JP6559505B2

JP6559505B2 - 金属空気電池

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Publication number: JP6559505B2
Application number: JP2015168255A
Authority: JP
Inventors: 耕作齋田; 博幸飯塚
Original assignee: Furukawa Battery Co Ltd
Current assignee: Furukawa Battery Co Ltd
Priority date: 2015-08-27
Filing date: 2015-08-27
Publication date: 2019-08-14
Anticipated expiration: 2035-08-27
Also published as: JP2017045654A

Description

本発明は、空気極と金属極とが配置される電槽を備える金属空気電池に関する。

金属空気電池には、空気極（正極）と金属極（負極）とを支持する電槽を備え、この電槽が紙を含有するシート材で形成された構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この種の金属空気電池は、正極の活物質として空気中の酸素を利用するので、高いエネルギー密度を有し、次世代の電池として注目されている。金属空気電池の一例として，マグネシウム金属またはマグネシウム合金を負極活物質とするマグネシウム空気電池が挙げられる。マグネシウム空気電池では、放電の際に正極は（１）式の反応が進行し、負極は（２）式の反応が進行し、全体では（３）式となる。

（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）

このような化学反応が進行すると金属極であるマグネシウム金属又はマグネシウム合金が消費され徐々に減少していく。

特許第５６８７７９５号公報

ところで、従来の構成では、紙製の電槽で金属極を支持し、金属極を電槽の上下に渡って配置している。このため、金属極の放電反応に寄与しない領域が多くなり、コスト増や重量増の要因となる。
また、金属極を電槽の底面に載置する構成の場合、放電に伴って生成される反応生成物が金属極と空気極との間の下方に堆積し、金属極と空気極との離間距離を変動させる恐れもある。離間距離のばらつきは、電池性能のばらつきに直結する。特に電解液に水溶液を使うマグネシウム空気電池の場合、電解液抵抗が高いため、離間距離のばらつきが放電特性に大きく影響する。

そこで、本発明の目的は、電池性能のばらつきを抑制し、且つ、金属極のコストダウンに有利な金属空気電池を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、空気極と金属極とが配置される電槽を備え、前記電槽が紙を含有するシート材で形成された金属空気電池において、前記電槽は、前記空気極で覆われる開口部を有し、前記金属極は、前記開口部よりも大きく形成され、前記電槽に載置され、前記金属極を前記空気極と対向する位置に支持する支持部材を備え、前記支持部材は、前記金属極と前記空気極の離間距離を一定にするとともに、前記金属極を前記電槽の底面から浮かして支持し、かつ、前記金属極における前記開口部と対向する領域を外れた領域に装着され、前記金属極における前記開口部と対向する領域の左右外側の領域を、上下方向に連続して覆うことを特徴とする。

また、上記構成において、前記支持部材は、前記金属極と前記空気極との離間距離を一定に規制するように前記電槽の内面に当接する当接部を有するようにしても良い。

また、上記構成において、前記当接部は、前記金属極と前記空気極との並び方向に対して直角方向のずれを規制するように前記電槽の前記内面と異なる内面に更に当接しても良い。

また、上記構成において、前記支持部材は、左右一対で設けられるとともに、各支持部材の上下中央を横切る水平面に対して上下対称形状に形成され、前記支持部材の上下中央に、前記金属極の左右下端部が載置される載置部が設けられ、前記載置部を基準に上方が前記金属極を保持する保持部に形成され、前記載置部を基準に下方が、前記金属極をフローティング支持する脚部に形成され、前記金属極の左右下端部は、上方に切り欠かれた切り欠き部に形成されるようにしても良い。

本発明では、電槽に載置され、金属極を空気極と対向する位置に支持する支持部材を備え、前記支持部材は、前記金属極と前記空気極の離間距離を一定にするとともに、前記金属極を前記電槽の底面から浮かして支持するので、金属極と空気極の離間距離のばらつきを回避するとともに、反応生成物の待避スペースを確保でき、電池性能のばらつきを抑制できる。また、金属極を小型化し易く、金属極のコストダウンに有利である。

本発明の実施形態に係る金属空気電池の斜視図である。金属空気電池の内部構造を正面側から示した図である。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。金属極と左右一対の支持部材とを分離した状態を示した図である。金属極に左右一対の支持部材を装着した状態を示した図である。支持部材の斜視図である。支持部材を各方向から示した図であり、（Ａ）は正面から見た図、（Ｂ）は（Ａ）の上方から見た図、（Ｃ）は（Ａ）の下方から見た図、（Ｄ）は（Ａ）の右側面から見た図、（Ｅ）は（Ｄ）のＥ−Ｅ断面図である。変形例に係る金属空気電池の斜視図である。図８の金属空気電池に使用される支持部材の斜視図である。

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。
図１は本発明の実施形態に係る金属空気電池１０の斜視図である。図２は金属空気電池１０の内部構造を正面側（前側）から示した図であり、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。なお、図２は、説明の便宜上、図１に示す空気極１３を省略し、開口部２２Ｋを二点鎖線で示している。
金属空気電池１０は、紙を含有するシートで形成された電槽１１を備え、この電槽１１内に、一対の極板を構成する空気極１３と金属極１５とが対向配置されている。この金属空気電池１０は、電槽１１内に電解液が注液されることによって、空気極１３と金属極１５との間に電解液が満たされて発電を開始する一次電池である。この発電時には、空気極１３が正極として機能し、金属極１５が負極として機能する。なお、図２中、符号ＵＬは、電槽に注入される電解液の上面位置を示している。

電槽１１は、薄型の直方体形状であり、紙を含有するシートを折り曲げることによって、電槽１１の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とを一体に有している。
前壁部２２及び後壁部２３は、同一形状の面であって、互いに平行に配置され、電槽１１の中で最も大きい面を形成している。前壁部２２は、矩形の開口部２２Ｋを有しており、この開口部２２Ｋは矩形の空気極１３によって覆われている。

本説明において、上下左右などの各方向は、金属空気電池１０を使用するときの方向に対応しており、図１等に示す符号Ｘは前方向を示し、符号Ｙは右方向を示し、符号Ｚは上方向を示している。Ｘ方向は空気極１３と金属極１５の並び方向とも一致している。なお、使用状況などによっては設置方向が変更される場合もある。

電槽１１を形成するシートは、所定のシート材を打抜機で打ち抜くことによって形成され、例えば、この打ち抜きシートを、上下に分割するように二つ折りし、二つ折りにより左右に開放する部分を塞ぐように左右の端部を重ねて溶着することによって、底板部２１、前壁部２２、後壁部２３及び左右の側壁部２４が形成される。さらに、二つ折りされた上端部分の両方、或いは一方を折り曲げ、開口を覆うように溶着することによって上板部２５が形成される。なお、電槽１１の折り曲げ方や形状は、上記に限られず、中空の箱形状に形成可能な範囲で適宜に変更可能である。

このシートには、基材を構成する紙の表面にフィルムを設けたシート材が用いられ、具体例を挙げると、熱融着性樹脂（例えば、ポリエチレン（ＰＥ））で少なくとも内面がラミネート加工された紙、つまり、ラミネート紙が用いられる。電槽１１にラミネート紙を用いることで、電解液が外部に染み出すことがなく、金属缶や樹脂製容器を使用する場合に比して、軽量かつ安価であり、紙ゴミとして容易に廃棄可能である。本構成で採用するラミネート紙は、中性紙からなる基材（紙層とも称する）の表裏両面にフィルムを設けた両面ラミネート紙である。なお、両面ラミネート紙に限らず、片面ラミネート紙でも良い。

空気極１３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品である。この空気極１３は、集電体を構成する矩形状の銅メッシュの両面に、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る。この空気極１３は、電槽１１に設けられた開口部２２Ｋを介して電槽１１内に露出するので、この開口部２２Ｋ内の領域が実質的に空気極１３として機能する部分となる。
なお、非透液性については、非透液性を有するシートを別途設けて確保しても良い。また、空気極１３は上記構成に限らず、公知の構成を広く適用可能である。

金属極１５は、空気極１３と対向するように電槽１１の内部に支持されている。この金属極１５には、マグネシウム合金が用いられ、空気極１３と平行に配置されている。この金属空気電池１０の電解液には、塩化ナトリウム水溶液が使用される。つまり、本実施形態の金属空気電池１０はマグネシウム空気電池である。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の内部に、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良い。

本実施形態では、金属極１５に左右一対の支持部材３０が装着され、これら支持部材３０を介して金属極１５が電槽１１内に支持される。
図４は金属極１５と左右一対の支持部材３０とを分離した状態を示した図であり、図５は金属極１５に左右一対の支持部材３０を装着した状態を示した図である。
図４に示すように、金属極１５は、正面視で矩形形状の金属板に対し、左右の側部１５Ａから上方に延びるタブ部１５Ａ１を一体に設けるとともに、左右の側部１５Ａの下部（左右下端部）が上方に切り欠かれた切り欠き部１５Ａ２に形成されている。この左右一対のタブ部１５Ａ１と切り欠き部１５Ａ２とは、上下方向に並ぶとともに同一の外形状に形成されている。

これによって、図４に示すように、この金属極１５の上面と下面とが同一形状に形成され、一枚の金属板（本構成ではマグネシウム合金の板）から金属極１５を切り抜く際に、隙間を空けずに連続で切り抜くことが可能である。従って、材料となる金属板の無駄を回避して多数の金属極１５を効率良く製作することができる。

金属極１５の左右の側部１５Ａを除く領域（以下、「金属極１５の中央部」と言う）１５Ｃは、矩形形状に形成されている（図４中、ハッチングを示して示す）。金属極１５の中央部１５Ｃは、空気極１３で覆われる矩形の開口部２２Ｋ（図２）と同一の外形状に形成されている。図５に示すように、金属極１５の左右の側部１５Ａに支持部材３０がそれぞれ装着される。つまり、金属極１５は、空気極１３よりも少なくとも左右方向（Ｙ方向）に長い大型の極板に形成されている。
本構成では、支持部材３０とともに金属極１５を電槽１１内に挿入した場合に、支持部材３０によって金属極１５が電槽１１に位置決めされる。これにより、金属極１５の中央部１５Ｃが、開口部２２Ｋ（図２）を介して内部に露出する空気極１３の全面積に対向し、且つ、空気極１３と金属極１５との離間距離ＬＤ（図３）が一定に保たれるようになっている。なお、支持部材３０を予め電槽１１内に挿入しておき、その後、金属極１５を挿入しても良い。

なお、金属極１５の中央部１５Ｃと電槽１１の開口部２２Ｋとが同一の形状とは、完全に同一の形状には限定されない。空気極１３を効率良く利用可能な範囲内で形状が違っていても良く、例えば、金属極１５の中央部１５Ｃが電槽１１の開口部２２Ｋよりも上下又は左右などに大きい形状であっても良い。
金属極１５のタブ部１５Ａ１には、不図示の電気配線が接続され、この電気配線を介して発電電力が外部に出力される。これらタブ部１５Ａ１は、電解液の上面ＵＬ（図２）よりも上方に露出し、この露出部分に縁取り金具（鳩目、又は、ハトメとも称する金具）を用いたり、溶接（抵抗溶接、超音波溶接）などを介して電気配線が接続される。

図６は支持部材３０の斜視図である。左右一対の支持部材３０は同一部品で形成されている。なお、図６では、説明を判り易くする観点から、正面視で左側の支持部材３０として使用する場合の各方向Ｘ、Ｙ、Ｚを示している。
この支持部材３０は、樹脂材を一体成形することによって製作され、金属極１５に着脱自在に装着される支持部材本体３１と、支持部材本体３１から張り出して電槽１１の内面に当接する複数（４個）の当接部４１とを備えている。なお、前記支持部材３１として、紙（ラミネートされた紙や、射出成型に使える紙材）を使用することも可能である。

支持部材本体３１は、前後方向（図６中、Ｘ方向）に間隔を空けて上下方向（図６中、Ｙ方向）に平行に延びる前後一対の板部３２と、前後一対の板部３２を左右方向外側（図６中、−Ｙ方向）にて連結する連結部３４とを有している。前記金属極１５の厚みより板部３２の先端突出部３２Ｔの厚みを幅狭にし、この連結部３４を基準にして一対の板部３２が弾性変形することで、一対の板部３２がその間隔を拡げるように開閉自在となる。これにより、一対の板部３２間に金属極１５の一方の側部１５Ａを容易に出し入れすることができる。

一対の板部３２間に金属極１５の一方の側部１５Ａを挿入することによって、金属極１５が板部３２間に挟まり、支持部材３０に対する金属極１５の前後方向の移動が規制される。また、板部３２間に挿入された金属極１５は、一対の板部３２の上下中央を水平に架橋する架橋部３５の上に載置されることによって、支持部材３０に対する金属極１５の下方への移動が規制される。これによって、金属極１５が支持部材３０に支持される。
このようにして、金属極１５に凹凸を設けるなどの加工を施すことなく、摩擦力などを利用して金属極１５が支持部材３０に固定される。

また、板部３２間を架橋する架橋部３５には、図５などに示すように、金属極１５の左右下端部に設けた切り欠き部１５Ａ２が載置される。これにより、金属極１５の中央部１５Ｃの下端は、支持部材３０の下端よりも上方であって、支持部材３０の上下中央位置に設けた架橋部３５よりも低い位置に配置される。
図２に示すように、左右の支持部材３０は電槽１１の底板部２１の上に載置されるので、金属極１５は、電槽１１の底板部２１から隙間Ｓだけ浮いた状態で支持される。このようにして金属極１５が電槽１１にフローティング支持される。

以下、支持部材３０について更に説明する。
図７は支持部材３０を各方向から示した図であり、図７（Ａ）は正面から見た図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）の上方から見た図、図７（Ｃ）は図７（Ａ）の下方から見た図である。また、図７（Ｄ）は図７（Ａ）の右側面から見た図、図７（Ｅ）は図７（Ｄ）のＥ−Ｅ断面図である。
これら図に示すように、一対の板部３２を連結する連結部３４は、上下方向に間隔Ｋ（図７（Ｄ）及び図７（Ｅ）参照）を空けて一対の板部３２を繋いでいる。これにより、連結部３４を基準にして一対の板部３２をより容易に拡げやすくなり、金属極１５の着脱が容易になり、且つ、金属極１５の装着時に、金属極１５の表面に沿って板部３２が柔軟に変形して金属極１５を面で押さえ易くなる。なお、一対の板部３２の上下中央部間には、架橋部３５が架橋し、前記架橋部３５は前記板部３２より厚く形成されているので、架橋部３５の部分の強度は相対的に高く、金属極１５を載置するのに十分な強度を得ている。

また、上記間隔Ｋは連結部３４に複数形成されている。各間隔Ｋに対応する箇所には、一対の板部３２のそれぞれから突出して互いに対向する一対の突出部３２Ｔ（図７（Ｄ）及び図７（Ｅ））が一体に設けられている。
これら一対の突出部３２Ｔは、一対の板部３２間に金属極１５が挿入された際に金属極１５を挟持し、金属極１５の保持力を向上させる挟持部として機能する。
一対の突出部３２Ｔは、連結部３４の上記間隔Ｋに対応する箇所に設けられているので、相対的に変形し易く、金属極１５との接触面積を効率良く確保して金属極１５の保持力を向上させることができる。また、この突出部３２Ｔの突出量の調整や形状の調整を行うことによって、金属極１５の保持力の調整が容易であり、また、様々な厚さの金属極１５に容易に対応させることができる。

図５及び図７（Ｄ）に示すように、支持部材３０における架橋部３５よりも上の部分が、金属極１５を保持する金属極保持部３０１として機能し、架橋部３５よりも下の部分が、金属極１５をフローティング支持する際の脚部３０２として機能する。この支持部材３０は、支持部材３０の上下中央部を水平に横切って金属極１５の載置部となる架橋部３５を基準にして上下対称形状に形成されており、この支持部材３０を右側の支持部材３０として使用する際は、図７（Ｄ）に示す支持部材３０を上下に反転させて使用すれば、図７に示す金属極保持部３０１が脚部３０２となり、図７に示す脚部３０２が金属極保持部３０１となる。

換言すると、支持部材３０は、この支持部材３０の上下中央を横切る水平面に対して上下対称形状に形成され、この支持部材３０の上下中央に、金属極１５の左右下端部が載置される載置部となる架橋部３５が設けられることによって、金属極１５をフローティング支持する左右の支持部材３０を同一部品で形成できる。また、金属極１５の左右下端部は、上方に切り欠いた切り欠き部１５Ａ２に形成されるので、切り欠き部１５Ａの分だけ金属極１５の中央部１５Ｃを低く支持することができ、金属極１５と電槽１１の底面との間の隙間Ｓを過度に拡げないようにすることができる。
また、金属極１５の一部を切り欠いた分、切り欠かない場合と比べて金属極１５の材料を減らすことができ、また、支持部材３０の取り付け箇所が判りやすくなる。

上記したように、支持部材３０は、上下に延びる一対の板部３２で金属極１５を挟むので、金属極１５の左右の側部１５Ａが一対の板部３２でマスキングされ、電池反応による消費を抑えることができる。これにより、電池反応により金属極１５の消費が進行しても、金属極１５の左右の側部１５Ａを上下方向に連続させて残すことができる。従って、この左右の側部１５Ａを、タブ部１５Ａ１に発電電流を流す導通経路として継続して確保することができる。また、この左右の側部１５Ａにより、金属極１５の中央部１５Ｃの消費が進行しても中央部１５Ｃの上下をつないだ状態に維持し易くなる。

続いて、支持部材３０が有する複数の当接部４１を説明する。これら当接部４１は、支持部材本体３１から前方に向けて張り出す上下一対の前側張り出し部４２と、支持部材本体３１から後方に張り出す上下一対の後側張り出し部４３とを備えている。
図７（Ｄ）に示すように、前側張り出し部４２の突出面と後側張り出し部４３の突出面との間の距離ＬＡは、電槽１１内の奥行きＬ１（図３参照）と同じ距離に形成されている。これにより、支持部材３０を電槽１１内に挿入した際に、図３に示すように、支持部材３０の前側張り出し部４２の突出面が前壁部２２に当接するとともに、後側張り出し部４３の突出面が後壁部２３に当接し、この支持部材３０に支持された金属極１５の前後位置を位置決めすることができる。従って、前壁部２２に設けられた空気極１３と金属極１５の離間距離ＬＤ（図３）を固定でき、離間距離ＬＤのばらつきを抑制できる。

また、これら前側張り出し部４２、及び後側張り出し部４３は、支持部材３０に上下一対で設けられているので、支持部材３０に支持された金属極１５と空気極１３とを平行に配置でき、これによっても、離間距離ＬＤのばらつきを抑制可能になる。
また、支持部材３０の高さＨＡ（図７（Ｄ））は、この支持部材３０に保持された金属極１５を、電槽１１の底板部２１から所定の隙間（図２に示す隙間Ｓ）だけ浮かす条件、且つ、この支持部材３０の上端を、電気配線が接続されるタブ部１５Ａ１から離間させる条件を満たす値に設定されている。

金属極１５を電槽１１の底板部２１から浮かすことにより、放電に伴って反応生成物（例えば、水酸化マグネシウム）が生成された場合、反応生成物を、金属極１５と電槽１１の底板部２１との間の隙間Ｓに退避させることができる。これにより、反応生成物の堆積による離間距離ＬＤへの影響を抑制でき、電池性能のばらつきを抑制し易くなる。しかも、この隙間Ｓにより電解液の対流を促進させることもできるので、これによっても電池性能のばらつきを抑制し易くなる。

上記隙間Ｓは、反応生成物などの影響を十分に抑制可能な範囲で適宜に設定すれば良い。また、支持部材３０の上端とタブ部１５Ａ１とを離間させるので、支持部材３０に付着した電解液がタブ部１５Ａ１に接触し難くなる。
例えば、支持部材３０の上端がタブ部１５Ａ１の位置まで延びていた場合には、支持部材３０と金属極１５との間の隙間を毛細管現象などで電解液が上方に移動する事態が発生したとすると、電気配線と電解液が接触するおそれが生じる。このような液接触を回避するように支持部材３０の上端とタブ部１５Ａ１とを離間させれば良い。

図７（Ａ）及び図２などに示すように、前側張り出し部４２は、左右外側にも張り出して電槽１１の側壁部２４に当接する。より具体的には、左右一対の支持部材３０に金属極１５を保持した状態で、左右の前側張り出し部４２の離間距離は、電槽１１内の左右の側壁部２４の離間距離Ｌ２（図２）と同じ距離となる。これにより、支持部材３０に支持された金属極１５の左右方向の位置を位置決めでき、金属極１５と空気極１３との並び方向（Ｘ方向）に対して直角方向（Ｙ方向）のずれについても規制できる。これによって、金属極１５と空気極１３との対向面積のばらつきを抑制できる。
このようにして、金属極１５と空気極１３との配置のばらつきを抑制するとともに、金属極１５の電池反応に寄与しない領域を可及的に減らすことができる。金属極１５の電池反応に寄与しない領域を減らすことによって、金属極１５を小型化でき、材料コスト低減によるコストダウンを図り易くなる。

以上説明したように、本実施の形態では、電槽１１に載置され、金属極１５を空気極１３と対向する位置に支持する支持部材３０を備え、支持部材３０は、金属極１５と空気極１３の離間距離ＬＤを一定にするとともに、金属極１５を電槽１１の底面から浮かして支持するので、離間距離ＬＤのばらつきを回避するとともに、反応生成物の待避スペースを確保でき、電池性能のばらつきを抑制できる。しかも、金属極１５が電槽１１の上下に渡って延在する従来構成と比べて、金属極１５を小型化し易く、材料コストの低減などによるコストダウンに有利である。

また、金属極１５は、空気極１３で覆われる開口部２２Ｋよりも左右方向に大きく形成され、支持部材３０は、金属極１５における開口部２２Ｋと対向する領域を外れた領域に装着されるので、支持部材３０によって金属極１５の電池反応に寄与する面積が減ってしまう事態を回避できる。従って、金属極１５の電池反応に寄与する面積を稼ぎ易くなる。
なお、本実施形態では、金属極１５を左右方向に大きく形成する場合を説明したが、左右方向に限らない。例えば、金属極１５を、空気極１３の有効面積となる開口部２２Ｋよりも上下方向に大きく形成し、この上下の領域に金属極１５を支持する支持部材３０を装着するようにしても良い。要は、金属極１５における開口部２２Ｋと対向する領域を外れた領域に、支持部材３０を装着するようにすれば良い。

また、支持部材３０は、金属極１５における開口部２２Ｋと対向する領域の左右外側の領域である左右の側部１５Ａを上下方向に連続して覆うので、電池反応により金属極１５の消費が進行しても、左右の側部１５Ａを上下方向に連続させて残すことができ、電流を流す導通経路を確保し易くなる。
また、支持部材３０は、金属極１５と空気極１３の離間距離ＬＤを一定に規制するように電槽１１の内面に当接する当接部４１を有するので、空気極１３が配置される電槽１１の内面を基準にして金属極１５を配置でき、金属極１５と空気極１３の離間距離ＬＤを適正に揃えやすくなる。

また、当接部４１は、電槽１１の空気極１３側の面（前壁部２２）に当接する第１当接部となる前側張り出し部４２と、電槽１１の空気極１３と反対側の面（後壁部２３）に当接する第２当接部となる後側張り出し部４３とを備えるので、金属極１５と空気極１３の離間距離ＬＤをより適正に揃え易くなる。しかも、この構成によれば、紙を含有するシートで形成された電槽１１が撓む事態を、前側張り出し部４２と後側張り出し部４３とによって規制することができる。つまり、当接部４１を、撓みやすい電槽１１を正しい形状に矯正する矯正部材として機能させることができる。

また、当接部４１は、金属極１５と空気極１３との並び方向（Ｘ方向）に対して平行方向（Ｙ方向）のずれを規制するように電槽１１の内面（前壁部２２、後壁部２３の面）と異なる内面（左右の側壁部２４の面）に更に当接するので、金属極１５と空気極１３との対向面積のばらつきについても抑制できる。

また、支持部材３０は、左右一対で設けられるとともに、各支持部材３０の上下中央を横切る水平面に対して上下対称形状に形成され、支持部材３０の上下中央に、金属極１５の左右下端部が載置される載置部となる架橋部３５が設けられ、この架橋部３５を基準に上方が金属極１５を保持する金属極保持部３０１に形成され、架橋部３５を基準に下方が金属極１５をフローティング支持する脚部３０２に形成されているので、左右一対の支持部材３０を同一部品にして部品の共通化を図ることができる。

さらに、金属極１５の左右下端部は、上方に切り欠かれた切り欠き部１５Ａ２に形成されるので、金属極１５の左右下端部を上方に切り欠いた分だけ金属極１５を低く支持でき、金属極１５と電槽１１の底面との間の隙間Ｓを過度に拡げないようにすることができる。また、切り欠いた分、金属極１５の材料を減らして材料コストを低減可能である。

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、金属極１５の形状、支持部材３０の形状を変更しても良い。図８は、変形例に係る金属空気電池１０の斜視図であり、図９は、図８の金属空気電池１０に使用される支持部材３０の斜視図である。
図８に示す金属空気電池１０は、金属極１５と支持部材３０が異なる点を除いて上記実施形態と同一の構成である。金属極１５は、正面視で長方形の金属板で形成されている。支持部材３０は、左右一対で設けられ、左側の支持部材３０と右側の支持部材３０とは同一部品ではなく、左右対称形状に形成されている。なお、図９は正面視で左側の支持部材３０を示している。

この支持部材３０についても、樹脂材を一体成形することによって製作され、金属極１５に着脱自在に装着される支持部材本体３１と、支持部材本体３１から張り出して電槽１１の内面に当接する複数の当接部４１とを備えている。
支持部材本体３１は、前後一対の板部３２間を架橋する架橋部３５が、支持部材本体３１の下端から隙間Ｓ（図２）に相当する高さの位置に形成されている点が、上記実施形態と異なり、この架橋部３５の上に、長方形の金属極１５の左右下端部が載置されることによって、金属極１５を、電槽１１の底面から隙間Ｓだけ浮かして支持することができる。

また、この支持部材３０は、当接部４１として、支持部材本体３１から前方に向けて張り出す上下一対の前側張り出し部１４２と、支持部材本体３１から後方に張り出す上下一対の後側張り出し部１４３と、支持部材本体３１から左右外側に張り出す側方張り出し部１４４とを有している。
前側張り出し部１４２は、板部３２から前方だけに張り出す凸形状に形成され、後側張り出し部１４３は、板部３２から後方に延在した後、先端が屈曲する屈曲板形状に形成されている。支持部材３０を電槽１１内に挿入した際に、前側張り出し部４２が前壁部２２に当接するとともに、後側張り出し部４３が後壁部２３に当接することで、支持部材３０に支持された金属極１５の前後位置を位置決めし、空気極１３と金属極１５の離間距離ＬＤを固定することができる。

また、側方張り出し部１４４は、支持部材３０の上部にて板部３２から側方に張り出す凸形状に形成され、支持部材３０を電槽１１内に挿入した際に、左右一対の支持部材３０の側方張り出し部１４４が、電槽１１の左右の側壁部２４に当接することで、上記実施形態と同様に、支持部材３０に支持された金属極１５の左右方向の位置を位置決めする。これにより、金属極１５と空気極１３との並び方向（Ｘ方向）に対して直角方向（Ｙ方向）のずれを規制し、金属極１５と空気極１３との対向面積のばらつきを抑制できる。なお、この支持部材３０についても、金属極１５を挟持する前後一対の板部３２が設けられるとともに、これら前後一対の板部３２に対応する箇所において、一対の板部３２を連結する連結部３４に長孔形状の間隔Ｋが設けられている。

以上の構成によっても、金属極１５と空気極１３の離間距離ＬＤのばらつきを回避するとともに、隙間Ｓにより反応生成物の待避スペースを確保でき、電池性能のばらつきを抑制できる。また、金属極１５が電槽１１の上下に渡って延在する従来構成と比べて、金属極１５を小型化し易くなり、金属極１５のコストダウンに有利である。

また、金属極１５はマグネシウム合金に限らず、他の素材を用いても良い。他の素材としては、例えば、亜鉛、鉄、アルミニウムなどの金属、又はこれらのいずれかを含む合金を挙げることができる。金属極１５に亜鉛を用いる場合には、電解液に水酸化カリウム水溶液を用いるようにすれば良く、金属極１５に鉄を用いる場合には、電解液にアルカリ系水溶液を用いるようにすれば良い。また、金属極１５にアルミニウムを用いる場合には、水酸化ナトリウム、又は水酸化カリウムを含む電解液を用いるようにすれば良い。

１０金属空気電池
１１電槽
１３空気極
１５金属極
１５Ａ側部
１５Ａ２切り欠き部
１５Ｃ中央部
２１底板部（電槽の底面）
２２Ｋ開口部
３０支持部材
３５架橋部
４１当接部
４２前側張り出し部（第１当接部）
４３後側張り出し部（第２当接部）
３０１金属極保持部
３０２脚部

Claims

空気極と金属極とが配置される電槽を備え、前記電槽が紙を含有するシート材で形成された金属空気電池において、
前記電槽は、前記空気極で覆われる開口部を有し、
前記金属極は、前記開口部よりも大きく形成され、
前記電槽に載置され、前記金属極を前記空気極と対向する位置に支持する支持部材を備え、
前記支持部材は、前記金属極と前記空気極の離間距離を一定にするとともに、前記金属極を前記電槽の底面から浮かして支持し、かつ、前記金属極における前記開口部と対向する領域を外れた領域に装着され、前記金属極における前記開口部と対向する領域の左右外側の領域を、上下方向に連続して覆うことを特徴とする金属空気電池。
前記支持部材は、前記金属極と前記空気極の離間距離を一定に規制するように前記電槽の内面に当接する当接部を有することを特徴とする請求項１に記載の金属空気電池。
前記当接部は、前記金属極と前記空気極との並び方向に対して直角方向のずれを規制するように前記電槽の前記内面と異なる内面に更に当接することを特徴とする請求項２に記載の金属空気電池。
前記支持部材は、左右一対で設けられるとともに、各支持部材の上下中央を横切る水平面に対して上下対称形状に形成され、
前記支持部材の上下中央に、前記金属極の左右下端部が載置される載置部が設けられ、前記載置部を基準に上方が前記金属極を保持する保持部に形成され、前記載置部を基準に下方が、前記金属極をフローティング支持する脚部に形成され、
前記金属極の左右下端部は、上方に切り欠かれた切り欠き部に形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の金属空気電池。