ち易くなる。また、マグネシウム極15による外装体11の傷つきを抑制することが可能になる、という効果も得られる。
また、底板シート部35の架橋部35Dは、底板部21の下方凸の部分21Tに嵌ることで底板部21に位置決めされ、これによってもマグネシウム極15の位置ずれを抑え易くなる。
Thereby, in the state which the sheet | seat material of the
By providing the bottom
Further, the bridging
なお、本実施形態では、底板シート部35の架橋部35Dを外装体11の前後方向の中央に位置するように設置したが、底板シート部35の第1折り曲げ部35B(35BFと35BR)の前後方向の長さの比率を調整し、それに対応するように各上板部構成片25F、25Rの第1折り曲げ部25F1と25R1の前後方向の長さの比率を調整することで、マグネシウム極15の前後方向の位置(電極間距離)を適宜調整することが可能である。
また、本実施形態では、前記底板シート部35の各端部35AF、35ARを該シート材に熱融着によって接合した例を示したが、前後一対の端部35AF、35ARの少なくとも一方が熱融着されていれば良い。
In the present embodiment, the bridging
In the present embodiment, the end portions 35AF and 35AR of the bottom
(第4実施形態)
図12は第4実施形態に係るマグネシウム空気電池10の斜視図であり、図13は第4実施形態のマグネシウム空気電池10の側断面図である。
このマグネシウム空気電池10は、電解液に含まれる電解質を収容する電解質収容体41を備えており、電池として使用するときに水を注ぎ入れることによって電解質が溶け出して電解液となるように構成されている。一般に、電解液(例えば食塩水)よりも水の方が入手しやすいので、水を用意できれば電池を使用でき、場所を選ばずに使用できる、という優位性が得られる。
(Fourth embodiment)
FIG. 12 is a perspective view of the magnesium-
The magnesium-
電解質収容体41は、マグネシウム極15における空気極13と反対側の面に装着される極板装着シート42と、極板装着シート42に設けられる袋体43とを備えている。
図13に示すように、極板装着シート42は、外装体11の前後一対の上板部構成片25F、25R間に挟まれて保持される。より具体的には、図13に示すように、上板部構成片25F、25Rの第2折り曲げ部25F2、25R2が、外装体11の外側(上側に相当)に折り曲げられ、これら第2折り曲げ部25F2、25R2間に、極板装着シート42の上部が挟み込まれ、その状態で、第2折り曲げ部25F2、25R2および極板装着シート42が互いに熱融着によって接合される。これによって、極板装着シート42の上部が外装体11に宙づりで保持される。
The
As shown in FIG. 13, the electrode
図14(A)は電解質収容体41をマグネシウム極15と共に空気極13側から見た斜視図であり、図14(B)は空気極13と反対側から見た斜視図である。
極板装着シート42は、外装体11を構成するシート材と同じシート材、つまり、紙と熱融着性樹脂とをラミネート加工などにより複合化したシート材で形成される。この極板装着シート42は、マグネシウム極15の背面を覆うシート本体42Aと、シート本体42Aの下部から折り曲げられてマグネシウム極15の下部が嵌まる左右一対の下部嵌合部42Bと、シート本体42Aの上部中央の一部を切り起こしてマグネシウム極15の上部に設けた凹部15Dに嵌まる上側嵌合部42Cとを一体に備えている。これら3つの嵌合部42B、42Cにより、極板装着シート42に対するマグネシウム極15の上下方向と前後方向の移動が規制される。
14A is a perspective view of the
The electrode
この極板装着シート42とマグネシウム極15とは、左右一対の圧着金具45によって互いに圧着固定される。より具体的には、圧着金具45としては、丸孔を縁取る縁取り金具(鳩目、又は、ハトメとも称する金具)が用いられ、この圧着金具45を、極板装着シート42とマグネシウム極15とを貫通する左右一対の丸孔に装着することにより、極板装着シート42とマグネシウム極15とが固定される。
The electrode
このとき、一方の圧着金具45には、配線15Hの先端に設けた金具が固定される。これにより、マグネシウム極15と配線15Hとを容易に接続することができる。この配線15Hは、外装体11に設けられたスペース28K(図12)を通って外装体11の外に引き出され、図1に示すタブ部15Tの代わり、或いは、負極配線の一部として用いられる。なお、この配線15Hの他端には、配線接続に用いられる接続端子(本構成ではギボシ端子)15Jが取り付けられ、他の配線との接続を容易にしている。
なお、図12の例では、空気極13の上部に上記圧着金具45と同じ圧着金具46を用いて配線13Hを接続し、また、この配線13Hの他端に同じ接続端子13Jを取り付けた場合を示している。
At this time, the metal fitting provided at the tip of the
In the example of FIG. 12, the
極板装着シート42の下部を折り曲げて形成した下部嵌合部42Bは、図13に示すように、マグネシウム極15と前壁部22との離間距離(隙間SFに相当)と同じ長さだけ前壁部22側に出っ張って前壁部22の裏面に当接する。これにより、下部嵌合部42Bは、マグネシウム極15と空気極13との離間距離を一定に規制する規制部材としても機能する。
また、図14(B)に示すように、極板装着シート42には、その下部を空気極13の反対側に折り曲げて形成した左右一対の下部折り曲げ部42Dが設けられる。これら下部折り曲げ部42Dは、図13に示すように、マグネシウム極15と後壁部23との離間距離(隙間SRに相当)と同じ長さだけ後壁部23側に出っ張って後壁部23の裏面に当接し、マグネシウム極15と後壁部23との離間距離を一定に規制する規制部材として機能する。
このようにして、マグネシウム極15の下部の前後方向の位置ずれを効果的に抑えることができ、マグネシウム極15と空気極13との離間距離を適正に保つことができる。
The lower
Further, as shown in FIG. 14B, the electrode
In this way, the positional deviation in the front-rear direction of the lower portion of the
袋体43は、紙、不織布、織布のような透水性材料、オブラートのような澱粉系のフィルムやポリビニルアルコール系フィルム等のような水溶性材料で形成される。前記袋体43の内部には、例えば電解質である塩化ナトリウムを入れた後、極板装着シート42に袋体43の上部を熱融着によって接合する。袋体43の上部を熱融着することで、上下逆さま等の様々な姿勢となっても電解質が外部に露出したり、漏れ出したりしない構造となっている。なお、前記極板装着シート42と袋体43との接合は熱融着に限定することなく、ホッチキスやテープ等を用いても良い。
この袋体43の取付位置は、極板装着シート42の背面(マグネシウム極15と反対側の面)であって、水の注水口となる孔部25H(図7参照)の下方に設定される。このため、注水された水によって電解質を迅速に溶かし、適切な電解液を迅速に生成することができる。
本構成では、電解質を包む袋体43を極板装着シート42に取り付けるため、電解質がマグネシウム極15に付着して腐食させてしまう事態を避けることができる。なお、電解質として塩化ナトリウムを用いた場合、前記袋体43は、塩化ナトリウムの粒径よりも小さい隙間を有し、固体の塩化ナトリウムは通さない一方、水を通す透水性を有している。具体的には、塩化ナトリウムの粒径は0.4mmが最も出回っているため、袋体43の平均孔径は、前記塩化ナトリウムの粒径よりも小さい0.05mm〜0.3mmが好ましい。
The
The attachment position of the
In this configuration, since the
なお、電解質として塩化ナトリウムを使用する場合の質量は、注ぎ入れる水の質量に対して4%〜18%の範囲内が好ましい。発明者等が検証したところ、4%未満だと、電解液の抵抗が大きくなり電圧降下が大きくなってしまうため、電圧が低く、取り出せる電力が少なくなってしまうことを確認した。一方、18%より多いと、放電末期に塩化ナトリウムが飽和状態になって析出し、セル内部の極間等に溜まって放電反応を阻害し、放電できなくなることを確認した。
また、上記の電解質として塩化ナトリウムを使用する場合は塩化ナトリウム以外を含んでも良い。要は、この場合は電解質の主成分が塩化ナトリウムであれば良く、他の成分を含んでも良い。
In addition, the mass in the case of using sodium chloride as an electrolyte is preferably in the range of 4% to 18% with respect to the mass of water to be poured. As a result of verification by the inventors, when it is less than 4%, the resistance of the electrolytic solution is increased and the voltage drop is increased, so that it is confirmed that the voltage is low and the power that can be taken out is reduced. On the other hand, when it was more than 18%, sodium chloride was saturated and deposited at the end of discharge, and it was confirmed that the sodium chloride remained in the gap between the cells to inhibit the discharge reaction and could not be discharged.
Moreover, when using sodium chloride as said electrolyte, you may include other than sodium chloride. In short, in this case, the main component of the electrolyte may be sodium chloride, and may contain other components.
図14(B)に示すように、極板装着シート42には、当該シート42の一部を切り起こして袋体43の上方に位置する切り起こし部51が設けられている。この切り起こし部51は、極板装着シート42のシート本体42Aから折り曲げられて水平に延びる水平板部51Aと、水平板部51Aの先端から下方に折り曲げられて後壁部23に当接する後壁当接部51Bとを一体に備えるL字断面に形成される。
水平板部51Aは、水の注水口となる孔部25Hの下方、且つ、袋体43の上方に配置され、注水された水を当該水平板部51Aに当てて周囲に拡散する拡散部材として機能する。より具体的には、水平板部51Aには、間隔を空けて複数の小孔が形成され、水の一部を、小孔を介して下方に落下させるとともに、水の残りを周囲に拡散する。これにより、注水された水を拡散して袋体43に供給し、袋体43内の電解質を効率良く溶かすことができ、放電開始のタイミングを早めて電気を取り出し易くなる。また、注水開始時の濃度勾配を低減して部分的な腐食を回避し易くなる。
また、水平板部51Aは注水冶具等を用いて注水する際の注水冶具の差し込み深さの目安としても機能する。これにより、注水冶具等による袋体43の損傷を防止することが可能である。
As shown in FIG. 14B, the electrode
The horizontal
Further, the
なお、放電を開始した後は水素が発生するため、この水素の発生により電解液がかき混ぜられ、濃度勾配をより一層低減することが可能である。
また、本実施形態では、図14に示すように、切り起こし部51を左右一対設けており、袋体43の大きさに応じて、いずれか一方、或いは、両方の切り起こし部を折り曲げ可能にしている。例えば、図14(B)の例では、袋体43が一方の切り起こし部51の下方だけに配置されるので、一方の切り起こし部51だけを折り曲げれば良い。これに対し、袋体43が両方の切り起こし部51の下方に渡って配置される幅広の場合には、両方の切り起こし部51を折り曲げ、両方の孔部25Hから水を入れることによって電解質を効率良く溶かすことができる。
In addition, since hydrogen is generated after the discharge is started, the electrolytic solution is agitated by the generation of this hydrogen, and the concentration gradient can be further reduced.
Further, in this embodiment, as shown in FIG. 14, a pair of left and right raised
以上説明したように、本実施の形態では、マグネシウム極15における空気極13と反対側の面に、外装体11内に水を注ぎ入れることによって電池として作動させるための電解質を収容する電解質収容体41を設けているので、電解液の溶媒を入れるだけで電池として利用できる構成にするとともに、電解質の影響によるマグネシウム極15の腐食を抑制することができる。
しかも、電解質収容体41は、紙を含有するシート材であってマグネシウム極15における空気極13と反対側の面に装着される極板装着シート42と、極板装着シート42に接合されて電解質を収容する袋体43とを備えるので、マグネシウム極15と電解質との間にシート材が介在し、電解質の影響によるマグネシウム極15の腐食を抑制することができる。また、電解質を収容する袋体43を外装体11に取り付ける必要がないので、外装体11の構成を簡易化し易く、また、袋体43の取付作業も容易である。
As described above, in the present embodiment, an electrolyte container that contains an electrolyte for operating as a battery by pouring water into the
In addition, the
また、極板装着シート42はマグネシウム極15に圧着固定され、袋体43は極板装着シート42に融着されるので、極板装着シート42および袋体43の取付が容易である。
また、極板装着シート42は、当該シート42の一部を折り曲げて当該シートに対するマグネシウム極15の移動を規制する嵌合部42Bおよび上側嵌合部42C(規制部)を有し、極板装着シート42を外装体11に保持させてマグネシウム極15を外装体11に保持するので、外装体11側にマグネシウム極15を直接保持する構造が不要となり、外装体11を簡易な構造にし易くなる。
In addition, since the electrode
Further, the electrode
また、極板装着シート42を、外装体11の底板部21よりも上方に宙づりで固定するので、この極板装着シート42に支持されるマグネシウム極15を、外装体11の底板部21に載置する必要がない。このため、マグネシウム極15の下端位置の自由度が向上し、図13に示すように、マグネシウム極15の下端を、空気極13の下端とほぼ同じ高さに揃えることができる。これにより、マグネシウム極15の電池反応に殆ど寄与しない部分を削減でき、マグネシウム極15の小型化が可能になる。
Further, since the electrode
なお、第4実施形態では、極板装着シート42を、外装体11の底板部21よりも上方に宙づりで固定する場合を説明したが、図15に示すように、極板装着シート42を外装体11の底板部21に到達するまで下方に延ばし、極板装着シート42の下部を底板部21に載置するようにしても良い。この場合、相対的に重量を有するマグネシウム極15を、外装体11の底板部21を利用して支えることができる。
In the fourth embodiment, the case where the electrode
この場合の電解質収容体41の一例を、図16(A)および図16(B)に示す。図16(A)および図16(B)に示すように、極板装着シート42の下部は、外装体11内の開口形状と一致する平板状の平板部42Gを形成するように折り曲げられる。これによって、極板装着シート42の下部(平板部42G)と外装体11の底板部21との当接面積を広く確保することができ、極板装着シート42の支持力を確保するとともに底板部21の変形を抑え易くなる。
しかも、極板装着シート42の下部(平板部42G)が、外装体11内に嵌まって前後左右の移動が規制されるので、極板装着シート42の位置ずれを効果的に規制することができる。
An example of the
In addition, since the lower part (the
なお、図16(A)および図16(B)では、極板装着シート42に対し、上記平板部42Gよりも上方位置にて左右外側に張り出す張り出し部42Hを設け、各張り出し部42Hを左右中央側に折り曲げるとともに、その一部を平板部42Gに差し込むことによって、マグネシウム極15の下部が嵌まる左右の下部嵌合部42Bを形成している。但し、下部嵌合部42Bや平板部42Gなどの各部の形状は上記形状に限定されず、適宜に変更が可能である。
また、図16(A)および図16(B)では、極板装着シート42に、切り起こし部51(図14(B)参照)を形成していない。つまり、切り起こし部51の有無についても適宜に変更が可能である。このように極板装着シート42の各部の形状は、上記各機能を実現可能な範囲で適宜に変更しても良い。
16A and 16B, the electrode
In FIGS. 16A and 16B, the cut-and-raised part 51 (see FIG. 14B) is not formed in the electrode
(第5実施形態)
図17は第5実施形態に係るマグネシウム空気電池10の側断面図である。このマグネシウム空気電池10は、極板装着シート42および袋体43からなる電解質収容体41を有する点で、上記第4実施形態と同様であるが、上記極板装着シート42が外装体11を形成するシート材に一体に設けられる点で第4実施形態と異なっている。
(Fifth embodiment)
FIG. 17 is a side sectional view of the magnesium-
図18は外装体11の斜視図であり、図19(A)は外装体11を展開した図(=打ち抜きシート100に相当する図)である。また、図19(B)は図18のX領域に相当する図であり、図19(C)は図18のY領域に相当する図を示し、図19(D)は図18のZ領域に相当する図である。
図18および図19(A)に示すように、この外装体11は、後壁部23の上縁23Aで折り曲げられてマグネシウム極15の上方を覆う蓋部(上板部25)となる第1折り曲げ部25R1に、折り目23Cを介して極板装着シート42を連接している。極板装着シート42は、折り目23Cを介して外装体11内に折り曲げられる矩形状のシート本体42Aを有し、このシート本体42Aにマグネシウム極15が左右一対の圧着金具45(図17)によって圧着固定される。
FIG. 18 is a perspective view of the
As shown in FIGS. 18 and 19A, the
また、前壁部22の上縁23A(折り目に相当)で折り曲げられてマグネシウム極15の上方を覆う蓋部となる第1折り曲げ部25F1には、第1折り曲げ部25R1と極板装着シート42との境界部分に設けられた開口部61(図19(A))に差し込まれる差し込み部62と、差し込み部62の左右に位置する左右一対のタブ部63とが一体に設けられている。
外装体11を組み立てる際に、図19(B)に示すように、差し込み部62を開口部61に差し込むことによって、第1折り曲げ部25F1、25R1同士が連結される。また、図18に示すように、左右一対のタブ部63は外装体11の内側に折り曲げられる。
Further, the first bent portion 25F1, which is a lid portion that is bent at the
When the
図19(A)に示すように、極板装着シート42は、シート本体42Aの左右の側縁に連なる左右一対の側片42Jと、シート本体42Aの下縁に連なる下片42Kとを一体に有している。
左右一対の側片42Jは、それぞれ上下に分割されて上側の側片42JAと下側の側片JBとを構成する。上側の側片42JAは、図19(C)に示すように、蓋部(第1折り曲げ部25R1)に対してシート本体42Aを90度折り曲げた状態で、蓋部(第1折り曲げ部25R1)の下に入り込むように略直角に折り曲げられる。
この場合、上側の側片42JAが蓋部(第1折り曲げ部25R1)の下面に当接することで、シート本体42Aが蓋部(第1折り曲げ部25R1)側へ移動することを規制できる。これにより、シート本体42Aと蓋部(第1折り曲げ部25R1)とを直角の位置関係に保持し易くなる。
As shown in FIG. 19A, the electrode
The pair of left and
In this case, the upper side piece 42JA abuts on the lower surface of the lid portion (first bent portion 25R1), thereby restricting the movement of the sheet
下側の側片42JBは、シート本体42Aの左右の側縁42Mを折り目にして外装体11の後壁部23側に折り曲げられる内側折り曲げ部42JUと、内側折り曲げ部42JUの外縁42Nを折り目にして左右外側に折り曲げられる外側折り曲げ部42JSとを一体に有している。
図19(C)および図19(D)に示すように、外側折り曲げ部RSは、外装体11の後壁部23に熱融着により接合される。これにより、シート本体42Aが後壁部23に連結される。この場合、図17に示すように、シート本体42Aと後壁部23との間を内側折り曲げ部42JUが架橋するので、シート本体42Aと後壁部23との離間距離を一定に保つことができる。これにより、シート本体42Aの位置決め、および保持を行うことができ、比較的重量を有するマグネシウム極15の支持強度を十分に確保でき、且つ、マグネシウム極15と空気極13との離間距離を一定に維持できる。
The lower side piece 42JB is formed by folding the left and right side edges 42M of the sheet
As shown in FIG. 19C and FIG. 19D, the outer bent portion RS is joined to the
シート本体42Aの下縁に連なる下片42Kは、図18に示すように、シート本体42Aの下縁を基準に上方に折り曲げられてシート本体42Aに熱融着により接合される。これにより、上記下辺42Kを備えない構成と比べて、シート端面への水分(電解液)の浸入を抑えることができ、シートの強度低下を抑制できる。なお、下片42Kを設けて折り曲げる代わりに、シート本体42Aの下縁を、テープ状のプラスチックフィルムで被覆し、シート端面への水分の浸入を防ぐようにしても良い。
本構成では、図17に示すように、極板装着シート42の下端は、外装体11の底板部21よりも上方に位置する。つまり、極板装着シート42は、外装体11の蓋部(第1折り曲げ部25R1)に宙づりで支持される。これによって、極板装着シート42に支持されるマグネシウム極15を、外装体11の底板部21に載置する必要がなく、マグネシウム極15の下端位置の自由度が向上する。
As shown in FIG. 18, the
In this configuration, as shown in FIG. 17, the lower end of the electrode
このように、マグネシウム極15の下端を、空気極13の下端よりも高い位置にすることで、マグネシウム極15と外装体11の底板部21との間のスペースを広く確保できる。これにより、マグネシウム極15の電池反応に殆ど寄与しない部分を削減でき、マグネシウム極15の小型化が可能になる。なお、マグネシウム極15の下端を空気極13の下端とほぼ同じ高さに揃えても良い。
In this way, by setting the lower end of the
図19(A)に示すように、後壁部23の左右に連なる左右一対の側壁部構成片24R(より具体的には内側折り曲げ片24RU)の上縁には、シート片71Rが一体に設けられる。これらシート片71Rは、図19(C)に示すように、外装体11の蓋部となる第1折り曲げ部25R1の下面に熱融着により接合される。これによって、側壁部構成片24Rと第1折り曲げ部25R1との接合強度を向上し、後壁部23、側壁部(側壁部構成片24R)、および蓋部(第1折り曲げ部25R1)の折り曲げ形状を十分に保持することができる。
同様に、前壁部22の左右に連なる左右一対の側壁部構成片24F(より具体的には内側折り曲げ片24FU)の上縁にも、シート片71F(図19(A))がそれぞれ一体に設けられる。これらシート片71Fは、図19(C)に示すように、外装体11の蓋部となる第1折り曲げ部25F1の下面に熱融着により接合される。これによって、側壁部構成片24Fと第1折り曲げ部25F1との接合強度を向上し、前壁部22、側壁部(側壁部構成片24F)、および蓋部(第1折り曲げ部25F1)の折り曲げ形状を十分に保持することができる。
As shown in FIG. 19A, a
Similarly, the
以上説明したように、本実施の形態では、マグネシウム極15(金属極)における空気極13と反対側の面に装着される極板装着シート42を、外装体11を形成するシート材に一体に設けたので、上記第4実施形態の各種効果に加え、部品点数を低減することができる。
しかも、極板装着シート42を蓋部(第1折り曲げ部25R1)に設けているので、図17に示すように、極板装着シート42を、外装体11の底板部21よりも上方に宙づりで固定することができる。このため、極板装着シート42に支持されるマグネシウム極15を外装体11の底板部21に載置する必要がなく、マグネシウム極15の下端位置の自由度が向上する。従って、水を注ぎ入れて電解質と混合するスペースや放電反応により生成される生成物(本構成では水酸化マグネシウム)が溜まっても電池反応に影響を与えないスペースを広く確保できる。
As described above, in the present embodiment, the electrode
Moreover, since the electrode
また、極板装着シート42の左右を折り曲げて外装体11の後壁部23に接合するので、極板装着シート42の位置決め、および保持を行うことができ、マグネシウム極15(金属極)の支持強度を確保し易くなるとともに、マグネシウム極15と空気極13との離間距離を一定に維持することができる。
Further, since the left and right sides of the electrode
以上、本発明を実施するための形態について述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に基づいて各種の変形、および変更が可能である。
例えば、外装体11の形状は適宜に変更しても良く、空気極13やマグネシウム極15の形状も適宜に変更しても良い。また、外装体11に用いるシート材は、外装体11の内側となる面だけをラミネートした片面ラミネート紙を用いても良いし、ラミネート紙以外のシート材であって、紙を含有するシート材を用いても良い。
As mentioned above, although the form for implementing this invention was described, this invention is not limited to above-mentioned embodiment, Various deformation | transformation and change are possible based on the technical idea of this invention.
For example, the shape of the
また、第1実施形態では、後壁部23に連なる上板部構成片25Rを、タブ部15Tを基準に分割し、この上板部構成片25Rによって、マグネシウム極15の空気極13側への移動と反対側への移動の両方を規制する場合を説明したが、これに限らない。例えば、前壁部22の上板部構成片25Fを、タブ部15Tを基準に分割し、この上板部構成片25Fによって、マグネシウム極15の空気極13側への移動と反対側への移動の両方を規制するようにしても良い。
Further, in the first embodiment, the upper
また、第1実施形態では、一対の上板部構成片25F、25RをL字状に折り曲げてマグネシウム極15の移動を規制する場合を説明したが、マグネシウム極15の移動を規制可能な範囲で、一対の上板部構成片25F、25Rの折り曲げ方は変更しても良い。また、マグネシウム極15の移動を適切に規制できる範囲で、上板部構成片25F、25Rによるマグネシウム極15の支持のいずれか一方を省略しても良い。
また、上述の実施例では、外装体11として、マグネシウム極15の下端が嵌る下方凸形状に折り曲げられた底板部21を有する例を説明したが、底板部21を上方凸形状に折り曲げることによっても、マグネシウム極15の下端を保持可能とすることができる。この場合には、マグネシウム極15が空気極13と平行にはならないものの、マグネシウム極15の移動防止をより強いものとすることができる。
また、本実施形態では各折り返し部やシート片26F、26R、71F、71Rの接合を熱融着により行なう場合を示したが、接合はこれに限らず、超音波シールなどの他の接合方法を採用しても良い。
Moreover, although 1st Embodiment demonstrated the case where a pair of upper-plate
Moreover, although the example which has the
Further, in the present embodiment, the case where the folded portions and the
また、上述の各実施形態では、単セルのマグネシウム空気電池10について説明したが、使用用途に限定されること無く、使用する負荷の電圧、電流等に応じて、マグネシウム空気電池10を複数個直列、並列に接続し使用することが可能である。また、使用時の形態に付いても特に限定されること無く、例えば、複数個のマグネシウム空気電池10を結束バンドなどで締結したり、樹脂製のプラスチックケース、鉄箱等に収納し使用したりすることも可能である。
さらに、上述の各実施形態では、本発明をマグネシウム空気電池10に適用する場合を説明したが、これに限らず、公知の金属空気電池に広く適用が可能である。例えば、金属極に亜鉛、鉄、アルミニウムなどの金属またはその合金を用いることが可能である。金属極に亜鉛を用いた場合は、電解液に水酸化カリウム水溶液を用いるようにすれば良く、金属極に鉄を用いた場合は、電解液にアルカリ系水溶液を用いるようにすれば良い。また、金属極にアルミニウムを用いた場合は、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムを含む電解液を用いるようにすれば良い。
In each of the above-described embodiments, the single-cell
Further, in each of the above-described embodiments, the case where the present invention is applied to the magnesium-
10 マグネシウム空気電池(金属空気電池)
11 外装体
13 空気極
13T 空気極のタブ部
15 マグネシウム極(金属極)
15T 金属極のタブ部
21 底板部
22 前壁部
23 後壁部
24F、24R 側壁部構成片(側壁部)
25F、25R 上板部構成片(支持用折り曲げ部、蓋部)
25F1、25R1 第1折り曲げ部
25F2、25R2 第2折り曲げ部(折り返し部)
25F3、25R3 第3折り曲げ部(折り返し部)
25X タブ部側の分割部
25Y 非タブ部側の分割部
26F、26R シート片
35 底板シート部
41 電解質収容体
42 極板装着シート
42B 嵌合部(規制部)
42C 上側嵌合部(規制部)
43 袋体
100 シート材(打ち抜きシート)
SF、SR 隙間
UL 電解液の液面
10 Magnesium air battery (metal-air battery)
11
15T metal
25F, 25R Upper plate component piece (support bent part, lid part)
25F1, 25R1 1st bending part 25F2, 25R2 2nd bending part (folding part)
25F3, 25R3 Third bent portion (folded portion)
25X Tab portion side split
42C Upper fitting part (regulation part)
43
SF, SR Clearance UL Liquid level of electrolyte
また、前記極板装着シートは前記金属極に圧着固定され、前記袋体は前記極板装着シートに融着されるようにしても良い。この構成によれば、極板装着シートおよび袋体の取付が容易である。
また、前記極板装着シートは、当該シートの一部を折り曲げて当該シートに対する前記金属極の移動を規制する規制部を有するようにしても良い。
Further, the electrode plate mounting sheet may be fixed by pressure to the metal electrode, and the bag body may be fused to the electrode plate mounting sheet. According to this configuration, the electrode plate mounting sheet and the bag body can be easily attached.
Further, the electrode plate mounting sheet may be folded part of the sheet so as to have a regulating portion for regulating the movement of the metal electrode with respect to the sheet.
また、本発明は、空気極を有するとともに前記空気極と対向する金属極を収容する外装体を備える金属空気電池において、前記金属極における前記空気極と反対側の面に、前記外装体内に水を注ぎ入れることによって電池として作動させるための電解質を収容する電解質収容体を設け、前記電解質収容体は、前記金属極における前記空気極と反対側の面に装着される極板装着シートと、前記極板装着シートに接合されて前記電解質を収容する袋体とを備え、前記外装体は、紙を含有するシート材で形成され、前記シート材は、隙間を空けて前記金属極を覆うとともに、前記シート材の一部を折り曲げて前記隙間を横断し、前記極板装着シートを支える支持用折り曲げ部を一体に備えることを特徴とする。
また、前記シート材は、熱融着性樹脂でラミネート加工された紙が良い。この構成によれば、例えば、紙の比率を50%超過にすることで、各自治体の決まりによるものの紙ゴミなどとして分別・廃棄し易く、且つ、容易に手に入れ易い。
Further, the present invention provides a metal-air battery including an exterior body that has an air electrode and accommodates a metal electrode facing the air electrode, and has water in the exterior body on a surface of the metal electrode opposite to the air electrode. An electrolyte container that contains an electrolyte for operating as a battery by pouring is provided, and the electrolyte container is mounted on an electrode plate mounting sheet that is mounted on a surface of the metal electrode opposite to the air electrode, A bag body that is bonded to an electrode plate mounting sheet and accommodates the electrolyte, and the exterior body is formed of a sheet material containing paper, and the sheet material covers the metal electrode with a gap therebetween, A part of the sheet material is bent so as to cross the gap, and a supporting bent portion for supporting the electrode plate mounting sheet is integrally provided.
The sheet material is preferably paper laminated with a heat-fusible resin. According to this configuration, for example, by setting the paper ratio to exceed 50%, it is easy to separate and dispose of the paper according to the rules of each local government, and to easily obtain it.
Claims (15)
前記外装体は、紙を含有するシート材で形成され、前記シート材は、隙間を空けて前記金属極を覆うとともに、前記シート材の一部を折り曲げて前記隙間を横断し、前記金属極を支える支持用折り曲げ部を一体に備えることを特徴とする金属空気電池。 In a metal-air battery comprising an exterior body that has an air electrode and accommodates a metal electrode facing the air electrode,
The exterior body is formed of a sheet material containing paper, and the sheet material covers the metal electrode with a gap therebetween, and a part of the sheet material is folded to cross the gap, and the metal electrode is A metal-air battery comprising a supporting bent portion for supporting.
前記支持用折り曲げ部は、前記金属極の幅方向で、前記タブ部と、前記タブ部のない非タブ部との境を基準にして分割され、前記タブ部側の分割部と前記非タブ部側の分割部のいずれか一方が、前記金属極の空気極側への移動を規制し、他方が前記金属極の空気極の反対側への移動を規制することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の金属空気電池。 The metal electrode has a tab portion protruding upward, and the supporting bent portion extends over the width of the metal electrode,
The supporting bent portion is divided in the width direction of the metal electrode with reference to a boundary between the tab portion and the non-tab portion without the tab portion, and the divided portion on the tab portion side and the non-tab portion One of the divided parts on the side restricts movement of the metal electrode to the air electrode side, and the other restricts movement of the metal electrode to the opposite side of the air electrode. 5. The metal-air battery according to any one of 4 above.
各折り返し部の一部で前記金属極を挟持するとともに、残りの外装体外側に突出した部分を互いに接合して折り返し部間を封止していることを特徴とする請求項1又は2に記載の金属空気電池。 The supporting bent portion is bent from the wall portion on the air electrode side and the wall portion on the opposite side of the air electrode to the inside of the exterior body along the metal electrode, and is folded back to the opposite side to the metal portion. It has a folded part that protrudes outside the outer body than the pole,
3. The metal electrode is sandwiched by a part of each folded portion, and the portions protruding outside the remaining exterior body are joined together to seal between the folded portions. Metal-air battery.
前記底板シート部は、前記外装体を形成するシート材に前後一対の端部の少なくとも一方が接合されることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の金属空気電池。 A sheet material containing paper, comprising a bottom plate sheet portion bent into a downward convex shape into which the lower end of the metal electrode fits,
The metal-air battery according to any one of claims 1 to 8, wherein at least one of a pair of front and rear ends of the bottom plate sheet portion is joined to a sheet material forming the exterior body.
前記底板シート部は、前記外装体を形成するシート材を平面状に展開した状態で、前記底板部を跨ぐように該シート材に前後一対の端部の少なくとも一方が接合され、該シート材を上方に開口する前記凹状に折り曲げた際に、前記底板部から離間するように外装体内側に起立する一対の起立部を有し、前記一対の起立部間に前記金属極の下端が嵌まることを特徴とする請求項9に記載の金属空気電池。 Folding the sheet material forming the exterior body into a concave shape opening upward to form the bottom plate portion of the exterior body,
In the state where the sheet material forming the exterior body is spread in a planar shape, the bottom plate sheet portion is joined to at least one of a pair of front and rear ends so as to straddle the bottom plate portion. When bent into the concave shape that opens upward, it has a pair of upright portions that stand on the inner side of the exterior body so as to be separated from the bottom plate portion, and the lower end of the metal electrode fits between the pair of upright portions The metal-air battery according to claim 9.
前記極板装着シートを前記外装体に保持させることによって前記金属極を前記外装体に保持していることを特徴とする請求項12又は13に記載の金属空気電池。 The electrode plate mounting sheet has a regulating part that bends a part of the sheet and regulates the movement of the metal electrode with respect to the sheet,
The metal-air battery according to claim 12 or 13, wherein the metal electrode is held on the exterior body by holding the electrode plate mounting sheet on the exterior body.
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