JP2021106146A - 空気電池ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】空気極の変形及び／又は位置ずれを抑制し、電池性能の低下を抑制する。【解決手段】空気電池ユニットは、複数の空気電池１０と、隣接する空気電池１０の対向する空気極１３Ａ、１３Ｂ間に介挿される空気極間スペーサ３０とを備え、空気極間スペーサ３０は、絶縁性であり、かつ対向する空気極１３Ａ、１３Ｂの一部間を架橋する。【選択図】図６

Description

本発明は、空気電池ユニットに関するものである。

空気電池に用いられる正極（以下、空気極とも言う）は通気性を有する素材で形成されるので、一般的に柔軟性を有している。反応に必要な空気中の酸素を多く取り入れるには空気極の面積を拡げることが望ましい。しかし、空気極の面積を拡げるほど、電解液の液圧や反応生成物の堆積によって空気極が膨らんで電解液の液面が下がり、空気電池の容量低下を招く可能性が高くなる。さらに、空気極が膨らんだ結果、セル内部にある負極（以下、金属極とも言う）との距離が、注液前と比べて離間してしまうため、反応が進むにつれ、液抵抗が上がり、発熱量が増大する問題があった。発熱量が増大すると、安全性低下の他、容量低下の大きな一因となってしまうのである。

空気極が膨らんだ場合、空気極と金属極との間の極間距離も変動し、電圧低下等を招く可能性もある。従来、反応生成物によって空気極が押し広げられた場合に、隣接する金属空気電池の空気極同士が接触し短絡することを回避することを目的として、各空気極の外側に当接する接触防止部材を設けた構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１８−０６７４４８号公報

しかし、従来の接触防止部材は、空気極同士が接触しない範囲で空気極の膨らみを許容するので、空気極の膨らみによって電池性能が低下してしまう。
そこで、本発明は、空気極同士が接触しない範囲で空気極の膨らみを許容する構成と比べ、空気極の変形及び／又は位置ずれを抑制し、電池性能の低下を抑制することを目的とする。

上述した課題を解決するため、空気電池ユニットは、複数の空気電池と、隣接する前記空気電池の対向する空気極間に介挿される空気極間スペーサとを有し、前記空気極間スペーサは、絶縁性であり、かつ前記対向する空気極の一部間を架橋して少なくとも前記一部の変形及び／又は位置ずれを規制することを特徴とする。

上記構成において、前記空気極は、前記空気電池の電槽に設けられた開口部を覆い、前記空気極間スペーサは、前記空気極における前記開口部に対応する領域に当接してもよい。また、上記構成において、前記空気極間スペーサは、所定方向に間隔を空けて前記空気極に当接する複数の当接部を有してもよい。

また、上記構成において、前記空気極間スペーサは、前記所定方向に山部と谷部が繰り返す波形断面のスペーサ本体を有し、前記当接部として、前記山部が、対向する前記空気極の一方に当接し、前記谷部が、対向する前記空気極の他方に当接してもよい。また、上記構成において、前記山部と谷部は、前記空気極の表面に沿う方向に延出して前記空気極に線状に当接してもよい。

また、上記構成において、前記山部と谷部における前記空気極に当接する箇所は、丸みを帯びた屈曲断面形状に形成されてもよい。また、上記構成において、前記山部と谷部に、前記所定方向に貫通する通気孔を設けてもよい。

また、上記構成において、前記空気極間スペーサは、前記スペーサ本体から両外側に張り出し、前記複数の空気電池が配置されるケースの内面にそれぞれ当接する一対の張り出し部を有するようにしてもよい。また、上記構成において、前記隣接する空気電池の底面の少なくとも一部は、下方に空き空間を空けてそれぞれ配置され、前記空気極間スペーサにおける隣接する前記空き空間に挟まれる領域は開口してもよい。

本発明によれば、空気極の変形及び／又は位置ずれを抑制し、電池性能の低下を抑制する。

本発明の第１実施形態に係る空気電池ユニットの断面構造を模式的に示した図である。 空気電池の正面図である。 空気電池の側断面構造を模式的に示した図である。 符号Ａは空気極間スペーサを使用せずに複数の空気電池を電池ケース内に配置した場合を模式的に示し、符号Ｂは電解液の液圧などによって空気極が膨らんだ状態を模式的に示した図である。 空気極間スペーサのスペーサ本体を模式的に示した斜視図である。 符号Ａは空気電池間に空気極間スペーサを配置した状態を上方から模式的に示し、符号Ｂは側方から模式的に示した図である。 空気極間スペーサの実施例を示す斜視図である。 空気極間スペーサの実施例を示す平面図である。 符号Ａは空気極間スペーサの上面図を示し、符号Ｂは下面図を示した図である。 第２実施形態に係る空気電池ユニットを模式的に示した図である。 空気極間スペーサの断面形状を周辺構成と共に模式的に示した図であり、符号Ａは１本の棒形状に形成された場合を示し、符号Ｂは３本の棒形状に形成された場合を示し、符号Ｃは５本の棒形状に形成された場合を示した図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る空気電池ユニットの断面構造を模式的に示した図である。
この空気電池ユニット１は、複数の空気電池１０と、複数の空気電池１０間であって、対向する空気極１３Ａ、１３Ｂ（後述する図３）の間に介挿される複数の空気極間スペーサ３０とを備えている。複数の空気電池１０及び空気極間スペーサ３０は、電池ケース５０に収容されている。
電池ケース５０は、複数の空気電池１０と空気極間スペーサ３０とを交互に配置可能なスペース（図１に示す長さＬＡのスペース）を有している。図１中、符号ＦＲは、複数の空気電池１０を、間隔を空けて配置する方向であり、本説明では空気電池１０の前方向と言う。また、符号ＵＰは上方向を示している。

図１に示すように、電池ケース５０は、空気電池１０の前後左右を囲う側壁５１と、側壁５１の下方開口を覆う底板５２と、側壁５１の上方開口を覆う開閉自在な上蓋５３とを備えている。底板５２には、この底板５２を床面から浮いた状態に支持する複数の足部５２Ａと、底板５２下方の空気を電池ケース５０内に流入可能にする不図示の通気孔とが設けられる。上蓋５３などには、電池ケース５０内の空気を上方に排出可能にする不図示の通気孔が設けられる。この上下の通気構造によって、空気電池１０の放電反応時の熱で暖められた空気の熱上昇を利用して、電池ケース５０の下方から図１中の矢印で示すように空気を流入させ、上方から排出させ易くなる。

この空気電池ユニット１は、電池ケース５０内に複数の空気電池１０を収容するので、多数の空気電池１０の持ち運びが容易である。しかも、この電池ケース５０を交換することによって、複数の空気電池１０をまとめて交換可能である。
また、屋外使用に好適な空気電池ユニット１が臨まれる場合、防水機能及び耐候性などを有する屋外用ケース内に電池ケース５０を収容すればよい。

図１に示す電池ケース５０は一例に過ぎず、設置環境や使用態様などに合わせて適宜に設計すればよい。例えば、電池ケース５０の形状を、上方が開放した箱形状にしてもよいし、電池ケース５０の素材を樹脂製のシートにしてもよいし、適正な強度を有する範囲で紙製のシート（例えば紙製の段ボール）にしてもよい。
また、複数の空気電池１０を既存のスペースに収容する使用態様の場合、電池ケース５０を不要にしてもよい。例えば、任意の箱体、什器、床、棚、又は車両の荷室等に確保したスペースに、複数の空気電池１０と空気極間スペーサ３０を直接納めるようにしてもよい。

図２は空気電池１０の正面図であり、図３は空気電池１０の側断面構造を模式的に示した図である。図２、図３及び後述する各図において、上方向及び前方向をそれぞれ符号ＵＰ及びＦＲで示し、空気電池１０の右方向を符号ＲＨで示す。なお、各方向は設置状況などに応じて適宜に変更される。
空気電池１０は、電槽（セルとも称する）１１に二枚の空気極１３Ａ、１３Ｂと一枚の金属極１５とを配置した空気極二枚タイプの金属空気電池に構成されている。また、この空気電池１０は、電槽１１の上面に電解液供給口を有し、電解液が電槽１１内に供給されることによって発電を開始する一次電池でもある。発電時には、空気極１３Ａ、１３Ｂが正極として機能し、金属極１５が負極として機能する。

図２中、符号１３Ｈは、空気極１３Ａ、１３Ｂに接続された配線であり、正極配線とも称する。また、符号１５Ｈは、金属極１５に接続された配線であり、負極配線とも称する。図２及び図３中、符号ＵＬは、電槽１１に注入された適正量の電解液の液面位置である。各空気電池１０からの正極配線１３Ｈ及び負極配線１５Ｈを適宜に接続することによって、各空気電池１０が直列又は並列に接続される。

電槽１１は、折り曲げ自在な１枚のシートをシート長手方向の略中央位置で２つ折りして重ね、その両側縁１１Ｍ同士を熱溶着などの公知の接合方法で接合した中空箱形状に形成されている。
電槽１１を形成するシートは、紙を含有したシートであり、ポリエチレン（ＰＥ）などの熱融着性樹脂で少なくとも内面がラミネート加工された紙（いわゆるラミネート紙）が用いられる。ラミネート加工によって電解液の漏出を防止できる。

電槽１１は、薄型の直方体形状に形成されている。より具体的には、電槽１１は、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とを有している。
左右の側壁部２４（両側縁１１Ｍを含む）は、底板部２１よりも下方に突出した構成とされる。これにより、電槽１１を電池ケース５０の底板５２に載置した際に、側壁部２４が底板５２に立設し、底板部２１が底板５２から浮いた状態となる。したがって、図１に示すように、各空気電池１０の底板部２１下方に空き空間ＳＡが形成される。空き空間ＳＡは、電池ケース５０の底板５２を通過した空気が電池ケース５０内で最初に流入する空間となり、空気を流入させ易くなる。

図２及び図３に示すように、前壁部２２及び後壁部２３は、同一形状の面で平行に配置され、電槽１１の中で最も大きい面に形成されている。これら前壁部２２及び後壁部２３には、形状及びサイズが同じ矩形の開口部２２Ｋ、２３Ｋが形成される。前壁部２２の開口部２２Ｋは、矩形の空気極１３Ａで覆われ、後壁部２３の開口部２３Ｋは、矩形の空気極１３Ｂで覆われる。

空気極１３Ａ、１３Ｂは、同一の形状及びサイズに形成され、前壁部２２及び後壁部２３の開口部２２Ｋ、２３Ｋの周囲に熱溶着などによって接合されている。各空気極１３Ａ、１３Ｂは、外部の空気を電槽１１内に通気可能にする通気性、及び電解液を漏らさない非透液性を有する部材であり、柔軟性を有している。各空気極１３Ａ、１３Ｂは、電槽１１に設けられた開口部２２Ｋ、２３Ｋを介して電槽１１内に露出し、各開口部２２Ｋ内の領域から放電に使用する酸素を電槽１１内に流入させる。なお、各空気極１３Ａ、１３Ｂの非透液性については、各空気極１３Ａ、１３Ｂに非透液性を有するシートを別途設けるようにしてもよい。

空気極１３Ａ、１３Ｂの材料及び構成は特に限定されるものではないが、本実施形態では、集電体を構成する矩形状の銅メッシュ（集電体とも言う）の両面に、触媒層を構成する触媒シートを圧迫（プレス）などにより一体化して形成されている。
集電体は、多孔質集電体であり、矩形状の銅メッシュ（銅の網状体）にすることで、良好な通気性を有している。集電体は銅に限定されず、鉄、ニッケル及び真鍮などの他の金属でもよい。また、メッシュ（網状体）からなる多孔構造に限定されず、メッシュ以外の通気性を有する多孔構造を広く適用可能である。特に銅メッシュが電池特性とコストの両面において好適である。触媒シートは、導電剤と有機物バインダとを水で混練したペーストを、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製のフィルム（以下、ＰＥＴフィルムと言う）で挟み、ローラープレス機でプレスしてシート状にし、乾燥工程を経て作製されている。

導電剤は、カーボンパウダー、銅又はアルミニウムなどの金属材料、又はポリフェニレン誘導体などの有機導電性材料などを用いることができる。なお、カーボンパウダーは、ケッチェンブラックなどのカーボンブラック、グラファイト、活性炭、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーンの粉末が好ましい。
有機物バインダは、高分子ディスパージョンであり、具体的には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ、テフロン（登録商標）などのフッ素系樹脂、又はポリプロピレン（ＰＰ）などのポリオレフィン系樹脂などの熱可塑性樹脂が好適である。

金属極１５は、電槽１１内に支持され、各空気極１３Ａ、１３Ｂとの間に極間距離に相当する隙間を空けて各空気極１３Ａ、１３Ｂと対向する。金属極１５は、マグネシウム合金からなる金属板で形成され、各空気極１３Ａ、１３Ｂと平行に配置される。この金属極１５は、上方に延びる左右のタブ部１５Ａ１を一体に有し、いずれかのタブ部１５Ａ１に配線１５Ｈが接続される。電解液には塩化ナトリウム水溶液が使用される。
つまり、本実施形態の空気電池１０はいわゆるマグネシウム空気電池に構成されている。マグネシウム空気電池は、電解液に海水を用いたり、水道水に塩を混合した液体を用いたりすることができるので、電解液の調達が容易である。なお、電槽１１内に、電解質である塩化ナトリウムを収容した袋体を予め配置し、水道水などの水を注液するだけで発電するように構成してもよい。

マグネシウム空気電池などの水系マグネシウム電池の場合、放電の際に正極では（１）式の反応が進行し、負極では（２）式の反応が進行し、全体では（３）式の反応が進行する。また、（４）式に示す自己放電反応も生じる。

（正極）（１／２）Ｏ_２＋Ｈ_２Ｏ＋２ｅ⁻→２ＯＨ⁻ ・・・（１）
（負極）Ｍｇ＋２ＯＨ⁻→Ｍｇ（ＯＨ）_２＋２ｅ⁻ ・・・（２）
（全体）Ｍｇ＋（１／２）Ｏ_２＋Ｈ_２Ｏ→Ｍｇ（ＯＨ）_２ ・・・（３）
（自己放電）Ｍｇ＋２Ｈ_２Ｏ →Ｍｇ（ＯＨ）_２＋Ｈ_２ ・・・（４）

ところで、複数の空気電池１０を用いる場合、図４の符号Ａに示すように、隣接する空気電池１０の対向する空気極１３Ａ、１３Ｂの間には、電池反応に必要な酸素を得るための隙間Ｌ１を空ける必要がある。
しかし、反応に必要な酸素を多く取り入れるために空気極１３Ａ、１３Ｂの面積を拡げるほど、図４の符号Ｂに示すように、注液された電解液の液圧や、放電反応によって生成された反応生成物（水酸化マグネシウム）の堆積によって、空気極１３Ａ、１３Ｂが膨らみ易くなり、極間距離も変動し易くなる。また、生成されたガス（水素）によって空気極１３Ａ、１３Ｂが膨らむ場合もある。このため、空気極１３Ａ、１３Ｂの面積を拡げるほど、電解液の液面が下がって空気電池の容量低下を招き易く、かつ、極間距離の変動により電圧低下などが生じ、意図した電池性能が得られなくなるおそれがある。
なお、図４の符号Ａ及びＢは、空気極間スペーサ３０を使用せずに２個の空気電池１０を電池ケース５０内に配置した場合を模式的に示している。

図５は空気極間スペーサ３０のスペーサ本体３１を模式的に示した斜視図である。図６の符号Ａは、空気電池１０間に空気極間スペーサ３０を配置した状態を上方から模式的に示し、符号Ｂは、側方から模式的に示している。
図５に示すように、空気極間スペーサ３０は、Ｖ字断面を有する山部３１Ｙと谷部３１Ｔとが繰り返す波形断面のスペーサ本体３１を有している。このスペーサ本体３１が空気極１３Ａ、１３Ｂ間に介挿されることによって、図６の符号Ａに示すように、山部３１Ｙのそれぞれが一方の空気極１３Ａに当接し、谷部３１Ｔのそれぞれが他方の空気極１３Ｂに当接する。

これによって、山部３１Ｙ及び谷部３１Ｔを含むスペーサ本体３１が、対向する空気極１３Ａ、１３Ｂの一部間を架橋する架橋部材として機能する。山部３１Ｙ及び谷部３１Ｔを含むスペーサ本体３１は、電解液の液圧や反応生成物の堆積などによって空気極１３Ａ、１３Ｂを介して作用する力程度では殆ど変形しない非柔軟性を有しており、これによって、空気極１３Ａ、１３Ｂの一部の変形及び／又は位置ずれが規制される。
また、山部３１Ｙ及び谷部３１Ｔを含むスペーサ本体３１は、非電気伝導性を有する部材で形成されている。このため、空気極１３Ａ、１３Ｂ同士の短絡も防止できる。

スペーサ本体３１は、例えば、絶縁性を有する樹脂材、紙を含有するシート、又は、絶縁材などを塗布した金属材等で形成される。また、山部３１Ｙ及び谷部３１Ｔによって角度θＡ（図６の符号Ａ）の三角形状が形成されるので、空気極１３Ａ、１３Ｂの膨らみに対向し得る強度をより確保しやすくなる。また、角度θの調整によって、山部３１Ｙ及び谷部３１Ｔの形状を調整したり、山部３１Ｙ及び谷部３１Ｔが繰り返すピッチＰ１（図５参照）を調整したりすることが容易である。

各山部３１Ｙ及び谷部３１Ｔが繰り返すピッチＰ１は、少なくとも複数の山部３１Ｙ及び谷部３１Ｔが空気極１３Ａ、１３Ｂに当接するピッチに設定される。図６の符号Ａでは、３又は４個の山部３１Ｙ及び谷部３１Ｔが空気極１３Ａ、１３Ｂに対し、左右方向に間隔を空けて当接する同一ピッチに形成されている。

図６の符号Ａに示すように、各山部３１Ｙ及び谷部３１Ｔは、上面視で空気極１３Ａ、１３Ｂに間隔を空けて複数箇所で当接するので、空気極１３Ａ、１３Ｂの当接箇所に相当する各部の変形及び／又は位置ずれを規制し、空気極１３Ａ、１３Ｂ全体の膨らみを抑制できる。一方、各山部３１Ｙ及び谷部３１Ｔが各空気極１３Ａ、１３Ｂに接触する面積は小さいので、空気極１３Ａ、１３Ｂが空気に直接触れる領域を多く確保できる。

また、複数の山部３１Ｙ及び谷部３１Ｔは、各空気極１３Ａ、１３Ｂにおける開口部２２Ｋ、２３Ｋの領域に当接している。したがって、実質的に空気極として機能する部分を効率良く押さえることができ、空気極１３Ａ、１３Ｂ全体の膨らみを効果的に抑制できる。なお、山部３１Ｙ及び谷部３１Ｔが空気極１３Ａ、１３Ｂに当接する数及び位置については、ピッチＰ１の調整などによって容易に変更できる。

例えば、本実施形態では、各山部３１Ｙ及び谷部３１ＴのピッチＰ１を同一ピッチに形成しているが、異なるピッチにしてもよい。例えば、空気極１３Ａ、１３Ｂのそれぞれに当接する山部３１Ｙ及び谷部３１Ｔの数が揃うように各ピッチＰ１を設定してもよい。
また、複数の山部３１Ｙ及び谷部３１Ｔは上下方向に延出するので、スペーサ本体３１は、山部３１Ｙと谷部３１Ｔとが繰り返す方向に対して直交する方向（上下方向に相当）に延びる複数の通気経路を区画できる。これにより、対向する空気極１３Ａ、１３Ｂ間にて空気を上下方向に流し易くなる。したがって、スペーサ本体３１は、上昇気流の流れを妨げず、空気を各空気極１３Ａ、１３Ｂに供給し易くなる。

図６の符号Ｂに示すように、各山部３１Ｙ及び谷部３１Ｔは、空気極１３Ａ、１３Ｂの上下方向に渡って線状に当接する。これによって、空気極１３Ａ、１３Ｂの上下方向に渡って各空気極１３Ａ、１３Ｂの変形及び／又は位置ずれを規制できる。本構成では、各山部３１Ｙ及び谷部３１Ｔが、空気極１３Ａ、１３Ｂよりも下方に延出するので、電槽１１における空気極１３Ａ、１３Ｂよりも下方の領域の変形及び／又は位置ずれも規制できる。
なお、各山部３１Ｙ及び谷部３１Ｔの範囲を、空気極１３Ａ、１３Ｂに当接する範囲に限定してもよい。

図５及び図６の符号Ｂに示すように、スペーサ本体３１の各山部３１Ｙ及び谷部３１Ｔには、上下方向（山部３１Ｙ及び谷部３１Ｔが繰り返す方向に直交する方向に相当）に間隔を空けて複数の貫通孔３２が形成されている。これら貫通孔３２により、複数の山部３１Ｙ及び谷部３１Ｔを左右方向に横断するように空気を流すことが可能になる。

図６の符号Ａに示すように、空気極間スペーサ３０には、スペーサ本体３１から両外側である左右に張り出し、電池ケース５０の内面にそれぞれ当接する一対の張り出し部３３が設けられている。これら張り出し部３３によって、空気極間スペーサ３０の左右方向の移動が規制され、スペーサ本体３１の左右位置を位置決めできる。これら張り出し部３３によって、各山部３１Ｙ及び谷部３１Ｔを各空気極１３Ａ、１３Ｂの予め定めた位置に当接させ易くなる。なお、スペーサ本体３１と同様に、張り出し部３３についても絶縁性を有している。

続いて、空気極間スペーサ３０の実施例を説明する。
図７は空気極間スペーサ３０の実施例を示す斜視図であり、図８は平面図である。また、図９の符号Ａは空気極間スペーサ３０の上面図を示し、符号Ｂは下面図を示している。この空気極間スペーサ３０は左右対称形状であるため、図８の裏側は図８と同形状である。
この空気極間スペーサ３０は、山部３１Ｙを補強する補強リブ３５（図７及び図８参照）と、谷部３１Ｔを補強する補強リブ３６（図９参照）とを備えている。補強リブ３５は、図９に示すように、山部３１Ｙを構成する一対の斜面間を架橋するように左右方向に延び、図８に示すように、上下方向に間隔を空けて複数設けられている。また、補強リブ３６についても、図９に示すように、山部３１Ｙを構成する一対の斜面間を架橋するように左右方向に延びると共に、上下方向に間隔を空けて設けられている。これら補強リブ３５、３６は、空気極間スペーサ３０を樹脂材料により一体成型する場合、成形時にスペーサ本体３１と一体に形成される。本構成では、空気極間スペーサ３０の全てが絶縁性を有する樹脂で一体に形成されているが、この構成に限定しなくてもよく、例えば絶縁性が必要な箇所だけを絶縁性を有する樹脂などで形成してもよい。

これら補強リブ３５、３６によって、スペーサ本体３１のうちの特に山部３１Ｙ及び谷部３１Ｔを補強することができる。したがって、空気極間スペーサ３０の厚さＤ１（図９の符号Ａ参照）を低減したり、軽量化したりすることを目的として、スペーサ本体３１を薄い板厚で形成しても、電解液の液圧や反応生成物の堆積などによる空気極１３Ａ、１３Ｂの膨らみが作用する箇所の強度を十分に確保し易くなる。したがって、スペーサ本体３１の変形を抑制できる。
また、これら補強リブ３５、３６は、山部３１Ｙ及び谷部３１Ｔにおける空気極１３Ａ、１３Ｂと当接する側の反対側の面（裏面に相当）に設けられているので、補強リブ３５、３６が空気極１３Ａ、１３Ｂに直接当接することはない。したがって、補強リブ３５、３６による空気極１３Ａ、１３Ｂの損傷を回避できる。

図７から図９に示すように、空気極間スペーサ３０は、さらに、一対の張り出し部３３を補強する補強リブ３７を有している。この補強リブ３７は、一対の張り出し部３３にて左右に間隔を空けて上下方向に延びる複数の縦リブ３７Ａと、縦リブ３７Ａ間を横切って左右方向に延びる横リブ３７Ｂとを有している。これらリブ３７Ａ、３７Ｂは、空気極間スペーサ３０を樹脂材料により一体成型する場合、成形時に張り出し部３３と一体に形成される。補強リブ３７によって、一対の張り出し部３３を薄い板厚で形成しても、張り出し部３３の変形を抑制できる。
ここで、最も外側の縦リブ３７Ａは、張り出し部３３の左右側面（空気極間スペーサ３０の側面に相当）を構成し、電池ケース５０の内面に当接する当接部を兼用する。これにより、電池ケース５０との当接箇所の強度を向上させたり、電池ケース５０との接触面積を増やしたりすることができる。

また、図９の符号Ａに示すように、空気極間スペーサ３０では、山部３１Ｙ及び谷部３１Ｔの角度θＡを９０度以上の鈍角にすると共に、山部３１Ｙ及び谷部３１Ｔが空気極１３Ａ、１３Ｂに当接する線状の当接部３１Ｘを、丸みを帯びた屈曲断面形状にしている。
角度θＡを鈍角にすることによって、角度θＡを９０度未満の鋭角にする場合と比べ、山部３１Ｙ及び谷部３１Ｔと空気極１３Ａ、１３Ｂとの接触面積を増やすことができる。さらに、当接部３１Ｘを、丸みを帯びた屈曲断面形状にすることによっても、山部３１Ｙ及び谷部３１Ｔと空気極１３Ａ、１３Ｂとの接触面積を増やすことができる。これらにより、山部３１Ｙ及び谷部３１Ｔから空気極１３Ａ、１３Ｂに作用する単位面積当たりの押圧力を低減でき、空気極１３Ａ、１３Ｂが損傷する事態を抑制できる。換言すると、角度θＡの調整や、当接部３１Ｘの丸み半径の調整によって、空気極１３Ａ、１３Ｂに損傷が生じない形状に容易に調整できる。

図７及び図８に示すように、空気極間スペーサ３０のスペーサ本体３１の下部には、上方に切り欠いた形状の開口部３８が形成されている。この開口部３８は、空気極間スペーサ３０のうち、各空気電池１０の底板部２１下方にできる空き空間ＳＡ（図１参照）に挟まれる領域に設けられている。これによって、図１に示すように、隣接する空き空間ＳＡが開口部３８を介して連通し、複数の空気電池１０の下方に、これら空気電池１０の並び方向に連続する広い空き空間を形成することができる。したがって、空気極間スペーサ３０が、複数の空気電池１０の下方の空気の流れを妨げず、各空気電池１０の空気極１３Ａ、１３Ｂに円滑に空気を供給し易くする流路を確保し易くなる。

さらに、図９の符号Ｂに示すように、一対の張り出し部３３の最下部には、最も下方の横リブ３７Ｂを更に左右内側に延出させた一対の底板部３９が形成されている。これら底板部３９についても、空気極間スペーサ３０を樹脂材料により一体成型する場合、成形時に張り出し部３３と一体に形成される。これら底板部３９により、空気極間スペーサ３０を電池ケース５０に載置する際に載置面積を広く確保でき、空気極間スペーサ３０を安定して載置し易くなり、かつ、張り出し部３３をより補強できる。

このように、空気極間スペーサ３０は、スペーサ本体３１及び張り出し部３３の各部に補強リブ３５、３６及び３７を有するので、空気極間スペーサ３０の厚さＤ１（図９の符号Ａ参照）の薄型化に有利である。空気極間スペーサ３０を薄型化することにより、隣接する空気電池１０の対向する空気極１３Ａ、１３Ｂの間隔（図４に示す隙間Ｌ１に相当）を狭めることができる。したがって、複数の空気電池１０の配置に必要な隙間ＬＡ（図１）を短縮でき、空気電池ユニット１の小型化及び省スペース化、さらには、エネルギー密度の向上を図ることができる。

以上説明したように、本実施の形態では、隣接する空気電池１０の対向する空気極１３Ａ、１３Ｂ間に介挿される空気極間スペーサ３０を有している。そして、この空気極間スペーサ３０は、対向する空気極１３Ａ、１３Ｂの一部間を架橋して少なくとも前記一部の変形及び／又は位置ずれを規制する。これにより、空気極同士が接触しない範囲で空気極の膨らみを許容する従来の構成と比べ、空気極１３Ａ、１３Ｂの面積を拡げても、空気極１３Ａ、１３Ｂの変形及び／又は位置ずれを抑制でき、電解液の液面低下による容量低下、及び、極間距離の変動による電圧低下を抑制できる。また、空気極間スペーサ３０が絶縁性であるので、空気極１３Ａ、１３Ｂが空気極間スペーサ３０に接触した状態でも空気極１３Ａ、１３Ｂ同士の短絡が回避される。なお、空気極１３Ａ、１３Ｂ同士の短絡を回避可能な範囲であれば、空気極間スペーサ３０の一部だけ（例えばスペーサ本体３１だけ）を絶縁性にしてもよい。

また、空気極１３Ａ、１３Ｂの一部を除く領域は空気極間スペーサ３０で覆われないので、反応に必要な空気中の酸素を取り入れる領域を確保できる。これらにより、電池性能の低下を抑制することができ、また、空気極１３Ａ、１３Ｂの面積を拡げることで電池性能の更なる向上を図り易くなる。
なお、極間距離の変動や電解液の水面低下をどの程度まで抑制するかについては、空気極間スペーサ３０が空気極１３Ａ、１３Ｂを架橋する箇所（当接する箇所を含む）の位置及び数によって容易に調整できる。

また、空気極間スペーサ３０は、空気極１３Ａ、１３Ｂにおける開口部２２Ｋ、２３Ｋに対応する領域に当接するので、電解液の液圧などによって空気極１３Ａ、１３Ｂが変形する箇所を直接押さえることができる。
しかも、空気極間スペーサ３０は、左右方向（所定方向に相当）に間隔を空けて空気極１３Ａ、１３Ｂに当接する複数の当接部３１Ｘを有するので、左右方向において空気極１３Ａ、１３Ｂ全体の膨らみを押さえつつ、左右方向に直交する上下方向に空気を流し易くなる。
なお、複数の当接部３１Ｘが左右方向に間隔を空けて空気極１３Ａ、１３Ｂに当接する構成に限定されず、上下方向に間隔を空けて空気極１３Ａ、１３Ｂに当接するようにしてもよく、その方向は適宜に変更可能である。

また、空気極間スペーサ３０は、左右方向に山部３１Ｙと谷部３１Ｔが繰り返す波形断面のスペーサ本体３１を有し、山部３１Ｙが対向する空気極１３Ａ、１３Ｂの一方に当接し、谷部３１Ｔが対向する空気極１３Ａ、１３Ｂの他方に当接する。これにより、簡易な形状で各空気極１３Ａ、１３Ｂを複数箇所で押さえ、かつ、上下方向に空気を流し易くなる。また、山部３１Ｙと谷部３１Ｔは、トラス構造の基本形状である三角形状に形成されるので、空気極間スペーサ３０の強度向上に有利である。なお、山部３１Ｙと谷部３１Ｔの形状を三角形状以外に形成してもよい。

また、山部３１Ｙと谷部３１Ｔは、空気極１３Ａ、１３Ｂの表面に沿う上下方向に延出して空気極１３Ａ、１３Ｂに線状に当接するので、空気極１３Ａ、１３Ｂを覆う面積を抑えつつ空気極１３Ａ、１３Ｂの変形及び／又は位置ずれを効果的に抑制できる。
さらに、山部３１Ｙと谷部３１Ｔにおける空気極１３Ａ、１３Ｂに当接する箇所（当接部３１Ｘに相当）は、丸みを帯びた屈曲断面形状に形成されるので、空気極間スペーサ３０を空気極１３Ａ、１３Ｂ間に介挿する際などに空気極１３Ａ、１３Ｂが損傷する事態を抑制できる。また、山部３１Ｙと谷部３１Ｔのそれぞれの開き角度である角度θＡを鈍角にしているので、これによっても、空気極１３Ａ、１３Ｂが損傷する事態を抑制できる。
なお、空気極１３Ａ、１３Ｂが損傷しない範囲で、当接部３１Ｘを、丸みを有さない屈曲断面形状（角形状に相当）にしてもよいし、角度θＡを９０度未満の鋭角にしてもよい。

また、山部３１Ｙと谷部３１Ｔを、左右方向（所定方向に相当）に貫通する通気孔となる貫通孔３２を設けているので、山部３１Ｙと谷部３１Ｔが繰り返す左右方向に空気を流し易くなる。これによっても、空気極１３Ａ、１３Ｂに空気を供給し易くなる。
また、図１に示したように、隣接する空気電池１０の底面の少なくとも一部を構成する底板部２１は、下方に空き空間ＳＡを空けてそれぞれ配置され、空気極間スペーサ３０における隣接する空き空間ＳＡに挟まれる領域は、開口部３８によって開口している。これにより、空気極間スペーサ３０が、複数の空気電池１０の下方の空気の流れを妨げず、各空気電池１０の空気極１３Ａ、１３Ｂに円滑に空気を供給する流路を確保し易くなる。

（第２実施形態）
図１０は第２実施形態に係る空気電池ユニット１を模式的に示した図である。
第２実施形態は、空気極間スペーサ３０が棒状部品で形成される点が第１実施形態と異なる。
図１０では、空気極間スペーサ３０が単一の棒状部品で形成されている。この空気極間スペーサ３０の長手方向の一端が、対向する空気極１３Ａ、１３Ｂのうちの一方の空気極１３Ａの一部に当接し、他端が他方の空気極１３Ｂの一部に当接する。また、空気極間スペーサ３０は、電解液の液圧や反応生成物の堆積などによって空気極１３Ａ、１３Ｂを介して作用する力程度では殆ど変形しない非柔軟性を有し、かつ、非電気伝導性を有する部材である。
これによって、空気極間スペーサ３０は、対向する空気極１３Ａ、１３Ｂの一部間を架橋して少なくとも一部の変形及び／又は位置ずれを規制する。

また、両端の空気電池１０の空気極１３Ａ、１３Ｂと電池ケース５０との間にも、同じ空気極間スペーサ３０が介挿され、両端の空気極１３Ａ、１３Ｂの変形及び／又は位置ずれも規制する。
この空気極間スペーサ３０の素材には、例えば、絶縁性を有する樹脂材が使用される。また、この空気極間スペーサ３０は、接着剤によって空気極１３Ａ、１３Ｂに接合される。但し、接着材に限定されず、他の接合方法を採用してもよい。また、上記棒状部品をスペーサ本体３１とした場合に、このスペーサ本体３１に、第１実施形態の張り出し部３３に相当する部材を設けるようにしてもよい。張り出し部３３によって空気極間スペーサ３０を電池ケース５０に位置決めし易くなる。

図１１は空気極間スペーサ３０の断面形状を周辺構成と共に模式的に示した図である。図１１の符号Ａは、空気極間スペーサ３０が、空気極１３Ａ（又は１３Ｂ）の上下及び左右の中央に当接する１本の棒形状に形成された場合を示している。この場合、空気極１３Ａ（又は１３Ｂ）の上下及び左右の中央の変形及び／又は位置ずれを規制するので、空気極１３Ａ（又は１３Ｂ）全体の変形及び／又は位置ずれをバランスよく規制できる。

図１１の符号Ｂは、空気極間スペーサ３０が、空気極１３Ａ（又は１３Ｂ）の左右方向（所定方向に相当）に間隔を空けて複数（本例では３本）の棒形状に形成された場合を示している。空気極１３Ａ（又は１３Ｂ）が左右方向に相対的に長い場合、このように左右方向に間隔を空けて空気極間スペーサ３０を設けることにより、空気極１３Ａ（又は１３Ｂ）全体の変形及び／又は位置ずれを効果的に規制できる。

また、図１１の符号Ｃは、空気極間スペーサ３０が、空気極１３Ａ（又は１３Ｂ）の左右方向及び上下方向のそれぞれに間隔を空けて複数（本例では５本）の棒形状に形成された場合を示している。空気極間スペーサ３０の大きさに対し、空気極１３Ａ（又は１３Ｂ）が左右方向及び上下方向に大きい場合に、空気極１３Ａ（又は１３Ｂ）全体の変形及び／又は位置ずれを規制し易くなる。
なお、空気極間スペーサ３０の形状、及び数は適宜に変更してもよい。また、空気極間スペーサ３０は、中実の棒形状でもよいし、中空の棒形状（筒形状に相当）でもよいし、円形断面以外の断面形状にしてもよい。

上記の各実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の主旨を逸脱しない範囲で任意に変形および応用が可能である。例えば、本発明を図１などに示した空気電池ユニット１、空気電池１０及び空気極間スペーサ３０に適用する場合を説明したが、これに限定されない。また、空気電池１０が空気極を二枚配置したマグネシウム空気電池の場合を例示したが、空気極を一枚配置した空気電池でもよいし、マグネシウム空気電池以外の空気電池でもよい。

１ 空気電池ユニット
１０ 空気電池
１１ 電槽
１３Ａ、１３Ｂ 正極（空気極）
１３Ｈ、１５Ｈ 配線
１５ 負極（金属極）
２２Ｋ、２３Ｋ 空気極で覆われる開口部
３０ 空気極間スペーサ
３１ スペーサ本体
３１Ｙ 山部
３１Ｔ 谷部
３１Ｘ 当接部
３３ 張り出し部
３５、３６、３７ 補強リブ
５０ 電池ケース

Claims (9)

1. 複数の空気電池と、
   隣接する前記空気電池の対向する空気極間に介挿される空気極間スペーサとを有し、
   前記空気極間スペーサは、絶縁性であり、かつ前記対向する空気極の一部間を架橋して少なくとも前記一部の変形及び／又は位置ずれを規制することを特徴とする空気電池ユニット。
2. 前記空気極は、前記空気電池の電槽に設けられた開口部を覆い、
   前記空気極間スペーサは、前記空気極における前記開口部に対応する領域に当接することを特徴とする請求項１に記載の空気電池ユニット。
3. 前記空気極間スペーサは、所定方向に間隔を空けて前記空気極に当接する複数の当接部を有することを特徴とする請求項１に記載の空気電池ユニット。
4. 前記空気極間スペーサは、前記所定方向に山部と谷部が繰り返す波形断面のスペーサ本体を有し、
   前記当接部として、前記山部が、対向する前記空気極の一方に当接し、前記谷部が、対向する前記空気極の他方に当接することを特徴とする請求項３に記載の空気電池ユニット。
5. 前記山部と谷部は、前記空気極の表面に沿う方向に延出して前記空気極に線状に当接することを特徴とする請求項４に記載の空気電池ユニット。
6. 前記山部と谷部における前記空気極に当接する箇所は、丸みを帯びた屈曲断面形状に形成されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の空気電池ユニット。
7. 前記山部と谷部に、前記所定方向に貫通する通気孔を設けていることを特徴とすることを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の空気電池ユニット。
8. 前記空気極間スペーサは、前記スペーサ本体から両外側に張り出し、前記複数の空気電池が配置されるケースの内面にそれぞれ当接する一対の張り出し部を有することを特徴とする請求項４から７のいずれかに記載の空気電池ユニット。
9. 前記隣接する空気電池の底面の少なくとも一部は、下方に空き空間を空けてそれぞれ配置され、
   前記空気極間スペーサにおける隣接する前記空き空間に挟まれる領域は、開口していることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の空気電池ユニット。

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