JP6305192B2 - 空気マグネシウム電池 - Google Patents
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Description
図1及び2を参照すると、本実施形態に係る空気マグネシウム電池10は、縦断方向Y及び横断方向X、それらに直交する厚さ方向Zとを有し、縦断方向Yにおいて互いに対向する第1及び第2面11,12と、厚さ方向Zにおいて互いに対向する第3及び第4面13,14と、横断方向Xにおいて互いに対向する第5面15及び第6面16とを有する角状の外枠体17を含む。空気マグネシウム電池10は、縦断方向Yの寸法L1が約50〜100mm、厚さ方向Zの寸法W1が約20〜70mm、横断方向Xの寸法W2が約20〜70mmであって、約1.0〜2.0Vの起電力を発生させることができる。空気マグネシウム電池10は、船舶等の大型タンカーに備え付けられた電気機械装置の動力源や災害等の緊急時における電力源としても使用可能であって、かかる場合には、各寸法L1,W1,W2は、数メートル以上の大きさを有し、それらを複合的に組み合わせることによってより大きな電力を発生させることもできる。
第1及び第2層31,32の平均細孔径及び容積については、水銀圧入法による平均細孔径分布(細孔直径7.6nm〜12.6μm)を、CARLO ERBA INSTRUMENTS社製の細孔分布測定器ポロシメーター2000型を使用して測定した。なお、第1及び第2層31,32における平均細孔径及び容積は、カーボン材や活性炭の粒子の大きさや粒子間間隙に依存するところ、平均細孔径および容積が所要の範囲内になるように粒子の大きさや成形条件等を調整する。
実施例1には、77重量%のカーボン材と23重量%のフッ素樹脂との混合から形成された第1層31と、95重量%の活性炭と5重量%のフッ素樹脂との混合から形成された第2層32との2層構造から構成されたカソード体を使用した。また、第1層31の平均細孔径は40nm、細孔容積は1ml/g、第2層32の平均細孔径は40nm、細孔容積は1.5ml/gである。
実施例2には、77重量%のカーボン材と23重量%のフッ素樹脂との混合から形成された第1層31と、79重量%の活性炭と6重量%のカーボン材と、15重量%のフッ素樹脂との混合から形成された第2層32との2層構造から構成されたカソード体を使用した。また、第1層31の平均細孔径は40nm、細孔容積は1ml/g、第2層32の平均細孔径は、30nm、細孔容積は1.0ml/gである。
比較例1には、カソード体が95重量%のカーボン材と、5重量%のフッ素樹脂とを混合して形成された第1層31のみからなるカソード体を使用した。
比較例2は、カソード体が77重量%のカーボン材と、23重量%のフッ素樹脂とを混合して形成された第1層31のみからなる。
比較例3は、カソード体が50重量%のカーボン材と、50重量%のフッ素樹脂とを混合して形成された第1層31のみからなる。
比較例4は、カソード体が79重量%の活性炭と、6重量%のカーボン材と、15重量%のフッ素樹脂とを混合して形成された第2層32のみからなる。
比較例5には、77重量%のカーボン材と23重量%のフッ素樹脂との混合から形成された第1層31と、40重量%の活性炭と60重量%のフッ素樹脂との混合から形成された第2層32との2層構造から構成されたカソード体20を使用した。
比較例6には、77重量%のカーボン材と23重量%のフッ素樹脂との混合から形成された第1層31と、79重量%の活性炭と6重量%のカーボン材と、15重量%のフッ素樹脂との混合から形成された第2層32との2層構造から構成されたカソード体20を使用した。また、第1層31の平均細孔径は40nm、細孔容積は1ml/g、第2層32の平均細孔径は、250nm、細孔容積は4.0ml/gであった。
比較例7には、77重量%のカーボン材と23重量%のフッ素樹脂との混合から形成された第1層31と、79重量%の活性炭と6重量%のカーボン材と、15重量%のフッ素樹脂との混合から形成された第2層32との2層構造から構成されたカソード体20を使用した。また、第1層31の平均細孔径は250nm、細孔容積は5.0ml/g、第2層32の平均細孔径は、250nm、細孔容積は4.0ml/gであった。
図6,7を参照すると、本実施形態において、空気マグネシウム電池10は、載置面49に載置されており、外枠体17の第3面13と第4面14とにそれぞれ位置する一対のカソード体20A,20Bと、外枠体17内に挿入されたアノード体21と、外枠体17内の発生ガスを排出するための通気システムとを有する。一対のカソード体20A,20Bがアノード体21を挟み込むように配置させることによって、1つのカソード体20Aのみを用いる場合に比して、より大きな電流を発生させることができる。アノード体21は、外枠体17の横断方向Xにおける寸法を2等分する中心線(中心軸)Pよりも第6面16側に位置している。外枠体17内には、その全体の許容容積の約50〜65%の容量の反応液24が注入される。
図10,11を参照すると、本実施形態に係る空気マグネシウム電池10は、断面凸状の外枠体17と、その第3面13に位置するカソード体20と、外枠体17内に挿入されたアノード体21と、通気システムとを有する。外枠体17は、アノード体21が挿通された幅狭部60と、幅狭部60の下方に位置する幅広部61とから構成される。幅狭部60と幅広部61との内部は連通されており、外枠体17内には反応液24が注入され、その液面24a上にはフロート54が浮いている。
図13(a),(b)を参照すると、本実施形態に係る空気マグネシウム電池10は、発電機能を備えた携帯用ライトであって、外枠体70は、円筒状の本体72と、本体72に取り外し可能に取り付けられた蓋体71とを有する。外枠体70の内部には、円棒状のアノード体73が中心線Pに対して横断方向Xの一方側へ偏倚して位置し、側面には一対のカソード体74が配置されている。外枠体70内には、第2実施形態と同様に、その許容容積の約50〜65%の反応液75が注入されている。蓋体71の内部には、LED,白球電球等の複数の光源76が配置されている。光源76にはアノード体73及びカソード体74から延出するリード線(図示せず)が電気的に接続されており、空気マグネシウム電池10による発電によって点灯する。
17,70 外枠体
20,74カソード体
21,73アノード体
24,反応液
24a 液面
25 注液域
31 第1層(電極層)
31a 第1層の一方面
32b 第1層の他方面
32 第2層(活性層)
33 第3層(集電層)
42 通気管
54 フロート
55 ジョイント
55a 開口端
60 幅狭部
61 幅広部
68a,68b 内壁
76 光源
79 操作部
S スペース
Claims (5)
- 外枠体と、前記外枠体に固定されたカソード体と、前記外枠体の内部に位置するアノード体とを含む空気マグネシウム電池において、
前記カソード体は、導電性のカーボン材とフッ素樹脂とを混合して形成された多孔質体からなる第1層と、前記外枠体内の反応液と接するように前記第1層の一方面に接合された、活性炭とフッ素樹脂とを混合して形成された多孔質体からなる第2層とから構成されており、
前記第1層における平均細孔径が20〜50nmであって、細孔の容積が0.1〜4.0ml/gであり、
前記第2層における平均細孔径が10〜40nmであって、細孔の容積が0.1〜3.0ml/gであることを特徴とする空気マグネシウム電池。 - 前記第1層の前記一方面の反対側に位置する他方面に、導電性の金属材料から形成された第3層が接合される請求項1に記載の空気マグネシウム電池。
- 前記第1層に混合されるフッ素樹脂の混合率は、10〜50重量%であって、前記第2層に混合されるフッ素樹脂の混合率は3〜30重量%である請求項1又は2に記載の空気マグネシウム電池。
- 前記第2層は前記第1層よりもその外形寸法が小さく、かつ、前記第3層は前記第2層よりも幅狭である請求項2に記載の空気マグネシウム電池。
- 前記第3層は、多孔質体である請求項2に記載の空気マグネシウム電池。
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