JP2998765B2 - 光空気２次電池 - Google Patents
光空気２次電池Info
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- 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
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、充電と放電の双方が可
能な２次電池に係わり、空気中の酸素をエネルギー源と
して放電し、かつ光エネルギーによる充電が可能な、充
電器を必要としない省エネルギー性に優れた光空気２次
電池の構成に関するものである。
能な２次電池に係わり、空気中の酸素をエネルギー源と
して放電し、かつ光エネルギーによる充電が可能な、充
電器を必要としない省エネルギー性に優れた光空気２次
電池の構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】太陽可視光等の光エネルギーで２次電池
を充電する試みは、以前からなされており、この種の電
池としては、アモルファスシリコン太陽電池とニッケル
−カドミウム蓄電池や鉛蓄電池等の２次電池を組合せた
太陽光蓄電池が知られている。
を充電する試みは、以前からなされており、この種の電
池としては、アモルファスシリコン太陽電池とニッケル
−カドミウム蓄電池や鉛蓄電池等の２次電池を組合せた
太陽光蓄電池が知られている。
【０００３】図７は、従来の光２次電池の第１例を示す
ものであり、また図８は図７に示した電池の等価回路図
を示したものである。これらの図に示す光２次電池は、
太陽電池１で発電した後、得られた電力を２次電池２に
貯蔵するという二段階型（間接型）の光２次電池であ
り、電圧調整回路３や逆流防止ダイオード４が必要であ
る。
ものであり、また図８は図７に示した電池の等価回路図
を示したものである。これらの図に示す光２次電池は、
太陽電池１で発電した後、得られた電力を２次電池２に
貯蔵するという二段階型（間接型）の光２次電池であ
り、電圧調整回路３や逆流防止ダイオード４が必要であ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来型光２次電池にあっては、上記したように電圧調整
回路３や逆流防止ダイオード４等の構成部品が必須であ
るため、光２次電池の構造が複雑で大きなものとなると
いう欠点を有している。
従来型光２次電池にあっては、上記したように電圧調整
回路３や逆流防止ダイオード４等の構成部品が必須であ
るため、光２次電池の構造が複雑で大きなものとなると
いう欠点を有している。
【０００５】また、上記従来型光２次電池を適正に機能
させるには、太陽電池１で発電した電力を、２次電池２
へ充電するのに適した電圧に調整する必要があり、この
調整のために消費されるエネルギー損失が大であるとい
う問題があった。また、上記従来型光２次電池は、光→
電気→電気化学の３段階のエネルギー変換ステップを経
るため、このエネルギー変換ステップのための構成部品
数の増加や、あるいはこのエネルギー変換ステップに起
因するエネルギーロスの増大といった問題も有してい
る。さらに、太陽電池１を製造するには、ｐｎ接合設備
等の比較的高度の製造設備が必要となるなど、製造上の
困難性も有している。
させるには、太陽電池１で発電した電力を、２次電池２
へ充電するのに適した電圧に調整する必要があり、この
調整のために消費されるエネルギー損失が大であるとい
う問題があった。また、上記従来型光２次電池は、光→
電気→電気化学の３段階のエネルギー変換ステップを経
るため、このエネルギー変換ステップのための構成部品
数の増加や、あるいはこのエネルギー変換ステップに起
因するエネルギーロスの増大といった問題も有してい
る。さらに、太陽電池１を製造するには、ｐｎ接合設備
等の比較的高度の製造設備が必要となるなど、製造上の
困難性も有している。
【０００６】一方、図９は、従来型光蓄電池を示す図で
ある。この光蓄電池は、透明ガラス基板７と、ｐ型半導
体８と、ｉ型半導体９と、集電体１０,１１と、陰極１
２と、陽極１３と、固体電解質１４と、パッシベーショ
ン層１５と、透明電極１６とを具備してなる電池であ
る。この光蓄電池においても、上述の説明と同様、構造
が複雑であり、エネルギー密度が小さいといった欠点が
ある。
ある。この光蓄電池は、透明ガラス基板７と、ｐ型半導
体８と、ｉ型半導体９と、集電体１０,１１と、陰極１
２と、陽極１３と、固体電解質１４と、パッシベーショ
ン層１５と、透明電極１６とを具備してなる電池であ
る。この光蓄電池においても、上述の説明と同様、構造
が複雑であり、エネルギー密度が小さいといった欠点が
ある。
【０００７】図１０は、従来型光化学２次電池の第１例
の構成図を示したもので、図中符号１７は電池容器、１
７ａは電池容器を密閉するための蓋、１８はセパレー
タ、１９はｎ型半導体よりなる光電極、２０ａは充電用
の電極、２０ｂは放電用の電極である。図１１は、従来
型光化学２次電池の第２例を示す図で、電池の簡単な構
成とエネルギー準位図を示したものである。
の構成図を示したもので、図中符号１７は電池容器、１
７ａは電池容器を密閉するための蓋、１８はセパレー
タ、１９はｎ型半導体よりなる光電極、２０ａは充電用
の電極、２０ｂは放電用の電極である。図１１は、従来
型光化学２次電池の第２例を示す図で、電池の簡単な構
成とエネルギー準位図を示したものである。
【０００８】これらの光化学２次電池は、半導体−電解
質界面の電気化学特性を利用して、即ち、半導体電極を
電解質と接触させた時に生じるエネルギーバンドの曲り
を利用して、光エネルギーを電気化学的に蓄積すること
を狙いとした光化学２次電池である。この図１０の光化
学２次電池の光変換部は、半導体電極１９を電解質Ｓに
浸漬させるだけで構成されており、この点、太陽電池等
の必要な図７や図８に示した従来型光２次電池に比べ優
れている。
質界面の電気化学特性を利用して、即ち、半導体電極を
電解質と接触させた時に生じるエネルギーバンドの曲り
を利用して、光エネルギーを電気化学的に蓄積すること
を狙いとした光化学２次電池である。この図１０の光化
学２次電池の光変換部は、半導体電極１９を電解質Ｓに
浸漬させるだけで構成されており、この点、太陽電池等
の必要な図７や図８に示した従来型光２次電池に比べ優
れている。
【０００９】しかし、これらの電池の反応は、電解質の
酸化還元反応に基づくものであり、容量増大の為には、
多量の電解質が必要となり、基本的には大きなエネルギ
ー密度が望めないという欠点が有った。
酸化還元反応に基づくものであり、容量増大の為には、
多量の電解質が必要となり、基本的には大きなエネルギ
ー密度が望めないという欠点が有った。
【００１０】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、空気中の酸素をエネルギー源とした放電と光エネル
ギーによる充電が可能で、充電器を必要としない省エネ
ルギー性に優れた、高エネルギー密度の光空気２次電池
の提供を目的としている。
で、空気中の酸素をエネルギー源とした放電と光エネル
ギーによる充電が可能で、充電器を必要としない省エネ
ルギー性に優れた、高エネルギー密度の光空気２次電池
の提供を目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
消するために、金属製の負極部材と、酸素触媒を有する
正極部材と、該負極部材と該正極部材とに接触する電解
質と、該負極部材に電気的に接続され、且つ該電解質と
接触するｎ型半導体よりなる光電極部材と、該負極部材
に電気的に接続されてなる負極端子と、該正極部材に電
気的に接続されてなる正極端子と、少なくとも可視光の
一部または紫外光の一部を入射する受光部を有し、上記
負極部材と上記正極部材と上記電解質とが収容される電
池ケースとを具備し、上記負極部材をなす金属と、空気
中の酸素と上記電解質中の酸素の少なくとも一方との酸
化反応により放電され、上記光電極部材に上記受光部か
ら入射された光エネルギーを作用させて、該光電極部材
に接続された負極部材を還元して充電を行う光空気２次
電池を提供する。
消するために、金属製の負極部材と、酸素触媒を有する
正極部材と、該負極部材と該正極部材とに接触する電解
質と、該負極部材に電気的に接続され、且つ該電解質と
接触するｎ型半導体よりなる光電極部材と、該負極部材
に電気的に接続されてなる負極端子と、該正極部材に電
気的に接続されてなる正極端子と、少なくとも可視光の
一部または紫外光の一部を入射する受光部を有し、上記
負極部材と上記正極部材と上記電解質とが収容される電
池ケースとを具備し、上記負極部材をなす金属と、空気
中の酸素と上記電解質中の酸素の少なくとも一方との酸
化反応により放電され、上記光電極部材に上記受光部か
ら入射された光エネルギーを作用させて、該光電極部材
に接続された負極部材を還元して充電を行う光空気２次
電池を提供する。
【００１２】また、請求項１記載の光空気２次電池は、
光電極の受光部側と上記電池ケース受光部とを接触させ
た構成としてもよい。
光電極の受光部側と上記電池ケース受光部とを接触させ
た構成としてもよい。
【００１３】また、請求項１記載の光空気２次電池は、
電池ケースの受光部が光電極で構成されていてもよい。
電池ケースの受光部が光電極で構成されていてもよい。
【００１４】また、請求項１、２又は３記載の光空気２
次電池の電池ケースは、正極部材の一部に外部の空気を
接触させる空気孔を、該正極部材近傍に少なくとも一つ
以上具備した構成とするのが望ましい。
次電池の電池ケースは、正極部材の一部に外部の空気を
接触させる空気孔を、該正極部材近傍に少なくとも一つ
以上具備した構成とするのが望ましい。
【００１５】また、請求項１、２又は３記載の光空気２
次電池の電池ケースの少なくとも正極部材近傍部分が、
酸素透過性部材よりなる構成としてもよい。
次電池の電池ケースの少なくとも正極部材近傍部分が、
酸素透過性部材よりなる構成としてもよい。
【００１６】また、請求項１、２、３、４又は５記載の
光空気２次電池の正極部材は、酸素触媒と、電池ケース
の空気孔または酸素透過性部材よりなる部分を通して、
電解質が電池外部へ流出し、透過するのを防止する溌水
剤とで構成されることが望ましい。
光空気２次電池の正極部材は、酸素触媒と、電池ケース
の空気孔または酸素透過性部材よりなる部分を通して、
電解質が電池外部へ流出し、透過するのを防止する溌水
剤とで構成されることが望ましい。
【００１７】また、請求項１、２又は３記載の光空気２
次電池の正極部材は、正極部材と電池ケースとの間に、
該電池ケースの空気孔または酸素透過性部材よりなる部
分を通して、電解質が電池外部へ流出し、透過するのを
防止する溌水膜または溌水板を設けた構成としてもよ
い。
次電池の正極部材は、正極部材と電池ケースとの間に、
該電池ケースの空気孔または酸素透過性部材よりなる部
分を通して、電解質が電池外部へ流出し、透過するのを
防止する溌水膜または溌水板を設けた構成としてもよ
い。
【００１８】また、請求項６記載の光空気２次電池は、
正極部材と電池ケースとの間に、酸素を該正極部材表面
に一様に拡散するための拡散紙を設けた構成としてもよ
い。
正極部材と電池ケースとの間に、酸素を該正極部材表面
に一様に拡散するための拡散紙を設けた構成としてもよ
い。
【００１９】また、請求項７記載の光空気２次電池は、
溌水膜または溌水板と電池ケースとの間に、酸素を正極
部材表面に一様に拡散するための拡散紙を設けた構成と
してもよい。
溌水膜または溌水板と電池ケースとの間に、酸素を正極
部材表面に一様に拡散するための拡散紙を設けた構成と
してもよい。
【００２０】
【作用】以上述べたように、本発明の光２次電池にあっ
ては、上記負極部材をなす金属の酸化反応により放電さ
れ、電解質中にｎ型半導体光電極を浸漬することで形成
されるエネルギーバンドの曲りを利用して、光エネルギ
ー→電気化学エネルギーへの変換を行い、光エネルギー
により充電される構成としたので、放電時には、例えば
空気中の酸素により負極部材をなす金属が酸化されるこ
とにより放電される。また、充電時には、上記光電極に
光エネルギーを作用させて、伝導帯に電子を励起して価
電子帯にホールを生じせしめ、このホールを、上記エネ
ルギーバンドの曲りに添って電解質側へ運び、負極表面
で水酸イオンと反応させて酸素と水を生成するととも
に、伝導帯に励起された電子を、エネルギーバンドの曲
りに添って負極へ移動させ、この負極表面で電解質中の
水と反応して上記放電で酸化された負極金属を還元す
る。従って、本発明の光空気２次電池は、電気と光の何
れのエネルギー形態でも充電可能である等の特徴を有す
る。
ては、上記負極部材をなす金属の酸化反応により放電さ
れ、電解質中にｎ型半導体光電極を浸漬することで形成
されるエネルギーバンドの曲りを利用して、光エネルギ
ー→電気化学エネルギーへの変換を行い、光エネルギー
により充電される構成としたので、放電時には、例えば
空気中の酸素により負極部材をなす金属が酸化されるこ
とにより放電される。また、充電時には、上記光電極に
光エネルギーを作用させて、伝導帯に電子を励起して価
電子帯にホールを生じせしめ、このホールを、上記エネ
ルギーバンドの曲りに添って電解質側へ運び、負極表面
で水酸イオンと反応させて酸素と水を生成するととも
に、伝導帯に励起された電子を、エネルギーバンドの曲
りに添って負極へ移動させ、この負極表面で電解質中の
水と反応して上記放電で酸化された負極金属を還元す
る。従って、本発明の光空気２次電池は、電気と光の何
れのエネルギー形態でも充電可能である等の特徴を有す
る。
【００２１】
【実施例】図１および図２は、本発明に係る光空気２次
電池の第１の実施例を示す図で、図中符号２１は多孔性
酸素触媒よりなる正極、２２は金属よりなる負極、２３
はｎ型半導体よりなる光電極、２４はこれら正極および
負極と接触する電解質、２５はセパレータ、２６は正極
端子、２７は負極端子、２８は電池ケース、２９は溌水
膜、３０は電池ケース２８に設けられた空気孔、３１は
接続導体である。
電池の第１の実施例を示す図で、図中符号２１は多孔性
酸素触媒よりなる正極、２２は金属よりなる負極、２３
はｎ型半導体よりなる光電極、２４はこれら正極および
負極と接触する電解質、２５はセパレータ、２６は正極
端子、２７は負極端子、２８は電池ケース、２９は溌水
膜、３０は電池ケース２８に設けられた空気孔、３１は
接続導体である。
【００２２】上記電池ケース２８は、角箱状をなし、一
方の面には光透過材等からなる受光面２８ａが設けら
れ、反対の面には多数の空気孔３０が設けられている。
この電池ケース２８内には、空気孔３０が形成されてい
る面２８ｂ側に配設された正極２１と、受光面２８ａ側
に配設された光電極２３と、上記正極２１と光電極２３
との間に配設された負極２２と、これら正極２１と負極
２２との間に充満された液状電解質２４と、この電解質
２４が通過可能なガラス繊維等の材料からなり、上記正
極２１と負極２２との間に設けられているセパレータ２
５とが収納されている。また、上記光電極２３と負極２
２とは、接続導体３１により電気的に接続されている。
また、上記正極２１と電池ケース２８の空気孔３０が形
成されている面２８ｂとの間には、通気性を有し、電解
質２４の外部への流出を防止する溌水膜２９が設けられ
ている。
方の面には光透過材等からなる受光面２８ａが設けら
れ、反対の面には多数の空気孔３０が設けられている。
この電池ケース２８内には、空気孔３０が形成されてい
る面２８ｂ側に配設された正極２１と、受光面２８ａ側
に配設された光電極２３と、上記正極２１と光電極２３
との間に配設された負極２２と、これら正極２１と負極
２２との間に充満された液状電解質２４と、この電解質
２４が通過可能なガラス繊維等の材料からなり、上記正
極２１と負極２２との間に設けられているセパレータ２
５とが収納されている。また、上記光電極２３と負極２
２とは、接続導体３１により電気的に接続されている。
また、上記正極２１と電池ケース２８の空気孔３０が形
成されている面２８ｂとの間には、通気性を有し、電解
質２４の外部への流出を防止する溌水膜２９が設けられ
ている。
【００２３】本実施例の光空気２次電池では、空気中の
酸素の還元に基づく放電反応を円滑に進行させるため、
酸素と電解質および正極２１（酸素触媒）とで構成され
る気−液−固三相界面の場を効果的に形成することが必
要である。従って、該三相界面場の増大を目的として、
例えば正極２１を多孔性の酸素触媒で構成するのが好ま
しい。ただし、低率（低電流）放電で使用する電池を構
成する場合には、必ずしも多孔性である必要はなく、板
状の正極２１を用いてもよい。
酸素の還元に基づく放電反応を円滑に進行させるため、
酸素と電解質および正極２１（酸素触媒）とで構成され
る気−液−固三相界面の場を効果的に形成することが必
要である。従って、該三相界面場の増大を目的として、
例えば正極２１を多孔性の酸素触媒で構成するのが好ま
しい。ただし、低率（低電流）放電で使用する電池を構
成する場合には、必ずしも多孔性である必要はなく、板
状の正極２１を用いてもよい。
【００２４】上記正極２１としては、カーボン（多孔炭
素）や多孔ニッケル、および、これらにPtやPdを担持し
た多孔性酸素触媒（Pt-C、Pd-C、Pt-Ni、Pd-Ni）、さら
に、Pt、Pd、Ir、Rh、Os、Ru、Pt-Co、Pt-Au、Pt-Sn、P
d-Au、Ru-Ta、Pt-Pd-Au、Pt-酸化物、Au、Ag、Ag-C、Ni
-P、Ag-Ni-P、ラネーニッケル、Ni-Mn、Ni-酸化コバル
ト、Cu-Ag、Cu-Au、ラネー銀等の貴金属および合金、ホ
ウ化ニッケル、ホウ化コバルト、炭化タングステン、水
酸化チタン、リン化タングステン、リン化ニオブ、遷移
金属の炭化物、スピネル化合物、酸化銀、酸化タングス
テン、遷移金属のペロブスカイト型イオン結晶等の無機
化合物、および、バクテリヤ、非イオン活性剤、フタロ
シアニン、金属フタロシアニン、活性炭、キノン類等の
有機化合物のいずれかで構成されるのが好ましい。
素）や多孔ニッケル、および、これらにPtやPdを担持し
た多孔性酸素触媒（Pt-C、Pd-C、Pt-Ni、Pd-Ni）、さら
に、Pt、Pd、Ir、Rh、Os、Ru、Pt-Co、Pt-Au、Pt-Sn、P
d-Au、Ru-Ta、Pt-Pd-Au、Pt-酸化物、Au、Ag、Ag-C、Ni
-P、Ag-Ni-P、ラネーニッケル、Ni-Mn、Ni-酸化コバル
ト、Cu-Ag、Cu-Au、ラネー銀等の貴金属および合金、ホ
ウ化ニッケル、ホウ化コバルト、炭化タングステン、水
酸化チタン、リン化タングステン、リン化ニオブ、遷移
金属の炭化物、スピネル化合物、酸化銀、酸化タングス
テン、遷移金属のペロブスカイト型イオン結晶等の無機
化合物、および、バクテリヤ、非イオン活性剤、フタロ
シアニン、金属フタロシアニン、活性炭、キノン類等の
有機化合物のいずれかで構成されるのが好ましい。
【００２５】また、負極２２としては、Ti,Zn,fe,Pb,A
l,Co,Hf,V,Nb,Ni,Pd,Pt,Cu,Ag,Cd,In,Ge,Sn,Bi,Th,Ta,C
r,Mo,W,Pr,Bi,U等の金属やその酸化物、および、これら
の複合成分系金属、合金等で構成されるのが好ましい。
l,Co,Hf,V,Nb,Ni,Pd,Pt,Cu,Ag,Cd,In,Ge,Sn,Bi,Th,Ta,C
r,Mo,W,Pr,Bi,U等の金属やその酸化物、および、これら
の複合成分系金属、合金等で構成されるのが好ましい。
【００２６】また、光電極２３としては、ｎ型半導体で
あるGaP,GaAs,AlAs,ZnS,AlSb,Inp,CdS,GaSb,InAs,ZnTe,
SiC,BaTiO3,TiO2,ZnO,Ag2S,Ag2Se,Ag2Te,SnO2,ThO2,V2O
5,Nb2O5,Ta2O5,Bi2S3,MoO3,WO3,NaxWO3,LixWO3,KxWO
3（以上、X=0〜1）,MnO2,FeS2,HgSe,Bi2Se3,PbCrO4,PbO
x,（x=0〜2），MgO,Mg2AlO4,Al2O3,SiO2,V2O4,FeO,Fe2O
3Fe3O4,CuO,Cu2S,CuS,CuInSe2,CuBr,CuI,ZnSe,ZnTe,GeS
e,SrO,ZrO2,Nb2O5,Nb2O4,Nb2O3,MoO3,MoS,AgI,CdO,InS
e,SnSe,Sb2O4,BaO,Ta2O3,Ta2O5,WO3,HgTe,Tl2S,Bi2S3,B
i2Se3,PbTe,CeO2,Nd2O3等の化合物半導体、Si,Ge,Se等
の無機半導体，アントラセン、テトラセン、ペンタセ
ン、ピレン、ペリレン、アンサンスレン、オバレン、コ
ロネン、ビオランスレン、イソビオランスレン、ピラン
スレン、アンサンスロン、ビオランスロン、イソビオラ
ンスロン、ピランスロン、シアナンスロン、イソダンス
ロンブラック、フラバンスロン、インダンスロン、フタ
ロシアニン、銅フタロシアニン、、石墨等の縮合多環芳
香族化合物、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリパラ
フェニレン、ポリチィオフィン、ポリピロール等の高分
子、および、強誘電性を有するPbZrxTi1-xO3、Pb1-xM2x
NbO6（x=0〜1、M=アルカリ金属）などから構成されるの
が好ましい。
あるGaP,GaAs,AlAs,ZnS,AlSb,Inp,CdS,GaSb,InAs,ZnTe,
SiC,BaTiO3,TiO2,ZnO,Ag2S,Ag2Se,Ag2Te,SnO2,ThO2,V2O
5,Nb2O5,Ta2O5,Bi2S3,MoO3,WO3,NaxWO3,LixWO3,KxWO
3（以上、X=0〜1）,MnO2,FeS2,HgSe,Bi2Se3,PbCrO4,PbO
x,（x=0〜2），MgO,Mg2AlO4,Al2O3,SiO2,V2O4,FeO,Fe2O
3Fe3O4,CuO,Cu2S,CuS,CuInSe2,CuBr,CuI,ZnSe,ZnTe,GeS
e,SrO,ZrO2,Nb2O5,Nb2O4,Nb2O3,MoO3,MoS,AgI,CdO,InS
e,SnSe,Sb2O4,BaO,Ta2O3,Ta2O5,WO3,HgTe,Tl2S,Bi2S3,B
i2Se3,PbTe,CeO2,Nd2O3等の化合物半導体、Si,Ge,Se等
の無機半導体，アントラセン、テトラセン、ペンタセ
ン、ピレン、ペリレン、アンサンスレン、オバレン、コ
ロネン、ビオランスレン、イソビオランスレン、ピラン
スレン、アンサンスロン、ビオランスロン、イソビオラ
ンスロン、ピランスロン、シアナンスロン、イソダンス
ロンブラック、フラバンスロン、インダンスロン、フタ
ロシアニン、銅フタロシアニン、、石墨等の縮合多環芳
香族化合物、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリパラ
フェニレン、ポリチィオフィン、ポリピロール等の高分
子、および、強誘電性を有するPbZrxTi1-xO3、Pb1-xM2x
NbO6（x=0〜1、M=アルカリ金属）などから構成されるの
が好ましい。
【００２７】なお、互いに電気的に接続される負極２２
と光電極２３との組合わせは、該光電極２３と電解質２
４との接触界面における光電極２３の伝導帯下端の電位
レベルが負極活物質の酸化還元電位よりも卑な電位を構
成する組合わせであれば良く、特に部材の種類には限定
されない。
と光電極２３との組合わせは、該光電極２３と電解質２
４との接触界面における光電極２３の伝導帯下端の電位
レベルが負極活物質の酸化還元電位よりも卑な電位を構
成する組合わせであれば良く、特に部材の種類には限定
されない。
【００２８】また、本実施例の電解質２４として、水酸
化カリウム、水酸化ナトリウム、塩化アンモニウム等の
塩基や、その他弱酸等の液状電解質が用いられる。ま
た、充電性能は低下するが、硫酸、塩酸等の強酸や塩を
使うこともできる。なお、本実施例においては、上述し
たように液状の電解質２４を用いているが、電解質２４
は、液状に限定されることなく、この電解質２４を介す
る正極２１と負極２２間の電子移動が妨げられないもの
であれば、固体状やペースト状等どのような形態の電解
質でも用いることができる。
化カリウム、水酸化ナトリウム、塩化アンモニウム等の
塩基や、その他弱酸等の液状電解質が用いられる。ま
た、充電性能は低下するが、硫酸、塩酸等の強酸や塩を
使うこともできる。なお、本実施例においては、上述し
たように液状の電解質２４を用いているが、電解質２４
は、液状に限定されることなく、この電解質２４を介す
る正極２１と負極２２間の電子移動が妨げられないもの
であれば、固体状やペースト状等どのような形態の電解
質でも用いることができる。
【００２９】セパレータ２５は、ガラス繊維やポリアミ
ド系繊維不織布、ポリオレフィン系繊維不織布、セルロ
ース、合成樹脂等の電解質に対する耐久性を有するもの
であれば特に限定されない。
ド系繊維不織布、ポリオレフィン系繊維不織布、セルロ
ース、合成樹脂等の電解質に対する耐久性を有するもの
であれば特に限定されない。
【００３０】電池ケース２８は、ＡＢＳ樹脂やフッ素樹
脂等の電解質２４に侵されない材質であれば特に限定さ
れない。ただし、電池ケース２８の負極側に位置する受
光面部分２８ａは、少なくとも可視光の一部や紫外光の
一部を透過する（無色あるいは有色の）部材、例えば、
ガラス、石英ガラス、アクリル、スチロール等からなる
透明板や透明フィルム等で構成される。もちろん電池ケ
ース２８全体をこれら透明板や透明フィルム等の部材で
構成してもよい。このように、受光面部分２８ａを少な
くとも可視光の一部や紫外光の一部が透過される構成と
したのは、光充電反応を進行させるために、照射光を負
極２２表面に到達させる際、この照射光が電池ケース２
８によって吸収あるいは反射されて、負極２２表面に到
達する光エネルギーが極端に低下するのを防止するため
である。
脂等の電解質２４に侵されない材質であれば特に限定さ
れない。ただし、電池ケース２８の負極側に位置する受
光面部分２８ａは、少なくとも可視光の一部や紫外光の
一部を透過する（無色あるいは有色の）部材、例えば、
ガラス、石英ガラス、アクリル、スチロール等からなる
透明板や透明フィルム等で構成される。もちろん電池ケ
ース２８全体をこれら透明板や透明フィルム等の部材で
構成してもよい。このように、受光面部分２８ａを少な
くとも可視光の一部や紫外光の一部が透過される構成と
したのは、光充電反応を進行させるために、照射光を負
極２２表面に到達させる際、この照射光が電池ケース２
８によって吸収あるいは反射されて、負極２２表面に到
達する光エネルギーが極端に低下するのを防止するため
である。
【００３１】一方、空気中の酸素の還元に基づく放電反
応を円滑に進行させるためには、該酸素が酸素触媒より
なる正極２１表面へ拡散移動しなければならない。この
様な酸素の拡散移動を実現することを目的として、本実
施例の電池は、電池ケース２８の正極２１側の面２８ｂ
に、小径の空気孔３０を少なくとも１つ以上設ける構成
とした。この空気孔３０は、空気中からの酸素取り込み
口として働くものであるので、空気を取り込むことがで
きれば、大径の空気孔としても開口部としてもよい。
応を円滑に進行させるためには、該酸素が酸素触媒より
なる正極２１表面へ拡散移動しなければならない。この
様な酸素の拡散移動を実現することを目的として、本実
施例の電池は、電池ケース２８の正極２１側の面２８ｂ
に、小径の空気孔３０を少なくとも１つ以上設ける構成
とした。この空気孔３０は、空気中からの酸素取り込み
口として働くものであるので、空気を取り込むことがで
きれば、大径の空気孔としても開口部としてもよい。
【００３２】溌水膜２９は、正極２１と、電池ケース２
８の該正極２１側の面２８ｂとの間に設けられている。
この溌水膜２９は、上記電池ケース２８中の電解質２４
が、正極２１中の孔を通過し、さらにこの電池ケース２
８に形成された空気孔３０を通して光空気２次電池の外
部へ透過し、流出するのを（その溌水性により）防止す
る働きをするとともに、酸素と電解質２４および正極２
１（酸素触媒）とで構成される気−液−固三相界面の場
の増大にも寄与している。
８の該正極２１側の面２８ｂとの間に設けられている。
この溌水膜２９は、上記電池ケース２８中の電解質２４
が、正極２１中の孔を通過し、さらにこの電池ケース２
８に形成された空気孔３０を通して光空気２次電池の外
部へ透過し、流出するのを（その溌水性により）防止す
る働きをするとともに、酸素と電解質２４および正極２
１（酸素触媒）とで構成される気−液−固三相界面の場
の増大にも寄与している。
【００３３】上記溌水膜（溌水板）２９としては、例え
ば多孔性四フッ化エチレン等のフッ素系樹脂やシリコン
系樹脂等で構成するのが好ましい。
ば多孔性四フッ化エチレン等のフッ素系樹脂やシリコン
系樹脂等で構成するのが好ましい。
【００３４】なお、上記溌水膜２９の代りに、溌水板を
用いて本実施例の光空気２次電池電池を構成してもよ
い。また、これら溌水膜２９や溌水板を設ける代りに、
酸素触媒中に溌水剤を混入させて酸素触媒と溌水剤とか
ら正極２１を構成し、上記溌水膜２９（溌水板）と同様
の機能を正極２１に付与してもよい。この場合には、上
記気−液−固三相界面場の増大効果は更に大きくなる。
用いて本実施例の光空気２次電池電池を構成してもよ
い。また、これら溌水膜２９や溌水板を設ける代りに、
酸素触媒中に溌水剤を混入させて酸素触媒と溌水剤とか
ら正極２１を構成し、上記溌水膜２９（溌水板）と同様
の機能を正極２１に付与してもよい。この場合には、上
記気−液−固三相界面場の増大効果は更に大きくなる。
【００３５】なお、上述した空気孔３０が小孔で構成さ
れる場合、空気孔３０から取り込んだ酸素を正極２１面
全体へ一様に拡散させるために、電池ケース２８の正極
２１側の面２８ｂと溌水膜２９または溌水剤を含む正極
２１との間にセルロース等からなる拡散紙を設けてもよ
い。
れる場合、空気孔３０から取り込んだ酸素を正極２１面
全体へ一様に拡散させるために、電池ケース２８の正極
２１側の面２８ｂと溌水膜２９または溌水剤を含む正極
２１との間にセルロース等からなる拡散紙を設けてもよ
い。
【００３６】図３は、本発明の第２の実施例を説明する
図であって、電池ケース２８の、正極２１側の面２８ｂ
の部分を酸素透過性部材３３で構成されていることを除
けば、他の構成は第１の実施例と同様である。上記電池
ケース２８の正極２１側の面２８ｂ部分を酸素透過性部
材３３で構成したのは、電池外部の酸素を酸素触媒より
なる正極２１表面へ拡散移動させるためで、先の実施例
において電池ケース２８に空気孔３０を形成した趣旨と
同様である。
図であって、電池ケース２８の、正極２１側の面２８ｂ
の部分を酸素透過性部材３３で構成されていることを除
けば、他の構成は第１の実施例と同様である。上記電池
ケース２８の正極２１側の面２８ｂ部分を酸素透過性部
材３３で構成したのは、電池外部の酸素を酸素触媒より
なる正極２１表面へ拡散移動させるためで、先の実施例
において電池ケース２８に空気孔３０を形成した趣旨と
同様である。
【００３７】上記酸素透過性部材としては、例えばエチ
ルセルロース，セルロース，アセテート、およびブチレ
ート等の材料により構成されるのが好ましいが、酸素透
過性を有する部材であればこれらに限定されるものでは
ない。
ルセルロース，セルロース，アセテート、およびブチレ
ート等の材料により構成されるのが好ましいが、酸素透
過性を有する部材であればこれらに限定されるものでは
ない。
【００３８】なお、上述した２つの実施例の光空気２次
電池では、電池ケース２８内に酸素を取り入れるため
に、電池ケース２８に空気孔３０を設けた構成とした
り、電池ケース２８の一部を酸素透過性部材により構成
したが、上記構成とせず、電池ケース２８内に存在する
酸素と、充電により生成する酸素のみを利用して放電反
応を進行させることも可能である。従って、電池ケース
２８（面２８ｂ）に空気孔３０を設けたり、この面２８
ｂ部分を酸素透過性の部材で構成することは必須ではな
い。但し、この場合には、外部からの酸素取り込みが不
可能となるため、電池の放電容量、即ちエネルギー密度
が上記実施例に比べて低下する。
電池では、電池ケース２８内に酸素を取り入れるため
に、電池ケース２８に空気孔３０を設けた構成とした
り、電池ケース２８の一部を酸素透過性部材により構成
したが、上記構成とせず、電池ケース２８内に存在する
酸素と、充電により生成する酸素のみを利用して放電反
応を進行させることも可能である。従って、電池ケース
２８（面２８ｂ）に空気孔３０を設けたり、この面２８
ｂ部分を酸素透過性の部材で構成することは必須ではな
い。但し、この場合には、外部からの酸素取り込みが不
可能となるため、電池の放電容量、即ちエネルギー密度
が上記実施例に比べて低下する。
【００３９】以上説明したように、第１の実施例および
第２の実施例に示した構成をとることによって、従来の
光２次電池にはない、空気中の酸素をエネルギー源とし
た放電と、光エネルギーによる充電が可能で、充電器を
必要とせず、省エネルギー性に優れ、高エネルギー密度
の光空気２次電池を提供することができる。
第２の実施例に示した構成をとることによって、従来の
光２次電池にはない、空気中の酸素をエネルギー源とし
た放電と、光エネルギーによる充電が可能で、充電器を
必要とせず、省エネルギー性に優れ、高エネルギー密度
の光空気２次電池を提供することができる。
【００４０】図４は、本発明の第３の実施例を説明する
図であって、光電極２３の電池ケース側の面と電池ケー
ス２８の受光面２８ａとの間に電解質２４が介在せず、
光電極２３の電池ケース側の面が直接電解質２４と接触
しない構造としたこと、（すなわち光電極２３の電池ケ
ース側の面と上記電池ケース受光面２８ａとを接触させ
たこと）を除けば、他の構成は第１の実施例と同様であ
る。なお、上記第２の実施例を本実施例に述べた構造と
してもよい。
図であって、光電極２３の電池ケース側の面と電池ケー
ス２８の受光面２８ａとの間に電解質２４が介在せず、
光電極２３の電池ケース側の面が直接電解質２４と接触
しない構造としたこと、（すなわち光電極２３の電池ケ
ース側の面と上記電池ケース受光面２８ａとを接触させ
たこと）を除けば、他の構成は第１の実施例と同様であ
る。なお、上記第２の実施例を本実施例に述べた構造と
してもよい。
【００４１】図５は、本発明の第４の実施例を説明する
図であって、電池ケース２８の受光面２８ａが光電極２
３で構成され、光電極２３が電池ケースの一部を兼ねた
構造であることを除けば、他の構成は第１の実施例と同
様である。また、上記第２の実施例を本実施例に述べた
構造としてもよい。
図であって、電池ケース２８の受光面２８ａが光電極２
３で構成され、光電極２３が電池ケースの一部を兼ねた
構造であることを除けば、他の構成は第１の実施例と同
様である。また、上記第２の実施例を本実施例に述べた
構造としてもよい。
【００４２】上記第３の実施例の光空気２次電池にあっ
ては、照射光が電解質２４を介することなく光電極２３
上に到達する構造となっているため、電解質２４によ
り、照射光の一部が吸収されることがないので、第１の
実施例や第２の実施例の光空気２次電池に比べ、光充電
効率を上昇させることができる。さらに上記第４の実施
例の光空気２次電池は、照射光が電解質２４だけでな
く、電池ケース２８の受光面２８ａ部分をも介すること
なく光電極２３上に直接到達する構造となっているた
め、光充電効率をより上昇させることができる。
ては、照射光が電解質２４を介することなく光電極２３
上に到達する構造となっているため、電解質２４によ
り、照射光の一部が吸収されることがないので、第１の
実施例や第２の実施例の光空気２次電池に比べ、光充電
効率を上昇させることができる。さらに上記第４の実施
例の光空気２次電池は、照射光が電解質２４だけでな
く、電池ケース２８の受光面２８ａ部分をも介すること
なく光電極２３上に直接到達する構造となっているた
め、光充電効率をより上昇させることができる。
【００４３】また、以上述べたように、第３の実施例お
よび第４の実施例の光空気２次電池にあっては、照射光
が電解質２４を介することなく光電極２３上に到達する
構造となっているため、電解質２４として光吸収性を有
するものを選択することが可能となる。
よび第４の実施例の光空気２次電池にあっては、照射光
が電解質２４を介することなく光電極２３上に到達する
構造となっているため、電解質２４として光吸収性を有
するものを選択することが可能となる。
【００４４】以下に、上述した４つの実施例における光
空気２次電池の充放電時の動作を、まとめて簡単に説明
する。まず放電時は、負極２２上で、負極２２金属と電
解質２４中の水酸イオンとが反応して、最終的に金属酸
化物と水とが生成するとともに、負極端子２７を通じて
電子を負荷に供給する。
空気２次電池の充放電時の動作を、まとめて簡単に説明
する。まず放電時は、負極２２上で、負極２２金属と電
解質２４中の水酸イオンとが反応して、最終的に金属酸
化物と水とが生成するとともに、負極端子２７を通じて
電子を負荷に供給する。
【００４５】一方、正極２１上では、空気中から取り込
んだ酸素と電解質２４と酸素触媒（正極）２１により形
成される三相界面において、酸素と電解質２４中の水、
および、負極から負荷を通して供給（放出）されてきた
電子とが反応して、水酸イオンを生成する。この放電反
応においては、電池系全体では正極２１と負極２２での
反応が相殺される結果、電解質２４の減少は全く起きな
い。また、正極活物質である酸素は、電池ケース２８の
面２８ｂを介して空気中から取り込むため、その消費は
問題とならない。結局、本放電反応によって消費される
のは負極２２の金属であり、金属酸化物が生成する。従
って、本実施例の光空気２次電池を充電するということ
は、該金属酸化物を元の金属に還元するということには
ほかならない。
んだ酸素と電解質２４と酸素触媒（正極）２１により形
成される三相界面において、酸素と電解質２４中の水、
および、負極から負荷を通して供給（放出）されてきた
電子とが反応して、水酸イオンを生成する。この放電反
応においては、電池系全体では正極２１と負極２２での
反応が相殺される結果、電解質２４の減少は全く起きな
い。また、正極活物質である酸素は、電池ケース２８の
面２８ｂを介して空気中から取り込むため、その消費は
問題とならない。結局、本放電反応によって消費される
のは負極２２の金属であり、金属酸化物が生成する。従
って、本実施例の光空気２次電池を充電するということ
は、該金属酸化物を元の金属に還元するということには
ほかならない。
【００４６】充電時は、ｎ型半導体よりなる光電極２３
と電解質２４との接触界面において、エネルギーバンド
が電解質２４側へ向って上方曲りとなる光電極２３の表
面に、太陽や蛍光燈等の光エネルギーを照射し、伝導帯
に電子を励起して、価電子帯にホールを生む。このホー
ルは、上記バンドの曲りに添って電解質２４側へ運ば
れ、負極２２表面で水酸イオンと反応して酸素と水を生
成する。一方、伝導帯に励起された電子は、バンドの曲
りに添って、接続導体３１を経て負極２２へ移動し、や
がて、電解質２４と接触する負極２２表面に達する。そ
こで電解質２４中の水と反応して、水酸イオンを生成す
るとともに、負極２２の放電生成物である金属酸化物を
金属に還元する。以上の経過を経て、光充電反応が進行
する。
と電解質２４との接触界面において、エネルギーバンド
が電解質２４側へ向って上方曲りとなる光電極２３の表
面に、太陽や蛍光燈等の光エネルギーを照射し、伝導帯
に電子を励起して、価電子帯にホールを生む。このホー
ルは、上記バンドの曲りに添って電解質２４側へ運ば
れ、負極２２表面で水酸イオンと反応して酸素と水を生
成する。一方、伝導帯に励起された電子は、バンドの曲
りに添って、接続導体３１を経て負極２２へ移動し、や
がて、電解質２４と接触する負極２２表面に達する。そ
こで電解質２４中の水と反応して、水酸イオンを生成す
るとともに、負極２２の放電生成物である金属酸化物を
金属に還元する。以上の経過を経て、光充電反応が進行
する。
【００４７】（実験例）正極２１の触媒、負極２２、お
よび光電極２３に、それぞれ白金（Ｐｔ）、重さ２ｇの
コバルト（Ｃｏ）粒子を焼結して作成したコバルト板、
およびガリウムリン（ＧａＰ）を用い、さらに電解質２
４として１ｍｏｌ／リットルの水酸化カリウム（ＫＯ
Ｈ）を使用し、直径２５ｍｍ、厚さ４ｍｍの寸法を有す
る第１の実施例のGaP-Co｜KOH｜Pt（O2）系光空気２次
電池を試作し、この試作した光空気２次電池が、光充電
および空気放電可能な光空気２次電池として機能するこ
とを確認した。
よび光電極２３に、それぞれ白金（Ｐｔ）、重さ２ｇの
コバルト（Ｃｏ）粒子を焼結して作成したコバルト板、
およびガリウムリン（ＧａＰ）を用い、さらに電解質２
４として１ｍｏｌ／リットルの水酸化カリウム（ＫＯ
Ｈ）を使用し、直径２５ｍｍ、厚さ４ｍｍの寸法を有す
る第１の実施例のGaP-Co｜KOH｜Pt（O2）系光空気２次
電池を試作し、この試作した光空気２次電池が、光充電
および空気放電可能な光空気２次電池として機能するこ
とを確認した。
【００４８】試作した上記GaP-Co/O2系光空気２次電池
における充放電挙動の測定結果を図６に示す。図６中、
電圧値の経時変化は、光充電→開放→放電→光充電→開
放→放電の各測定状態に対応しており、この一連の測定
を行った様子を示した。図６中１Ｖ付近への電池電圧の
急激な立上がりは、充電による電圧回復過程である。こ
の実験結果により、放電後の負極活物質表面への光照射
による電池電圧の回復が観測され、繰返し充放電可能で
あることが判明した。また、この試作した光空気２次電
池は、光充電と放電とを繰返しても、放電容量の低下が
見られず、優れた寿命特性を示した。
における充放電挙動の測定結果を図６に示す。図６中、
電圧値の経時変化は、光充電→開放→放電→光充電→開
放→放電の各測定状態に対応しており、この一連の測定
を行った様子を示した。図６中１Ｖ付近への電池電圧の
急激な立上がりは、充電による電圧回復過程である。こ
の実験結果により、放電後の負極活物質表面への光照射
による電池電圧の回復が観測され、繰返し充放電可能で
あることが判明した。また、この試作した光空気２次電
池は、光充電と放電とを繰返しても、放電容量の低下が
見られず、優れた寿命特性を示した。
【００４９】なお、上記充放電挙動の測定には、キセノ
ン（Ｘｅ）光源を使用した。本測定に使用した電池は、
光充放電機能の確認のみを目的として試作したものであ
り、負極のさらなる多孔化や最適設計により上記放電容
量は増大される。また、本実験において試作し、測定に
使用した電池は、光充放電機能の確認のみを目的として
試作したものであり、負極２２の多孔化や最適設計によ
り上記放電容量は大幅に増大される。
ン（Ｘｅ）光源を使用した。本測定に使用した電池は、
光充放電機能の確認のみを目的として試作したものであ
り、負極のさらなる多孔化や最適設計により上記放電容
量は増大される。また、本実験において試作し、測定に
使用した電池は、光充放電機能の確認のみを目的として
試作したものであり、負極２２の多孔化や最適設計によ
り上記放電容量は大幅に増大される。
【００５０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光空気２
次電池にあっては、上記負極部材をなす金属の酸化反応
により放電され、電解質中にｎ型半導体光電極を浸漬す
ることで形成されるエネルギーバンドの曲りを利用し
て、光エネルギー→電気化学エネルギーへの変換を行っ
て充電する構成としたので、放電時には、例えば空気中
の酸素により負極部材の金属が酸化されることにより放
電される。また、充電時には、上記光電極に光エネルギ
ーを作用させて、伝導帯に電子を励起し、価電子帯にホ
ールを生じせしめ、このホールを、上記エネルギーバン
ドの曲りに添って電解質側へ運び、負極表面で水酸イオ
ンと反応させて酸素と水を生成するとともに、伝導帯に
励起された電子を、エネルギーバンドの曲りに添って負
極へ移動させ、この負極表面で電解質中の水と反応して
上記放電で酸化された負極金属を還元する。従って、本
発明の光空気２次電池は、電気と光の何れのエネルギー
形態でも充電可能となる。
次電池にあっては、上記負極部材をなす金属の酸化反応
により放電され、電解質中にｎ型半導体光電極を浸漬す
ることで形成されるエネルギーバンドの曲りを利用し
て、光エネルギー→電気化学エネルギーへの変換を行っ
て充電する構成としたので、放電時には、例えば空気中
の酸素により負極部材の金属が酸化されることにより放
電される。また、充電時には、上記光電極に光エネルギ
ーを作用させて、伝導帯に電子を励起し、価電子帯にホ
ールを生じせしめ、このホールを、上記エネルギーバン
ドの曲りに添って電解質側へ運び、負極表面で水酸イオ
ンと反応させて酸素と水を生成するとともに、伝導帯に
励起された電子を、エネルギーバンドの曲りに添って負
極へ移動させ、この負極表面で電解質中の水と反応して
上記放電で酸化された負極金属を還元する。従って、本
発明の光空気２次電池は、電気と光の何れのエネルギー
形態でも充電可能となる。
【００５１】また、本発明の光空気２次電池にあって
は、正極に酸素触媒を用いているので、空気中の酸素を
エネルギー源（活物質）とした放電が可能である。従っ
て、実質的に正極活物質は空気中から簡単に充分な量が
補給でき、高エネルギー密度で、経済性や省エネルギー
性に優れた光空気２次電池を実現できる。
は、正極に酸素触媒を用いているので、空気中の酸素を
エネルギー源（活物質）とした放電が可能である。従っ
て、実質的に正極活物質は空気中から簡単に充分な量が
補給でき、高エネルギー密度で、経済性や省エネルギー
性に優れた光空気２次電池を実現できる。
【図１】本発明に係る第１実施例の光空気２次電池の外
観図を示したものである。
観図を示したものである。
【図２】図１に示す第１実施例の光空気２次電池のＸ−
Ｘ’線に添う断面図を示したものである。
Ｘ’線に添う断面図を示したものである。
【図３】本発明の第２の実施例を示す光空気２次電池の
断面図である。
断面図である。
【図４】本発明の第３の実施例を示す光空気２次電池の
断面図である。
断面図である。
【図５】本発明の第４の実施例を示す光空気２次電池の
断面図である。
断面図である。
【図６】本発明の実施例として試作したGaP-Co｜KOH｜P
t（O2）系光空気２次電池に関する電池電圧の測定結果
を示すもので、本試作電池の充放電挙動を示すグラフで
ある。
t（O2）系光空気２次電池に関する電池電圧の測定結果
を示すもので、本試作電池の充放電挙動を示すグラフで
ある。
【図７】従来の光２次電池の外観図を示したものであ
る。
る。
【図８】図７の等価回路を示したものである。
【図９】従来型光蓄電池の構成図を示したものである。
【図１０】第１例の従来型光化学２次電池の構成図を示
したものである。
したものである。
【図１１】第２例の従来型光化学２次電池の簡単な構成
とエネルギー準位図を示したものである。
とエネルギー準位図を示したものである。
２１…正極 ２２…負極 ２３…光電極 ２４…電解質 ２６…正極端子 ２７…負極端子 ２８…電池ケース ２８ａ…受光部 ２９…溌水膜（溌水板） ３０…空気孔 ３１…接続導体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾形 努 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−93270（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−259360（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 12/08,14/00,16/00
Claims (9)
- 【請求項１】 金属製の負極部材と、酸素触媒を有する
正極部材と、該負極部材と該正極部材とに接触する電解
質と、該負極部材に電気的に接続され、且つ該電解質と
接触するｎ型半導体よりなる光電極部材と、該負極部材
に電気的に接続されてなる負極端子と、該正極部材に電
気的に接続されてなる正極端子と、少なくとも可視光の
一部または紫外光の一部を入射する受光部を有し、上記
負極部材と上記正極部材と上記電解質とが収容される電
池ケースとを具備し、 上記負極部材をなす金属と、空気中の酸素と上記電解質
中の酸素の少なくとも一方との酸化反応により放電さ
れ、上記光電極部材に上記受光部から入射された光エネ
ルギーを作用させて、該光電極部材に接続された負極部
材を還元して充電を行うことを特徴とする光空気２次電
池。 - 【請求項２】 上記光電極の受光部側と上記電池ケース
受光部とを接触させたことを特徴とする請求項１記載の
光空気２次電池。 - 【請求項３】 電池ケースの受光部が、光電極で構成さ
れたことを特徴とする請求項１記載の光空気２次電池。 - 【請求項４】 電池ケースが、正極部材の一部に外部の
空気を接触させる空気孔を、正極部材近傍に少なくとも
一つ以上具備してなることを特徴とする請求項１、２又
は３記載の光空気２次電池。 - 【請求項５】 電池ケースの、少なくとも正極部材近傍
部分が、酸素透過性部材よりなることを特徴とする請求
項１、２又は３記載の光空気２次電池。 - 【請求項６】 正極部材が、酸素触媒と、電池ケースの
空気孔または酸素透過性部材よりなる部分を通して、電
解質が電池外部へ流出し、透過するのを防止する溌水剤
とで構成されることを特徴とする請求項１，２，３，４
又は５記載の光空気２次電池。 - 【請求項７】 正極部材と電池ケースとの間に、該電池
ケースの空気孔または酸素透過性部材よりなる部分を通
して、電解質が電池外部へ流出し、透過するのを防止す
る溌水膜または溌水板を設けたことを特徴とする請求項
１、２又は３記載の光空気２次電池。 - 【請求項８】 正極部材と電池ケースとの間に、酸素を
該正極部材表面に一様に拡散するための拡散紙を設けた
ことを特徴とする請求項６記載の光空気２次電池。 - 【請求項９】 溌水膜または溌水板と電池ケースとの間
に、酸素を正極部材表面に一様に拡散するための拡散紙
を設けたことを特徴とする請求項７記載の光空気２次電
池。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP4008716A JP2998765B2 (ja) | 1992-01-21 | 1992-01-21 | 光空気２次電池 |
| US08/005,301 US5346785A (en) | 1992-01-21 | 1993-01-19 | Photochargeable air battery |
| DE69313152T DE69313152T2 (de) | 1992-01-21 | 1993-01-20 | Mittels Photoenergie aufladbare Luftbatterie |
| EP93400134A EP0553023B1 (en) | 1992-01-21 | 1993-01-20 | Photochargeable air battery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4008716A JP2998765B2 (ja) | 1992-01-21 | 1992-01-21 | 光空気２次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05198319A JPH05198319A (ja) | 1993-08-06 |
| JP2998765B2 true JP2998765B2 (ja) | 2000-01-11 |
Family
ID=11700665
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4008716A Expired - Lifetime JP2998765B2 (ja) | 1992-01-21 | 1992-01-21 | 光空気２次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2998765B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1992
- 1992-01-21 JP JP4008716A patent/JP2998765B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05198319A (ja) | 1993-08-06 |
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