JP2020166990A - マグネシウム空気電池 - Google Patents

Abstract

【課題】電池の体積を大きくせずに比較的簡単な構成でありながらも、高レート特性に優れるマグネシウム空気電池を提供する。【解決手段】対向する一組の側面１２ａ、１２ｂのそれぞれに空気導入口１３ａ、１３ｂを有するケース１０と、ケース１０に収容され、空気導入口１３ａ、１３ｂのそれぞれを閉塞する位置に配置された一対の正極２０ａ、２０ｂと、ケース１０に収容され、前記一対の正極２０ａ、２０ｂの間に配置されたマグネシウム含有負極３１と、一方の端部が一対の正極２０ａ、２０ｂのそれぞれに接続し、他方の端部がケース１０から外部に引き出された正極端子２５と、一方の端部がマグネシウム含有負極３１に接続し、他方の端部がケース１０から外部に引き出された負極端子３５と、を備えるマグネシウム空気電池。【選択図】図２

Description

本発明は、マグネシウム空気電池に関する。

マグネシウム空気電池は、負極活物質としてマグネシウムを使用し、正極活物質として空気中の酸素を使用する一次電池である。マグネシウム空気電池は、電解液として、水や食塩水といった一般に入手が容易なものを用いることができる。このため、水や食塩水を注入することによって放電開始するように構成されたマグネシウム空気電池は、停電時や災害時などの非常時用の電池として注目されている。

マグネシウム空気電池は、一般に、空気導入口を有するケースに、正極と負極（マグネシウム含有負極）とが収容された構成とされている。正極はケースの空気導入口を閉塞するように配置されていて、負極は正極に対向するように配置されている。
特許文献１には、ケース（筐体）の正極と負極との間に、電解液に含まれる電解質を不織布または織布からなる非水溶性の袋体に包んだ状態で配置し、そのケースに水を注ぎ入れることによって電池として作動するように構成されたマグネシウム空気電池が記載されている。
また、特許文献２には、正極（空気極）と負極とを収容するケース（外装体）を、紙を含有するシート材で形成したマグネシウム空気電池が記載されている。

特開２０１５−１６２２９２号公報 特開２０１５−１２２３０２号公報

非常においては、マグネシウム空気電池を、携帯電話の充電用電源やＤＣグリッドの電源として用いることができれば好ましい。このためには、マグネシウム空気電池の高レート特性を向上させることが必要となる。マグネシウム空気電池の高レート特性を向上させるために、正極及び負極の電極面積を広くすることは有効である。しかしながら、従来のマグネシウム空気電池では、１つの正極と１つの負極とが対向する構成とされているため、電極面積を広くすると、電池の体積が大きくなる。非常時に用いるマグネシウム空気電池は、未使用時においては保管場所を小さくできることが好ましい。従って、マグネシウム空気電池において、電池の体積が大きくなることは、保管場所の観点では不利となる。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、電池の体積を大きくせずに比較的簡単な構成でありながらも、高レート特性に優れるマグネシウム空気電池を提供することにある。

本発明者らは、マグネシウム空気電池のケースの対向する一組の側面のそれぞれに空気導入口を設けて、その空気導入口のそれぞれを閉塞する位置に一対の正極を配置し、そしてその一対の正極の間に負極（マグネシウム含有負極）を配置すること、すなわち、一つの負極を、２つの正極で挟む構成とすることによって、１つの正極と１つの負極とが対向する構成とされた従来のマグネシウム空気電池と比較して、電池の体積を大きくせずに高レート特性を向上させることが可能となることを見出して、本発明を完成させた。
従って、本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。

（１）本発明の一態様に係るマグネシウム空気電池は、対向する一組の側面のそれぞれに空気導入口を有するケースと、前記ケースに収容され、前記空気導入口のそれぞれを閉塞する位置に配置された一対の正極と、前記ケースに収容され、前記一対の正極の間に配置されたマグネシウム含有負極と、一方の端部が前記一対の正極のそれぞれに接続し、他方の端部が前記ケースから外部に引き出された正極端子と、一方の端部が前記マグネシウム含有負極に接続し、他方の端部が前記ケースから外部に引き出された負極端子と、を備える。

（２）上記（１）に記載のマグネシウム空気電池において、前記ケースの側面もしくは上部に、電解液の注入口を備える構成としてもよい。

本発明によれば、電池の体積を大きくせずに比較的簡単な構成でありながらも、高レート特性に優れるマグネシウム空気電池を提供することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係るマグネシウム空気電池の斜視図である。 図１のII−II’線断面図である。 本発明の第２実施形態に係るマグネシウム空気電池の斜視図である。 図３のIV−IV’線断面図である。 本発明の第２実施形態に係るマグネシウム空気電池で用いたシート状ケースを展開した展開図である。 本発明の第３実施形態に係るマグネシウム空気電池の断面図である。 実施例１と比較例２で作製したマグネシウム空気電池の放電電流値と電力値との関係を示すグラフである。

以下、本発明について、図面を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際とは異なっていることがある。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るマグネシウム空気電池の斜視図である。図２は、図１のII−II’線断面図である。
図１、図２に示すように、第１実施形態のマグネシウム空気電池１は、ケース１０と、ケース１０に収容されている、一対の正極２０と、負極３０と、セパレータ４０と、電解液５０と、正極端子２５と、負極端子３５を備える。負極３０は、マグネシウム含有負極３１とされている。マグネシウム空気電池１は、下記の反応によって放電する。

正極２０では、下記の式（１）で示されるように、酸素が電子を受け取って還元されて、電解液５０中の水と反応することによって水酸化物イオンが生成する。
Ｏ_２＋２Ｈ_２Ｏ＋４ｅ⁻→４ＯＨ⁻・・・（１）

一方のマグネシウム含有負極３１では、下記の式（２）で示されるように、マグネシウムが電子を放出して電解液５０中に溶出することによってマグネシウムイオンが生成する。
２Ｍｇ→２Ｍｇ^２＋＋４ｅ⁻・・・（２）

そして、電池全体としては、下記の式（３）で示されるように、電解液５０中に水酸化マグネシウムが生成する。生成した水酸化マグネシウムは、電解液５０中に溶解もしくは析出する。
Ｏ_２＋２Ｈ_２Ｏ＋２Ｍｇ→２Ｍｇ(ＯＨ)_２・・・（３）

ケース１０は、上部が開口した本体部１１と、本体部１１の上部開口に着脱可能に装着されている蓋部１５とから構成されている。本体部１１は、互いに対向する一組の第１側面１２ａと第２側面１２ｂを有し、第１側面１２ａ及び第２側面１２ｂはそれぞれ空気導入口１３ａ、１３ｂを有する。蓋部１５は、電解液注入口１６及び端子引出口１７を有する。電解液注入口１６はケース１０内に電解液５０を注入するための注入口である。電解液注入口１６からケース１０内に電解液５０を注入することによって、マグネシウム空気電池１は作動して放電を開始する。端子引出口１７は、正極端子２５と負極端子３５をそれぞれ外部に引き出すための引出口である。ケース１０の本体部１１及び蓋部１５は、それぞれ樹脂の成型品である。ケース１０の材料は特に制限はないが、例えば、ポリ乳酸樹脂、（メタ）アクリル樹脂、スチレン系樹脂、オレフィン系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂及びフッ素樹脂を用いることができる。

正極２０は、一対の正極２０ａ、２０ｂからなる。正極２０は、それぞれ正極反応層２１と撥水層２２とを有する。正極２０ａは空気導入口１３ａを閉塞する位置に、撥水層２２がケース１０の内面と接するように配置されている。また、正極２０ｂは空気導入口１３ｂを閉塞する位置に、撥水層２２がケース１０の内面と接するように配置されている。

正極反応層２１は、集電体と、集電体の表面に形成された触媒層とを含む。触媒層は、酸素を還元させて、水酸化物イオンを生成させる層である。集電体は、正極端子２５と触媒層とを電気的に接続する層である。

集電体としては、発泡金属、金属メッシュ、金属穴開け箔を用いることができる。集電体は、強度及びコストの観点からすると、金属メッシュであることが好ましい。また、集電体は、触媒層との接触面積の観点からすると、表面積の高い発泡金属が好適である。集電体の材料の例としては、銅、ニッケル、ステンレススチール、アルミニウム等が挙げられる。また、集電体の耐食性及び導電性を向上させるために、集電体にめっき処理を行ってもよい。

触媒層は、酸素還元触媒と導電性カーボンとバインダー樹脂とを含むことが好ましい。
触媒層に含まれる酸素還元触媒としては、活性炭を用いることができる。活性炭は、酸素との接触面積が高い方が好ましく、比表面積が４００ｍ^２／ｇ以上３０００ｍ^２／ｇ以下の範囲内にあることが好ましい。なお、比表面積は、窒素吸着法により測定した値である。また、活性炭の平均粒子径は、１μｍ以上２０μｍ以下の範囲内にあることが好ましい。なお、平均粒子径はレーザ回折散乱法により測定した値である。

触媒層の酸素還元触媒の含有量は、５０質量％以上９０質量％以下の範囲内にあることが好ましい。酸素還元触媒の含有率が少なくなりすぎると、触媒層の酸素還元能力が不十分となるおそれがある。一方、酸素還元触媒の含有率が多くなりすぎると、バインダー樹脂の含有量が相対的に減少することによって触媒層が脱落して、酸素還元触媒の酸素還元能力を十分に発揮できなくなるおそれがある。

触媒層に含まれる導電性カーボンとしては、カーボンブラック及びグラファイトを用いることができる。カーボンブラックの例としては、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、ランプブラックが挙げられる。導電性カーボンは、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。導電性カーボンとしては、粒子径が小さく、酸素還元触媒との接触面積が広いカーボンブラックを用いることが好ましい。触媒層の導電性カーボンの含有率は５質量％以上３０質量％以下の範囲内にあることが好ましい。導電性カーボンの含有率が少なくなりすぎると、触媒層の導電性が低下して、酸素還元触媒の酸素還元能力が低下するおそれがある。一方、導電性カーボンの含有率が多くなりすぎると、触媒層の酸素還元触媒の含有量が相対的に減少して酸素還元能力が低下するおそれがある。

触媒層に含まれるバインダー樹脂としては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリトリフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂を用いることができる。触媒層のバインダー樹脂の含有率は５質量％以上２０質量％以下の範囲内にあることが好ましい。バインダー樹脂の含有率が少なくなりすぎると、酸素還元触媒と導電性カーボンとの結着が不十分となり、酸素還元触媒の酸素還元能力が低下するおそれがある。一方、バインダー樹脂の含有率が多くなりすぎると、酸素還元触媒と導電性カーボンとが強固に結着されて、触媒層内に電解液５０が浸透しにくくなり、酸素還元触媒の酸素還元能力が低減するおそれがある。

集電体と触媒層との抵抗を低減させるために、集電体と触媒層との間に導電性密着層を設けてもよい。
導電性密着層は、導電性カーボンとバインダー樹脂とを含むことが好ましい。
導電性密着層に含まれる導電性カーボンとしては、前述の触媒層に含まれる導電性カーボンとして例示したものを用いることができる。導電性密着層に含まれるバインダー樹脂としては、前述の触媒層に含まれるバインダー樹脂として例示したものを用いることができる。

導電性密着層の導電性カーボンとバインダー樹脂との割合は、質量比で５０：５０〜９０：１０の範囲内にあることが好ましい。導電性カーボンの割合が少なくなりすぎると、導電性密着層の導電性が不十分となるおそれがある。一方、バインダー樹脂の割合が少なくなりすぎると、導電性密着層と集電体との密着性が低くなり、導電性密着層と集電体との間に隙間が生じやすくなるおそれがある。

撥水層２２は、電解液５０が外部に漏液することを防止する機能を有する。撥水層２２を形成する方法としては、疎水性樹脂粒子とバインダー樹脂とを含む撥水層形成用塗布液を正極反応層２１に塗布して、乾燥する方法、微細な気孔を有する撥水性多孔質樹脂フィルムを正極反応層２１に張り付ける方法などを用いることができる。

撥水層形成用塗布液に含まれる疎水性樹脂粒子としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系粒子、フェノール樹脂等の熱硬化樹脂系粒子、シリコン系樹脂粒子、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）やポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等のフッ素系樹脂粒子、シリカ等の無機粒子、撥水剤での表面処理を施した粒子等を用いることができる。これらの疎水性樹脂粒子は１種を単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。また、バインダー樹脂としては、前述の触媒層に含まれるバインダー樹脂として例示したものを用いることができる。

撥水層形成用塗布液の疎水性樹脂粒子とバインダー樹脂との割合は、質量比で２：１〜９：１の範囲内にあることが好ましい。疎水性樹脂粒子の割合が少なくなりすぎると、電解液５０がマグネシウム空気電池１の外部に漏出しやすくなるおそれがある。一方、バインダー樹脂の割合が少なくなりすぎると、撥水層２２と正極反応層２１との密着性が低くなり、正極反応層２１と撥水層２２との間に隙間が生じやすくなり、その隙間に電解液５０が蓄積するおそれがある。

正極反応層２１に張り付ける撥水性多孔質樹脂フィルムとしては、例えば、多孔質フッ素樹脂フィルム、多孔質ポリエチレンフィルム、多孔質ポリプロピレンフィルムを用いることができる。

正極端子２５は、一方の端部が正極２０ａ、２０ｂのそれぞれに接続し、他方の端部が端子引出口１７を通ってケース１０の外部に引き出されている。正極端子２５の材料としては、銅、ニッケル、ステンレススチール、アルミニウム等の金属を用いることができる。

セパレータ４０は、一対のセパレータ４０ａ、４０ｂからなる。セパレータ４０ａは正極２０ａと負極３０との間に配置され、セパレータ４０ｂは正極２０ｂと負極３０との間に配置されている。セパレータ４０は、正極２０と負極３０とを隔離し、かつ電解液５０を保持して正極２０と負極３０との間のイオン伝導性を確保する機能を有する。

セパレータ４０は、目付が１２０ｇ／ｍ^２以上２５０ｇ／ｍ^２以下の範囲にある不織布またはフェルトであることが好ましい。セパレータ４０の目付が１２０ｇ／ｍ^２未満であると、セパレータ４０の電解液を保持力が低下し、電解液５０の蒸発速度が速くなり、結果としてセパレータ４０が乾燥して電池として機能しなくなり易くなるおそれがある。一方、セパレータ４０の目付が２５０ｇ／ｍ^２を超えると、電解液５０がセパレータ４０内に浸透しにくくなり、電池として機能しなくなるおそれがある。セパレータ４０の材料としては、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリビニルアルコール樹脂（ビニロン）、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂などの樹脂を用いることができる。

負極３０（マグネシウム含有負極３１）としては、マグネシウム板及びマグネシウム合金板を用いることができる。マグネシウム及びマグネシウム合金としては、一般的なマグネシウム空気電池に通常使用されているものを用いることができる。

負極端子３５は、一方の端部がマグネシウム含有負極３１に接続し、他方の端部が端子引出口１７を通ってケース１０から外部に引き出されている。負極端子３５の材料としては、正極端子２５の材料として例示したものを用いることができる。

電解液５０として、水及び塩化ナトリウム水溶液を用いることができる。電解液５０は、塩化ナトリウム水溶液であることが好ましい。塩化ナトリウム水溶液の濃度は５質量％以上２０質量％以下の範囲内にあることが好ましい。

以上のような構成とされた本実施形態のマグネシウム空気電池１によれば、一つの負極３０（マグネシウム含有負極３１）を、２つの正極２０ａ、２０ｂで挟む構成とされているので、１つの正極と１つの負極とが対向する構成とされた従来のマグネシウム空気電池と比較して、負極３０と正極２０ａ、２０ｂとが対向する面積が広くなる。このため、本実施形態のマグネシウム空気電池１は高レート特性が向上する。また、本実施形態のマグネシウム空気電池１では、ケース１０（本体部１１）の対向する一組の第１側面１２ａと第２側面１２ｂのそれぞれに空気導入口１３ａ、１３ｂを形成し、一対の正極２０ａ、２０ｂを空気導入口１３ａ、１３ｂのそれぞれを閉塞する位置に配置する構成とされているので、１つの正極と１つの負極とが対向する構成とされた従来のマグネシウム空気電池と比較して電池の容積を大きくする必要はなく、比較的簡単な構成とすることができる。

＜第２実施形態＞
図３は、本発明の第２実施形態に係るマグネシウム空気電池の斜視図である。
図４は、図３のIV−IV’線断面図である。図５は、本発明の第２実施形態に係るマグネシウム空気電池で用いたシート状ケースを展開した展開図である。なお、第２実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付して、その説明を省略する。

図３〜図５に示すように、第２実施形態のマグネシウム空気電池２はシート状ケース６０が用いられている点で、第１実施形態のマグネシウム空気電池１と相違する。
シート状ケース６０は、図５に示すような一枚のシート６１から構成されている。シート状ケース６０は、互いに対向する一組の第１側面６２ａと第２側面６２ｂを有する。第１側面６２ａ及び第２側面６２ｂは、それぞれ空気導入口６３ａ、６３ｂと正極端子引出口６４ａ、６４ｂを有する。空気導入口６３ａ、６３ｂは、正極２０ａ、２０ｂによって閉塞している。正極端子引出口６４ａ、６４ｂは、正極２０ａ、２０ｂにそれぞれ接続する正極端子２５を外部に引き出すための引出口である。

シート状ケース６０の底面６５は、一方の端部が第１側面６２ａの下端に一体的に接続する第１底面６５ａと、一方の端部が第２側面６２ｂに一体的に接続する第２底面６５ｂとが一体的に接続した構成とされている。第１底面６５ａは、一方の端部（図５において左側）に折り目７４を有する底部延長面７２ａＬと接続し、他方の端部（図５において右側）に折り目７４を有する底部延長面７２ａＲと接続している。底部延長面７２ａＬは、第１底面６５ａ側とは反対側の端部が接着面７３ａＬに接続し、底部延長面７２ａＲは、第１底面６５ａ側とは反対側の端部が接着面７３ａＲに接続している（図５参照）。第２底面６５ｂは、一方の端部（図５において左側）に折り目７４を有する底部延長面７２ｂＬと接続し、他方の端部（図５において右側）に折り目７４を有する底部延長面７２ｂＲと接続している。底部延長面７２ｂＬは、第２底面６５ｂ側とは反対側の端部が接着面７３ｂＬに接続し、底部延長面７２ｂＲは、第２底面６５ｂ側とは反対側の端部が接着面７３ｂＲに接続している（図５参照）。

シート状ケース６０の頂部は、一方の端部が第１側面６２ａの上端に一体的に接続する第１頂面６６ａと、一方の端部が第２側面６２ｂの上端に一体的に接続する第２頂面６６ｂとによって閉じられている頂面６６を有する。第１頂面６６ａは、第１側面６２ａ側とは反対側の端部が差込片６７ａに接続し、第２頂面６６ｂは、第２側面６２ｂ側とは反対側の端部が差込片６７ｂに接続している（図５参照）。第１頂面６６ａと第２頂面６６ｂは、それぞれ差込片６７ａ、６７ｂをシート状ケース６０の内側に差し込むことによって閉じられている。頂面６６の一方の端部は負極端子引出口６８とされていて、他方の端部は電解液注入口６９とされている。負極端子引出口６８は、負極３０（マグネシウム含有負極３１）に接続する負極端子３５を外部に引き出すための引出口である。電解液注入口６９は、シート状ケース６０内に電解液５０を注入するための注入口である。

シート状ケース６０の第１側面６２ａに向かって左側の第３側面６２ｃは、一方の端部が第１側面６２ａの側端部（図５において左側端部）に接続された第３側面片７０ａＬと、一方の端部が第２側面６２ｂの側端部（図５において左側端部）に接続された第３側面片７０ｂＬとによって構成されている。第３側面片７０ａＬは、第１側面６２ａ側とは反対側の端部が接着面７１ａＬに接続し、第３側面片７０ｂＬは、第２側面６２ｂ側とは反対側の端部が接着面７１ｂＬに接続している（図５参照）。そして、接着面７１ａＬと接着面７１ｂＬとを接着することによって、第３側面６２ｃが形成されている。

シート状ケース６０の第１側面６２ａに向かって右側の第４側面６２ｄは、一方の端部が第１側面６２ａの側端部（図５において右側端部）に接続された第４側面片７０ａＲと、一方の端部が第２側面６２ｂの側端部（図５において右側端部）に接続された第４側面片７０ｂＲによって構成されている。第４側面片７０ａＲは、第１側面６２ａ側とは反対側の端部が接着面７１ａＲに接続し、第４側面片７０ｂＲは、第２側面６２ｂ側とは反対側の端部が接着面７１ｂＲに接続している（図５参照）。そして、接着面７１ａＲと接着面７１ｂＲとを接着することによって、第４側面６２ｄが形成されている。

シート状ケース６０は、シート６１の接着面７１ａＬと接着面７１ｂＬ、接着面７１ａＲと接着面７１ｂＲ、接着面７３ａＬと接着面７３ｂＬ、接着面７３ａＲと接着面７３ｂＲとをそれぞれ接着し、底部延長面７２ａＬ、７２ｂＬ、７２ａＲ、７２ｂＲをそれぞれ折り目７４に沿って折り曲げることによって形成することができる。接着面７１ａＬ、７１ｂＬ、７１ａＲ、７１ｂＲ、７３ａＬ、７３ｂＬ、７３ａＲ、７３ｂＲを接着する方法としては、接着剤を用いる方法、加熱によって接着面同士を熱融着させる方法を用いることができる。シート状ケース６０の材料としては特に制限はないが、例えば、片面もしくは両面に熱可塑性樹脂フィルムを張り合わせたラミネート加工紙を用いることができる。熱可塑性樹脂フィルムの例としては、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエステルフィルム、ポリウレタンフィルムが挙げられる。

以上のような構成とされた本実施形態のマグネシウム空気電池２によれば、上述の第１実施形態で述べた効果に加えて、より簡単な構成で小型な形状とすることができる。

＜第３実施形態＞
図６は、本発明の第３実施形態に係るマグネシウム空気電池の断面図である。
第３実施形態のマグネシウム空気電池３は、正極２０と負極３０とが電極固定具４５で固定されていて、正極２０と負極３０との間にセパレータが配置されていない点で、第２実施形態のマグネシウム空気電池２と相違する。このため、第３実施形態においては、第２実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付して、その説明を省略する。

電極固定具４５は、正極２０とシート状ケース６０とを密着させ、かつ正極２０と負極３０とが接触しないように、正極２０と負極３０とを固定する。電極固定具４５の材料としては、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂などの樹脂を用いることができる。

以上のような構成とされた本実施形態のマグネシウム空気電池３によれば、正極２０と負極３０との間にセパレータを配置しないので、正極２０と負極３０との間の抵抗が低減する。よって、本実施形態のマグネシウム空気電池３は高レート特性がより向上する。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。

以下、本発明の作用効果を実施例により説明する。

（１）ケース
互いに対向する第１側面と第２側面とに空気導入口を有するシート状ケースを用意した。シート状ケースのサイズおよび材料は、下記のとおりである。
第１側面、第２側面のサイズ：１７０ｍｍ（横）×１６０ｍｍ（縦）
第３側面、第４側面のサイズ：２５ｍｍ（横）×１６０ｍｍ（縦）
空気導入口のサイズ：１３０ｍｍ（横）×８５ｍｍ（縦）
シート状ケースの材料：片面にポリエチレンフィルムを張り合わせたラミネート加工紙
シート状ケースの厚さ：０．４５ｍｍ

（２）正極
集電体として、発泡ニッケル（セルメット（登録商標）＃８、住友電気工業株式会社製、厚み：５５０μｍ）を用意した。
集電体をアルミニウム箔（厚み：１５μｍ）の上に配置し、導電性密着層形成用塗布液を、集電体の上にアプリケーターを用いて、乾燥後の厚みが２５μｍとなるように塗布し、乾燥して、導電性密着層を形成した。導電性密着層形成用塗布液は、カーボンブラック（ＨＳ１００、デンカ株式会社製）７０質量部とポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）３０質量部を、Ｎ−メチル−２−ピロリドン７２０質量部に分散させることにより調製した。

上記のように成形した導電性密着層の上に、触媒層形成用塗布液を、アプリケーターを用いて、乾燥後の厚みが２００μｍとなるように塗布し、乾燥して、触媒層を形成した。こうして、集電体、導電性密着層、触媒層がこの順で積層された正極反応層を得た。触媒層形成用塗布液は、活性炭（ＹＰ−５０Ｆ、株式会社クラレ製）７２質量部と、カーボンブラック（ＳＵＰＥＲ Ｐ ＬＩ、イメリス・ジーシー・ジャパン社製）１５質量部と、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）１３質量部とを、Ｎ−メチル−２−ピロリドン４３２質量部に分散させることにより調製した。

得られた正極反応層をアルミニウム箔を剥離した後、集電体の導電性密着層側とは反対側の表面に、撥水層形成用塗布液を、アプリケーターを用いて、乾燥後の厚みが５０μｍとなるように塗布し、乾燥して、撥水層を形成した。撥水層形成用塗布液は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粒子７５質量部と、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）２５質量部とを、Ｎ−メチル−２−ピロリドン３６０質量部に分散させることにより調製した。
こうして、正極反応層と撥水層とを有する正極を作製した。

（３）マグネシウム空気電池の作製
上記（１）のシート状ケースの空気導入口のそれぞれを閉塞するように、上記（２）で作製した正極を、シリコーン樹脂を用いて固定した。次いで、一対の正極の間にマグネシウム板（サイズ：横１６０ｍｍ×縦１２ｍｍ、厚さ：４ｍｍ）を配置し、正極とマグネシウム板との間にシリコーン樹脂を挿入した。正極に正極端子を接続し、マグネシウム板に負極端子を接続した。そして、ケース内に、濃度１０質量％の塩化ナトリウム水溶液を注入して、図６に示す第３実施形態のマグネシウム空気電池を作製した。

（４）評価
得られたマグネシウム空気電池の放電レート特性を、マグネシウム空気電池を強制的に０ｍＡ〜１７．５ｍＡの電流値で放電させ、その放電時のマグネシウム空気電池の電圧値を測定して、電力値（電流値×電圧値）を算出することにより評価した。その結果を、図７に示す。

［比較例１］
マグネシウム空気電池の一方の空気導入口を、金属板を用いて封止したこと以外は、実施例１と同様にしてマグネシウム空気電池の放電レート特性を測定した。その結果を、図７に示す。

図７において、横軸は、放電の電流値を示し、縦軸は、電力（＝電流値×電圧）を示す。図７の結果から、空気導入口の数が２個とさえた実施例１のマグネシウム空気電池は、空気導入口の数が１個とされた比較例１のマグネシウム空気電池と比較して、高電流値で放電した時の電力値が高く高レート特性に優れることが確認された。

１、２、３…マグネシウム空気電池、１０…ケース、１１…本体部、１２ａ…第１側面、１２ｂ…第２側面、１３ａ、１３ｂ…空気導入口、１５…蓋部、１６…電解液注入口、１７…端子引出口、２０、２０ａ、２０ｂ…正極、２１…正極反応層、２２…撥水層、２５…正極端子、３０…負極、３１…マグネシウム含有負極、３５…負極端子、４０、４０ａ、４０ｂ…セパレータ、４５…電極固定具、５０…電解液、６０…シート状ケース、６１…シート、６２ａ…第１側面、６２ｂ…第２側面、６２ｃ…第３側面、６２ｄ…第４側面、６３ａ、６３ｂ…空気導入口、６４、６４ａ、６４ｂ…正極端子引出口、６５…底面、６５ａ…第１底面、６５ｂ…第２底面、６６…頂面、６６ａ…第１頂面、６６ｂ…第２頂面、６７ａ、６７ｂ…差込片、６８…負極端子引出口、６９…電解液注入口、７０ａＬ、７０ｂＬ…第３側面片、７０ａＲ、７０ｂＲ…第４側面片、７１ａＬ、７１ｂＬ、７１ａＲ、７１ｂＲ、７３ａＬ、７３ｂＬ、７３ａＲ、７３ｂＲ…接着面、７２ａＬ、７２ｂＬ、７２ａＲ、７２ｂＲ…底部延長面、７４…折り目

Claims (2)

1. 対向する一組の側面のそれぞれに空気導入口を有するケースと、
   前記ケースに収容され、前記空気導入口のそれぞれを閉塞する位置に配置された一対の正極と、
   前記ケースに収容され、前記一対の正極の間に配置されたマグネシウム含有負極と、
   一方の端部が前記一対の正極のそれぞれに接続し、他方の端部が前記ケースから外部に引き出された正極端子と、
   一方の端部が前記マグネシウム含有負極に接続し、他方の端部が前記ケースから外部に引き出された負極端子と、
   を備えるマグネシウム空気電池。
2. 前記ケースの側面もしくは上部に、電解液の注入口を備える請求項１に記載のマグネシウム空気電池。

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