JP2016076353A - 金属空気電池 - Google Patents
金属空気電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016076353A JP2016076353A JP2014205166A JP2014205166A JP2016076353A JP 2016076353 A JP2016076353 A JP 2016076353A JP 2014205166 A JP2014205166 A JP 2014205166A JP 2014205166 A JP2014205166 A JP 2014205166A JP 2016076353 A JP2016076353 A JP 2016076353A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cylindrical
- electrode body
- positive electrode
- air battery
- negative electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 17
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 31
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical group [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 19
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 4
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 abstract 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 abstract 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 23
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 17
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 14
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 7
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 4
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 3
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- -1 polytetra Fluoroethylene Polymers 0.000 description 3
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 3
- 229940058401 polytetrafluoroethylene Drugs 0.000 description 3
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 3
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 2
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 2
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 2
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 description 2
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920002620 polyvinyl fluoride Polymers 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 2
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HMYNUKPKYAKNHH-UHFFFAOYSA-N acetylene;hydrate Chemical compound O.C#C HMYNUKPKYAKNHH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- XUCNUKMRBVNAPB-UHFFFAOYSA-N fluoroethene Chemical group FC=C XUCNUKMRBVNAPB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003273 ketjen black Substances 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 description 1
- SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N osmium atom Chemical compound [Os] SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002759 woven fabric Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Hybrid Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
【課題】出力性能および放電持続性に優れ、電池反応による生成物によって構成部品が破損するようなことのない金属空気電池を提供すること。
【解決手段】有底円筒状の容器本体１０と、容器本体１０に着脱可能に取り付けられた蓋体２０と、容器本体１０内に固定配置された円筒状正極体３０と、円筒状正極体３０と実質的に共通の中心軸を有するように当該円筒状正極体３０内に配置された複数の部分円筒状負極体４１〜４４と、蓋体２０の内面に装着された負極端子５０と、負極端子５０に各々の一端側が接続固定されるとともに、各々の他端側が部分円筒状負極体４１〜４４の各々の一端側に接続固定されている複数の板バネ状集電体６１〜６４とを備えてなり、隣り合う部分円筒状負極体の間にはスリット状の隙間が形成されている。
【選択図】 図２
【解決手段】有底円筒状の容器本体１０と、容器本体１０に着脱可能に取り付けられた蓋体２０と、容器本体１０内に固定配置された円筒状正極体３０と、円筒状正極体３０と実質的に共通の中心軸を有するように当該円筒状正極体３０内に配置された複数の部分円筒状負極体４１〜４４と、蓋体２０の内面に装着された負極端子５０と、負極端子５０に各々の一端側が接続固定されるとともに、各々の他端側が部分円筒状負極体４１〜４４の各々の一端側に接続固定されている複数の板バネ状集電体６１〜６４とを備えてなり、隣り合う部分円筒状負極体の間にはスリット状の隙間が形成されている。
【選択図】 図２
Description
本発明は、金属からなる負極体と、空気極を構成する正極体とを備えた金属空気電池に関する。
従来、金属空気電池であるマグネシウム空気電池として、有底角筒状の容器本体と、容器本体に着脱可能に取り付けられた蓋体と、容器本体の一面に固定配置された板状の正極体と、蓋体に固定されるとともに容器本体の内部に挿入される円柱状（ロッド状）の負極体とを備えてなるものが知られている（下記特許文献１参照）。
例えば、携帯電話の充電などの用途に供される金属空気電池には、ある程度高い出力（最大電力）が望まれる。
しかしながら、上記特許文献１のような構造のマグネシウム空気電池では、電極の面積、特に、正極体に対向する負極体の表面積が狭く、また、正極体と負極体との離間距離が大きいことから、十分に高い出力を得ることができない。
しかしながら、上記特許文献１のような構造のマグネシウム空気電池では、電極の面積、特に、正極体に対向する負極体の表面積が狭く、また、正極体と負極体との離間距離が大きいことから、十分に高い出力を得ることができない。
一方、金属空気電池には、ある程度長い時間にわたり所期の出力による放電が持続することが望まれる。特に、負極体（マグネシウム合金）が消費される前に、電池反応による反応生成物によって反応の持続性が損なわれたり、当該反応生成物によって構成部品が破損したりすることは避けなければならない。
本発明は以上のような事情に基いてなされたものである。
本発明の第１の目的は、従来公知の金属空気電池より高い出力（最大電力）を得ることができる金属空気電池を提供することにある。
本発明の第２の目的は、電池反応による反応生成物によって反応の持続性が損なわれにくく、放電持続性に優れた金属空気電池を提供することにある。
本発明の第３の目的は、電池反応による反応生成物によって構成部品が破損するようなことのない金属空気電池を提供することにある。
本発明の第１の目的は、従来公知の金属空気電池より高い出力（最大電力）を得ることができる金属空気電池を提供することにある。
本発明の第２の目的は、電池反応による反応生成物によって反応の持続性が損なわれにくく、放電持続性に優れた金属空気電池を提供することにある。
本発明の第３の目的は、電池反応による反応生成物によって構成部品が破損するようなことのない金属空気電池を提供することにある。
（１）本発明の金属空気電池は、有底円筒状の容器本体と、
前記容器本体に着脱可能に取り付けられた蓋体と、
前記容器本体内に固定配置された、空気極を構成する円筒状正極体と、
前記円筒状正極体と実質的に共通の中心軸を有するように当該円筒状正極体内に配置された、金属極を構成する複数の部分円筒状負極体と、
前記蓋体の内面に装着された負極端子と、
前記負極端子に各々の一端側が接続固定されるとともに、各々の他端側が前記部分円筒状負極体の各々の一端側に接続固定されている複数の板バネ状集電体とを備えてなり、
隣り合う前記部分円筒状負極体の間にはスリット状の隙間が形成されていることを特徴とする。
前記容器本体に着脱可能に取り付けられた蓋体と、
前記容器本体内に固定配置された、空気極を構成する円筒状正極体と、
前記円筒状正極体と実質的に共通の中心軸を有するように当該円筒状正極体内に配置された、金属極を構成する複数の部分円筒状負極体と、
前記蓋体の内面に装着された負極端子と、
前記負極端子に各々の一端側が接続固定されるとともに、各々の他端側が前記部分円筒状負極体の各々の一端側に接続固定されている複数の板バネ状集電体とを備えてなり、
隣り合う前記部分円筒状負極体の間にはスリット状の隙間が形成されていることを特徴とする。
このような構成の金属空気電池によれば、正極体に対向する負極体の表面積を広く確保することができるとともに、円筒状正極体と部分円筒状負極体とのクリアランスを、容器本体の全周にわたり狭く設定することができる。これにより、高い出力（電流−電圧特性試験における最大電力）を達成することができる。
また、このような構成の金属空気電池によれば、円筒状正極体と部分円筒状負極体との間における電池反応による反応生成物を、隣り合う部分円筒状負極体の間に形成されたスリット状の隙間から容器本体の中心軸側に移行させることができるので、当該反応生成物を容器本体内の全体に分散させることができ、円筒状正極体と部分円筒状負極体との間に反応生成物が早期に堆積して電池反応が阻害されることを防止することができ、この結果、この金属空気電池は、優れた放電持続性を有するものとなる。
更に、このような構成の金属空気電池によれば、円筒状正極体と部分円筒状負極体との間に堆積した反応生成物によっても構成部品（円筒状正極体）が破損するようなことはない。
仮に、正極体および負極体をともに円筒状のものとすると、両者の間に堆積した反応生成物による押圧力によって円筒状正極体が破損することが考えられる。
しかし、本発明の金属空気電池のように、複数の部分円筒状のもので負極体を構成することによれば、正極体と負極体との間に反応生成物が早期に堆積することが防止されるとともに、板バネ状集電体を撓ませることによって部分円筒状負極体の他端側が容器本体の中心軸側に変位し、これによって、反応生成物による円筒状正極体への押圧力が緩和されるので、円筒状正極体が破損することを確実に防止することができる。
仮に、正極体および負極体をともに円筒状のものとすると、両者の間に堆積した反応生成物による押圧力によって円筒状正極体が破損することが考えられる。
しかし、本発明の金属空気電池のように、複数の部分円筒状のもので負極体を構成することによれば、正極体と負極体との間に反応生成物が早期に堆積することが防止されるとともに、板バネ状集電体を撓ませることによって部分円筒状負極体の他端側が容器本体の中心軸側に変位し、これによって、反応生成物による円筒状正極体への押圧力が緩和されるので、円筒状正極体が破損することを確実に防止することができる。
（２）本発明の金属空気電池において、前記円筒状正極体内に配置されている前記部分円筒状負極体の数が２〜６であることが好ましい。
（３）本発明の金属空気電池において、前記円筒状正極体内に配置されている前記部分円筒状負極体の数が３または４であることが更に好ましい。
（４）本発明の金属空気電池において、前記円筒状正極体内に配置されている前記部分円筒状負極体の数が４であることが特に好ましい。
（５）本発明の金属空気電池において、前記円筒状正極体と前記部分円筒状負極体とのクリアランスが１．０〜５．０ｍｍであることが好ましい。
（６）本発明の金属空気電池において、前記円筒状正極体と前記部分円筒状負極体とのクリアランスが１．５〜２．５ｍｍであることが更に好ましい。
（７）本発明の金属空気電池において、隣り合う前記部分円筒状負極体の間に形成された前記スリット状の隙間の幅が１．０〜１０．０ｍｍであることが好ましい。
（８）本発明の金属空気電池において、前記円筒状正極体の内周面の面積に対する前記部分円筒状負極体の外周面の合計面積の比が０．６２〜０．９７であることが好ましい。
（９）本発明の金属空気電池において、前記部分円筒状負極体を構成する金属がマグネシウムまたはマグネシウム合金であることが好ましい。
本発明の金属空気電池によれば、従来公知の金属空気電池より高い出力（最大電力）を得ることができる。
また、本発明の金属空気電池は、電池反応による生成物によって反応持続性が損なわれにくいので、放電持続性に優れている。
更に、本発明の金属空気電池においては、電池反応による反応生成物によって構成部品である円筒状正極体が破損するようなことを防止することができる。
また、本発明の金属空気電池は、電池反応による生成物によって反応持続性が損なわれにくいので、放電持続性に優れている。
更に、本発明の金属空気電池においては、電池反応による反応生成物によって構成部品である円筒状正極体が破損するようなことを防止することができる。
以下、本発明の金属空気電池の一実施形態に係るマグネシウム空気電池について、図面を用いて詳細に説明する。
図１〜図６（図６Ａおよび図６Ｂ）に示す本実施形態のマグネシウム空気電池１００は、有底円筒状の容器本体１０と、容器本体１０に着脱可能に取り付けられた有頂円筒状の蓋体２０と、容器本体１０内に固定配置された、空気極を構成する円筒状正極体３０と、円筒状正極体３０と実質的に共通の中心軸を有するように当該円筒状正極体３０内に配置された、金属極を構成する部分円筒状負極体４１〜４４と、蓋体２０の内面に装着された円板状の負極端子５０と、負極端子５０に各々の一端側（上側）が接続固定されるとともに、各々の他端側（下側）が部分円筒状負極体４１〜４４の各々の一端側（上側）に接続固定されている板バネ状集電体６１〜６４とを備えてなり、隣り合う部分円筒状負極体の間には、スリット状の隙間が形成されている。
マグネシウム空気電池１００を構成する容器本体１０は有底円筒状の樹脂材料からなる。この容器本体１０内には、円筒状正極体３０および部分円筒状負極体４１〜４４が配置されるとともに、電解液として例えば食塩水が収容されている。
容器本体１０の側壁には開口窓１１が１２箇所に形成されている。これらの開口窓１１によって、円筒状正極体３０（集電体層３３）の外周面を空気と接触させることができる。また、容器本体１０の側周面には、円筒状正極体３０と電気的に接続された正極端子７０（リード接続部）が装着されている。
容器本体１０の外径としては２０〜２００ｍｍであることが好ましく、好適な一例を示せば７４ｍｍである。
容器本体１０の内径としては１８〜１９０ｍｍであることが好ましく、好適な一例を示せば６８ｍｍである。
容器本体１０の高さとしては３０〜３００ｍｍであることが好ましく、好適な一例を示せば２２０ｍｍである。
容器本体１０の側壁に形成された開口窓１１による開口面積（露出面積）としては、開口率が４０％以上となるような面積であることが好ましく、好適な一例を示せば２１７．５ｃｍ2 （＝１８．１２５ｃｍ2 ×１２）である。
容器本体１０の内径としては１８〜１９０ｍｍであることが好ましく、好適な一例を示せば６８ｍｍである。
容器本体１０の高さとしては３０〜３００ｍｍであることが好ましく、好適な一例を示せば２２０ｍｍである。
容器本体１０の側壁に形成された開口窓１１による開口面積（露出面積）としては、開口率が４０％以上となるような面積であることが好ましく、好適な一例を示せば２１７．５ｃｍ2 （＝１８．１２５ｃｍ2 ×１２）である。
マグネシウム空気電池１００を構成する蓋体２０は、有頂円筒状の樹脂材料からなり、容器本体１０に対して着脱可能に設けられている。
図４に示すように、この蓋体２０の内面（内頂面）には、薄板円板状の負極端子５０が装着されている。
図４に示すように、この蓋体２０の内面（内頂面）には、薄板円板状の負極端子５０が装着されている。
マグネシウム空気電池１００を構成する円筒状正極体３０は、容器本体１０内に固定配置された空気極である。
円筒状正極体３０の外周面は、容器本体１０の内周面に当接され、開口窓１１において容器外に露出している。
円筒状正極体３０の外周面は、容器本体１０の内周面に当接され、開口窓１１において容器外に露出している。
図７に示すように、円筒状正極体３０は、導電材層３１と集電体層３３とが積層されてなる。
円筒状正極体３０の導電材層３１は、容器本体１０内に収容される電解液（食塩水）と接触する内側層である。
この導電材層３１は、導電性材料をバインダ樹脂により結着させることにより形成することができる。
ここに、導電材層３１を得るために使用する導電性材料としては特に限定されるものではなく、従来公知の金属空気電池の正極体（導電材層）を構成する材料をすべて使用することができるが、好適な導電性材料として、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、活性炭およびカーボンナノチューブなどの炭素材料を挙げることができる。
円筒状正極体３０の導電材層３１は、容器本体１０内に収容される電解液（食塩水）と接触する内側層である。
この導電材層３１は、導電性材料をバインダ樹脂により結着させることにより形成することができる。
ここに、導電材層３１を得るために使用する導電性材料としては特に限定されるものではなく、従来公知の金属空気電池の正極体（導電材層）を構成する材料をすべて使用することができるが、好適な導電性材料として、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、活性炭およびカーボンナノチューブなどの炭素材料を挙げることができる。
円筒状正極体３０の導電材層３１を形成するために導電性材料と混合されるバインダ樹脂としても特に限定されるものではないが、好適なバインダ樹脂として、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）などのフッ素樹脂を挙げることができる。
導電材層３１には、従来公知の空気電池正極用の電極触媒が含有されていてもよい。
導電材層３１に含有させることのできる触媒としては、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、タングステン（Ｗ）、鉛（Ｐｂ）、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）、ガリウム（Ｇａ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属およびその化合物、並びにこれらの合金などを例示することができる。
導電材層３１に含有させることのできる触媒としては、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、タングステン（Ｗ）、鉛（Ｐｂ）、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）、ガリウム（Ｇａ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属およびその化合物、並びにこれらの合金などを例示することができる。
円筒状正極体３０の集電体層３３は、容器本体１０の開口窓１１から露出して、空気と接する外側層である。
集電体層３３としては、導電性の金属材料からなる金網、エキスパンドメタル、織物、パンチングシートなどを好適に使用することができる。
導電性の金属材料としては、集電体として機能するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、銅、ニッケルなどを挙げることができる。
集電体層３３としては、導電性の金属材料からなる金網、エキスパンドメタル、織物、パンチングシートなどを好適に使用することができる。
導電性の金属材料としては、集電体として機能するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、銅、ニッケルなどを挙げることができる。
円筒状正極体３０の外径は、容器本体１０の内径と実質的に同一であり、好適な一例を示せば６８ｍｍである。
円筒状正極体３０の内径としては１６〜１８８ｍｍであることが好ましく、好適な一例を示せば６６ｍｍである。
円筒状正極体３０の高さとしては３０〜３００ｍｍであることが好ましく、好適な一例を示せば１７０ｍｍである。
円筒状正極体３０の内周面の面積としては１５〜１７７２ｃｍ2 であることが好ましく、好適な一例を示せば３５２．５ｃｍ2 である。
円筒状正極体３０の内径としては１６〜１８８ｍｍであることが好ましく、好適な一例を示せば６６ｍｍである。
円筒状正極体３０の高さとしては３０〜３００ｍｍであることが好ましく、好適な一例を示せば１７０ｍｍである。
円筒状正極体３０の内周面の面積としては１５〜１７７２ｃｍ2 であることが好ましく、好適な一例を示せば３５２．５ｃｍ2 である。
マグネシウム空気電池１００を構成する部分円筒状負極体４１〜４４は、マグネシウムまたはマグネシウム合金からなる金属極である。
部分円筒状負極体４１〜４４を構成するマグネシウム合金としては、従来公知のマグネシウム空気電池の負極体を構成するものをすべて使用することができる。
具体的には、アルミニウム、亜鉛、マンガン、ケイ素、希土類元素、カルシウム、ストロンチウム、スズ、ゲルマニウム、リチウム、ジルコニウム、ベリリウムから選ばれた少なくとも１種の金属と、マグネシウムとの合金を挙げることができる。
具体的には、アルミニウム、亜鉛、マンガン、ケイ素、希土類元素、カルシウム、ストロンチウム、スズ、ゲルマニウム、リチウム、ジルコニウム、ベリリウムから選ばれた少なくとも１種の金属と、マグネシウムとの合金を挙げることができる。
好適なマグネシウム合金としては、ＡＺ３１、ＡＺ６１、ＡＺ９１などのマグネシウムとアルミニウムと亜鉛とを含む合金、ＡＭ６０、ＡＭ８０などのマグネシウムとアルミニウムとマンガンとを含む合金を挙げることができる。
部分円筒状負極体４１〜４４は、円筒状正極体３０内に収容可能なマグネシウムまたはマグネシウム合金からなる円筒体を軸方向に切断して円周方向に４分割することによって作製することができる。
なお、スリット状の隙間を確保するために、分割してなる部分円筒体（中心角＝９０°）の両側部分を切削により適宜除去して、部分円筒状負極体４１〜４４を作製してもよい。
ここに、部分円筒状負極体４１〜４４の中心角（θ）としては７２〜８９°であることが好ましく、更に好ましくは７５〜７７°である。
なお、スリット状の隙間を確保するために、分割してなる部分円筒体（中心角＝９０°）の両側部分を切削により適宜除去して、部分円筒状負極体４１〜４４を作製してもよい。
ここに、部分円筒状負極体４１〜４４の中心角（θ）としては７２〜８９°であることが好ましく、更に好ましくは７５〜７７°である。
部分円筒状負極体４１〜４４は、隣り合う部分円筒状負極体の間にスリット状の隙間を確保しながら、円筒状正極体３０と実質的に共通の中心軸を有するように（円筒状正極体３０に収容可能な同心円筒体を形成するように）、当該円筒状正極体３０内に等角度間隔で配置されている。
部分円筒状負極体４１〜４４は、円柱状の負極体と比較して、円筒状正極体３０の内周面に対向する表面積を広く確保することができる。
部分円筒状負極体４１〜４４は、円柱状の負極体と比較して、円筒状正極体３０の内周面に対向する表面積を広く確保することができる。
部分円筒状負極体４１〜４４の外径としては１４〜１８６ｍｍであることが好ましく、好適な一例を示せば６４ｍｍである。
部分円筒状負極体４１〜４４の内径としては１０〜１７０ｍｍであることが好ましく、好適な一例を示せば５７ｍｍである。
部分円筒状負極体４１〜４４の高さとしては３０〜３００ｍｍであることが好ましく、好適な一例を示せば１６０ｍｍである。
部分円筒状負極体４１〜４４の内径としては１０〜１７０ｍｍであることが好ましく、好適な一例を示せば５７ｍｍである。
部分円筒状負極体４１〜４４の高さとしては３０〜３００ｍｍであることが好ましく、好適な一例を示せば１６０ｍｍである。
部分円筒状負極体４１〜４４と、円筒状正極体３０とのクリアランスとしては１．０〜５．０ｍｍであることが好ましく、更に好ましくは１．５〜２．５ｍｍ、好適な一例を示せば２．０ｍｍである。
このクリアランスが過大である場合には、得られる電池が十分に高い出力を有するものとならない。
他方、このクリアランスが過小である場合には、部分円筒状負極体と円筒状正極体との間に短絡が発生するおそれがある。
他方、このクリアランスが過小である場合には、部分円筒状負極体と円筒状正極体との間に短絡が発生するおそれがある。
隣り合う部分円筒状負極体の間に形成された隙間の幅（Ｇ）としては１．０〜１０．０ｍｍであることが好ましく、好適な一例を示せば６．２ｍｍである。
この幅（Ｇ）が過小である場合には、電池反応の反応生成物を容器（電池）全体に十分に分散させることができず、放電持続性を十分に満足するものとならない。
他方、この幅（Ｇ）が過大である場合には、円筒状正極体の内周面に対向する部分円筒状負極体の外周面を広く確保することができず、得られる電池が十分に高い出力を有するものとならない。
他方、この幅（Ｇ）が過大である場合には、円筒状正極体の内周面に対向する部分円筒状負極体の外周面を広く確保することができず、得られる電池が十分に高い出力を有するものとならない。
ここに、部分円筒状負極体４１〜４４の外周面の面積（４つの合計面積）としては９．３〜１７２０ｃｍ2 であることが好ましく、好適な一例を示せば２７０．４ｃｍ2 である。
円筒状正極体３０の内周面の面積に対する、部分円筒状負極体４１〜４４の外周面の面積（合計面積）の比としては０．６２〜０．９７であることが好ましく、好適な一例を示せば０．７７である。
円筒状正極体３０の内周面の面積に対する、部分円筒状負極体４１〜４４の外周面の面積（合計面積）の比としては０．６２〜０．９７であることが好ましく、好適な一例を示せば０．７７である。
蓋体２０の内面に装着されてマグネシウム空気電池１００を構成する負極端子５０は、円板状の導電材料からなる。
図１〜図４において、５５は、円板状の負極端子５０と電気的に接続されている舌片部（リード接続部）である。
図１〜図４において、５５は、円板状の負極端子５０と電気的に接続されている舌片部（リード接続部）である。
図４に示すように、マグネシウム空気電池１００を構成する板バネ状集電体６１〜６４は、各々の一端側（上側）において、蓋体２０の内面に装着された負極端子５０に接続固定されるとともに、各々の他端側（下側）において、部分円筒状負極体４１〜４４の各々の一端側（上側）に接続固定されている。
板バネ状集電体６１〜６４の各々を撓ませることにより、部分円筒状負極体４１〜４４の各々の他端側（下側）を、撓み方向（円筒の半径方向）に変位させることができる。
板バネ状集電体６１〜６４の各々を撓ませることにより、部分円筒状負極体４１〜４４の各々の他端側（下側）を、撓み方向（円筒の半径方向）に変位させることができる。
本実施形態のマグネシウム空気電池１００では、部分円筒状負極体４１〜４４の外周面近傍において下記（１）に示す酸化反応が起こり、円筒状正極体３０において下記（２）に示す還元反応が起こり、電池全体として下記（３）に示す反応が起こることにより放電が行われる。
（１）２Ｍｇ → ２Ｍｇ+ ＋ ４ｅ-
（２）Ｏ2 ＋２Ｈ2 Ｏ＋４ｅ- → ４ＯＨ-
（３）２Ｍｇ＋Ｏ2 ＋２Ｈ2 Ｏ → ２Ｍｇ（ＯＨ）2
（２）Ｏ2 ＋２Ｈ2 Ｏ＋４ｅ- → ４ＯＨ-
（３）２Ｍｇ＋Ｏ2 ＋２Ｈ2 Ｏ → ２Ｍｇ（ＯＨ）2
本実施形態のマグネシウム空気電池１００によれば、円筒状正極体３０に対向する負極体の表面積を広く確保することができるとともに、円筒状正極体３０と部分円筒状負極体４１〜４４とのクリアランスを、容器本体１０の全周にわたって狭く（例えば１．０〜５．０ｍｍに）設定することができる。
これにより、後述する実施例の結果からも明らかなように、本実施形態のマグネシウム空気電池１００によれば、高い出力（電流−電圧特性試験における最大電力）を達成することができる。
これにより、後述する実施例の結果からも明らかなように、本実施形態のマグネシウム空気電池１００によれば、高い出力（電流−電圧特性試験における最大電力）を達成することができる。
また、本実施形態のマグネシウム空気電池１００によれば、円筒状正極体３０と部分円筒状負極体４１〜４４との間における電池反応による水酸化マグネシウム等の反応生成物をスリット状の隙間から容器本体１０の中心軸側に移行させることができるので、当該反応生成物を電池（容器本体１０）全体に分散させることができ、円筒状正極体３０と部分円筒状負極体４１〜４４との間に反応生成物が早期に堆積することを防止することができる。
これにより、円筒状正極体３０と部分円筒状負極体４１〜４４との間で行われる電池反応が、当該反応生成物によって阻害されることを抑制・防止することができ、この結果、後述する実施例の結果からも明らかなように、本実施形態のマグネシウム空気電池１００は、優れた放電持続性を有するものとなる。
これにより、円筒状正極体３０と部分円筒状負極体４１〜４４との間で行われる電池反応が、当該反応生成物によって阻害されることを抑制・防止することができ、この結果、後述する実施例の結果からも明らかなように、本実施形態のマグネシウム空気電池１００は、優れた放電持続性を有するものとなる。
更に、本実施形態のマグネシウム空気電池１００によれば、部分円筒状負極体４１〜４４の各々が、板バネ状集電体６１〜６４の各々を介して蓋体２０（負極端子５０）に固定されているので、円筒状正極体３０と部分円筒状負極体４１〜４４との間に堆積した反応生成物による円筒状正極体３０への押圧力を、板バネ状集電体６１〜６４の各々を撓ませて部分円筒状負極体４１〜４４の他端側（下側）を容器本体１０の中心軸側に変位させることによって緩和することができる。これにより、構成部品である円筒状正極体３０が破損することを有効に防止することができる。
ここに、図８（１）は、本実施形態のマグネシウム空気電池１００を構成する部分円筒状負極体４１および４３の放電前の形態を示しており、同図（２）は、長時間の放電後において、円筒状正極体３０と部分円筒状負極体４１および４３との間に堆積した反応生成物に押圧されて、各々の他端側（下側）が容器本体１０の中心軸側に変位している部分円筒状負極体４１および４３の形態を示している。
部分円筒状負極体に代えて円筒状の負極体を使用した場合には、円筒状正極体と円筒状負極体との間に反応生成物が早期に堆積し、当該反応生成物によって、反応面に電解液が供給されずに反応（放電）が早期に停止してしまう（後述する比較例２〜４参照）。
また、円筒状正極体と円筒状負極体との間に堆積した反応生成物が円筒状正極体の内周面および円筒状負極体の外周面を押圧し、相対的に強度の低い円筒状正極体が破損するおそれがある（後述する比較例２〜４参照）。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものでなく、種々の変更が可能である。
例えば、円筒状正極体内に配置する部分円筒状負極体の数（板バネ状集電体の数）は４に限定されるものではなく適宜変更することができる。ここに、部分円筒状負極体の好適な数としては２〜６とされ、好ましくは３〜４とされる。
なお、部分円筒状負極体の中心角の合計は２８８〜３５６°であることが好ましい。
中心角の合計が過小である場合には、円筒状正極体の内周面に対向する部分円筒状負極体の外周面を広く確保することができず、得られる電池が十分に高い出力を有するものとならない。
他方、中心角の合計が過大である場合には、部分円筒状負極体の間に形成される隙間の幅を十分に確保することができず、得られる金属空気電池は放電持続性を十分に満足するものとならない。
例えば、円筒状正極体内に配置する部分円筒状負極体の数（板バネ状集電体の数）は４に限定されるものではなく適宜変更することができる。ここに、部分円筒状負極体の好適な数としては２〜６とされ、好ましくは３〜４とされる。
なお、部分円筒状負極体の中心角の合計は２８８〜３５６°であることが好ましい。
中心角の合計が過小である場合には、円筒状正極体の内周面に対向する部分円筒状負極体の外周面を広く確保することができず、得られる電池が十分に高い出力を有するものとならない。
他方、中心角の合計が過大である場合には、部分円筒状負極体の間に形成される隙間の幅を十分に確保することができず、得られる金属空気電池は放電持続性を十分に満足するものとならない。
また、本発明の金属空気電池の部分円筒状負極体を構成する金属はマグネシウムまたはマグネシウム合金に限定されるものでなく、従来公知の金属空気電池の負極（金属極）を構成する金属材料をすべて使用することができる。
具体的には、亜鉛、リチウム、鉄、ナトリウム、ベリリウム、アルミニウム、カドミウム、鉛およびこれらの合金を挙げることができる。
具体的には、亜鉛、リチウム、鉄、ナトリウム、ベリリウム、アルミニウム、カドミウム、鉛およびこれらの合金を挙げることができる。
本発明の金属空気電池は、携帯電話の充電、小電力家電の駆動用に好適に用いることができる。
＜実施例１＞
下記（１）〜（８）の工程より、図１〜図６（図６Ａおよび図６Ｂ）に示したような構造を有する本発明のマグネシウム空気電池を製造した。
下記（１）〜（８）の工程より、図１〜図６（図６Ａおよび図６Ｂ）に示したような構造を有する本発明のマグネシウム空気電池を製造した。
（１）容器本体１０の準備：
外径７４．０ｍｍ、内径６８．０ｍｍ、高さ２２０ｍｍの有底円筒状であって、側壁の１２箇所に２５．０ｍｍ×７２．５ｍｍの開口窓１１が形成されてなる樹脂製の容器本体１０を準備した。
外径７４．０ｍｍ、内径６８．０ｍｍ、高さ２２０ｍｍの有底円筒状であって、側壁の１２箇所に２５．０ｍｍ×７２．５ｍｍの開口窓１１が形成されてなる樹脂製の容器本体１０を準備した。
（２）蓋体２０の準備：
上記（１）で準備した容器本体１０に着脱可能で、負極端子５０が内面に装着されている蓋体２０を準備した。
上記（１）で準備した容器本体１０に着脱可能で、負極端子５０が内面に装着されている蓋体２０を準備した。
（３）円筒状正極体３０の作製：
活性炭とアセチレンブラックと水とＰＴＦＥとを所定の粘度になるように混合してなる組成物をプレス機により圧延し、得られたシートを１５０℃の恒温槽内で乾燥・焼成することにより導電材シートを形成した。
得られた導電材シートを銅製の金網（１６メッシュ）からなる集電体に貼着して、図７に示したような導電材層３１と集電体層３３との積層体とするとともに、導電材層３１が内側、集電体層３３が外側になるように、外径６８．０ｍｍ、内径６６．０ｍｍ、高さ１７０ｍｍの円筒状に形成して円筒状正極体３０を作製した。
活性炭とアセチレンブラックと水とＰＴＦＥとを所定の粘度になるように混合してなる組成物をプレス機により圧延し、得られたシートを１５０℃の恒温槽内で乾燥・焼成することにより導電材シートを形成した。
得られた導電材シートを銅製の金網（１６メッシュ）からなる集電体に貼着して、図７に示したような導電材層３１と集電体層３３との積層体とするとともに、導電材層３１が内側、集電体層３３が外側になるように、外径６８．０ｍｍ、内径６６．０ｍｍ、高さ１７０ｍｍの円筒状に形成して円筒状正極体３０を作製した。
（４）部分円筒状負極体４１〜４４の作製：
マグネシウム合金（ＡＺ３１）からなる外径６４．０ｍｍ、内径５７．０ｍｍ、高さ１６０ｍｍの円筒体を軸方向に切断して円周方向に４分割した。
次いで、得られた部分円筒体（中心角＝９０°）の各々の両側部分を約４ｍｍずつ切削除去することにより、中心角７５〜７７°、体積２２．０〜２２．２ｃｍ3 、外周面の表面積６７．４〜６７．８ｃｍ2 の部分円筒状負極体４１〜４４を作製した。
得られた部分円筒状負極体４１〜４４の中心角の合計は３０４°、総体積は８８．５ｃｍ3 、外周面の総表面積は２７０ｃｍ2 （円筒状正極体３０の内周面の面積の７７％）であった。
マグネシウム合金（ＡＺ３１）からなる外径６４．０ｍｍ、内径５７．０ｍｍ、高さ１６０ｍｍの円筒体を軸方向に切断して円周方向に４分割した。
次いで、得られた部分円筒体（中心角＝９０°）の各々の両側部分を約４ｍｍずつ切削除去することにより、中心角７５〜７７°、体積２２．０〜２２．２ｃｍ3 、外周面の表面積６７．４〜６７．８ｃｍ2 の部分円筒状負極体４１〜４４を作製した。
得られた部分円筒状負極体４１〜４４の中心角の合計は３０４°、総体積は８８．５ｃｍ3 、外周面の総表面積は２７０ｃｍ2 （円筒状正極体３０の内周面の面積の７７％）であった。
（５）部分円筒状負極体４１〜４４の蓋体２０への固定：
幅１０ｍｍ、長さ４０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの短冊状の銅板に、その幅方向の中心線上であって、当該銅板の一端から５ｍｍ離間した位置に中心を有する直径約４ｍｍの第１貫通孔を形成するとともに、当該銅板の他端から５ｍｍ離間した位置に中心を有する直径約４ｍｍの第２貫通孔を形成し、更に、当該銅板を、その一端から１０ｍｍの位置で垂直に折り曲げることによりＬ字状の板バネ状集電体６１〜６４を作製した。
次に、得られた板バネ状集電体６１〜６４の各々における折り曲げ面（１０ｍｍ×１０ｍｍ）を、第１貫通孔に締結具を挿通して、蓋体２０の内面に装着された負極端子５０に接続固定するとともに、板バネ状集電体６１〜６４の各々の他端側を、第２貫通孔に締結具を挿通して、上記（４）で得られた部分円筒状負極体４１〜４６の各々の一端側に接続固定することにより、当該部分円筒状負極体４１〜４４の各々を蓋体２０に固定した。
ここに、部分円筒状負極体４１〜４４は、それぞれ、隣に位置する部分円筒状負極体との間にスリット状の隙間が確保されるように、蓋体２０の円周方向に９０°間隔で固定した。
幅１０ｍｍ、長さ４０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの短冊状の銅板に、その幅方向の中心線上であって、当該銅板の一端から５ｍｍ離間した位置に中心を有する直径約４ｍｍの第１貫通孔を形成するとともに、当該銅板の他端から５ｍｍ離間した位置に中心を有する直径約４ｍｍの第２貫通孔を形成し、更に、当該銅板を、その一端から１０ｍｍの位置で垂直に折り曲げることによりＬ字状の板バネ状集電体６１〜６４を作製した。
次に、得られた板バネ状集電体６１〜６４の各々における折り曲げ面（１０ｍｍ×１０ｍｍ）を、第１貫通孔に締結具を挿通して、蓋体２０の内面に装着された負極端子５０に接続固定するとともに、板バネ状集電体６１〜６４の各々の他端側を、第２貫通孔に締結具を挿通して、上記（４）で得られた部分円筒状負極体４１〜４６の各々の一端側に接続固定することにより、当該部分円筒状負極体４１〜４４の各々を蓋体２０に固定した。
ここに、部分円筒状負極体４１〜４４は、それぞれ、隣に位置する部分円筒状負極体との間にスリット状の隙間が確保されるように、蓋体２０の円周方向に９０°間隔で固定した。
（６）円筒状正極体３０の容器本体１０内への固定配置：
上記（３）で作製した円筒状正極体３０を容器本体１０内に固定配置した。
上記（３）で作製した円筒状正極体３０を容器本体１０内に固定配置した。
（７）部分円筒状負極体４１〜４４の容器本体１０内への配置：
上記（４）で作製し、上記（５）で蓋体２０に固定した部分円筒状負極体４１〜４４を容器本体１０内（円筒状正極体３０内）に配置した。
ここに、円筒状正極体３０とのクリアランスが２．０ｍｍとなり、隣り合う部分円筒状負極体の間に形成されるスリット状の隙間の幅（Ｇ）が６．２ｍｍとなるように、部分円筒状負極体４１〜４４の配置位置を調整した。
上記（４）で作製し、上記（５）で蓋体２０に固定した部分円筒状負極体４１〜４４を容器本体１０内（円筒状正極体３０内）に配置した。
ここに、円筒状正極体３０とのクリアランスが２．０ｍｍとなり、隣り合う部分円筒状負極体の間に形成されるスリット状の隙間の幅（Ｇ）が６．２ｍｍとなるように、部分円筒状負極体４１〜４４の配置位置を調整した。
（８）電解液の充填：
円筒状正極体３０および部分円筒状負極体４１〜４４が配置された容器本体１０内に、円筒状正極体および部分円筒状負極体の全表面が接液できる５００ｍＬの食塩水を充填した。
円筒状正極体３０および部分円筒状負極体４１〜４４が配置された容器本体１０内に、円筒状正極体および部分円筒状負極体の全表面が接液できる５００ｍＬの食塩水を充填した。
＜比較例１＞
マグネシウム合金（ＡＺ３１）からなる直径１６．０ｍｍ、高さ１８０ｍｍの円柱ロッド３本を蓋体に固定して負極体として使用したこと以外は実施例１と同様にして比較用のマグネシウム空気電池を製造した。
ここに、３本の円柱状負極体の総体積は１０８．５ｃｍ3 、外周面の総表面積は２７１ｃｍ2 （円筒状正極体の内周面の面積の７７％）であった。
また、円筒状正極体と円柱状負極体との最短距離が２．０ｍｍとなるように円柱状負極体の位置を調整した。
マグネシウム合金（ＡＺ３１）からなる直径１６．０ｍｍ、高さ１８０ｍｍの円柱ロッド３本を蓋体に固定して負極体として使用したこと以外は実施例１と同様にして比較用のマグネシウム空気電池を製造した。
ここに、３本の円柱状負極体の総体積は１０８．５ｃｍ3 、外周面の総表面積は２７１ｃｍ2 （円筒状正極体の内周面の面積の７７％）であった。
また、円筒状正極体と円柱状負極体との最短距離が２．０ｍｍとなるように円柱状負極体の位置を調整した。
＜比較例２＞
マグネシウム合金（ＡＺ３１）からなる外径６３．０ｍｍ、内径５５．７ｍｍ、高さ１６０ｍｍの円筒体を蓋体に固定して負極体として使用したこと以外は実施例１と同様にして比較用のマグネシウム空気電池を製造した。
ここに、円筒状負極体の体積は１０８．４ｃｍ3 、外周面の表面積は３１７ｃｍ2 （円筒状正極体の内周面の面積の９０％）であった。
また、円筒状正極体と円筒状負極体とのクリアランスが１．５ｍｍとなるように円柱状負極体の位置を調整した。
マグネシウム合金（ＡＺ３１）からなる外径６３．０ｍｍ、内径５５．７ｍｍ、高さ１６０ｍｍの円筒体を蓋体に固定して負極体として使用したこと以外は実施例１と同様にして比較用のマグネシウム空気電池を製造した。
ここに、円筒状負極体の体積は１０８．４ｃｍ3 、外周面の表面積は３１７ｃｍ2 （円筒状正極体の内周面の面積の９０％）であった。
また、円筒状正極体と円筒状負極体とのクリアランスが１．５ｍｍとなるように円柱状負極体の位置を調整した。
＜比較例３＞
マグネシウム合金（ＡＺ３１）からなる外径６２．０ｍｍ、内径５４．６ｍｍ、高さ１６０ｍｍの円筒体を蓋体に固定して負極体として使用したこと以外は実施例１と同様にして比較用のマグネシウム空気電池を製造した。
ここに、円筒状負極体の体積は１０８．４ｃｍ3 、外周面の表面積は３１２ｃｍ2 （円筒状正極体の内周面の面積の８９％）であった。
また、円筒状正極体と円筒状負極体とのクリアランスが２．０ｍｍとなるように円柱状負極体の位置を調整した。
マグネシウム合金（ＡＺ３１）からなる外径６２．０ｍｍ、内径５４．６ｍｍ、高さ１６０ｍｍの円筒体を蓋体に固定して負極体として使用したこと以外は実施例１と同様にして比較用のマグネシウム空気電池を製造した。
ここに、円筒状負極体の体積は１０８．４ｃｍ3 、外周面の表面積は３１２ｃｍ2 （円筒状正極体の内周面の面積の８９％）であった。
また、円筒状正極体と円筒状負極体とのクリアランスが２．０ｍｍとなるように円柱状負極体の位置を調整した。
＜比較例４＞
マグネシウム合金（ＡＺ３１）からなる外径６１．０ｍｍ、内径５３．５ｍｍ、高さ１６０ｍｍの円筒体を蓋体に固定して負極体として使用したこと以外は実施例１と同様にして比較用のマグネシウム空気電池を製造した。
ここに、円筒状負極体の体積は１０７．９ｃｍ3 、外周面の表面積は３０７ｃｍ2 （円筒状正極体の内周面の面積の８７％）であった。
また、円筒状正極体と円筒状負極体とのクリアランスが２．５ｍｍとなるように円柱状負極体の位置を調整した。
マグネシウム合金（ＡＺ３１）からなる外径６１．０ｍｍ、内径５３．５ｍｍ、高さ１６０ｍｍの円筒体を蓋体に固定して負極体として使用したこと以外は実施例１と同様にして比較用のマグネシウム空気電池を製造した。
ここに、円筒状負極体の体積は１０７．９ｃｍ3 、外周面の表面積は３０７ｃｍ2 （円筒状正極体の内周面の面積の８７％）であった。
また、円筒状正極体と円筒状負極体とのクリアランスが２．５ｍｍとなるように円柱状負極体の位置を調整した。
＜試験例１（出力性能）＞
実施例１および比較例１〜４によって得られたマグネシウム空気電池の各々について、電流−電圧（Ｉ−Ｖ）特性試験を行って出力性能を評価した。
ここに、電流−電圧の制御には、電子負荷装置「ＰＬＺ６６４ＷＡ」（菊水電子工業（株）製）を使用し、定電流モードで、設定電流値を８００秒間で０Ａから６０Ａまで増加させた。
各々のマグネシウム空気電池の電流−電圧特性（電流−電圧変化および電圧−電力変化）を示すチャートを図９に示し、最大電力、および負極体の単位表面積（外周面の（総）表面積）あたりの最大電力を下記表１に示す。
実施例１および比較例１〜４によって得られたマグネシウム空気電池の各々について、電流−電圧（Ｉ−Ｖ）特性試験を行って出力性能を評価した。
ここに、電流−電圧の制御には、電子負荷装置「ＰＬＺ６６４ＷＡ」（菊水電子工業（株）製）を使用し、定電流モードで、設定電流値を８００秒間で０Ａから６０Ａまで増加させた。
各々のマグネシウム空気電池の電流−電圧特性（電流−電圧変化および電圧−電力変化）を示すチャートを図９に示し、最大電力、および負極体の単位表面積（外周面の（総）表面積）あたりの最大電力を下記表１に示す。
＜試験例２（放電持続性）＞
実施例１および比較例１、３および４によって得られたマグネシウム空気電池の各々を０．５Ωの抵抗に接続して、放電電流および放電時の電極間電圧の経時変化をデータロガーで測定することにより放電持続性を評価した。
各々のマグネシウム空気電池についての放電電流および放電時の電極間電圧の経時変化を示すチャートを図１０に示し、放電持続時間（２Ａ以上の放電電流を維持した時間）を下記表１に併せて示す。
実施例１および比較例１、３および４によって得られたマグネシウム空気電池の各々を０．５Ωの抵抗に接続して、放電電流および放電時の電極間電圧の経時変化をデータロガーで測定することにより放電持続性を評価した。
各々のマグネシウム空気電池についての放電電流および放電時の電極間電圧の経時変化を示すチャートを図１０に示し、放電持続時間（２Ａ以上の放電電流を維持した時間）を下記表１に併せて示す。
＜試験例３（正極の破損の有無）＞
実施例１および比較例１〜４によって得られたマグネシウム空気電池の各々について、放電持続性（試験例２）の試験を終了した後の円筒状正極体を目視により観察して、破損（亀裂およびこれに伴う電解液の液漏れ）の発生の有無を確認した。
結果を併せて表１に示す。
実施例１および比較例１〜４によって得られたマグネシウム空気電池の各々について、放電持続性（試験例２）の試験を終了した後の円筒状正極体を目視により観察して、破損（亀裂およびこれに伴う電解液の液漏れ）の発生の有無を確認した。
結果を併せて表１に示す。
上記表１の結果から、実施例１によって得られたマグネシウム空気電池は、最大電力が高くて放電持続性に優れていることが確認された。
また、６０時間にわたる放電後においても円筒状正極体に破損は認められなかった。
なお、電池反応により生成した水酸化マグネシウム等の反応生成物は、容器本体内の全体に分散されており、また、分散円筒状負極体の各々の他端側は容器本体の中心軸側に変位していた。
また、６０時間にわたる放電後においても円筒状正極体に破損は認められなかった。
なお、電池反応により生成した水酸化マグネシウム等の反応生成物は、容器本体内の全体に分散されており、また、分散円筒状負極体の各々の他端側は容器本体の中心軸側に変位していた。
これに対して、円柱状の負極体を備えた比較例１により得られたマグネシウム空気電池は、最大電力が低くて出力性能に劣るものであった。
また、円筒状の負極体を備えた比較例３および４により得られたマグネシウム空気電池は放電持続性に劣るものであった。また、比較例２〜４により得られたマグネシウム空気電池では、試験終了後において円筒状正極体と円筒状負極体との間に反応生成物が偏在しており、円筒状正極体には破損が認められた。
１００ マグネシウム空気電池
１０ 容器本体
１１ 開口窓
２０ 蓋体
３０ 円筒状正極体
３１ 導電材層
３３ 集電体層
４１〜４４ 部分円筒状負極体
５０ 負極端子
６１〜６４ 板バネ状集電体
７０ 正極端子
１０ 容器本体
１１ 開口窓
２０ 蓋体
３０ 円筒状正極体
３１ 導電材層
３３ 集電体層
４１〜４４ 部分円筒状負極体
５０ 負極端子
６１〜６４ 板バネ状集電体
７０ 正極端子
Claims (9)
- 有底円筒状の容器本体と、
前記容器本体に着脱可能に取り付けられた蓋体と、
前記容器本体内に固定配置された、空気極を構成する円筒状正極体と、
前記円筒状正極体と実質的に共通の中心軸を有するように当該円筒状正極体内に配置された、金属極を構成する複数の部分円筒状負極体と、
前記蓋体の内面に装着された負極端子と、
前記負極端子に各々の一端側が接続固定されるとともに、各々の他端側が前記部分円筒状負極体の各々の一端側に接続固定されている複数の板バネ状集電体とを備えてなり、
隣り合う前記部分円筒状負極体の間にはスリット状の隙間が形成されていることを特徴とする金属空気電池。 - 前記円筒状正極体内に配置されている前記部分円筒状負極体の数が２〜６であることを特徴とする請求項１に記載の金属空気電池。
- 前記円筒状正極体内に配置されている前記部分円筒状負極体の数が３または４であることを特徴とする請求項１に記載の金属空気電池。
- 前記円筒状正極体内に配置されている前記部分円筒状負極体の数が４であることを特徴とする請求項１に記載の金属空気電池。
- 前記円筒状正極体と前記部分円筒状負極体とのクリアランスが１．０〜５．０ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の金属空気電池。
- 前記円筒状正極体と前記部分円筒状負極体とのクリアランスが１．５〜２．５ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の金属空気電池。
- 隣り合う前記部分円筒状負極体の間に形成された前記スリット状の隙間の幅が１．０〜１０．０ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の金属空気電池。
- 前記円筒状正極体の内周面の面積に対する前記部分円筒状負極体の外周面の合計面積の比が０．６２〜０．９７であることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れかに記載の金属空気電池。
- 前記部分円筒状負極体を構成する金属がマグネシウムまたはマグネシウム合金であることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れかに記載の金属空気電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014205166A JP6315474B2 (ja) | 2014-10-03 | 2014-10-03 | 金属空気電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014205166A JP6315474B2 (ja) | 2014-10-03 | 2014-10-03 | 金属空気電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2016076353A true JP2016076353A (ja) | 2016-05-12 |
| JP6315474B2 JP6315474B2 (ja) | 2018-04-25 |
Family
ID=55951639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014205166A Active JP6315474B2 (ja) | 2014-10-03 | 2014-10-03 | 金属空気電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6315474B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6002821B1 (ja) * | 2015-08-31 | 2016-10-05 | 日本協能電子株式会社 | 空気マグネシウム電池 |
| CN107482281A (zh) * | 2017-07-28 | 2017-12-15 | 新材料与产业技术北京研究院 | 金属空气电池 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102554406B1 (ko) | 2018-06-22 | 2023-07-12 | 선광엘티아이(주) | 소형 운송수단에 탑재가 가능한 금속-공기전지 시스템 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50145423U (ja) * | 1974-05-20 | 1975-12-02 | ||
| JP2013222610A (ja) * | 2012-04-17 | 2013-10-28 | Hitachi Zosen Corp | 金属空気電池 |
| JP2014026857A (ja) * | 2012-07-27 | 2014-02-06 | Sharp Corp | 電池用電極体、電池および金属空気電池 |
| JP2014137958A (ja) * | 2013-01-18 | 2014-07-28 | Hitachi Zosen Corp | 電極、金属空気電池および電極製造方法 |
| JP2017174710A (ja) * | 2016-03-25 | 2017-09-28 | エクセルギー・パワー・システムズ株式会社 | 積層電池 |
-
2014
- 2014-10-03 JP JP2014205166A patent/JP6315474B2/ja active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50145423U (ja) * | 1974-05-20 | 1975-12-02 | ||
| JP2013222610A (ja) * | 2012-04-17 | 2013-10-28 | Hitachi Zosen Corp | 金属空気電池 |
| JP2014026857A (ja) * | 2012-07-27 | 2014-02-06 | Sharp Corp | 電池用電極体、電池および金属空気電池 |
| JP2014137958A (ja) * | 2013-01-18 | 2014-07-28 | Hitachi Zosen Corp | 電極、金属空気電池および電極製造方法 |
| JP2017174710A (ja) * | 2016-03-25 | 2017-09-28 | エクセルギー・パワー・システムズ株式会社 | 積層電池 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6002821B1 (ja) * | 2015-08-31 | 2016-10-05 | 日本協能電子株式会社 | 空気マグネシウム電池 |
| CN107482281A (zh) * | 2017-07-28 | 2017-12-15 | 新材料与产业技术北京研究院 | 金属空气电池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6315474B2 (ja) | 2018-04-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11996546B2 (en) | Secondary zinc-manganese dioxide batteries for high power applications | |
| US11152615B2 (en) | Electrode designs for high energy density, efficiency, and capacity in rechargeable alkaline batteries | |
| JP2016091995A (ja) | リチウム空気電池及びリチウム空気電池装置 | |
| JP4568124B2 (ja) | 空気極および該空気極を用いた空気二次電池 | |
| JP6315474B2 (ja) | 金属空気電池 | |
| JP6234917B2 (ja) | 金属−空気二次電池用負極材料、及びこれを備える金属−空気二次電池 | |
| WO2014112335A1 (en) | Electrode, metal-air battery, and electrode manufacturing method | |
| JP2017004644A (ja) | 金属空気電池セル | |
| JP6692353B2 (ja) | 耐座屈性集電体 | |
| US20190356031A1 (en) | Metal-air battery | |
| JP7260349B2 (ja) | 亜鉛電池用電解液及び亜鉛電池 | |
| JP6312319B2 (ja) | マグネシウム空気電池 | |
| JP2018534722A (ja) | ３次元の電極基板を含む電気化学的装置 | |
| JP5841466B2 (ja) | 金属極、金属極の製造方法、及び、マグネシウム電池 | |
| JP2006147442A (ja) | アルミニウム空気電池 | |
| JP6259300B2 (ja) | 金属空気電池 | |
| JP2019133769A (ja) | 亜鉛電極用電極材及びその製造方法、並びに、亜鉛電池の製造方法 | |
| JP5928293B2 (ja) | 化合物、及びリチウムイオン電池 | |
| US20180053945A1 (en) | Metal-air battery and method for producing same | |
| KR102575867B1 (ko) | 금속 공기 전지 | |
| KR102208834B1 (ko) | 마그네슘 공기전지 | |
| JP7010553B2 (ja) | 亜鉛負極二次電池 | |
| JP6151106B2 (ja) | ニッケル水素蓄電池 | |
| JP5841472B2 (ja) | 空気金属電池 | |
| JP2021082383A (ja) | 亜鉛電池用負極 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170704 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180314 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180320 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180320 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6315474 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |