JP5751536B2 - 注液式空気電池、注液式空気電池組電池、及び注液式空気電池又は注液式空気電池組電池の使用方法 - Google Patents
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Description
本発明は、注液式空気電池、注液式空気電池組電池、及び注液式空気電池又は注液式空気電池組電池の使用方法に関する。
更に詳細には、本発明は、小型化し得る注液式空気電池、これを複数有する注液式空気電池組電池、及び注液式空気電池又は注液式空気電池組電池の使用方法に関する。
更に詳細には、本発明は、小型化し得る注液式空気電池、これを複数有する注液式空気電池組電池、及び注液式空気電池又は注液式空気電池組電池の使用方法に関する。
従来、使用者が直接電解液に触れることなく、操作性が簡便で、緊急時においても確実に電池を動作させることを目的とした空気電池が提案されている（特許文献１参照。）。
この空気電池は、複数の単電池を結束した集合電池と、電解液を収納した電解液収納容器と、電解液を溜めその中に集合電池を浸漬して発電を行う電池槽とを備えるものである。
この空気電池は、複数の単電池を結束した集合電池と、電解液を収納した電解液収納容器と、電解液を溜めその中に集合電池を浸漬して発電を行う電池槽とを備えるものである。
しかしながら、上記特許文献１に記載された空気電池にあっては、注液後の電解液収納容器の体積が無駄になるため、注液式空気電池全体として嵩張ってしまうという問題点があった。
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。
そして、本発明の目的とするところは、小型化し得る注液式空気電池、これを複数有する注液式空気電池組電池、及び注液式空気電池又は注液式空気電池組電池の使用方法を提供することにある。
そして、本発明の目的とするところは、小型化し得る注液式空気電池、これを複数有する注液式空気電池組電池、及び注液式空気電池又は注液式空気電池組電池の使用方法を提供することにある。
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた。
そして、その結果、空気電池の電解質を構成するための液体を保持する液体保持部の体積を有効活用することにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
そして、その結果、空気電池の電解質を構成するための液体を保持する液体保持部の体積を有効活用することにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の注液式空気電池は、正極及び負極を有する電極構造体と、空気電池の電解質を構成するための液体を保持する注液前の液体保持部及び空気電池の活物質とするための酸素含有ガスを流通させる注液後のガス流通部を兼ねる空間とを備えたものである。
また、本発明の注液式空気電池組電池は、上記本発明の注液式空気電池を複数有するものである。
更に、本発明の注液式空気電池又は注液式空気電池組電池の使用方法は、注液前の空気電池の電解質を構成するための液体を保持する液体保持部から該液体を電極構造体に供給し、その後、該液体保持部の該液体が所定量になったとき、空気電池の活物質とするための酸素含有ガスを流通させるガス流通部を兼ねる液体保持部に酸素含有ガスを供給する使用方法である。
本発明によれば、正極及び負極を有する電極構造体と、空気電池の電解質を構成するための液体を保持する注液前の液体保持部及び空気電池の活物質とするための酸素含有ガスを流通させる注液後のガス流通部を兼ねる空間とを備えた構成とした。
そのため、小型化し得る注液式空気電池、これを複数有する注液式空気電池組電池、及び注液式空気電池又は注液式空気電池組電池の使用方法を提供することができる。
そのため、小型化し得る注液式空気電池、これを複数有する注液式空気電池組電池、及び注液式空気電池又は注液式空気電池組電池の使用方法を提供することができる。
以下、本発明の注液式空気電池、注液式空気電池組電池、及び注液式空気電池又は注液式空気電池組電池の使用方法について詳細に説明する。
まず、本発明の一実施形態に係る注液式空気電池について詳細に説明する。
本実施形態の注液式空気電池は、正極及び負極を有する電極構造体と、空気電池の電解質を構成するための液体を保持する注液前の液体保持部及び空気電池の活物質とするための酸素含有ガスを流通させる注液後のガス流通部を兼ねる空間とを備えたものである。
本実施形態の注液式空気電池は、正極及び負極を有する電極構造体と、空気電池の電解質を構成するための液体を保持する注液前の液体保持部及び空気電池の活物質とするための酸素含有ガスを流通させる注液後のガス流通部を兼ねる空間とを備えたものである。
このような構成とすることにより、注液前に空気電池の電解質を構成するための液体を保持する液体保持部を、注液後に空気電池へ酸素含有ガスを供給するためのガス流通部として利用することができるため、注液式空気電池の小型化を図ることができる。
つまり、液体保持部は、注液式空気電池の使用開始前までは電解質を構成するための液体を保持するために用いられており必要な空間であるのに対して、注液が完了し電池が作動すると、空の液体保持部となるため無駄な空間となる。
これに対して、空気電池の正極に酸素含有ガス（例えば空気）を供給するためのガス流通部は、電池の使用開始前までは特に利用されずに無駄な空間であるのに対して、注液が完了し電池が作動している状態では、必要な空間となる。
このように、液体保持部とガス流通部とは、使用時の状態（注液前と注液後）において非常に相補的な関係にあることが分かる。
従って、電極構造体非保持部を、使用時の状態（注液前と注液後）に合わせて、液体保持部又はガス流通部として利用することにより、注液式空気電池の小型化を図ることができる。
つまり、液体保持部は、注液式空気電池の使用開始前までは電解質を構成するための液体を保持するために用いられており必要な空間であるのに対して、注液が完了し電池が作動すると、空の液体保持部となるため無駄な空間となる。
これに対して、空気電池の正極に酸素含有ガス（例えば空気）を供給するためのガス流通部は、電池の使用開始前までは特に利用されずに無駄な空間であるのに対して、注液が完了し電池が作動している状態では、必要な空間となる。
このように、液体保持部とガス流通部とは、使用時の状態（注液前と注液後）において非常に相補的な関係にあることが分かる。
従って、電極構造体非保持部を、使用時の状態（注液前と注液後）に合わせて、液体保持部又はガス流通部として利用することにより、注液式空気電池の小型化を図ることができる。
また、本実施形態の注液式空気電池は、正極の表面上であって且つ空間側に配置された液密通気部材を更に備えたものであることが好ましい。
このような構成とすることにより、電極構造体と、注液前の液体保持部及び注液後のガス流通部を兼ねる空間との配置がより適切なものとなり、注液式空気電池をより小型化することができる。
このような構成とすることにより、電極構造体と、注液前の液体保持部及び注液後のガス流通部を兼ねる空間との配置がより適切なものとなり、注液式空気電池をより小型化することができる。
更に、本実施形態の注液式空気電池は、液体保持部の液体を電極構造体に供給する液体供給制御手段と、液体保持部の液体が所定量になったとき、酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給制御手段とを更に備えたものであることが好ましい。
このような構成とすることにより、１つの空間で注液前の液体保持部及び注液後のガス流通部を兼ねることが可能となり、注液式空気電池をより小型化することができる。
このような構成とすることにより、１つの空間で注液前の液体保持部及び注液後のガス流通部を兼ねることが可能となり、注液式空気電池をより小型化することができる。
更にまた、本実施形態の注液式空気電池は、電極構造体保持部及び電極構造体非保持部を内部に有する筐体と、電極構造体保持部に配置され、正極及び負極を有する電極構造体と、筐体の内部に正極と対向した状態で配置された液密通気部材と、筐体に配設される液体供給制御手段と、筐体に配設される酸素含有ガス供給制御手段とを備えたものであることが好ましい。
そして、本実施形態の注液式空気電池においては、液密通気部材が、筐体の内部の少なくとも一部を電極構造体保持部と、電極構造体非保持部とに区画するものであることが好ましい。
また、本実施形態の注液式空気電池においては、電極構造体非保持部が、空気電池の電解質を構成するための液体を保持する液体保持部として機能するものであることが好ましい。
更に、本実施形態の注液式空気電池においては、液体供給制御手段によって液体が電極構造体へ供給された後、電極構造体非保持部が酸素含有ガスを流通させるガス流通部として機能するものであることが好ましい。
更にまた、本実施形態の注液式空気電池においては、酸素含有ガス供給制御手段が、筐体の外部からガス流通部への酸素含有ガスの供給を制御するものであることが好ましい。
そして、本実施形態の注液式空気電池においては、液密通気部材が、筐体の内部の少なくとも一部を電極構造体保持部と、電極構造体非保持部とに区画するものであることが好ましい。
また、本実施形態の注液式空気電池においては、電極構造体非保持部が、空気電池の電解質を構成するための液体を保持する液体保持部として機能するものであることが好ましい。
更に、本実施形態の注液式空気電池においては、液体供給制御手段によって液体が電極構造体へ供給された後、電極構造体非保持部が酸素含有ガスを流通させるガス流通部として機能するものであることが好ましい。
更にまた、本実施形態の注液式空気電池においては、酸素含有ガス供給制御手段が、筐体の外部からガス流通部への酸素含有ガスの供給を制御するものであることが好ましい。
このような構成とすることにより、注液前に空気電池の電解質を構成するための液体を保持する液体保持部を、注液後に空気電池へ酸素含有ガスを供給するためのガス流通部として利用することができる。更に、このような構成とすることにより、電極構造体と、注液前の液体保持部及び注液後のガス流通部を兼ねる空間との配置がより適切であり、１つの空間で注液前の液体保持部及び注液後のガス流通部を兼ねることが可能となる。そのため、注液式空気電池をより小型化することができる。
本発明においては、液密通気部材は、例えば撥水性を有するなどして、空気電池に含まれている電解液が漏液するの抑制ないし防止すると共に、正極上で３相界面を形成して反応性を向上させる。また、例えば、多孔質であり、ガスは比較的容易に流通する構造を有する。
つまり、後述する空気孔バルブなどで密閉された電極構造体非保持部の液体保持部に電解液を保持させると、液密通気部材の働きにより、電解液は浸透しない。そして、空気電池は、この状態においては、実際に動作することはできない。そこで、液密通気部材を迂回する流路で電解液が電極構造体に移動すると、電極構造体非保持部の電解液が存在していた液体保持部からは電解液がなくなる一方、電極構造体保持部に元々含まれていた空気が電極構造体非保持部に移動することとなる。そして、この状態で後述する空気孔バルブを開くことにより、酸素含有ガスを流通させることができ、空気電池として動作させることができる。
つまり、後述する空気孔バルブなどで密閉された電極構造体非保持部の液体保持部に電解液を保持させると、液密通気部材の働きにより、電解液は浸透しない。そして、空気電池は、この状態においては、実際に動作することはできない。そこで、液密通気部材を迂回する流路で電解液が電極構造体に移動すると、電極構造体非保持部の電解液が存在していた液体保持部からは電解液がなくなる一方、電極構造体保持部に元々含まれていた空気が電極構造体非保持部に移動することとなる。そして、この状態で後述する空気孔バルブを開くことにより、酸素含有ガスを流通させることができ、空気電池として動作させることができる。
次に、本発明の一実施形態に係る注液式空気電池について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の実施形態で引用する図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る注液式空気電池の概略を示す斜視図である。また、図２は、図１に示した注液式空気電池のＩＩ−ＩＩ線に沿った概略を示す断面図である。なお、図２（Ｂ）における矢印ａ及び矢印ｂは、それぞれ電解質を構成するための液体及び酸素含有ガスの流れ方向を示している。
図１及び図２に示すように、第１の実施形態の注液式空気電池１は、電極構造体保持部１１及び電極構造体非保持部１２を内部に有する筐体１０と、筐体１０の内部に配置され、正極２１Ａ、負極２１Ｂ及びセパレータ２１Ｃを有する電極構造体２１と、筐体１０の内部に配置され、空気電池１の電解質を構成するための液体２２と、筐体１０の内部に且つ該正極２１Ａと対向した状態で配置される液密通気部材１３と、筐体１０に配設される液体供給制御手段３０と、筐体１０に配設される酸素含有ガス供給制御手段４０とを備えるものである。
そして、液密通気部材１３は、その一例である撥水性多孔質樹脂から構成されており、筐体１０の内部の少なくとも一部を電極構造体２１を保持する電極構造体保持部１１と、電極構造体２１を保持しない電極構造体非保持部１２とに区画する。
また、電極構造体非保持部１２は、液体２２の一種である液状電解質（電解液）Ｅを保持する液体保持部１２Ａとして機能する（図２（Ａ）参照。）。
更に、液体供給制御手段３０は、流路３１とバルブ３２から構成され、バルブ３２の開閉などにより、液体保持部１２Ａから電極構造体２１への電解液Ｅの供給を制御する。つまり、バルブを開けて注液を開始し、バルブを閉じて注液を完了する。このとき、例えば電極構造体保持部に元々含まれていた空気が電極構造体非保持部に移動することとなる。
また、電解液Ｅが電極構造体２１へ供給された後、電極構造体非保持部１２が酸素含有ガスＧを流通させるガス流通部１２Ｂとして機能する（図２（Ｂ）参照。）。
更にまた、酸素含有ガス供給制御手段４０は、空気孔バルブ４１から構成され、空気孔バルブ４１の開閉などにより、筐体１０の外部からガス流通部１２Ｂへの酸素含有ガスＧの供給を制御する。
図１は、第１の実施形態に係る注液式空気電池の概略を示す斜視図である。また、図２は、図１に示した注液式空気電池のＩＩ−ＩＩ線に沿った概略を示す断面図である。なお、図２（Ｂ）における矢印ａ及び矢印ｂは、それぞれ電解質を構成するための液体及び酸素含有ガスの流れ方向を示している。
図１及び図２に示すように、第１の実施形態の注液式空気電池１は、電極構造体保持部１１及び電極構造体非保持部１２を内部に有する筐体１０と、筐体１０の内部に配置され、正極２１Ａ、負極２１Ｂ及びセパレータ２１Ｃを有する電極構造体２１と、筐体１０の内部に配置され、空気電池１の電解質を構成するための液体２２と、筐体１０の内部に且つ該正極２１Ａと対向した状態で配置される液密通気部材１３と、筐体１０に配設される液体供給制御手段３０と、筐体１０に配設される酸素含有ガス供給制御手段４０とを備えるものである。
そして、液密通気部材１３は、その一例である撥水性多孔質樹脂から構成されており、筐体１０の内部の少なくとも一部を電極構造体２１を保持する電極構造体保持部１１と、電極構造体２１を保持しない電極構造体非保持部１２とに区画する。
また、電極構造体非保持部１２は、液体２２の一種である液状電解質（電解液）Ｅを保持する液体保持部１２Ａとして機能する（図２（Ａ）参照。）。
更に、液体供給制御手段３０は、流路３１とバルブ３２から構成され、バルブ３２の開閉などにより、液体保持部１２Ａから電極構造体２１への電解液Ｅの供給を制御する。つまり、バルブを開けて注液を開始し、バルブを閉じて注液を完了する。このとき、例えば電極構造体保持部に元々含まれていた空気が電極構造体非保持部に移動することとなる。
また、電解液Ｅが電極構造体２１へ供給された後、電極構造体非保持部１２が酸素含有ガスＧを流通させるガス流通部１２Ｂとして機能する（図２（Ｂ）参照。）。
更にまた、酸素含有ガス供給制御手段４０は、空気孔バルブ４１から構成され、空気孔バルブ４１の開閉などにより、筐体１０の外部からガス流通部１２Ｂへの酸素含有ガスＧの供給を制御する。
このような構成とすることにより、注液前に空気電池の電解質を構成するための電解液を保持する液体保持部を、注液後に空気電池へ酸素含有ガスを供給するためのガス流通部として利用することができるため、注液式空気電池を小型化することができる。
また、このような構成とすることにより、電極構造体と、注液前の液体保持部及び注液後のガス流通部を兼ねる空間との配置が適切であるため、注液式空気電池を小型化することができる。
更に、このような構成とすることにより、１つの空間で注液前の液体保持部及び注液後のガス流通部を兼ねることが可能となり、注液式空気電池を小型化することができる。
また、このような構成とすることにより、電極構造体と、注液前の液体保持部及び注液後のガス流通部を兼ねる空間との配置が適切であるため、注液式空気電池を小型化することができる。
更に、このような構成とすることにより、１つの空間で注液前の液体保持部及び注液後のガス流通部を兼ねることが可能となり、注液式空気電池を小型化することができる。
以下、各構成について更に詳細に説明する。
［筐体１０］
筐体１０は、液密通気部材１３により、電極構造体保持部１１と電極構造体非保持部１２に区画されている。
筐体１０は、例えばステンレス（ＳＵＳ）や銅（Ｃｕ）などの金属材料により構成される。しかしながら、これらに限定されるものではない。例えば硬質塩化ビニールなどのプラスチック材料を適用することもできる。更には、アルミニウムラミネートフィルムを適用することもできる。
なお、例えば電解液としては、強アルカリ性である電解液を用いることがあるため、空気電池に適用される従来公知の材料の中でも、腐食に耐えられるものであることが好ましい。
筐体１０は、液密通気部材１３により、電極構造体保持部１１と電極構造体非保持部１２に区画されている。
筐体１０は、例えばステンレス（ＳＵＳ）や銅（Ｃｕ）などの金属材料により構成される。しかしながら、これらに限定されるものではない。例えば硬質塩化ビニールなどのプラスチック材料を適用することもできる。更には、アルミニウムラミネートフィルムを適用することもできる。
なお、例えば電解液としては、強アルカリ性である電解液を用いることがあるため、空気電池に適用される従来公知の材料の中でも、腐食に耐えられるものであることが好ましい。
［電極構造体２１］
電極構造体２１は、層状のセパレータ２１Ｃとこれを挟持する層状の正極２１Ａ及び層状の負極２２Ｂとを有している。これらが積層された構造を有している。
電極構造体２１は、層状のセパレータ２１Ｃとこれを挟持する層状の正極２１Ａ及び層状の負極２２Ｂとを有している。これらが積層された構造を有している。
正極２１Ａは、例えば、触媒成分、及び触媒成分を担持する導電性の触媒担体を含む。以下、触媒担体に触媒成分が担持されてなる複合体を「電極触媒」とも称する。
触媒成分としては、具体的には、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）等の金属及びこれらの合金などから選択することができる。
なお、合金とは、一般に金属元素に１種以上の金属元素又は非金属元素を加えたものであって、金属的性質をもっているものの総称である。合金の組織には、成分元素が別個の結晶となるいわば混合物である共晶合金、成分元素が完全に溶け合い固溶体となっているもの、成分元素が金属間化合物又は金属と非金属との化合物を形成しているものなどがあり、本発明ではいずれであってもよい。
触媒成分の形状や大きさは、特に限定されるものではなく、従来公知の触媒成分と同様の形状及び大きさを採用することができる。ただし、触媒成分の形状は、粒状であることが好ましい。触媒粒子の平均粒子径は、１〜３０ｎｍであることが好ましい。触媒粒子の平均粒子径がこのような範囲内の値であると、電気化学反応が進行する有効電極面積に関連する触媒利用率と担持の簡便さとのバランスを適切に制御することができる。
なお、本発明における「触媒粒子の平均粒子径」は、Ｘ線回折における触媒成分の回折ピークの半値幅より求められる結晶子径や、透過型電子顕微鏡像より調べられる触媒成分の粒子径の平均値として測定することができる。
触媒担体は、上述した触媒成分を担持するための担体、及び触媒成分と他の部材との間での電子の授受に関与する電子伝導パスとして機能する。触媒担体としては、触媒成分を所望の分散状態で担持させるための比表面積を有し、充分な電子伝導性を有しているものであればよく、主成分がカーボンであることが好ましい。
触媒担体としては、具体的には、カーボンブラック、活性炭、コークス、天然黒鉛、人造黒鉛などからなるカーボン粒子が挙げられる。なお、「主成分がカーボンである」とは、主成分として炭素原子を含むことをいい、炭素原子のみからなる、実質的に炭素原子からなる、の双方を含む概念である。なお、「実質的に炭素原子からなる」とは、２〜３質量％程度以下の不純物の混入が許容され得ることを意味する。
触媒担体のＢＥＴ比表面積は、触媒成分を高分散担持させるのに充分な比表面積であればよいが、好ましくは２０〜１６００ｍ２／ｇ、より好ましくは８０〜１２００ｍ２／ｇである。触媒担体の比表面積がこのような範囲内の値であると、触媒担体上での触媒成分の分散性と触媒成分の有効利用率とのバランスを適切に制御することができる。
触媒担体のサイズについても特に限定されないが、担持の簡便さ、触媒利用率、触媒層の厚みを適切な範囲で制御するなどの観点からは、平均粒子径を５〜２００ｎｍ程度、好ましくは１０〜１００ｎｍ程度とするとよい。
触媒担体に触媒成分が担持されてなる電極触媒において、触媒成分の担持量は、電極触媒の全量に対して、好ましくは１０〜８０質量％、より好ましくは３０〜７０質量％である。触媒成分の担持量がこのような範囲内の値であると、触媒担体上での触媒成分の分散度と触媒性能とのバランスが適切に制御され得る。なお、電極触媒における触媒成分の担持量は、誘導結合プラズマ発光分光法（ＩＣＰ）によって測定することができる。
しかしながら、これらに限定されるものではなく、空気電池に適用される従来公知の材料を適用することができる。
触媒成分としては、具体的には、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）等の金属及びこれらの合金などから選択することができる。
なお、合金とは、一般に金属元素に１種以上の金属元素又は非金属元素を加えたものであって、金属的性質をもっているものの総称である。合金の組織には、成分元素が別個の結晶となるいわば混合物である共晶合金、成分元素が完全に溶け合い固溶体となっているもの、成分元素が金属間化合物又は金属と非金属との化合物を形成しているものなどがあり、本発明ではいずれであってもよい。
触媒成分の形状や大きさは、特に限定されるものではなく、従来公知の触媒成分と同様の形状及び大きさを採用することができる。ただし、触媒成分の形状は、粒状であることが好ましい。触媒粒子の平均粒子径は、１〜３０ｎｍであることが好ましい。触媒粒子の平均粒子径がこのような範囲内の値であると、電気化学反応が進行する有効電極面積に関連する触媒利用率と担持の簡便さとのバランスを適切に制御することができる。
なお、本発明における「触媒粒子の平均粒子径」は、Ｘ線回折における触媒成分の回折ピークの半値幅より求められる結晶子径や、透過型電子顕微鏡像より調べられる触媒成分の粒子径の平均値として測定することができる。
触媒担体は、上述した触媒成分を担持するための担体、及び触媒成分と他の部材との間での電子の授受に関与する電子伝導パスとして機能する。触媒担体としては、触媒成分を所望の分散状態で担持させるための比表面積を有し、充分な電子伝導性を有しているものであればよく、主成分がカーボンであることが好ましい。
触媒担体としては、具体的には、カーボンブラック、活性炭、コークス、天然黒鉛、人造黒鉛などからなるカーボン粒子が挙げられる。なお、「主成分がカーボンである」とは、主成分として炭素原子を含むことをいい、炭素原子のみからなる、実質的に炭素原子からなる、の双方を含む概念である。なお、「実質的に炭素原子からなる」とは、２〜３質量％程度以下の不純物の混入が許容され得ることを意味する。
触媒担体のＢＥＴ比表面積は、触媒成分を高分散担持させるのに充分な比表面積であればよいが、好ましくは２０〜１６００ｍ２／ｇ、より好ましくは８０〜１２００ｍ２／ｇである。触媒担体の比表面積がこのような範囲内の値であると、触媒担体上での触媒成分の分散性と触媒成分の有効利用率とのバランスを適切に制御することができる。
触媒担体のサイズについても特に限定されないが、担持の簡便さ、触媒利用率、触媒層の厚みを適切な範囲で制御するなどの観点からは、平均粒子径を５〜２００ｎｍ程度、好ましくは１０〜１００ｎｍ程度とするとよい。
触媒担体に触媒成分が担持されてなる電極触媒において、触媒成分の担持量は、電極触媒の全量に対して、好ましくは１０〜８０質量％、より好ましくは３０〜７０質量％である。触媒成分の担持量がこのような範囲内の値であると、触媒担体上での触媒成分の分散度と触媒性能とのバランスが適切に制御され得る。なお、電極触媒における触媒成分の担持量は、誘導結合プラズマ発光分光法（ＩＣＰ）によって測定することができる。
しかしながら、これらに限定されるものではなく、空気電池に適用される従来公知の材料を適用することができる。
負極２１Ｂは、標準電極電位が水素より卑な金属単体又は合金から成る負極活物質を含む。
標準電極電位が水素より卑な金属単体としては、例えば亜鉛（Ｚｎ）、鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、マンガン（Ｍｎ）、ケイ素（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、バナジウム（Ｖ）などを挙げることができる。また、合金としてはこれらの金属元素に１種以上の金属元素又は非金属元素を加えたものを挙げることができる。なお、合金の組織には、成分元素が別個の結晶となるいわば混合物である共晶合金、成分元素が完全に溶け合い固溶体となっているもの、成分元素が金属間化合物又は金属と非金属との化合物を形成しているものなどがあることは、上述した通りである。
しかしながら、これらに限定されるものではなく、空気電池に適用される従来公知の材料を適用することができる。
標準電極電位が水素より卑な金属単体としては、例えば亜鉛（Ｚｎ）、鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、マンガン（Ｍｎ）、ケイ素（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、バナジウム（Ｖ）などを挙げることができる。また、合金としてはこれらの金属元素に１種以上の金属元素又は非金属元素を加えたものを挙げることができる。なお、合金の組織には、成分元素が別個の結晶となるいわば混合物である共晶合金、成分元素が完全に溶け合い固溶体となっているもの、成分元素が金属間化合物又は金属と非金属との化合物を形成しているものなどがあることは、上述した通りである。
しかしながら、これらに限定されるものではなく、空気電池に適用される従来公知の材料を適用することができる。
セパレータ２１Ｃは、例えば撥水処理を行っていないグラスペーパー、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィンからなる微多孔膜を挙げることができる。
しかしながら、これらに限定されるものではなく、空気電池に適用される従来公知の材料を適用することができる。
しかしながら、これらに限定されるものではなく、空気電池に適用される従来公知の材料を適用することができる。
［液体２２］
液体２２は、注液前は、電極構造体非保持部１２に保持されている。
液体２２である液状電解質（電解液）Ｅとしては、例えば塩化カリウム、塩化ナトリウム、水酸化カリウムなどの水溶液を適用することができるが、これらに限定されるものではなく、空気電池に適用される従来公知の電解液を適用することができる。
液体として電解液自体を用いると、予め濃度が均一に調製された液体（電解液）を電極構造体に供給することができるという利点がある。
液体２２は、注液前は、電極構造体非保持部１２に保持されている。
液体２２である液状電解質（電解液）Ｅとしては、例えば塩化カリウム、塩化ナトリウム、水酸化カリウムなどの水溶液を適用することができるが、これらに限定されるものではなく、空気電池に適用される従来公知の電解液を適用することができる。
液体として電解液自体を用いると、予め濃度が均一に調製された液体（電解液）を電極構造体に供給することができるという利点がある。
［液密通気部材１３］
液密通気部材１３は、正極２１Ａと対向した状態で配置され、筐体１０の内部の少なくとも一部を電極構造体２１を保持する電極構造体保持部１１と、電極構造体２１を保持しない電極構造体非保持部１２とに区画する。
本発明では、正極上に設けた液密通気部材を液体保持部を形成する一つの部材として利用することにより、注液式空気電池の小型化をより図ることができる。
上述したように液密通気部材は、例えば撥水性を有するなどして、空気電池に含まれている電解液が漏液するの抑制ないし防止すると共に、正極上で３相界面を形成して反応性を向上させる。また、例えば、多孔質であり、ガスは比較的容易に流通する構造を有する。
つまり、後述する空気孔バルブなどで密閉された電極構造体非保持部の液体保持部に電解液を保持させると、液密通気部材の働きにより、電解液は浸透しない。そして、この状態においては、実際に動作することはできない。そこで、液密通気部材を迂回する流路で電解液が電極構造体に移動すると、電極構造体非保持部の電解液が存在していた液体保持部からは電解液がなくなる一方、電極構造体保持部に元々含まれていた空気が電極構造体非保持部に移動することとなる。そして、この状態で後述する空気孔バルブを開くことにより、酸素含有ガスを流通させることができ、空気電池として動作させることができる。
液密通気部材１３は、例えば、撥水性多孔質樹脂から構成されている。撥水多孔質樹脂としては、ポリオレフィンやフッ素樹脂、これらの少なくとも１種を含む樹脂などを好適例として挙げることができる。
液密通気部材１３は、正極２１Ａと対向した状態で配置され、筐体１０の内部の少なくとも一部を電極構造体２１を保持する電極構造体保持部１１と、電極構造体２１を保持しない電極構造体非保持部１２とに区画する。
本発明では、正極上に設けた液密通気部材を液体保持部を形成する一つの部材として利用することにより、注液式空気電池の小型化をより図ることができる。
上述したように液密通気部材は、例えば撥水性を有するなどして、空気電池に含まれている電解液が漏液するの抑制ないし防止すると共に、正極上で３相界面を形成して反応性を向上させる。また、例えば、多孔質であり、ガスは比較的容易に流通する構造を有する。
つまり、後述する空気孔バルブなどで密閉された電極構造体非保持部の液体保持部に電解液を保持させると、液密通気部材の働きにより、電解液は浸透しない。そして、この状態においては、実際に動作することはできない。そこで、液密通気部材を迂回する流路で電解液が電極構造体に移動すると、電極構造体非保持部の電解液が存在していた液体保持部からは電解液がなくなる一方、電極構造体保持部に元々含まれていた空気が電極構造体非保持部に移動することとなる。そして、この状態で後述する空気孔バルブを開くことにより、酸素含有ガスを流通させることができ、空気電池として動作させることができる。
液密通気部材１３は、例えば、撥水性多孔質樹脂から構成されている。撥水多孔質樹脂としては、ポリオレフィンやフッ素樹脂、これらの少なくとも１種を含む樹脂などを好適例として挙げることができる。
［液体供給制御手段３０］
液体供給制御手段３０は、流路３１とバルブ３２から構成され、バルブ３２の開閉などにより、液体保持部１２Ａから電極構造体２１への電解液Ｅの供給を制御する。
流路３１やバルブ３２についても、筐体と同様の材料で構成することが好ましいが、これに限定されるものではない。また、液体供給用のポンプ等を適宜設けても良い。
液体供給制御手段３０は、流路３１とバルブ３２から構成され、バルブ３２の開閉などにより、液体保持部１２Ａから電極構造体２１への電解液Ｅの供給を制御する。
流路３１やバルブ３２についても、筐体と同様の材料で構成することが好ましいが、これに限定されるものではない。また、液体供給用のポンプ等を適宜設けても良い。
［酸素含有ガスＧ］
酸素含有ガスＧとしては、代表的には、酸素や空気を挙げることができるが、これらに限定されるものではなく、空気電池に適用される従来公知の酸素含有ガスを適用することができる。
酸素含有ガスＧとしては、代表的には、酸素や空気を挙げることができるが、これらに限定されるものではなく、空気電池に適用される従来公知の酸素含有ガスを適用することができる。
［酸素含有ガス供給制御手段４０］
酸素含有ガス供給制御手段４０は、空気孔バルブ４１から構成され、空気孔バルブ４１の開閉などにより、筐体１０の外部からガス流通部１２Ｂへの酸素含有ガスＧの供給を制御する。
空気孔バルブ４１についても、筐体と同様の材料で構成することが好ましいが、これに限定されるものではない。また、酸素含有ガス供給用のファン等を設けても良い。
酸素含有ガス供給制御手段４０は、空気孔バルブ４１から構成され、空気孔バルブ４１の開閉などにより、筐体１０の外部からガス流通部１２Ｂへの酸素含有ガスＧの供給を制御する。
空気孔バルブ４１についても、筐体と同様の材料で構成することが好ましいが、これに限定されるものではない。また、酸素含有ガス供給用のファン等を設けても良い。
（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態に係る注液式空気電池の概略を示す断面図である。なお、図３（Ｂ）における矢印ａ及び矢印ｂは、それぞれ電解質を構成するための液体及び酸素含有ガスの流れ方向を示している。第１の実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
図３に示すように、第２の実施形態の注液式空気電池１’は、液体供給制御手段３０の構成が、上述した第１の実施形態の注液式空気電池と相違している。
すなわち、本実施形態においては、液密通気部材１３の一部に切欠流路３３が設けられており、更にスライド式バルブ３４の開閉により、液体保持部１２Ａから電極構造体２１への電解液Ｅの供給を制御する。
図３は、第２の実施形態に係る注液式空気電池の概略を示す断面図である。なお、図３（Ｂ）における矢印ａ及び矢印ｂは、それぞれ電解質を構成するための液体及び酸素含有ガスの流れ方向を示している。第１の実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
図３に示すように、第２の実施形態の注液式空気電池１’は、液体供給制御手段３０の構成が、上述した第１の実施形態の注液式空気電池と相違している。
すなわち、本実施形態においては、液密通気部材１３の一部に切欠流路３３が設けられており、更にスライド式バルブ３４の開閉により、液体保持部１２Ａから電極構造体２１への電解液Ｅの供給を制御する。
このような構成とすることにより、注液前に空気電池の電解質を構成するための電解液を保持する液体保持部を、注液後に酸素含有ガスを供給するためのガス流通部として利用することができるため、注液式空気電池を小型化することができる。
また、このような構成とすることにより、電極構造体と、注液前の液体保持部及び注液後のガス流通部を兼ねる空間との配置が適切であるため、注液式空気電池を小型化することができる。
更に、このような構成とすることにより、１つの空間で注液前の液体保持部及び注液後のガス流通部を兼ねることが可能となり、注液式空気電池を小型化することができる。
更にまた、空気電池の正極への酸素含有ガス供給路となる液密通気部材の表面積が小さくなるものの、筐体外部に流路やバルブを設ける必要がないため、注液式空気電池をより小型化することができる。
また、このような構成とすることにより、電極構造体と、注液前の液体保持部及び注液後のガス流通部を兼ねる空間との配置が適切であるため、注液式空気電池を小型化することができる。
更に、このような構成とすることにより、１つの空間で注液前の液体保持部及び注液後のガス流通部を兼ねることが可能となり、注液式空気電池を小型化することができる。
更にまた、空気電池の正極への酸素含有ガス供給路となる液密通気部材の表面積が小さくなるものの、筐体外部に流路やバルブを設ける必要がないため、注液式空気電池をより小型化することができる。
（第３の実施形態）
図４は、第３の実施形態に係る注液式空気電池の概略を示す断面図である。なお、図４（Ｂ）における矢印ａ及び矢印ｂは、それぞれ電解質を構成するための液体及び酸素含有ガスの流れ方向を示している。第１の実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
図４に示すように、第３の実施形態の注液式空気電池１’’は、保管する電解質を構成するための液体の構成が、上述した第１の実施形態の注液式空気電池と相違している。
すなわち、本実施形態においては、電解質を構成するための液体２２が溶媒Ｓであり、電解質を構成するための電解質塩ＳＥを筐体の内部（電極構構造体保持部）に別途備えている。
図４は、第３の実施形態に係る注液式空気電池の概略を示す断面図である。なお、図４（Ｂ）における矢印ａ及び矢印ｂは、それぞれ電解質を構成するための液体及び酸素含有ガスの流れ方向を示している。第１の実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
図４に示すように、第３の実施形態の注液式空気電池１’’は、保管する電解質を構成するための液体の構成が、上述した第１の実施形態の注液式空気電池と相違している。
すなわち、本実施形態においては、電解質を構成するための液体２２が溶媒Ｓであり、電解質を構成するための電解質塩ＳＥを筐体の内部（電極構構造体保持部）に別途備えている。
このような構成とすることにより、注液前に空気電池の電解質を構成するための電解液を保持する液体保持部を、注液後に酸素含有ガスを供給するためのガス流通部として利用することができるため、注液式空気電池を小型化することができる。
また、このような構成とすることにより、電極構造体と、注液前の液体保持部及び注液後のガス流通部を兼ねる空間との配置が適切であるため、注液式空気電池を小型化することができる。
更に、このような構成とすることにより、１つの空間で注液前の液体保持部及び注液後のガス流通部を兼ねることが可能となり、注液式空気電池を小型化することができる。
更にまた、空気電池の負極の表面積が小さくなるものの、液体として、溶媒を用いているため、例えば、液体を中性の状態で保管することができ、筐体、特に電極構造体非保持部の材料設計の自由度が高くなるという利点がある。
また、このような構成とすることにより、電極構造体と、注液前の液体保持部及び注液後のガス流通部を兼ねる空間との配置が適切であるため、注液式空気電池を小型化することができる。
更に、このような構成とすることにより、１つの空間で注液前の液体保持部及び注液後のガス流通部を兼ねることが可能となり、注液式空気電池を小型化することができる。
更にまた、空気電池の負極の表面積が小さくなるものの、液体として、溶媒を用いているため、例えば、液体を中性の状態で保管することができ、筐体、特に電極構造体非保持部の材料設計の自由度が高くなるという利点がある。
なお、液体２２である溶媒Ｓとしては、例えば水などを適用することができるが、これらに限定されるものではなく、空気電池に適用される従来公知の電解液の溶媒を適用することができる。
また、電解質塩としては、例えば塩化カリウム、塩化ナトリウム、水酸化カリウムなどを適用することができる。
また、電解質塩としては、例えば塩化カリウム、塩化ナトリウム、水酸化カリウムなどを適用することができる。
次に、本発明の一実施形態に係る注液式空気電池組電池について詳細に説明する。
本実施形態の注液式空気電池組電池は、上述した本発明の一実施形態に係る注液式空気電池を複数有するものである。
このような構成とすることにより、注液前に空気電池の電解質を構成するための液体を保持する液体保持部を、注液後に酸素含有ガスを供給するためのガス流通部として利用することなどができるため、注液式空気電池組電池の小型化を図ることができる。
本実施形態の注液式空気電池組電池は、上述した本発明の一実施形態に係る注液式空気電池を複数有するものである。
このような構成とすることにより、注液前に空気電池の電解質を構成するための液体を保持する液体保持部を、注液後に酸素含有ガスを供給するためのガス流通部として利用することなどができるため、注液式空気電池組電池の小型化を図ることができる。
次に、本発明の一実施形態に係る注液式空気電池組電池について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の実施形態で引用する図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
（第４の実施形態）
図５は、第４の実施形態に係る注液式空気電池組電池の概略を示す斜視図である。また、図６は、図５に示した注液式空気電池組電池のＶＩ−ＶＩ線に沿った概略を示す断面図である。なお、図６（Ｂ）における矢印ａ及び矢印ｂは、それぞれ電解質を構成するための液体及び酸素含有ガスの流れ方向を示している。第１〜３の実施形態の注液式空気電池において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
図５及び図６に示すように、第４の実施形態の注液式空気電池組電池１００は、積層された複数の注液式空気電池１’’’を有している（図では２つの注液式空気電池を有している。）。
そして、注液式空気電池１’’’は、電極構造体保持部１１及び電極構造体非保持部１２を内部に有する筐体１０と、筐体１０の内部に配置され、正極２１Ａ、負極２１Ｂ及びセパレータ２１Ｃを有する電極構造体２１と、筐体１０の内部に配置され、空気電池１の電解質を構成するための液体２２と、筐体１０の内部に且つ該正極２１Ａと対向した状態で配置される液密通気部材１３と、筐体１０に配設される液体供給制御手段３０と、筐体１０に配設される酸素含有ガス供給制御手段４０とを備えるものである。
そして、液密通気部材１３は、その一例である撥水性多孔質樹脂から構成されており、筐体１０の内部の少なくとも一部を電極構造体２１を保持する電極構造体保持部１１と、電極構造体２１を保持しない電極構造体非保持部１２とに区画する。
また、電極構造体非保持部１２は、液体２２の一種である液状電解質（電解液）Ｅを保持する液体保持部１２Ａとして機能する（図２（Ａ）参照。）。
更に、液体供給制御手段３０は、流路３１とバルブ３２から構成され、バルブ３２の開閉により、液体保持部１２Ａから電極構造体２１への電解液Ｅの供給を制御する。
また、電解液Ｅが電極構造体２１へ供給された後、電極構造体非保持部１２が酸素含有ガスＧを流通させるガス流通部１２Ｂとして機能する（図２（Ｂ）参照。）。
更にまた、酸素含有ガス供給制御手段４０は、空気孔バルブ４１から構成され、筐体１０の外部からガス流通部１２Ｂへの酸素含有ガスＧの供給を制御する。
図５は、第４の実施形態に係る注液式空気電池組電池の概略を示す斜視図である。また、図６は、図５に示した注液式空気電池組電池のＶＩ−ＶＩ線に沿った概略を示す断面図である。なお、図６（Ｂ）における矢印ａ及び矢印ｂは、それぞれ電解質を構成するための液体及び酸素含有ガスの流れ方向を示している。第１〜３の実施形態の注液式空気電池において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
図５及び図６に示すように、第４の実施形態の注液式空気電池組電池１００は、積層された複数の注液式空気電池１’’’を有している（図では２つの注液式空気電池を有している。）。
そして、注液式空気電池１’’’は、電極構造体保持部１１及び電極構造体非保持部１２を内部に有する筐体１０と、筐体１０の内部に配置され、正極２１Ａ、負極２１Ｂ及びセパレータ２１Ｃを有する電極構造体２１と、筐体１０の内部に配置され、空気電池１の電解質を構成するための液体２２と、筐体１０の内部に且つ該正極２１Ａと対向した状態で配置される液密通気部材１３と、筐体１０に配設される液体供給制御手段３０と、筐体１０に配設される酸素含有ガス供給制御手段４０とを備えるものである。
そして、液密通気部材１３は、その一例である撥水性多孔質樹脂から構成されており、筐体１０の内部の少なくとも一部を電極構造体２１を保持する電極構造体保持部１１と、電極構造体２１を保持しない電極構造体非保持部１２とに区画する。
また、電極構造体非保持部１２は、液体２２の一種である液状電解質（電解液）Ｅを保持する液体保持部１２Ａとして機能する（図２（Ａ）参照。）。
更に、液体供給制御手段３０は、流路３１とバルブ３２から構成され、バルブ３２の開閉により、液体保持部１２Ａから電極構造体２１への電解液Ｅの供給を制御する。
また、電解液Ｅが電極構造体２１へ供給された後、電極構造体非保持部１２が酸素含有ガスＧを流通させるガス流通部１２Ｂとして機能する（図２（Ｂ）参照。）。
更にまた、酸素含有ガス供給制御手段４０は、空気孔バルブ４１から構成され、筐体１０の外部からガス流通部１２Ｂへの酸素含有ガスＧの供給を制御する。
このような構成とすることにより、注液前に空気電池の電解質を構成するための電解液を保持する液体保持部を、注液後に酸素含有ガスを供給するためのガス流通部として利用することができるため、注液式空気電池組電池を小型化することができる。
また、このような構成とすることにより、電極構造体と、注液前の液体保持部及び注液後のガス流通部を兼ねる空間との配置が適切であるため、注液式空気電池組電池を小型化することができる。
更に、このような構成とすることにより、１つの空間で注液前の液体保持部及び注液後のガス流通部を兼ねることが可能となり、注液式空気電池組電池を小型化することができる。
また、このような構成とすることにより、電極構造体と、注液前の液体保持部及び注液後のガス流通部を兼ねる空間との配置が適切であるため、注液式空気電池組電池を小型化することができる。
更に、このような構成とすることにより、１つの空間で注液前の液体保持部及び注液後のガス流通部を兼ねることが可能となり、注液式空気電池組電池を小型化することができる。
次に、本発明の一実施形態に係る注液式空気電池又は注液式空気電池組電池の使用方法について詳細に説明する。
本実施形態の注液式空気電池又は注液式空気電池組電池の使用方法は、上記本発明の一実施形態に係る注液式空気電池又は注液式空気電池組電池の使用方法であって、注液前の空気電池の電解質を構成するための液体を保持する液体保持部から該液体を電極構造体に供給し、その後、該液体保持部の該液体が所定量になったとき、空気電池の活物質とするための酸素含有ガスを流通させるガス流通部を兼ねる液体保持部に酸素含有ガスを供給する使用方法である。
本実施形態の注液式空気電池又は注液式空気電池組電池の使用方法は、上記本発明の一実施形態に係る注液式空気電池又は注液式空気電池組電池の使用方法であって、注液前の空気電池の電解質を構成するための液体を保持する液体保持部から該液体を電極構造体に供給し、その後、該液体保持部の該液体が所定量になったとき、空気電池の活物質とするための酸素含有ガスを流通させるガス流通部を兼ねる液体保持部に酸素含有ガスを供給する使用方法である。
このような方法で使用することにより、１つの空間で注液前の液体保持部及び注液後のガス流通部を兼ねることが可能となり、注液式空気電池や注液式空気電池組電池を小型化することができる。
また、使用（発電）に際して、液体保持部に残った液体を先に排出しておくことが好ましい。ガス流通路として機能することとなる液体保持部に残った液体は、液密通気部材上にある場合、空気電池における発電を阻害することとなる。そのため、液体を、例えば上述した酸素含有ガス供給制御手段によるガス供給量を多くすること等によって吹き飛ばす、酸素含有ガス供給制御手段によって比較的温かいガスを供給することによって乾燥させることなどによって、排出することが好ましい。
以上、本発明を若干の実施形態によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
例えば、上述した各実施形態に記載した構成は、各実施形態毎に限定されるものではなく、例えば電解質を構成するための液体については、電解液自体、溶媒（だたし、電解質塩を別途備えることを要する。）のいずれを用いてもよい。
１、１’、１’’、１’’’ 注液式空気電池
１０ 筐体
１１ 電極構造体保持部
１２ 電極構造体非保持部
１２Ａ 液体保持部
１２Ｂ ガス流通部
１３ 液密通気部材
２１ 電極構造体
２１Ａ 正極
２１Ｂ 負極
２１Ｃ セパレータ
２２ 液体
３０ 液体供給制御手段
３１ 流路
３２ バルブ
３３ 切欠流路
３４ スライド式バルブ
４０ 酸素含有ガス供給制御手段
４１ 空気孔バルブ
１００ 注液式空気電池組電池
Ｅ 液状電解質
Ｇ 酸素含有ガス
Ｓ 溶媒
ＳＥ 電解質塩
１０ 筐体
１１ 電極構造体保持部
１２ 電極構造体非保持部
１２Ａ 液体保持部
１２Ｂ ガス流通部
１３ 液密通気部材
２１ 電極構造体
２１Ａ 正極
２１Ｂ 負極
２１Ｃ セパレータ
２２ 液体
３０ 液体供給制御手段
３１ 流路
３２ バルブ
３３ 切欠流路
３４ スライド式バルブ
４０ 酸素含有ガス供給制御手段
４１ 空気孔バルブ
１００ 注液式空気電池組電池
Ｅ 液状電解質
Ｇ 酸素含有ガス
Ｓ 溶媒
ＳＥ 電解質塩
Claims (14)
- 正極及び負極を有する電極構造体と、空気電池の電解質を構成するための液体を保持する注液前の液体保持部及び空気電池の活物質とするための酸素含有ガスを流通させる注液後のガス流通部を兼ねる空間とを備えたことを特徴とする注液式空気電池。
- 上記正極の表面上であって且つ上記空間側に配置された液密通気部材を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の注液式空気電池。
- 上記液体保持部の液体を上記電極構造体に供給する液体供給制御手段と、該液体保持部の液体が所定量になったとき、酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給制御手段とを更に備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の注液式空気電池。
- 電極構造体保持部及び電極構造体非保持部を内部に有する筐体と、
上記電極構造体保持部に配置された上記電極構造体と、
上記筐体の内部の少なくとも一部を上記電極構造体保持部と、上記電極構造体非保持部とに区画する上記液密通気部材と、
上記筐体に配設される上記液体供給制御手段と、
上記筐体に配設される上記酸素含有ガス供給制御手段と、
を備え、
上記電極構造体非保持部が、空気電池の電解質を構成するための液体を保持する上記液体保持部として機能し、
上記液体供給制御手段によって上記液体が上記電極構造体へ供給された後、上記電極構造体非保持部が酸素含有ガスを流通させる上記ガス流通部として機能し、
上記酸素含有ガス供給制御手段が、上記筐体の外部から上記ガス流通部への上記酸素含有ガスの供給を制御する、
ことを特徴とする請求項３に記載の注液式空気電池。 - 上記液体が液状電解質であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つの項に記載の注液式空気電池。
- 上記液体が溶媒であり、
上記筐体の内部及び上記液体供給制御手段の内部の少なくとも一方に配置され、上記空気電池の電解質を構成する電解質塩を更に備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つの項に記載の注液式空気電池。 - 上記液密通気部材が撥水性多孔質樹脂であることを特徴とする請求項２〜６のいずれか１つの項に記載の注液式空気電池。
- 上記撥水性多孔質樹脂が、ポリオレフィン及びフッ素樹脂の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項７に記載の注液式空気電池。
- 上記液体が水を含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つの項に記載の注液式空気電池。
- 上記負極が、標準電極電位が水素より卑な金属単体又は合金からなる負極活物質を含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つの項に記載の注液式空気電池。
- 上記標準電極電位が水素より卑な金属単体又は合金が亜鉛、鉄、アルミニウム、マグネシウム、マンガン、ケイ素、チタン、クロム及びバナジウムからなる群より選ばれる少なくとも１種を含む金属単体又は合金であることを特徴とする請求項１０に記載の注液式空気電池。
- 請求項１〜１１のいずれか１つの項に記載の注液式空気電池を複数有することを特徴とする注液式空気電池組電池。
- 請求項１〜１１の注液式空気電池又は請求項１２の注液式空気電池組電池の使用方法であって、
注液前の空気電池の電解質を構成するための液体を保持する液体保持部から該液体を電極構造体に供給し、その後、該液体保持部の該液体が所定量になったとき、空気電池の活物質とするための酸素含有ガスを流通させるガス流通部を兼ねる液体保持部に酸素含有ガスを供給することを特徴とする注液式空気電池又は注液式空気電池組電池の使用方法。 - 上記液体保持部に残った液体を排出することを特徴とする請求項１３に記載の注液式空気電池又は注液式空気電池組電池の使用方法。
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