JP5684929B1 - Metal air battery - Google Patents
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Abstract
【課題】電池反応を再開させ易くした金属空気電池を提供する。【解決手段】マグネシウム極22からなる負極と、空気極23からなる正極とを備える金属空気電池において、マグネシウム極22と空気極23とを含む閉回路を選択的に形成する回路である開閉式の短絡回路31を備えるようにした。【選択図】図1A metal-air battery that facilitates resuming a battery reaction is provided. In a metal-air battery including a negative electrode composed of a magnesium electrode and a positive electrode composed of an air electrode, an open / close type circuit that selectively forms a closed circuit including the magnesium electrode and the air electrode. A short circuit 31 is provided. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、金属空気電池を使用停止して休止させた後に、金属空気電池の負極(金属極)表面に形成された不動態皮膜を除去し、電池反応を再開させる技術に関する。 The present invention relates to a technique for removing a passive film formed on the surface of a negative electrode (metal electrode) of a metal-air battery and restarting the battery reaction after stopping the use of the metal-air battery.
天災時や風水害時及び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。この種の金属空気電池には、負極を金属極で形成し、正極を空気極で形成し、金属極に、主反応物質である金属元素に加えて他の元素を調合した合金を使用したものがある(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1には、金属極の自己放電反応による水素ガスの発生を抑制するために、金属極にアルミニウム(Al)や亜鉛(Zn)などを添加したマグネシウム合金を使用することが記載されている。 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. In this type of metal-air battery, the negative electrode is formed of a metal electrode, the positive electrode is formed of an air electrode, and the metal electrode uses an alloy prepared by mixing other elements in addition to the metal element as the main reactant. (For example, refer to Patent Document 1). This Patent Document 1 describes using a magnesium alloy in which aluminum (Al), zinc (Zn), or the like is added to a metal electrode in order to suppress generation of hydrogen gas due to a self-discharge reaction of the metal electrode. Yes.
上記の添加元素は、合金の表面に自己反応を阻害し水素の発生を抑制する保護被膜の形成に大きく関与することが知られている。発明者らが検討したところ、保護被覆は電池反応を阻害することがあり、電池を使用停止して休止させた後に再び電池を使用しようとしたときに電池反応が再開し難くなるおそれがあった。 It is known that the above additive elements are greatly involved in the formation of a protective film that inhibits self-reaction and suppresses the generation of hydrogen on the surface of the alloy. As a result of investigations by the inventors, the protective coating may inhibit the battery reaction, and it may be difficult to resume the battery reaction when attempting to use the battery again after the battery is stopped and stopped. .
本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、電池反応を再開させ易くした金属空気電池を提供することを目的としている。 This invention is made | formed in view of the situation mentioned above, and it aims at providing the metal air battery which made it easy to restart battery reaction.
上述した課題を解決するため、本発明は、金属極からなる負極と、空気極からなる正極とを備え、電解液を注入して使用される金属空気電池において、前記負極は、電解液の注入前には、表面に不動態被膜が形成されておらず、電解液の注入後に電池反応で発生する酸化物により、表面に不動態被膜が形成される金属極であり、前記不動態被膜を除去するため負荷を接続していない状態で前記負極と前記正極とを含む閉回路を選択的に形成する回路を備えることを特徴とする。この構成によれば、負極と正極とを含む閉回路を形成して金属空気電池の負極(金属極)表面に形成された不動態皮膜を除去し、負極(金属極)表面をリフレッシュさせることができ、電池反応を再開させ易くなる。 In order to solve the above-described problems, the present invention includes a negative electrode made of a metal electrode and a positive electrode made of an air electrode, and is used in a metal-air battery that is used by injecting an electrolyte solution. Before, the passive film is not formed on the surface, and it is a metal electrode in which the passive film is formed on the surface by the oxide generated by the battery reaction after the injection of the electrolyte, and the passive film is removed For this purpose, a circuit is provided that selectively forms a closed circuit including the negative electrode and the positive electrode in a state where a load is not connected . According to this configuration, it is possible to form a closed circuit including the negative electrode and the positive electrode, remove the passive film formed on the negative electrode (metal electrode) surface of the metal-air battery, and refresh the negative electrode (metal electrode) surface. This makes it easier to restart the battery reaction.
前記回路は、前記負極と前記正極との間に設けられる開閉式の短絡回路であっても良い。この構成によれば、簡易な構成で、電池反応を再開させ易くなる。 The circuit may be an open / close short circuit provided between the negative electrode and the positive electrode. According to this configuration, it is easy to restart the battery reaction with a simple configuration.
また、前記回路は、前記負極と前記正極との間に設けられる開閉式の抵抗放電回路であっても良い。この構成によれば、簡易な構成で、電池反応を再開させ易くなる。
この場合、前記抵抗放電回路は、当該回路を流れる電流値が所定値を超えるとスイッチ開となるサーキットプロテクタスイッチであっても良い。この構成によれば、回路の保護などを図り易くなるとともに、スイッチ開にする操作を不要にすることができる。また、放電電力のロスも低減することもできる。
Further, the circuit may be an open / close type resistance discharge circuit provided between the negative electrode and the positive electrode. According to this configuration, it is easy to restart the battery reaction with a simple configuration.
In this case, the resistance discharge circuit may be a circuit protector switch that opens when the value of the current flowing through the circuit exceeds a predetermined value. According to this configuration, it becomes easy to protect the circuit and the like, and an operation for opening the switch can be made unnecessary. In addition, the loss of discharge power can be reduced.
また、前記負極と前記正極とを備える複数の単位電池が直列接続され、前記複数の単位電池からなる組電池の両端の前記負極と前記正極との間に、前記回路を設けるようにしても良い。この構成によれば、単位電池毎に開閉式の短絡回路を設ける場合に比して、大電流を流し易くなるとともに、部品点数を削減可能である。 In addition, a plurality of unit cells including the negative electrode and the positive electrode may be connected in series, and the circuit may be provided between the negative electrode and the positive electrode at both ends of the assembled battery including the plurality of unit cells. . According to this configuration, it is easy to flow a large current and the number of parts can be reduced as compared with the case where an open / close short circuit is provided for each unit battery.
また、前記閉回路を流れる電流値を検出する電流検出部を設けるようにしても良い。この構成によれば、金属空気電池の負極(金属極)表面に形成された不動態皮膜を除去し、負極(金属極)表面をリフレッシュできたか否かを判断可能な情報を得ることができる。
この場合、前記電流検出部は、検出した電流値に応じて回路を開回路にするようにしても良い。この構成によれば、開回路に切り替えるためのユーザー操作を不要にすることができ、且つ、放電電力のロスを低減することができる。
Further, a current detection unit that detects a current value flowing through the closed circuit may be provided. According to this configuration, the passive film formed on the negative electrode (metal electrode) surface of the metal-air battery can be removed, and information capable of determining whether the negative electrode (metal electrode) surface has been refreshed can be obtained.
In this case, the current detection unit may open the circuit according to the detected current value. According to this configuration, a user operation for switching to an open circuit can be made unnecessary, and loss of discharge power can be reduced.
また、前記閉回路を流れる積算電流値を検出する積算電流検出部を設けるようにしても良い。この構成によれば、金属空気電池の負極(金属極)表面に形成された不動態皮膜を除去し、負極(金属極)表面をリフレッシュできたか否かを判断可能な情報を得ることができる。
この場合、前記積算電流検出部は、検出した積算電流値に応じて回路を開回路にするようにしても良い。この構成によれば、開回路に切り替えるためのユーザー操作を不要にすることができ、且つ、放電電力のロスを低減することができる。
Further, an integrated current detection unit that detects an integrated current value flowing through the closed circuit may be provided. According to this configuration, the passive film formed on the negative electrode (metal electrode) surface of the metal-air battery can be removed, and information capable of determining whether the negative electrode (metal electrode) surface has been refreshed can be obtained.
In this case, the integrated current detection unit may open the circuit according to the detected integrated current value. According to this configuration, a user operation for switching to an open circuit can be made unnecessary, and loss of discharge power can be reduced.
また、前記閉回路にしてからの経過時間を検出する時間検出部を設けるようにしても良い。この構成によれば、金属空気電池の負極(金属極)表面に形成された不動態皮膜を除去し、負極(金属極)表面をリフレッシュできたか否かを判断可能な情報を得ることができる。
この場合、前記時間検出部は、検出した経過時間に応じて回路を開回路にするようにしても良い。この構成によれば、開回路に切り替えるためのユーザー操作を不要にすることができ、且つ、放電電力のロスを低減することができる。
Moreover, you may make it provide the time detection part which detects the elapsed time after making the said closed circuit. According to this configuration, the passive film formed on the negative electrode (metal electrode) surface of the metal-air battery can be removed, and information capable of determining whether the negative electrode (metal electrode) surface has been refreshed can be obtained.
In this case, the time detection unit may open the circuit according to the detected elapsed time. According to this configuration, a user operation for switching to an open circuit can be made unnecessary, and loss of discharge power can be reduced.
また、本発明は、前記負極は、少なくとも亜鉛を含むマグネシウム合金で形成されるようにしても良い。この構成によれば、亜鉛の影響により電池を休止後に電池反応を再開し難くなる場合に、電池反応を再開させ易くなる。 In the present invention, the negative electrode may be formed of a magnesium alloy containing at least zinc. According to this configuration, when it becomes difficult to restart the battery reaction after the battery is suspended due to the influence of zinc, the battery reaction is easily restarted.
本発明によれば、金属空気電池の負極表面に形成された不動態皮膜を除去し、電池反応を再開させ易くした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, the metal-air battery which removed the passive film formed in the negative electrode surface of a metal-air battery and made it easy to restart a battery reaction 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、本発明の第1実施形態に係る金属空気電池システム10の構成を示した図である。
この金属空気電池システム10は、単位電池(単セルの電池)を構成する複数(本構成では4個)の金属空気電池21を備えている。各金属空気電池21は、一対のマグネシウム極(金属極)22と空気極23とを備え、空気中の酸素を電気化学反応に利用して発電する一次電池である。この電気化学反応(電池反応)の際、マグネシウム極22が負極として作用し、空気極23が正極として作用する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a metal-
The metal-
複数の金属空気電池21は、直列に接続され、両端のマグネシウム極22と空気極23とにDC−DC変換装置(電力変換装置)25が接続される。これら複数の金属空気電池21を特に区別して説明する必要がない場合、組電池21Aと表記する。
DC−DC変換装置25は、直流電力を異なる直流電力に変換する変換回路26を備えている。これによって、組電池21Aから出力された直流電力は、携帯電話の充電などに適した直流電力に変換されて金属空気電池システム10から出力される。
The plurality of metal-
The DC-
すなわち、DC−DC変換装置25は、利用側の機器に合わせた電力に変換する電力変換装置として機能する。従って、例えば、利用側の機器が、携帯電話よりも高い電流値又は電圧値を要求する機器の場合には、DC−DC変換装置25を変更することによって容易に対応可能である。また、このDC−DC変換装置25が、出力電力を様々な電力に切り替える切替機能を具備するように構成しても良い。また、組電池21Aにより得られる電力が大きい場合には、交流電力に変換するDC−AC変換装置を具備するように構成しても良い。
That is, the DC-
この金属空気電池システム10を使用する場合には、マグネシウム極22と空気極23との間に、マグネシウム極22からマグネシウムイオンが溶出可能な電解液が充填される。
具体的には、電解液は、アニオンとして塩化物イオンを含み、カチオンとしてアルカリ金属イオン(Li,Na,K,Rb,Cs,Fr)、アルカリ土類金属イオン(Be,Mg,Ca,Sr,Ba,Ra)の少なくとも1つを含む水溶液が用いられる。本実施形態では、電解液として、安全性及び導電性の高い点からナトリウムイオンを含む塩化ナトリウム水溶液が用いられる。
When the metal-
Specifically, the electrolytic solution contains chloride ions as anions, alkali metal ions (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) as cations, alkaline earth metal ions (Be, Mg, Ca, Sr, An aqueous solution containing at least one of Ba, Ra) is used. In the present embodiment, a sodium chloride aqueous solution containing sodium ions is used as the electrolytic solution in terms of safety and high conductivity.
マグネシウム極22は、マグネシウムが96%、アルミニウムが3%、亜鉛が1%のASTM規格のAZ31、又は、AZ61、AZ91などが用いられる。なお、ASTM規格によるものに限らず、公知のMg−Al−Zn系合金を用いても良い。また、アルミニウム及び亜鉛以外の元素を添加しても良く、例えば、Si,Cu,Li,Na,K,Fe,Ni,Ti,Zrなどの他の元素を添加しても良い。
The
空気極23は、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、所定厚さのシート状とした後、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銅メッシュの両面から圧迫し狭持して構成される。これによって、空気極23は、外部の空気を金属空気電池21の内部に通気可能とし、内部の電解液は外部に透過不能な非透水性を有する。なお、金属空気電池21には公知の金属空気電池を広く適用可能である。
The
本構成の金属空気電池21において、空気極23及びマグネシウム極22のそれぞれの反応は以下の通りである。
In the metal-
(空気極)O2+2H2O+4e−→4OH−
(マグネシウム極)
マグネシウムの発電反応:Mg+2OH−→Mg(OH)2+2e−
マグネシウムの自己放電:Mg+2H2O→Mg(OH)2+H2
亜鉛の発電反応:Zn+4OH−→Zn(OH)4 2-+2e−
電解液中:Zn(OH)4 2-→ZnO+H2O+2OH−
アルミニウムの発電反応:Al+3OH−→Al(OH)3+3e−
(Air electrode) O 2 + 2H 2 O + 4e− → 4OH−
(Magnesium electrode)
Power generation reaction of magnesium: Mg + 2OH− → Mg (OH) 2 + 2e−
Magnesium self-discharge: Mg + 2H 2 O → Mg (OH) 2 + H 2
Power generation reaction of zinc: Zn + 4OH− → Zn (OH) 4 2− + 2e−
In the electrolyte: Zn (OH) 4 2− → ZnO + H 2 O + 2OH−
Power generation reaction of aluminum: Al + 3OH− → Al (OH) 3 + 3e−
一般に、マグネシウムは反応性が高い材質であるため、上記のように自己放電が生じやすい。
本構成では、上記マグネシウム合金を用いることにより、電池反応で発生する酸化物(例えば、亜鉛酸化物)によって、マグネシウム極22の表面に自己放電を阻害し水素の発生を抑制する保護被膜(不動態)を形成し、自己放電反応を抑制することができる。
In general, since magnesium is a highly reactive material, self-discharge tends to occur as described above.
In this configuration, by using the magnesium alloy, a protective film (passivation) that suppresses the generation of hydrogen by inhibiting self-discharge on the surface of the
ところが、発明者等の検討によると、保護被膜が電池反応(発電反応)も阻害することがあり、電池を使用停止して休止させた後に再び電池を使用しようとしたときに、電池反応が十分に再開されず、必要な電流を取り出せないことがあることが判った。特に、亜鉛が添加されているときに、電流を取り出せない事態が生じ易かった。 However, according to the study by the inventors, the protective coating may also inhibit the battery reaction (power generation reaction), and when the battery is stopped and stopped, the battery reaction is sufficient when trying to use the battery again. It was found that the necessary current could not be taken out. In particular, when zinc was added, a situation where current could not be taken out easily occurred.
そこで、本実施形態では、金属空気電池21のマグネシウム極22と空気極23との間に、開閉式の短絡回路31を設けている。この開閉式の短絡回路31は、直列接続された金属空気電池21の両端のマグネシウム極22と空気極23との間に接続され、ユーザーが手動で開閉可能な手動式のスイッチ(いわゆる手動スイッチ)に構成されている。
そして、この開閉式の短絡回路31を開から閉へと切り替えることにより、全ての全ての金属空気電池21の極板22,23を含む閉回路、つまり、全ての金属空気電池21を短絡させる閉回路が形成される。これによって、各金属空気電池21に一時的に比較的大きな電流を強制的に流し、マグネシウム極22の表面に形成された保護被膜(不動態膜層に相当)を電解液中に溶解させ、フレッシュな金属表面を露出させることができる。
Therefore, in this embodiment, an open / close short circuit 31 is provided between the
Then, by switching the open / close type short circuit 31 from open to closed, the closed circuit including the
従って、電池を休止させた後に、開閉式の短絡回路31を開から閉へと一時的に切り替えることにより、金属空気電池21を簡単にリフレッシュさせることができ、電池反応を再開させ易い状態に戻すことができる。
このため、リフレッシュ後に短絡回路31を閉から開へと戻すことにより、電池反応を再開させることができ、十分な電流を直ぐに出力可能となる。これによって、金属空気電池システム10の出力側に利用側機器を接続すれば、その利用側機器の駆動や充電に適した電力を直ぐに供給することが可能になる。
なお、全ての金属空気電池21を直列接続させた状態で短絡させるため、個々の金属空気電池毎に開閉式の短絡回路31を設ける場合に比して、大電流を流し易くなるとともに、部品点数を削減可能である。
Therefore, after the battery is suspended, the metal-
For this reason, the battery reaction can be restarted by returning the short circuit 31 from the closed state to the open state after the refresh, and a sufficient current can be immediately output. Accordingly, if a usage-side device is connected to the output side of the metal-
In addition, since all the
さらに、開閉式の短絡回路31は、図1に示すように、DC−DC変換装置25内に設けられている。このため、DC−DC変換装置25の外装体などを利用して短絡回路31を収容可能であり、短絡回路31専用の外装体などを不要にすることができる。また、短絡回路31は、組電池21Aのマグネシウム極22と空気極23との間に介挿される構成であるため、短絡回路31を備えない従来の金属空気電池システムに、短絡回路31を容易に追加可能である。
しかも、同図1に示すように、短絡回路31を、変換回路26の入力側(金属空気電池側)に設けているので、短絡回路31を閉に切り替えた場合にできる閉回路上に変換回路が存在せず、その分、閉回路中の抵抗を小さくすることができる。従って、効率良く大電流(短絡電流)を流すことができ、金属空気電池21をフレッシュさせ易くなる。
Furthermore, the open / close short circuit 31 is provided in the DC-
Moreover, as shown in FIG. 1, since the short circuit 31 is provided on the input side (metal-air battery side) of the
また、DC−DC変換装置25内に短絡回路31を備えるので、DC−DC変換装置25を取り外せば、短絡回路31も取り外すことができ、短絡回路31の着脱が容易である。従って、短絡回路31の交換・点検などのメンテナンス作業も容易に行い易くなる。
Moreover, since the short circuit 31 is provided in the DC-
以上説明したように、本実施形態の金属空気電池システム10は、負極を構成するマグネシウム極22と正極を構成する空気極23とを含む閉回路を選択的に形成する回路である開閉式の短絡回路31を備えるので、マグネシウム極22の保護被膜(不動態皮膜)の影響などにより電池を休止後に電池反応を再開し難くなる場合でも、電池反応を再開させ易くなる。
しかも、この短絡回路31は、組電池21Aのマグネシウム極22と空気極23との間に設ければ良く、簡易に設けることができる。従って、部品点数の増大や装置の大型化を抑えることができ、コストアップを抑え易くなる。
また、この開閉式の短絡回路31は、手動式のスイッチで構成されるため、これによっても、簡易に構成でき、且つ、ユーザーが操作し易い。
As described above, the metal-
Moreover, the short circuit 31 may be provided between the
In addition, since the open / close-type short circuit 31 includes a manual switch, it can be easily configured and is easy for the user to operate.
なお、本実施形態では、短絡回路31をDC−DC変換装置25の組電池21A側に設ける場合を説明したが、図2に示すように、短絡回路31をDC−DC変換装置25の出力側に設けるようにしても良いし、DC−DC変換装置25外に設けるようにしても良い。つまり、短絡回路31の位置は適宜に変更しても良い。
In the present embodiment, the case where the short circuit 31 is provided on the assembled
(第2実施形態)
図3(A)は、第2実施形態に係る金属空気電池システム10の構成を示した図である。なお、以下の説明において、第1実施形態と同様の構成は同一の符号を付して示し、重複する説明は省略する。
第2実施形態では、組電池21Aのマグネシウム極22と空気極23の間に、開閉式の抵抗放電回路33を設けている。この抵抗放電回路33は、抵抗とスイッチとで構成される。この抵抗放電回路33によっても、スイッチを開から閉へと一時的に切り替えることによって、組電池21Aを含む閉回路を形成することができる。従って、第1実施形態と同様に、簡易な構成で、電池を休止後に一時的に大電流を強制的に流し、電池をリフレッシュさせることができる。これによって、簡易な構成で、電池反応を再開させ易くなる、などの第1実施形態と同様の各種効果を得ることができる。
(Second Embodiment)
FIG. 3A is a diagram illustrating a configuration of the metal-
In the second embodiment, an open / close type resistance discharge circuit 33 is provided between the
図3(B)は、この抵抗放電回路33にサーキットプロテクタスイッチ33Sを適用した具体例を示している。サーキットプロテクタスイッチ33Sは、スイッチ33Sを開から閉と切り替えた場合にできる閉回路を流れる電流値が予め定めた閾値を超えると、スイッチ開となるスイッチであり、サーキットプロテクタとも称する。
サーキットプロテクタスイッチ33Sを使用することにより、電流値が許容電流以下に設定された所定値を超える前に自動的にスイッチ開にすることができ、回路の保護などを図り易くなる。また、スイッチ開にする操作を不要にすることができるとともに、無断に放電しなくて良いので、放電電力のロスも低減することもできる。また、サーキットプロテクタスイッチ33Sは広く流通する部品であるため、コストアップ低減にも有利である。
FIG. 3B shows a specific example in which a circuit protector switch 33 </ b> S is applied to the resistance discharge circuit 33. The
By using the
なお、図3(A)及び図3(B)では、抵抗放電回路33(サーキットプロテクタスイッチ33Sを含む)を、DC−DC変換装置25の組電池21A側に設ける場合を説明したが、図4に示すように、抵抗放電回路33をDC−DC変換装置25の出力側に設けるようにしても良いし、DC−DC変換装置25外に設けるようにしても良い。つまり、抵抗放電回路33の位置は適宜に変更しても良い。
3A and 3B, the case where the resistance discharge circuit 33 (including the
(第3実施形態)
図5(A)は、第3実施形態に係る金属空気電池システム10の構成を示した図である。第3実施形態は、DC−DC変換装置25を備えていない金属空気電池システム10を示している。この金属空気電池システム10においても、組電池21Aのマグネシウム極22と空気極23の間に、開閉式の短絡回路31を設けることにより、電池反応を再開させ易くなる、などの第1実施形態と同様の各種効果を得ることができる。
(Third embodiment)
FIG. 5A is a diagram showing a configuration of the metal-
(第4実施形態)
図5(B)は、第4実施形態に係る金属空気電池システム10の構成を示した図である。第4実施形態は、図5(A)の短絡回路31に代えて、抵抗放電回路33を設けた構成である。この構成により、第2実施形態と同様の各種効果を得ることができる。また、抵抗放電回路33にサーキットプロテクタスイッチ33Sを適用しても良い。
(Fourth embodiment)
FIG. 5B is a diagram illustrating a configuration of the metal-
(第5実施形態)
図6は、第5実施形態に係る金属空気電池システム10の構成を示した図である。
第5実施形態は、積算電流検出部35を設けている。この積算電流検出部35は、金属空気電池21を含む閉回路を流れる電流値を積算して積算電流値を検出する機能と、積算電流値に応じて短絡回路31をスイッチ開に切り替える自動スイッチ機能とを備えている。
(Fifth embodiment)
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of the metal-
In the fifth embodiment, an integrated
積算電流値を検出することにより、金属空気電池21をリフレッシュできたか否かを判断可能な情報を得ることができる。自動スイッチ機能においては、例えば、金属空気電池21をリフレッシュさせるのに十分な積算電流値に至ると、短絡回路31をスイッチ開に切り替えるように予め閾値が設定される。これによって、積算電流値が閾値に至ると自動的に開回路に切り替わり、リフレッシュ動作を終了させることができる。従って、開回路に切り替えるためのユーザー操作を不要にすることができ、且つ、放電電力のロスを低減することができる。
By detecting the integrated current value, information capable of determining whether or not the metal-
積算電流検出部35については公知の構成を広く適用可能である。
また、変形例として、自動スイッチ機能を省略しても良い。この場合、積算電流検出部35は、検出した積算電流値が所定値に至ると、その旨をユーザーに報知することが好ましい。これにより、ユーザーに対し、スイッチ操作のタイミングを知らせることができる。従って、ユーザーは適切なタイミングでスイッチ操作することができる。なお、ユーザーに報知する装置としては、点灯や表示により情報を伝える表示装置、音により情報を伝える音声出力装置などの公知の報知装置を広く適用可能である。また、短絡回路31に代えて、抵抗放電回路33を設けるようにしても良い。
なお、本実施形態では積算電流値を検出し、その値に応じて短絡回路31のスイッチの切替動作を行ったが、積算電流値に代えて電流値を検出し、その値に応じて短絡回路31のスイッチの切替動作を行っても良い。
A well-known configuration can be widely applied to the integrated
As a modification, the automatic switch function may be omitted. In this case, the integrated
In this embodiment, the integrated current value is detected, and the switching operation of the switch of the short circuit 31 is performed according to the detected value. However, the current value is detected instead of the integrated current value, and the short circuit is detected according to the detected value. The switching operation of 31 switches may be performed.
(第6実施形態)
図7は、第6実施形態に係る金属空気電池システム10の構成を示した図である。
第6実施形態は、時間検出部37を設けている。この時間検出部37は、閉回路にしてからの経過時間を検出(測定)する機能と、検出した経過時間に応じて短絡回路31をスイッチ開に切り替える自動スイッチ機能とを備えている。
(Sixth embodiment)
FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the metal-
In the sixth embodiment, a
経過時間を検出することにより、金属空気電池21をリフレッシュできたか否かを判断可能な情報を得ることができる。自動スイッチ機能においては、例えば、金属空気電池21をリフレッシュさせるのに十分な経過時間に至ると、短絡回路31をスイッチ開に切り替えるように予め閾値が設定される。これによって、経過時間が閾値に至ると自動的に開回路に切り替わり、適切なタイミングでリフレッシュ動作を終了させることができる。従って、開回路に切り替えるためのユーザー操作を不要にすることができ、且つ、放電電力のロスを低減することができる。
By detecting the elapsed time, information capable of determining whether or not the metal-
時間検出部37については公知の構成を広く適用可能である。
また、変形例として、自動スイッチ機能を省略しても良い。この場合、時間検出部37は、検出した経過時間が所定値に至ると、その旨をユーザーに報知することが好ましい。これにより、ユーザーに対し、スイッチ操作のタイミングを知らせることができ、ユーザーは適切なタイミングでスイッチ操作することができる。なお、短絡回路31に代えて、抵抗放電回路33を設けるようにしても良い。
As the
As a modification, the automatic switch function may be omitted. In this case, when the detected elapsed time reaches a predetermined value, the
以上、本発明を実施するための形態について述べたが、本発明は上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及び変更が可能である。例えば、上述の実施形態では、アルミニウムと亜鉛を添加したマグネシウム極22を備える金属空気電池21に本発明を適用する場合を説明したが、これに限らず、少なくとも亜鉛を添加したMg−Zn系合金の金属空気電池に本発明を適用しても良い。
さらに、亜鉛を含まないマグネシウム極を備える金属空気電池や、マグネシウム以外の金属極を備える金属空気電池であっても、本発明を適用しても良い。要は、金属極の素材などにより休止後に電池反応の再開が困難になるおそれのある金属空気電池に、本発明を広く適用可能である。
As mentioned above, although the form for implementing this invention was described, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, Based on the technical idea of this invention, various deformation | transformation and change are possible. For example, in the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to the metal-
Furthermore, the present invention may be applied to a metal-air battery including a magnesium electrode not containing zinc or a metal-air battery including a metal electrode other than magnesium. In short, the present invention can be widely applied to metal-air batteries in which it is difficult to restart the battery reaction after a pause due to the material of the metal electrode or the like.
10 金属空気電池システム
21 金属空気電池
21A 組電池
22 マグネシウム極(金属極)
23 空気極
25 DC−DC変換装置(電力変換装置)
31 短絡回路
33 抵抗放電回路
33S サーキットプロテクタスイッチ
35 積算電流検出部
37 時間検出部
10 Metal-
23
31 Short circuit 33
Claims (12)
前記負極は、
電解液の注入前には、表面に不動態被膜が形成されておらず、
電解液の注入後に電池反応で発生する酸化物により、表面に不動態被膜が形成される金属極であり、
前記不動態被膜を除去するため負荷を接続していない状態で前記負極と前記正極とを含む閉回路を選択的に形成する回路を備えることを特徴とする金属空気電池。 In a metal-air battery comprising a negative electrode made of a metal electrode and a positive electrode made of an air electrode and used by being injected with an electrolyte,
The negative electrode is
Before the electrolyte injection, no passive film is formed on the surface,
It is a metal electrode in which a passive film is formed on the surface by the oxide generated by the battery reaction after the injection of the electrolyte,
A metal-air battery comprising a circuit that selectively forms a closed circuit including the negative electrode and the positive electrode in a state where a load is not connected to remove the passive film .
前記複数の単位電池からなる組電池の両端の前記負極と前記正極との間に、前記回路を設けた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。 A plurality of unit cells including the negative electrode and the positive electrode are connected in series,
5. The metal-air battery according to claim 1, wherein the circuit is provided between the negative electrode and the positive electrode at both ends of the assembled battery including the plurality of unit batteries. 6.
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Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0678465A (en) * | 1991-04-24 | 1994-03-18 | Fujitsu Ltd | Combination battery |
JP2005026143A (en) * | 2003-07-04 | 2005-01-27 | Toshiba Battery Co Ltd | Air cell |
JP2005130662A (en) * | 2003-10-27 | 2005-05-19 | Sony Corp | Battery pack |
JP2006093022A (en) * | 2004-09-27 | 2006-04-06 | Kobe Steel Ltd | Air secondary battery |
JP2012234799A (en) * | 2011-04-18 | 2012-11-29 | Tohoku Univ | Magnesium fuel cell |
JP2013230050A (en) * | 2012-04-26 | 2013-11-07 | Sekisui Chem Co Ltd | Power storage system |
JP2014054054A (en) * | 2012-09-06 | 2014-03-20 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Power supply |
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0678465A (en) * | 1991-04-24 | 1994-03-18 | Fujitsu Ltd | Combination battery |
JP2005026143A (en) * | 2003-07-04 | 2005-01-27 | Toshiba Battery Co Ltd | Air cell |
JP2005130662A (en) * | 2003-10-27 | 2005-05-19 | Sony Corp | Battery pack |
JP2006093022A (en) * | 2004-09-27 | 2006-04-06 | Kobe Steel Ltd | Air secondary battery |
JP2012234799A (en) * | 2011-04-18 | 2012-11-29 | Tohoku Univ | Magnesium fuel cell |
JP2013230050A (en) * | 2012-04-26 | 2013-11-07 | Sekisui Chem Co Ltd | Power storage system |
JP2014054054A (en) * | 2012-09-06 | 2014-03-20 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Power supply |
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