KR20210037669A - 금속 공기 전지 및 그 사용 방법 - Google Patents

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KR20210037669A
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마사키 다카하시
쓰토무 나리타
유카 아마모리
히로시 사카마
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후지쿠라 컴퍼지트 가부시키가이샤
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Abstract

고출력을 얻는 것이 가능한 동시에 발전에 따른 생성물의 배출을 촉진 가능하고, 출력의 경시적 안정성을 도모하는 것이 가능한 금속 공기 전지 및 그 사용 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 금속 공기 전지는, 금속극(3)과, 금속극의 양측에 대향하여 배치되는 공기극(4)과, 금속극 및 공기극을 지지하는 하우징을 가지고 구성되는 금속 공기 전지 셀(2)이 복수 개 나란하게 마련된 금속 공기 전지 유닛(1)을 구비하고, 공기극은 하우징 양측의 외면에 노출되어 있으며, 각 하우징 내에는 각각 액실(6)이 형성되어 있고, 금속 공기 전지 유닛에는, 각 금속 공기 전지 셀의 사이에서 대향하는 공기극 사이에 위쪽이 개방된 공기실(7)이 형성되어 있으며, 각 금속 공기 전지 셀에는, 액실과 연통하여 전해액을 액실에 공급하는 동시에, 금속극과 공기극의 반응에 의해 생성된 생성물을 금속 공기 전지 유닛의 외부로 방출이 가능한 관통공(6)이 형성되어 있다.

Description

금속 공기 전지 및 그 사용 방법
본 발명은 복수의 금속 공기 전지 셀을 구비한 금속 공기 전지 및 그 사용 방법에 관한 것이다.
금속 공기 전지란, 양극인 공기극에 있어서, 대기 중의 산소를 양극 활물질로서 이용하여 해당 산소의 산화 환원 반응이 행해진다. 한편, 음극인 금속극에 있어서, 금속의 산화 환원 반응이 행해진다. 금속 공기 전지의 에너지 밀도가 높아 재해 시 등에 있어서 비상용 전원 등의 역할로서 기대되고 있다. 전해액을 금속 공기 전지에 급수하는 것으로 발전이 시작된다.
종래에 있어서는, 다양한 금속 공기 전지의 구조가 제안되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 내지 특허문헌 4).
특허문헌 1에 따르면, 금속극과 공기극을 셀 내에 내장하고, 셀의 저면에 마련된 바닷물 취입구로부터 셀 내의 셀 전해액실에 전해액이 주입되도록 구성되어 있다.
특허문헌 2에 따르면, 전조(電槽) 내에 공기극과 금속극을 취부한 공기 공급 상자를 복수 수용하여 복수 셀을 형성하고 있다. 전조에는 주액구가 마련되어 있어 바닷물을 주액구를 통해 전조 내에 주입하는 것이 가능하다.
특허문헌 3에 따르면, 셀 내에는 공기극과 금속극이 2조 내장되어 있으며, 급수부가 셀의 상면에 배치되어 있다. 급수부로 전해액을 주입하여 발전시킨다.
특허문헌 4에 따르면, 홀더에 고정된 금속극과 공기극을 구비하는 전지를 전해액이 주입된 용기 내에 넣어 발전시키고, 홀더를 용기로부터 이동시켜서 전지를 전해액으로부터 분리시키는 것으로 발전을 정지시키고 있다.
일본 실용신안공개 소52-22526호 공보 일본 실용신안공개 소54-137732호 공보 일본 공개특허 제2017-4644호 공보 일본 공개특허 제2016-76319호 공보
상기한 특허문헌 중 특히, 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 대하여 고찰한다. 특허문헌 1에는 도 2에 나타낸 바와 같이, 셀 내부를 구획벽(2)으로 구획하여 중앙에 셀 전해실(9)을 마련하고, 셀 전해실(9)의 양측에 공기실(7)을 형성하고 있다. 공기실(7)은 단일 셀의 측벽(8)에 의해 외벽이 구획되어 있으며, 단일 셀 구조로 발전이 가능하다. 도 2에 나타낸 단일 셀 구조를 바닷물에 넣으면, 바닷물은 바닷물 취입구(12)로부터 셀 전해실(9) 내로 주입되지만, 구획된 공기실(7)에는 들어가지 않도록 되어 있다. 이와 같이, 특허문헌 1은 단일 셀 구조로서 셀 전해실(9)과 공기실(7)을 완전히 방으로 구획하기 때문에, 공기실(7) 외벽으로서의 측벽(8)을 필요로 하며, 또한, 공기실(7)에 충분한 공기를 안내하도록 공기실(7)을 충분한 크기로 형성해야 할 필요가 있는 등, 셀 폭(여기에서 "셀 폭"은 특허문헌 1의 제2도에 나타낸 전조(1)의 폭 치수가 해당한다)을 넓게 해야할 필요가 있다.
그 때문에, 고출력을 얻기 위하여 복수의 셀을 나란하게 마련하는 구성을 고려할 때, 복수 셀의 전체 폭을 소정 범위로 수용하기 위해서는, 나란하게 마련 가능한 셀 수를 적게 해야만 했다.
즉, 특허문헌 1에서는, 금속극의 양측에 공기극을 배치하여 금속극의 양측에서 반응을 일으키는 것이 가능하기 때문에, 개별 셀의 출력을 기대 가능한 것이지만, 공간 절약으로서, 셀 수를 효과적으로 증가시키는 것이 가능하지 않아 충분한 고출력을 얻는 것이 가능하지 않았다.
또한, 특허문헌 2에서는, 공기 공급체 상자의 양측에 각각 공기극과 금속극을 배치하고, 이를 하나의 셀로 하여 복수의 셀을 전조 내에 배치하고 있다. 그렇지만, 특허문헌 2의 구성에서는, 금속극의 한 쪽에만 공기극이 배치되는 구성이기 때문에, 고출력을 기대할 수 없다. 또한, 특허문헌 2에서는, 전조의 저면에 생성물이 쌓여 버리고, 이를 제거하는 수단을 가지고 있지 않다. 이 때문에, 생성물이 금속극과 공기극 사이의 반응을 저해하고 출력이 경시적으로 저하해 버린다.
게다가, 종래의 금속 공기 전지에서는, 발전이 종료되면 사용이 가능하지 않게 되어 처분할 필요가 있었다. 즉, 종래의 금속 공기 전지는 일회용의 1차 전지였다.
그래서, 본 발명은 이러한 점에 착안하여 이루어진 것으로, 고출력을 얻는 것이 가능한 동시에 발전에 따른 생성물의 배출을 촉진 가능하고, 출력의 경시적 안정성을 도모하는 것이 가능한 금속 공기 전지 및 그 사용 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 금속 공기 전지는, 금속극과, 상기 금속극의 양측에 대향하여 배치되는 공기극과, 상기 금속극 및 상기 공기극을 지지하는 하우징을 가지고 구성되는 금속 공기 전지 셀이 복수 개 나란하게 마련된 금속 공기 전지 유닛을 구비하고, 상기 공기극은, 상기 하우징 양측의 외면에 노출되어 있으며, 각 금속 공기 전지 셀에는, 각각 액실이 형성되어 있고, 복수 개의 상기 금속 공기 전지 셀을 조합시킨 상기 금속 공기 전지 유닛에는, 각 금속 공기 전지 셀의 사이에서 대향하는 상기 공기극 사이에 위쪽이 개방된 공기실이 형성되어 있으며, 각 금속 공기 전지 셀에는, 상기 액실과 연통하여 전해액을 상기 액실에 공급하는 동시에, 상기 금속극과 상기 공기극의 반응에 의해 생성되는 생성물을 상기 금속 공기 전지 유닛의 외부로 방출이 가능한 관통공이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 상기 금속극은, 하단이 자유단으로서 상기 하우징에 지지되어 있고, 상기 관통공은 상기 하우징의 저부에 형성되어 있으며, 상기 금속극의 하단과 상기 관통공의 상단이 대향하고 있는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 상기 금속극의 하단은, 상기 관통공의 상단 이상의 위치에 배치되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에서는, 상기 하우징의 상기 공기극이 배치되는 양측의 측부는, 상기 공기극을 고정하는 고정부와, 상기 고정부의 외주를, 위쪽을 제외하고 둘러싸며, 상기 고정부 보다도 돌출된 가장자리부를 가지고 구성되며, 상기 공기극은, 상기 고정부에 고정되는 동시에, 상기 금속 공기 전지 셀의 상기 가장자리부 끼리가 맞닿아 위쪽이 개방된 상기 공기실이 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에서는, 상기 금속극 혹은 상기 금속 공기 전지 셀은, 상기 하우징에 교환 가능하게 지지되는 것이 바람직하고, 작업성이나 하우징 설계의 관점에서, 상기 공기 전지 셀이 교환 가능하게 지지되어 있는 것이 보다 바람직하다.
본 발명에서는, 상기에 기재한 금속 공기 전지 유닛과, 전해액을 수용 가능한 발전조를 가지며, 상기 금속 공기 전지 유닛의 하면과 상기 발전조의 저면 사이에 간극이 형성되도록, 상기 금속 공기 전지 유닛이, 상기 공기실의 개방된 상부가 위를 향한 상태로, 상기 전해액을 수용한 상기 발전조 내에 들어가 상기 전해액이 상기 관통공을 통해 상기 액실 내에 주입되고, 상기 생성물은 상기 관통공을 통해 상기 간극으로 배출되는 것이 바람직하다.
본 발명에서는, 상기 발전조 내의 상기 전해액을 순환시키는 순환부가 마련되는 것이 바람직하다.
본 발명에서는, 상기 발전조 내에 배출된 상기 생성물을 수집하는 수집부가 마련되는 것이 바람직하다.
본 발명의 금속 공기 전지의 사용 방법은, 상기에 기재한 금속 공기 전지 유닛의 하면과 상기 발전조의 저면 사이에 간격이 형성되도록, 상기 금속 공기 전지 유닛을, 전해액을 수용한 발전조 내에 상기 공기실의 개방된 상부가 위를 향한 상태로 넣거나, 혹은 상기 금속 공기 전지 유닛이 배치된 발전조 내에 전해액을 넣어, 발전을 개시시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는, 상기 발전조 내에서 물의 흐름을 만들고, 상기 전해액을 순환시키면서 발전시키는 것이 바람직하다.
본 발명에서는, 상기 발전조에 배출된 생성물을 수집하면서 발전시키는 것이 바람직하다.
본 발명에서는, 상기 금속극 혹은 상기 금속 공기 전지 셀을 교환하면서 발전을 계속하는 것이 바람직하다.
본 발명의 금속 공기 전지에 따르면, 고출력을 얻는 것이 가능한 동시에 발전에 따른 생성물의 배출을 촉진 가능하고, 출력의 경시적 저하를 억제하는 것이 가능하다.
도 1은 본 실시 형태에 있어서 금속 공기 전지 유닛의 사시도이다.
도 2는 본 실시 형태에 있어서 금속 공기 전지 셀의 사시도이다.
도 3a는 도 2에 나타낸 금속 공기 전지 셀의 정면도이고, 도 3b는 도 3a에 나타낸 금속 공기 전지 셀을 A-A선을 따라 절단하여 화살표 방향에서 본 단면도이며, 도 3c는 금속 공기 전지 셀의 평면도이고, 도 3d는 금속 공기 전지 셀의 저면도이다.
도 4는 본 실시 형태에 있어서 금속 공기 전지의 단면도이다.
도 5는 전해액의 순환 방식을 설명하기 위한 금속 공기 전지의 모식도이다.
도 6은 본 실시 형태에 있어서 침전조를 구비한 금속 공기 전지의 사시도이다.
도 7은 도 6에 나타낸 침전조 내의 단면도이다.
도 8은 다른 실시 형태에 있어서 금속 공기 전지의 사시도이다.
도 9는 다른 실시 형태에 있어서 금속 공기 전지의 단면도이다.
도 10은 다른 실시 형태에 있어서 금속 공기 전지 유닛의 저면도이다.
도 11은 정전류 방전 시험에 있어서 시간과 전압의 관계를 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시 형태로 한정되는 것은 아니며, 그 요지의 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시하는 것이 가능하다.
또한, 이하에 도면을 이용하면서 설명하는 본 실시 형태에 있어서, "금속 공기 전지"란 복수의 금속 공기 전지 셀을 나란하게 마련한 금속 공기 전지 유닛 자체를 지칭하는 것이기도 하며, 금속 공기 전지 유닛과 전해액을 수용한 발전조(發電槽)의 조합을 지칭하는 것이기도 하다.
도 1은 본 실시 형태에 있어서, 금속 공기 전지 유닛의 사시도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이 금속 공기 전지 유닛(1)은 예를 들면, 6개의 금속 공기 전지 셀(2)을 나란하게 마련하여 구성된다. 다만, 금속 공기 전지 셀(2)의 수를 한정하는 것은 아니다.
본 실시 형태에 있어서 금속 공기 전지 유닛(1)은, 동일한 구조의 금속 공기 전지 셀(2)을 복수 조합시킨 것이다. 금속 공기 전지 셀(2)의 구조에 대하여 도 2 및 도 3을 이용하여 상세히 설명한다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 금속 공기 전지 셀(2)은 금속극(3)과, 공기극(4)과, 금속극(3) 및 공기극(4)을 지지하는 하우징(5)을 가지고 구성된다.
도 3b 및 도 3c에 나타낸 바와 같이, 공기극(4)은 금속극(3)의 양측에 간격을 두고 배치되는 동시에, 하우징(5)의 양측 외면에 노출되어 있다.
도 2 및 도 3a 내지 도 3d에 나타낸 바와 같이, 하우징(5)은 상부(上部)(5a)와, 하부(下部)(5b)와, 상부(5a)와 하부(5b)를 연결하는 전부(前部)(5c), 후부(後部)(5d), 및 측부(側部)(5e, 5f)를 가진다. 하우징(5)은 일체적으로 성형된 것이어도 좋고, 복수로 분할된 각 성형체를 조합시켜서 하우징(5)이 구성되어도 좋다.
하우징(5)의 상부(5a), 하부(5b), 전부(5c) 및 후부(5d)는 대략 평면으로 형성되어 있다. 다만, 상부(5a)에는 슬릿(5g)이 마련되고, 금속극(3)이 이 슬릿(5g) 내에 고정 지지되어 있다. 도 3c에 나타낸 바와 같이, 금속 공기 전지 셀(2)의 하우징(5) 상부(5a)에 형성된 슬릿(5g)의 폭 쪽이 금속극(3)의 폭보다도 넓게 되어 있다. 금속극(3)과 슬릿(5g)의 사이에는 후술할 액실(6)에 연결되는 연통공(5k)이 형성되어 있다.
하우징(5)의 측부(5e, 5f)에는 각각 창(5h)이 마련되어 있다(도 3b를 참조). 또한, 각 창(5h)의 상측, 하측, 좌측 및 우측의 전체 둘레를 감싸 고정부(5i)가 형성되어 있다. 도 3b에는 창(5h)의 상측 및 하측에 위치하는 고정부(5i)가 도시되어 있지만, 실제로는 창(5h)의 좌측 및 우측에도 고정부(5i)가 존재하며, 창(5h)의 전체 둘레가 고정부(5i)로 둘러싸여 있다.
도 3b에 나타낸 바와 같이, 각 공기극(4)은 각 측부(5e, 5f)의 고정부(5i)에 접착제 등으로 고정되어 있어 각 창(5h)을 막고 있다. 하우징(5)의 측부(5e, 5f)에 각각 마련된 창(5h)이 막히는 것으로, 측부(5e, 5f)에 고정된 공기극(4)의 사이에는 액실(6)이 형성되어 있다. 액실(6)은, 후술할 전해액(10) 공급구로서의 관통공(8)을 제외하고 둘러싸여 있다.
도 2, 도 3a, 도 3b 및 도 3c에 나타낸 바와 같이, 고정부(5i)의 외주에는 상측을 제외하고 가장자리부(5j)가 형성되어 있다. 즉, 가장자리부(5j)는 고정부(5i)의 하측, 좌측 및 우측을 둘러싸도록 형성되어 있다. 또한, 가장자리부(5j)는 고정부(5i) 보다도 바깥쪽으로 돌출되어 있다. 이 때문에, 가장자리부(5j)와 고정부(5i)의 사이에는 단차가 형성되어 있다. 도 2, 도 3b 및 도 3c에 나타낸 바와 같이, 공기극(4)은 가장자리부(5j)의 표면보다도 후미진 위치(후방)에 배치되어 있다. 따라서, 공기극(4)과 가장자리부(5j)의 사이에는 위쪽 및 공기극(4)의 앞쪽이 개방된 공간이 형성되어 있다. 이 공간은 복수의 금속 공기 전지 셀(2)을 나란하게 마련시키는 것으로 위쪽만이 개방된 공기실(7)을 구성한다(도 4를 참조하시오).
도 3b 및 도 3d에 나타낸 바와 같이, 하우징(5)의 하부(5b)에는, 액실(6)로 통하는 관통공(8)이 형성되어 있다. 관통공(8)의 폭 치수(T)는, 금속극(3)의 두께 보다 크다. 여기에서, "폭 치수"란 하우징(5) 한 쪽의 측부(5e)로부터 다른 쪽의 측부(5f)를 향하는 방향의 치수를 가리킨다. 도 3b 및 도 3d에 나타낸 바와 같이, 관통공(8)은 금속극(3)의 하단(3a)과 대향하는 위치에 형성된다. 그러므로, 도 3d에 나타낸 바와 같이, 관통공(8)을 통해 금속극(3)의 하단(3a)을 보는 것이 가능하다. 도 3b 및 도 3d에 나타낸 바와 같이, 금속극(3)은 관통공(8)의 폭 치수(T) 중심에 위치하도록 배치되는 것이 바람직하다.
본 실시 형태에서는, 금속극(3) 하단(3a)과 관통공(8) 상단(8a)의 위치 관계를 한정하는 것은 아니지만, 도 3b에 나타낸 바와 같이, 금속극(3)의 하단(3a)은 관통공(8)의 상단(8a) 이상의 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 여기에서 "상단(8a) 이상의 위치"란 상단(8a)의 위치 및 상단(8a)의 위쪽 위치를 포함한다. 이에 따라, 금속극(3)과 공기극(4)의 반응에 의해 생성된 생성물을 관통공(8)으로부터 외부로 효과적으로 배출하는 것이 가능하다. 또한, 본 실시 형태에서는, 금속극(3)의 좌우 양측에 공기극(4)이 마련되어 있으므로, 금속극(3)의 좌우 양측에서 생성물이 생성된다. 이 때문에, 상기한 바와 같이, 관통공(8)의 폭 치수(T) 중심에 금속극(3)을 배치하는 것으로, 금속극(3)의 좌우 양측으로부터 생성되는 생성물을 적절하게 관통공(8)을 통해 외부로 배출하는 것이 가능해진다.
또한, 도 3b에 나타낸 바와 같이, 금속극(3)의 하단(3a)은 자유단으로 되어 있다. 이에 따라, 금속극(3)의 하단(3a)을 요동시키는 것이 가능하다. 이 때문에, 공기극(4)과 금속극(3)의 사이에 생성물이 퇴적되는 경우에, 금속극(3)을 휘어지도록 하는 것이 가능하여, 생성물에 의한 가압력을 완화 가능하고, 금속극(3) 및 공기극(4)의 파손을 억제하는 것이 가능하다.
도 3d에는 관통공(8)의 형상이 직사각형이지만, 직사각형으로 한정하는 것은 아니며, 다른 형상이어도 좋다. 또한, 도 3d에는 관통공(8)의 수가 3개이지만, 관통공(8)의 수를 한정하는 것은 아니다.
관통공(8)은 전해액을 액실(6)까지 공급하는 공급구로서의 기능을 가지는 동시에, 금속극(3)과 공기극(4)의 반응에 의해 생성된 생성물을 금속 공기 전지 유닛(1)의 외부로 배출시키는 기능을 가지고 있다.
이와 같이, 전해액의 공급과 생성물의 배출이 가능하다면, 관통공(8)의 형성 위치를 하우징(5)의 하부(5b)로 한정하는 것은 아니며, 예를 들면, 관통공(8)을 하우징(5)의 전부(5c)나 후부(5d)에 마련하는 것도 가능하다. 이때, 관통공(8)은 전부(5c)나 후부(5d)의 하측에 배치되는 것이 바람직하다. "하측"이란 전부(5c) 및 후부(5d)의 높이 치수의 절반 아래, 바람직하게는 높이 치수의 1/2 이하의 하측 부분, 보다 바람직하게는, 높이 치수의 1/3 이하의 하측 부분이다. 이와 같이, 관통공(8)을 하우징(5)의 전부(5c)나 후부(5d)에 마련하여도, 전해액(10)의 공급과 생성물의 배출이 가능하다.
다만, 생성물은 자중에 의해 액실(6) 내를 강하하기 때문에, 관통공(8)을 하우징(5)의 하부(5b)에 형성하는 것이 생성물의 배출을 효과적으로 촉진하는 것이 가능하여 바람직하다. 또한, 후술하는 바와 같이, 하우징(5)의 하부(5b)측에 물의 흐름을 발생시키는 것으로, 보다 생성물의 배출을 촉진시키는 것이 가능하다.
또한, 도 3d에서는, 관통공(8)은 금속극(3)의 가로 폭 방향(하우징(5)의 전부(5c)로부터 후부(5d)를 향하는 방향)으로 등간격으로 복수 형성되어 있지만, 도 3d에 나타낸 좌측의 관통공(8)으로부터 우측의 관통공(8)에 이르기까지 연통하는 긴 슬릿 형상의 관통공(8)이 형성되어 있어도 좋다. 다만, 관통공(8)이 긴 슬릿 형상이라면, 금속극(3)과 공기극(4)의 반응에 의해 생성된 생성물이 일단 관통공(8)을 통해 외부로 빠져나가도, 물의 흐름 등에 의해서는 다시 생성물이 관통공(8)을 통해 액실(6) 내로 되돌아오기 쉬워진다. 따라서, 관통공(8)은 도 3d에 나타낸 바와 같이, 복수로 나누어 형성하는 것이 생성물의 배출 효과에 우수하여 바람직하다. 또한, 물의 흐름이 없는 구성에서는 각 관통공(8)을 연통하는 긴 슬릿 형상이어도 좋다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 복수 개의 금속 공기 전지 셀(2)이 나란하게 마련되는 동시에 양측에 위치하는 금속 공기 전지 셀(2)의 가장자리부(5j)에 외벽부(9)가 접착제 등으로 고정되어 있다. 도 1 및 도 4의 단면도에 나타낸 바와 같이, 복수의 금속 공기 전지 셀(2)을 나란하게 마련하는 것으로, 각 금속 공기 전지 셀(2)의 사이에서 대향하는 공기극(4) 사이에 위쪽이 개방된 공기실(7)을 형성하는 것이 가능하다. 또한, 금속 공기 전지 유닛(1)의 가장 양 끝에 위치하는 금속 공기 전지 셀(2)의 외측면에 각각 외벽부(9)를 배치하는 것으로, 도 4에 나타낸 바와 같이, 가장 좌측에 위치하는 금속 공기 전지 셀(2)의 좌측 공기극(4) 및 가장 우측에 위치하는 금속 공기 전지 셀(2)의 우측 공기극(4)에 대하여 각각 공기실(7)을 마련하는 것이 가능하다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 도 1에 나타낸 금속 공기 전지 유닛(1)이, 전해액(10)을 수용한 발전조(11) 내에 담긴다. 이때, 전해액(10)은 관통공(8)을 통해 액실(6) 내로 주입된다. 또한, 도 3c를 이용하여 설명한 바와 같이, 금속극(3)과, 하우징(5) 상부(5a)의 슬릿(5g)과의 사이에는 액실(6)에 연결되는 연통공(5k)이 형성되어 있으므로, 전해액(10)의 액실(6) 내로의 주입 시, 액실(6)의 공기는 연통공(5k)으로부터 외부로 빠져나가기 때문에, 전해액(10)을, 관통공(8)을 통해 원활하게 액실(6) 내부로 안내하는 것이 가능하다.
또한, 도 4에 나타낸 바와 같이, 발전조(11)의 저면(11a)과 금속 공기 전지 유닛(1)의 하면(下面)(1a) 사이에는 돌기부(12)가 마련되어 있어, 발전조(11)의 저면(11a)과 금속 공기 전지 유닛(1)의 하면(1a) 사이에는 소정 높이의 간극(13)이 형성되어 있다. 따라서, 금속 공기 전지 유닛(1)의 하면(1a)이 발전조(11)의 저면(11a)에 접촉하는 것은 아니다. 돌기부(12)는 금속 공기 전지 유닛(1)의 하면(1a)에 고정되어 있어도 좋고, 발전조(11)의 저면(11a)에 고정되어 있어도 좋다. 혹은, 금속 공기 전지 유닛(1)의 하면(1a) 및 발전조(11)의 저면(11a) 양쪽에 돌기부가 배치되어 있어도 좋다. 이 경우, 금속 공기 전지 유닛(1)의 하면(1a) 및 발전조(11)의 저면(11a)에 마련된 각 돌기부는 각각 대향하는 위치에 마련되어 있어도 좋고, 대향하지 않도록 마련되어 있어도 좋다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 금속 공기 전지 유닛(1)의 하면(1a)과 발전조(11)의 저면(11a) 사이에 간극(13)을 마련하기 위하여 돌기부(12)의 배치가 아닌 다른 수단을 이용하는 것도 가능하다. 예를 들면, 금속 공기 전지 유닛(1)의 액실(6)에 전해액(10)이 채워지더라도 금속 공기 전지 유닛(1)의 하면(1a)이 발전조(11)의 저면(11a)으로부터 떠있는 상태가 되도록 발전조(11)의 깊이 치수를 금속 공기 전지 유닛(1)의 높이 보다 크게 하여도 좋다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 전해액(10)이 액실(6)에 주입되는 것으로, 예를 들면, 금속극이 마그네슘인 경우, 금속극(3)의 근방에 있어서는 아래 (1)로 나타낸 산화 반응이 발생한다. 또한, 공기극(4)에 있어서는 아래 (2)로 나타낸 환원 반응이 발생한다. 마그네슘 공기 전지 전체로서는 아래 (3)으로 나타낸 반응이 일어나 방전이 행해진다.
(1) 2Mg → 2Mg2+ + 4e-
(2) O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-
(3) 2Mg + O2 + 2H2O → 2Mg(OH)2
이때, 전지 반응의 부반응으로서 발생한 수소는 액실(6)로 통하는 연통공(5k)(도 3c를 참조)으로부터 외부로 배출되는 것이 가능하다.
또한, 금속극(3)과 공기극(4)의 산화 환원 반응 시에 생성된 생성물(Mg(OH)2)을 각 금속 공기 전지 셀(2)의 하부에 마련된 관통공(8)을 통해 발전조(11)의 저면(11a) 측으로 배출하는 것이 가능하다. 따라서, 각 금속 공기 전지 셀(2)의 액실(6) 내부에 생성물이 쌓이는 것을 억제하는 것이 가능하며, 전극의 파손이나 전기 특성의 열화를 억제하는 것이 가능하고, 장수명화(長壽命化)를 도모하는 것이 가능하다.
이와 같이, 각 금속 공기 전지 셀(2)에 마련된 관통공(8)은 전해액(10)을 액실(6)에 공급하는 동시에, 금속극(3)과 공기극(4)의 반응에 의해 생성된 생성물을 금속 공기 전지 유닛(1)의 외부로 배출하는 역할을 가지고 있다.
이상, 본 실시 형태의 금속 공기 전지에 따르면, 금속 공기 전지 유닛(1)을 구성하는 복수의 금속 공기 전지 셀(2)에는, 각각 금속극(3)의 양측에 공기극(4)이 배치되어 있으며, 각 공기극(4)은 금속 공기 전지 셀(2)의 양측에서 노출된 상태로 배치되어 있다. 그리고, 각 금속 공기 전지 셀(2)을 나란하게 마련하는 것으로, 각 금속 공기 전지 셀(2)의 노출된 공기극(4) 사이에 위쪽이 개방된 공기실(7)을 형성 하는 것이 가능하다.
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 각 금속 공기 전지 셀(2)에 주위를 완전히 구획한 공기실(7)을 형성하지 않고, 복수의 금속 공기 전지 셀(2)을 나란하게 마련하는 것으로, 각 금속 공기 전지 셀(2)의 공기극(4) 사이에 공기실(7)이 형성되는 셀 구조로 하였기 때문에, 각 금속 공기 전지 셀(2)을 구성하는 하우징(5)의 폭(도 2에 나타낸 전부(5c) 및 후부(5d)의 폭)을 작게 형성하는 것이 가능하다. 따라서, 금속 공기 전지 유닛(1)을 소정의 폭 치수 내(여기에서의 "폭 치수"는 금속 공기 전지 셀(2)이 나란하게 마련되는 방향의 치수이다)로 형성함에 있어서, 나란하게 마련하는 금속 공기 전지 셀(2)의 수를 늘리는 것이 가능하며, 상기한 각 셀 내에서 공기극(4)이 금속극(3)의 양측에 배치되는 것과 맞물려, 효과적으로 고출력을 얻는 것이 가능하다.
또한, 각 금속 공기 전지 셀(2)의 하부(5b)에는, 각각 액실(6)로 통하는 관통공(8)이 마련되어 있어, 금속 공기 전지 유닛(1)을, 전해액(10)을 수용한 발전조(11) 내에 넣는 것으로, 전해액(10)을 액실(6)에 주입 가능하여, 발전을 개시하는 것이 가능하다. 이와 같이, 각 금속 공기 전지 셀(2)에 대한 전해액(10)의 주입을 간단하게 행하는 것이 가능하다.
게다가, 본 실시 형태에서는, 관통공(8)을 통해 발전에 따른 생성물의 배출을 촉진 가능하다. 본 실시 형태에서는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 금속 공기 전지 유닛(1)을 발전조(11) 내에 배치했을 때, 금속 공기 전지 유닛(1)의 하면(1a)과, 발전조(11)의 저면(11a) 사이에 간극(13)이 형성되도록 제어하고 있어, 이에 따라 생성물을 금속 공기 전지 유닛(1)의 액실(6)로부터 발전조(11)의 저면(11a) 측을 향하여 방출하는 것이 가능하다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는, 각 금속 공기 전지 셀(2)의 액실(6)로부터 관통공(8)을 통해 생성물을 외부로 방출하는 것이 가능하기 때문에, 금속극(3)과 공기극(4)의 사이에서 발생하는 반응을 장시간 지속 가능하고, 발전에 따른 전압을 장시간 일정하게 유지하는 것이 가능하며, 장수명화를 촉진하는 것이 가능하다.
본 실시 형태에서는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 예를 들면, 발전조(11)의 내부에 환류부(還流部)로서의 수류 펌프(20)를 배치하고, 전해액(10)을 환류시키는 것이 바람직하다. 도 5에는 수류 펌프(20)를 이용하여 금속 공기 전지 유닛(1)의 하면(1a)과 발전조(11)의 저면(11a) 사이의 간극(13)에 물의 흐름을 발생시켜 전해액(10)을 환류시키는 것이 가능하다. 이에 따라, 도 5에 나타낸 바와 같이, 금속 공기 전지 유닛(1)의 하면(1a)과 발전조(11)의 저면(11a) 사이의 간극(13)으로 방출된 생성물(21)은 발전조(11)의 저면(11a)에 머무르지 않고, 금속 공기 전지 유닛(1)의 옆쪽 등으로 흘러 확산된다. 또한, 금속 공기 전지 유닛(1)의 하면(1a)과, 발전조(11)의 저면(11a) 사이의 간극(13)에 물의 흐름을 발생시키는 것으로, 관통공(8)을 통해 간극(13)으로 방출되는 생성물(21)의 방출 속도를 높이는 것이 가능하여, 각 금속 공기 전지 셀(2)의 액실(6)에 쌓이는 생성물 양을 보다 효과적으로 저감하는 것이 가능하다.
이상에 따라, 도 5와 같이 발전조(11) 내의 전해액(10)에 물의 흐름을 생성시키는 것으로, 각 금속 공기 전지 셀(2)의 액실(6)로부터 발전조(11) 내로 생성물(21)의 방출을 촉진 가능하고, 금속극(3)을 최후까지 반응에 제공시키는 것이 가능하다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는 금속극(3)을 최후까지 소진하는 것이 가능하며, 장기 방전에 의한 출력 저하를 억제 가능하여, 보다 효과적으로 출력의 경시적 안정성을 얻는 것이 가능하다.
또한, 금속극(3)을 소진한 경우 등, 새로운 금속극(3)을 금속 공기 전지 셀(2)에 배치 가능하도록, 금속극(3)은 하우징(5)에 교환 가능하게 지지되어 있는 것이 바람직하다. 이에 따라, 더욱 효과적으로 출력의 경시적 안정성을 얻는 것이 가능하다. 예를 들면, 금속극(3)을 금속 공기 전지 셀(2)의 외측으로부터 내부를 향하여 슬라이드 시켜서 삽입 가능하며, 소정 위치까지 삽입한 후 그 이상 삽입할 수 없도록 구성되어 있다.
상기에서는 금속극(3)을 교환하였지만, 금속 공기 전지 셀(2)을 발전 종료 전후에 적절하게 교환하는 것도 가능하다. 이와 같이, 금속극(3)이나 금속 공기 전지 셀(2)을 적절하게 교환하는 것으로, 1차 전지이면서 연속적인 발전을 얻는 것이 가능하게 된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 후술하는 바와 같이, 전해액을 순환시키는 것이 가능하며, 이에 따라, 불순물이 적은(반응 생성물이 적은) 전해액을 장시간 사용하는 것이 가능하게 된다. 이 것도 연속적인 발전 효과를 보조하는 역할을 담당하고 있다. 또한, 작업성이나 하우징 설계의 관점에서, 금속 공기 전지 셀(2)이 교환 가능하게 지지되어 있는 것이 더욱 바람직하다. 즉, 금속극(3)의 교환에서는, 금속 공기 전지 셀(2) 중 금속극(3) 만을 교환 가능하기 때문에 셀 구조가 복잡해지기 쉽다. 혹은, 금속 공기 전지 셀(2)의 상부에 슬릿 등을 마련하여 금속극(3)만을 꺼내는 것이 가능한 구조로 하여야만 하며, 또한 교환 시에 먼지 등이 혼입되기 쉽다. 한편, 금속 공기 전지 셀(2)의 교환이라면 셀마다 한꺼번에 교환 가능하고, 작업성을 향상시키는 것이 가능하며, 또한 하우징 설계를 용이화 가능하다.
도 6에 나타낸 금속 공기 전지에서는, 금속 공기 전지 유닛(1)을 배치하는 발전조(11) 인근에 침전조(수집부)(30)가 마련되어 있다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 발전조(11)와 침전조(30)의 사이는 격판(31)으로 분리되어 있다. 또한, 격판(31)에는 노치(31a)가 마련되어 있어, 침전조(30)를 환류한 전해액을 노치(31a)로부터 발전조(11) 내로 흘리는 것이 가능하다.
도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 침전조(30)에는 전해액의 환류 방향을 향하여 간격을 두고 복수의 격벽(32)이 마련되어 있고, 침전조(30)의 외벽 및 격벽(32)에 의해 구획되는 복수의 침전실(30a, 30b, 30c, 30d)이 형성되어 있다. 노치(31a)에서 먼 쪽으로부터 가까운 쪽을 향하여 제1 침전실(30a), 제2 침전실(30b), 제3 침전실(30c) 및 제4 침전실(30d)로 한다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 제1 침전실(30a), 제2 침전실(30b), 제3 침전실(30c) 및 제4 침전실(30d)의 순으로 각 침전실의 길이 치수(L)가 작아지고 있다(도 7에서는, 대표하여 제1 침전실(30a)에 길이 치수(L)를 붙였다).
또한, 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 격벽(32)의 높이는 침전조(30)의 외벽이나 격판(노치(31a)의 위치 제외)(31)의 높이보다도 낮게 되어 있다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 각 격벽(32)의 상부에는 각각 통형상체(33)가 배치되어 있다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 통형상체(33)에는 슬릿(33a)이 형성되어 있어, 통형상체(33)가 슬릿(33a)을 매개로 하여 격벽(32)에 고정 지지되어 있다.
발전조(11) 내에서 생성물에 의한 탁한 전해액은, 도시하지 않은 펌프 등의 수단을 이용하여 제1 침전실(30a)로 보내진다. 또한, 침전조(30)에서는 전해액이 제1 침전실(30a)로부터 제4 침전실(30d)을 향하여 흐르도록 물의 흐름이 발생하고 있다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 전해액이 제1 침전실(30a)로부터 제2 침전실(30b)로 이동할 때, 전해액 내에 포함된 일부의 생성물(21)은 제1 침전실(30a)에 침전하고, 제1 침전실(30a)의 저부에 쌓인다. 그리고, 전해액의 상청만이 제1 침전실(30a)로부터 제2 침전실(30b), 제3 침전실(30c) 및 제4 침전실(30d)의 순서로 보내지지만, 그 때마다, 전해액 내에 포함된 생성물(21)은 각 침전실의 바닥에 쌓인다. 이때, 침전실의 바닥에 쌓인 생성물의 양은, 제1 침전실(30a)로부터 제4 침전실(30d)을 향하여 서서히 줄어든다. 이 때문에, 가장 생성물(21)이 쌓이기 쉬운 제1 침전실(30a)의 길이 치수(L)를 가장 길게 형성하고, 제2 침전실(30b), 제3 침전실(30c) 및 제4 침전실(30d)의 순서로 점차 길이 치수(L)을 짧게 하는 것으로, 생성물(21)의 수집 효과를 향상시키는 것이 가능하여 바람직하다.
본 실시 형태에서는, 각 격벽(32)의 상부에 통형상체(33)가 배치되어 있고, 도 7에 나타낸 바와 같이, 발전조(11)로부터 침전조(30)로 보내진 전해액(10)의 수면은 각 통형상체(33)의 상부보다도 낮은 위치에 있다. 이때, 전해액(10)의 상청만이 통형상체(33)의 내부 유로를 환류하는 것으로, 생성물(21)의 침전을 촉진시키는 것이 가능하다. 또한, 통형상체(33)는 원통일 필요는 없고, 인접하는 수조에 상청만이 직접 이동하는 것을 방지하기 위한 바리케이드이며, 침전을 촉진하기 위하여 수조 내를 흐르는 액체의 유속을 떨어뜨리는 것을 목적으로 하고 있다.
이와 같이, 침전조(30)에서는, 전해액(10)의 상청만을 환류시키고, 생성물(21)을 가능한 한 제거한 전해액(10)을, 노치(31a)로부터 발전조(11)로 되돌려 보내는 것으로, 보다 효과적으로 출력의 경시적 저하를 억제하는 것이 가능하며, 출력의 경시적 안정성을 도모하는 것이 가능하다. 또한, 이미 기재한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 금속극(3)이나 금속 공기 전지 셀(2)을 적절하게 교환하는 것이 가능하고, 불순물이 적은(반응 생성물이 적은) 전해액을 장시간 사용하는 것과 맞물려 보다 효과적으로 연속적으로 발전시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 도 6 및 도 7에 나타낸 침전조(30)를 대신하여, 혹은 침전조(30)와 함께 필터 장치(수집부) 등을 별도 마련하여, 생성물(21)을 수집하고, 전해액(10)의 수명 연장을 도모하는 것이 가능하다. 필터 장치는 발전조 내에 배치되거나, 혹은 발전조와는 별도로 마련된 수조 내에 배치하는 것도 가능하다.
발전을 종료시키고자 할 때는, 도 4의 상태로부터 금속 공기 전지 유닛(1)을 끌어 올려 각 금속 공기 전지 셀(2)의 액실(6)로부터 전해액(10)을, 관통공(8)을 통해 빼내는 것으로 발전을 간단하게 중지시키는 것이 가능하다. 혹은, 금속 공기 전지 유닛(1)이 배치된 상태의 발전조(11)로부터 전해액(10)을 빼내는 것으로 발전을 중지시켜도 좋다. 또한, 음극으로서의 금속극(3)을 빼내어도 전지 반응을 정지하는 것이 가능하다.
또한, 도 1에 나타낸 금속 공기 전지 유닛(1)의 상면에는, 도시하지 않은 천정부가 마련되어 있어도 좋다. 천정부에는 각 공기실(7)로 통하는 개구가 마련되어 있어, 천정부의 개구를 매개로 하여 각 공기실(7)에 공기가 흐르도록 하여도 좋다.
또한, 상기한 천정부에는, 전지 출력을 외부로 공급하는 외부 접속용 단자가 설치되어 있어도 좋다. 외부 접속용 단자는 커넥터이거나 USB 단자 등이며, 특별히 한정하는 것은 아니다. 외부 접속용 단자는 복수 개 마련하는 것이 가능하다. 예를 들면, 휴대 기기를 직접 금속 공기 전지 유닛(1)에 마련된 외부 접속용 단자에 연결하여 전력 공급하는 것이 가능하다. 혹은, 예를 들면, USB 허브 등의 접속 기판을 금속 공기 전지 유닛(1)의 외부 접속용 단자에 연결하고, 접속 기판을 매개로 하여 복수의 휴대 기기에 전력 공급하는 구성으로 하는 것도 가능하다.
상기한 본 실시 형태의 금속 공기 전지에 따르면, 비상용 전원의 개발에 있어서, 특히 공간 절약으로서 다수의 셀을 설치하는 것이 가능하며, 또한 고출력과 출력의 경시적 안정성의 관점으로부터 본 실시 형태를 개발하기에 이르렀다. 즉, 본 실시 형태의 금속 공기 전지에서는, 금속극의 양측에 공기극을 대향 배치함과 동시에, 나란하게 마련하는 셀 수를 증가시키는 것으로, 고출력을 얻는 것이 가능하게 된다. 또한, 보다 효과적으로 출력의 경시적 저하를 억제하기 때문에, 발전에 따른 생성물의 배출을 효과적으로 촉진 가능하다. 더욱이, 1차 전지이면서 금속극 혹은 금속 공기 전지 셀을 교환 가능하여, 종래와 같은 일회용 사용이 아니며, 연속적인 발전이 가능하게 된다.
본 실시 형태의 금속 공기 전지는, 공간 절약의 비상용 전원으로서 사용하는 것이 가능하여, 사무실이나 공장, 플랜트 시설 등에도 적용하는 것이 가능하다.
본 실시 형태에서는, 각 금속 공기 전지 셀(2)의 각 전극을 직렬 연결하여도, 병렬 연결하여도 좋고, 배선 방법을 특별히 한정하는 것은 아니다.
또한, 도 6이나 도 7에 나타낸 침전조(30)의 구성은 일예이며, 이 구성으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 6, 도 7에는 침전실이 4개 있지만, 수를 한정하는 것은 아니다. 또한, 통형상체(33)를 대신하여, 혹은 통형상체(33)와 함께 별도의 환류 수단을 이용하여 전해액의 환류를 촉진 가능하도록 하여도 좋다.
또한, 본 실시 형태에 있어서 금속 공기 전지의 사용 방법에서는, 금속 공기 전지 유닛(1)을 전해액(10)이 수용된 발전조(11) 내에 넣어 발전을 시작시켜도 좋고, 혹은 금속 공기 전지 유닛(1)이 미리 또는 사용자의 손 등에 의해 발전조(11) 내에 배치되고, 공기실(7)에 전해액(10)이 들어가지 않도록 주의하면서 전해액(10)을 발전조(11)에 넣어 발전을 시작하여도 좋다.
또한, 본 실시 형태에서는, 금속극(3) 혹은 금속 공기 전지 셀(2)이 하우징(5)에 교환 가능하게 지지되어 있다. 그리고, 본 실시 형태에 있어서 금속 공기 전지의 사용 방법에서는, 금속극(3) 혹은 금속 공기 전지 셀(2)을 교환하면서 발전을 계속하는 것이 가능하다. 또한, 여기에서 말하는 "발전의 계속"이란, 통상의 1차 전지에 비해 발전을 연장하는 것이 가능한 것을 의미하며, 교환 시에 발전을 정지하여도 그 전후에 있어서 "발전이 계속"되고 있다고 정의된다. 교환 시 작업성의 관점에서, 금속 공기 전지 셀(2)을 교환 가능하도록 하는 것이 바람직하고, 금속 공기 전지 셀(2)의 교환에 의해 발전을 원활하게 계속하는 것이 가능하다.
상기와는 다른 실시 형태의 금속 공기 전지에 대하여 설명한다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 금속 공기 전지(40)는, 금속 공기 전지 유닛(42)과, 케이스(43)를 가지고 구성된다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 금속 공기 전지 유닛(42)은, 예를 들면, 3개의 금속 공기 전지 셀(44)을 나란하게 마련하여 구성된다. 금속 공기 전지 셀(44)의 수를 한정하는 것은 아니며, 2개 이어도 좋고, 4개 이상 이어도 좋다.
금속 공기 전지 유닛(42)은, 동일한 구조의 금속 공기 전지 셀(44)을 복수 조합시킨 것이다. 금속 공기 전지 셀(44)의 구조에 대해서는 나중에 상세히 설명한다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 3개의 금속 공기 전지 셀(44)의 상면에는, 천정부(53)가 취부되어 있다. 천정부(53)에는 예를 들면, 상면(43a)에 제1 개구부(45a)가 마련되어 있다. 또한, 도 8에 나타낸 바와 같이, 천정부(53)의 측면(도 1에 나타낸 좌측면)에는 제2 개구부(45b)가 형성되어 있다. 또한, 도시하지 않았지만, 천정부(53)의 배면이나 우측면에도 개구부가 마련되어 있어도 좋다.
다만, 도 8에 나타낸 제1 개구부(45a) 및 제2 개구부(45b)의 수나 형성 위치는 어디까지나 일예이다. 즉, 각 개구부는 1개이어도 좋고, 복수이어도 좋다. 또한, 제1 개구부(45a) 및 제2 개구부(45b)의 적어도 한 편이 형성되어 있지 않은 구성으로 하는 것도 가능하다. 또한, 천정부(53)가 마련되어 있지 않아도 좋고, 혹은 천정부(53) 대신에, 다른 구성 부재가 마련되어 있어도 좋다.
도 8에 나타낸 각 개구부(45a, 45b)는, 공기 구멍이지만, 예를 들면, 제2 개구부(45b)의 위치에 전지 출력을 외부로 공급하는 외부 접속용 단자(미도시)가 설치되어 있어도 좋다. 외부 접속용 단자는, 커넥터이거나 USB 단자 등이며, 특별히 한정하는 것은 아니다. 외부 접속용 단자는 복수 개 마련하는 것이 가능하다. 예를 들면, 휴대 기기를 직접 금속 공기 전지 유닛(42)에 마련된 외부 접속용 단자에 연결하여 전력 공급하는 것이 가능하다. 혹은, 예를 들면, USB 허브 등의 접속 기판을 금속 공기 전지 유닛(42)의 외부 접속용 단자에 연결하고, 접속 기판을 매개로 하여 복수의 휴대 기기에 전력 공급하는 구성으로 하는 것도 가능하다.
도 8에 나타낸 케이스(43)는, 후술하는 바와 같이 전해액을 수용 가능한 용기로서 기능하는 것이 가능하지만, 금속 공기 전지(40)를 사용하지 않고 보관 시에는, 예를 들면, 도 8에 나타낸 케이스(43)를 금속 공기 전지 유닛(42)의 위에서 덮어 둔다. 이에 따라, 먼지 등이 개구부(45a, 45b)를 통해 들어가지 않도록 금속 공기 전지 유닛(42)을 보호하는 것이 가능하다.
또한, 케이스(43)를 금속 공기 전지 유닛(42)의 위에서 덮었을 때, 케이스(43)와 금속 공기 전지 유닛(42)의 사이가 유지되어 일체화 되는 구조로 할 수 있다. 이때, 케이스(43)의 외측면에 손잡이를 붙여 놓으면, 금속 공기 전지(40)의 운반에 편리하다.
케이스(43)의 형상을 한정하는 것은 아니지만, 케이스(43)의 외형은 금속 공기 전지 유닛(42) 보다도 한 층 큰 금속 공기 전지 유닛(42)의 서로 닮은 형상인 것이 바람직하다.
도 9는 케이스(43)를 도 8의 상태로부터 상하 뒤집고, 전해액(55)을 수용한 케이스(43) 내에 금속 공기 전지 유닛(42)을 넣은 상태의 금속 공기 전지(40)의 단면도이다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 각 금속 공기 전지 셀(44)은, 공기극(46)과, 금속극(47)과, 하우징(48)을 가지고 구성된다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 공기극(46) 및 금속극(47)은 각각 하우징(48)에 지지되어 있다. 공기극(46)과 금속극(47)은 횡방향(지면 좌우 방향)으로 소정의 간격을 두고 대향 배치되어 있다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 각 금속 공기 전지 셀(44)의 하우징(48)에는, 공기실(50)과 액실(51)이 마련된다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 공기실(50)의 상부는 외부로 개방된 개구부(50a)를 구성하고 있다. 또한, 도 9에는 도 8에 나타낸 천정부(53)를 도시하지 않았다. 공기는 도 8에 나타낸 천정부(53)의 각 개구부(45a, 45b)로부터 도 9에 나타낸 공기실(50)로 안내된다.
또한, 도 9에 나타낸 실시 형태에서는, 도면에 나타낸 좌측의 금속 공기 전지 셀(44)과 도면에 나타낸 정 가운데의 금속 공기 전지 셀(44)의 각 공기실(50)의 우측면은 각각 인접한 우측의 금속 공기 전지 셀(44)의 하우징(48)의 측면으로 구성된다. 이와 같이, 공기실(50)의 측면 일부를, 인접하는 금속 공기 전지 셀(44)의 하우징(48)으로 보완하는 것으로, 각 금속 공기 전지 셀(44)을 박형화 가능하며, 금속 공기 전지 유닛(42)의 소형화, 나아가서는 금속 공기 전지(40)의 소형화를 실현 가능하다. 다만, 도 9 나타낸 도시 우측에 위치하는 금속 공기 전지 셀(44)의 공기실(50)의 우측면은 새롭게 측벽부(52)를 배치하여 형성한다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 공기극(46)은 공기실(50)과 액실(51)의 사이에 배치되어 있다. 이때, 공기극(46)은 그 상부와 하부 및 측부의 각 모서리가 하우징(48)에 고정 지지되어 있는 것이 바람직하다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 공기극(46)은 공기실(50) 및 액실(51)의 양쪽에 노출된 상태로 배치되어 있다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 금속극(47)은 공기극(46)으로부터 액실(51) 내로 소정 거리만큼 이격된 위치에 배치되어 있다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 금속극(47)은 그 상부가 하우징(48)에 고정되지만, 하부는 자유단(비고정)으로 되어 있다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 하우징(48)의 저부(48a)에는 액실(51)까지 통하는 관통공(급수구)(56)이 마련되어 있다. 따라서, 도 9에 나타낸 바와 같이, 금속 공기 전지 유닛(42)을, 전해액(55)을 넣은 케이스(43) 내에 담그면, 전해액(55)은 관통공(56)을 통해 각 액실(51) 내로 동시에 주입된다. 이때, 도 9에 나타낸 바와 같이, 전해액(55)의 수위는, 공기실(50)의 개구부(50a) 보다도 하측에 있어, 전해액(55)이 공기실(50) 내에 흘러 들어가지는 않는다.
또한, 도 9에 나타낸 실시 형태에서는, 관통공(56)을 하우징(48)의 저부(48a)에 마련하였지만, 예를 들면, 하우징(48)의 측부(48b)에 마련하여도 좋고, 혹은, 저부(48a)와 측부(48b)의 양쪽에 마련하여도 좋다. 또한, 관통공(56)을 하우징(48)의 상부에 마련하는 것도 가능하지만, 이 경우는, 관통공(56)을 공기실(50)의 개구부(50a) 보다도 하측에 위치시킬 필요가 있다.
또한, 도시하지 않았지만, 금속극(47)의 주변에는, 전지 반응에서 발생한 수소 등의 생성 가스를 액실(51)로부터 외부로 배출하는 구멍이 마련되어 있다.
신속하게 각 금속 공기 전지 셀(44)의 액실(51)에 전해액(55)을 급수함에는, 관통공(56)을 하우징(48)의 저부(48a)에 마련하는 것이 바람직하다. 또한, 도 10에 나타낸 바와 같이, 관통공(56)을 각 금속 공기 전지 셀(44)의 저부(48a)에 대하여 복수 개 마련하는 것이 가능하다. 또한, 관통공(56)의 개수를 한정하는 것은 아니다. 또한, 관통공(56)의 형상을 한정하는 것은 아니며, 예를 들면, 도 10에 나타낸 바와 같이 복수의 작은 구멍을 마련한 구조이어도, 긴 구멍의 관통공(56)을 각 금속 공기 전지 셀(44)에 적어도 1개 마련한 구성이어도 좋다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 금속극(47)은, 하우징(48)의 저부(48a)에 마련된 관통공(56)과 대향하여 배치되는 것이 바람직하다. 금속극(47)과 공기극(46)의 산화 환원 반응 시에 생성된 생성물을, 관통공(56)을 통해 케이스(43) 측으로 방출하기 쉽다. 이에 따라, 생성물이 각 금속 공기 전지 셀(44) 내에 쌓이는 것에 의한 전극의 파손이나 전기 특성의 열화를 억제하는 것이 가능하다.
예를 들면, 관통공(56)을 하우징(48) 측부(48b)의 하측에 배치하고, 금속극(47)을 관통공(56)과 대향 배치시켜도 좋다. "측부(48b)의 하측"이란 측부(48b)의 높이 치수의 절반 아래, 바람직하게는, 높이 치수의 1/2 이하의 하측 부분, 보다 바람직하게는, 높이 치수의 1/3 이하의 하측 부분이다. 이에 따라서도, 생성물의 방출 효과를 얻는 것이 가능하다. 또한, 금속 공기 전지 유닛(42)을 케이스(43) 내에 넣었을 때에, 케이스(43) 내의 전해액(55)이 금속 공기 전지 유닛(42) 상부에 도달하지 않고, 전해액(55)을 액실(51)에 넣는 것이 가능하다면 관통공(56)의 위치를 묻는 것은 아니다.
또한, 도 9에 나타낸 바와 같이, 금속극(47)의 하부를 자유단으로 하고 있다. 이에 따라, 금속극(47)을 적절하게 관통공(56)에 대향하여 배치하는 것이 가능하다. 또한, 금속극(47)의 하부를 자유단으로 하는 것으로, 금속극(47)의 하부를 요동시키는 것이 가능하다. 이 때문에, 공기극(46)과 금속극(47)의 사이에 생성물이 퇴적되는 경우에, 금속극(47)이 휘어지는 것이 가능하여, 생성물에 의한 가압력을 완화 가능하고, 금속극(47) 및 공기극(46)의 파손을 억제하는 것이 가능하다.
본 실시 형태에 있어서 금속 공기 전지(40)에 따르면, 도 8에 나타낸 바와 같이, 공기극(46)과 금속극(47)과, 하우징(48)을 가지는 동일한 구조의 금속 공기 전지 셀(44)을 복수 나란하게 마련한 것이다. 또한, 도 9에 나타낸 바와 같이, 각 금속 공기 전지 셀(44)의 공기실(50)은 상부뿐만 아니라, 액실(51)로부터 이격된 측의 측부(도면에 나타낸 우측의 측부)를 개방시킨 형상으로 한다. 그리고, 복수의 금속 공기 전지 셀(44)을 나란하게 마련하는 동시에, 가장 끝의 금속 공기 전지 셀(44)에 대하여 측벽부(52)를 배치한다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는, 금속 공기 전지 유닛(42)은 금속 공기 전지 셀(44)을 구성하는 복합 부품과 측벽부(52)의 2종류의 부품을 조합시켜서 구성된다. 또한, "복합 부품"이란 금속 공기 전지 셀(44)을 구성하는 전극 및 하우징 등을 포함하는 복수의 부재로 이루어진 것을 의미한다.
도 8, 도 9에 나타낸 실시 형태의 금속 공기 전지(40)에 있어서도, 도 1 등에 나타낸 실시 형태의 금속 공기 전지와 마찬가지로, 나란하게 마련되는 셀 수를 증가시키는 것이 가능하여, 고출력을 얻는 것이 가능하게 된다. 즉, 본 실시 형태에서는, 부품 수를 줄여 간단한 구조로 금속 공기 전지 유닛(42)을 형성 가능하다. 또한, 박형의 각 금속 공기 전지 셀(44)에 상부만이 개방된 공기실(50)을 적절하게 형성 가능하여, 복수의 금속 공기 전지 셀(44)을 구비한 금속 공기 전지 유닛(42)의 소형화를 실현 가능하다. 또한, 보다 효과적으로 출력의 경시적 저하를 억제하기 위하여, 발전에 따른 생성물의 배출을 효과적으로 촉진 가능하다.
본 실시 형태에서는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 케이스(43)에 전해액(55)을 주입하고, 그리고 케이스(43) 내에 금속 공기 전지 유닛(42)을 담근다. 이때, 전해액(55)은 자연스럽게 관통공(56)을 매개로 하여 각 금속 공기 전지 셀(44)의 액실(51) 내로 들어가 액실(51)을 채운다. 이와 같이, 사용자는 각 금속 공기 전지 셀(44)에 직접 전해액(55)을 주입하지 않아도 좋고, 금속 공기 전지 유닛(42)을, 전해액(55)을 수용한 케이스(43) 내에 넣는 것만으로 좋기 때문에, 각 금속 공기 전지 셀(44)에 대한 전해액(55)의 주입을 간략화 가능하다. 또한, 본 실시 형태에 따르면, 복수의 금속 공기 전지 셀(44)에 대하여, 각 액실(51)로 통하는 관통공(56)을 간단한 구조로 형성 가능하다.
또한, 본 실시 형태에서는, 도 9의 상태로부터 금속 공기 전지 유닛(42)을 끌어 올려, 각 금속 공기 전지 셀(44)의 액실(51)로부터 전해액(55)을, 관통공(56)을 통해 빼내는 것으로 발전을 간단하게 중지시키는 것이 가능하다.
본 실시 형태에서는, 도 8에 나타낸 케이스(43)는 전해액(55)을 수용 가능한 용기이다. 따라서, 사용자는 도 8에 나타낸 케이스(43)를 뒤집어 케이스(43) 내에 전해액(55)을 넣고, 그리고, 금속 공기 전지 유닛(42)을 케이스(43) 내의 전해액(55)에 담그면 발전하기 때문에, 재해 시 등의 비상 시에 신속하게 금속 공기 전지(40)의 사용이 가능하다. 또한, 케이스(43)에 넣는 전해액(55) 수위의 기준이 되는 표시를 마련해 두면 좋다. 이에 따라, 사용자는 케이스(43) 내에 적량의 전해액(55)을 넣는 것이 가능하다.
도 8 내지 도 10에 나타낸 금속 공기 전지(40)에 있어서, 도 5 내지 도 7에 나타낸 발전조(11)나 침전조(30)를 적용하는 것이 가능하다. 이와 같이, 금속 공기 전지(40)에서는 적절하게 도 1 등에 나타낸 금속 공기 전지의 구성 일부를 적용하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시 형태에 있어서 금속 공기 전지는, 마그네슘 공기 전지이어도, 다른 금속 공기 전지이어도 적용 가능하다.
[실시예]
이하, 본 발명의 실험예에 따라 본 발명의 효과를 설명한다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 이하의 실험예에 의해 어떻게든 한정되는 것도 아니다.
도 11은 정전류 방전 시험의 실험 결과를 나타낸다. 실험에서 사용한 금속 공기 전지 유닛은 금속 공기 전지 셀이 3개 나란하게 마련된 도 1에 나타낸 구조를 채용하였다. 각 금속 공기 전지 셀의 구성은, 도 2 및 도 3과 동일하게 하였다. 또한, 금속극과 공기극 사이의 간격을 4mm로 하였다. 실험예1에서는 전해액에 물의 흐름을 발생시키지 않았다. 한편, 실험예2에서는 전해액에 물의 흐름을 발생시켰다.
도 11에 도시한 실험 결과에 나타낸 바와 같이, 물의 흐름을 발생시킨 실험예2 쪽이 물의 흐름을 발생시키지 않았던 실험예1에 비해 출력의 경시적 저하를 억제하는 것이 가능하다고 밝혀졌다. 이와 같이 물의 흐름을 발생시키는 것으로, 전해액이 금속 공기 전지 셀의 내부로부터 외부로 배출하기 보다 쉬워지고, 금속극과 공기극 사이의 반응을 보다 효과적으로 지속 가능하다.
또한, 이하에 나타낸 3개의 샘플을 준비하였다.
실시예1 : 관통공 있음 + 순환 없음
실시예2 : 관통공 있음 + 순환 있음
비교예1 : 관통공 없음
또한, 각 샘플의 금속극과 공기극 사이의 간격은 4mm로 통일하였다.
이하의 표 1에 나타낸 출력의 "경시적 안정성"의 ◎는 출력이 최후까지 안정된 상태, ○는 출력이 거의 최후까지 안정된 상태, ×는 출력이 경시적으로 저하 된 상태를 나타낸다. 또한, 표 1에 나타낸 "출력 시간"의 ◎는 미리 정한대로 출력 시간을 확보 가능하였던 상태, ○는 거의 미리 정한대로 출력 시간을 확보 가능하였던 상태, ×는 출력 시간이 짧은 상태를 나타낸다.
비교예 실시예1 실시예2
관통공 없음 있음 있음
순환 - 없음 있음
경시적 안정성 × ○ ◎
출력 시간 × ○ ◎
표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예1 및 실시예2는 출력의 경시적 안정성 및 출력 시간이 모두 ◎ 혹은 ○이며, 양호한 결과가 얻어졌다. 또한, 실시예1과 실시예2에서는, 순환을 가한 실시예2 쪽이 실시예1에 비해 출력의 경시적 안정성 및 출력 시간 모두 양호한 결과였다(실험예1 및 실험예2도 참조). 한편, 관통공을 가지지 않은 비교예1에서는, 출력의 경시적 안정성 및 출력 시간이 모두 ×이며, 공간 절약화는 물론 안정된 출력을 얻는 것이 가능하지 않아, 비상용 전원으로서 실시예1이나 실시예2에 뒤떨어지는 것으로 나타났다.
본 발명의 금속 공기 전지에 따르면, 고출력이면서 출력의 경시적 안정성이 뛰어난 비상용 전원으로서 사용하는 것이 가능하다.
본 출원은 2018년 8월 6일 출원된 일본 특허출원 제2018-147530호에 기초한다. 이 내용은 모두 여기에 포함되어 있다.
1, 42 : 금속 공기 전지 유닛 1a : 하면
2, 44 : 금속 공기 전지 셀 3, 47 : 금속극
3a : 하단 4, 46 : 공기극
5, 48 : 하우징 5a : 상부
5b : 하부 5c : 전부
5d : 후부 5e, 5f, 48b : 측부
5g : 슬릿 5h : 창
5i : 고정부 5j : 가장자리부
5k : 연통공 6, 51 : 액실
7, 50 : 공기실 8, 56 : 관통공
8a : 상단 9 : 외벽부
10 : 전해액 11 : 발전조
11a : 저면 12 : 돌기부
13 : 간극 20 : 수류 펌프
21 : 생성물 30 : 침전조
30a : 제1 침전실 30b : 제2 침전실
30c : 제3 침전실 30d : 제4 침전실
31 : 격판 31a : 노치
32 : 격벽 33 : 통형상체
33a : 슬릿 40 : 금속 공기 전지
43 : 케이스 43a : 상면
45a : 제1 개구부 45b : 제2 개구부
48a : 저부 50a : 개구부
52 : 측벽부 53 : 천정부
55 : 전해액

Claims (12)

  1. 금속극과,
    상기 금속극의 양측에 대향하여 배치되는 공기극과,
    상기 금속극 및 상기 공기극을 지지하는 하우징을 가지고 구성되는 금속 공기 전지 셀이 복수 개 나란하게 마련된 금속 공기 전지 유닛을 구비하고,
    상기 공기극은, 상기 하우징 양측의 외면에 노출되어 있으며,
    각 금속 공기 전지 셀에는, 각각 액실이 형성되어 있고, 복수 개의 상기 금속 공기 전지 셀을 조합시킨 상기 금속 공기 전지 유닛에는, 각 금속 공기 전지 셀의 사이에서 대향하는 상기 공기극 사이에 위쪽이 개방된 공기실이 형성되어 있으며,
    각 금속 공기 전지 셀에는, 상기 액실과 연통하여 전해액을 상기 액실에 공급하는 동시에, 상기 금속극과 상기 공기극의 반응에 의해 생성되는 생성물을 상기 금속 공기 전지 유닛의 외부로 방출이 가능한 관통공이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 금속 공기 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속극은, 하단이 자유단으로서 상기 하우징에 지지되어 있고, 상기 관통공은 상기 하우징의 저부에 형성되어 있으며, 상기 금속극의 하단과 상기 관통공의 상단이 대향하고 있는 것을 특징으로 하는 금속 공기 전지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 금속극의 하단은, 상기 관통공의 상단 이상의 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 금속 공기 전지.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징의 상기 공기극이 배치되는 양측의 측부는, 상기 공기극을 고정하는 고정부와, 상기 고정부의 외주를, 위쪽을 제외하고 둘러싸며, 상기 고정부 보다도 돌출된 가장자리부를 가지고 구성되며,
    상기 공기극은, 상기 고정부에 고정되는 동시에,
    상기 금속 공기 전지 셀의 상기 가장자리부 끼리가 맞닿아 위쪽이 개방된 상기 공기실이 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 공기 전지.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속극 혹은 상기 금속 공기 전지 셀은, 상기 하우징에 교환 가능하게 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 금속 공기 전지.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재한 금속 공기 전지 유닛과, 전해액을 수용 가능한 발전조를 가지며,
    상기 금속 공기 전지 유닛의 하면과 상기 발전조의 저면 사이에 간극이 형성되도록, 상기 금속 공기 전지 유닛이, 상기 공기실의 개방된 상부가 위를 향한 상태로, 상기 전해액을 수용한 상기 발전조 내에 들어가 상기 전해액이 상기 관통공을 통해 상기 액실 내에 주입되고, 상기 생성물은 상기 관통공을 통해 상기 간극으로 배출되는 것을 특징으로 하는 금속 공기 전지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 발전조 내의 상기 전해액을 순환시키는 순환부가 마련되는 것을 특징으로 하는 금속 공기 전지.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 발전조 내에 배출된 상기 생성물을 수집하는 수집부가 마련되는 것을 특징으로 하는 금속 공기 전지.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재한 금속 공기 전지 유닛의 하면과 상기 발전조의 저면 사이에 간격이 형성되도록, 상기 금속 공기 전지 유닛을, 전해액을 수용한 발전조 내에 상기 공기실의 개방된 상부가 위를 향한 상태로 넣거나, 혹은 상기 금속 공기 전지 유닛이 배치된 발전조 내에 전해액을 넣어, 발전을 개시시키는 것을 특징으로 하는 금속 공기 전지의 사용 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 발전조 내에서 물의 흐름을 만들고, 상기 전해액을 순환시키면서 발전시키는 것을 특징으로 하는 금속 공기 전지의 사용 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 발전조에 배출된 생성물을 수집하면서 발전시키는 것을 특징으로 하는 금속 공기 전지의 사용 방법.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속극 혹은 상기 금속 공기 전지 셀을 교환하면서 발전을 계속하는 것을 특징으로 하는 금속 공기 전지의 사용 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7404244B2 (ja) * 2018-08-24 2023-12-25 藤倉コンポジット株式会社 金属空気電池、及びその使用方法
CN114079111B (zh) * 2020-08-11 2023-11-14 好风光储能技术(成都)有限公司 一种大型竖式储能电池以及储能集装箱
CN112599893B (zh) * 2020-12-14 2022-08-12 唐山海港经济开发区北京理工大学机械与车辆学院转化研究中心 一种入墙式自供暖型金属空气燃料电池

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5222526A (en) 1975-08-14 1977-02-19 Younosuke Matsunaga Method of making ingot with thin mold
JPS54137732A (en) 1978-04-19 1979-10-25 Nippon Furnace Kogyo Kk Air fuel ratio controller
JP2016076319A (ja) 2014-10-03 2016-05-12 三鷹光器株式会社 金属空気電池及びその多段構造
JP2017004644A (ja) 2015-06-05 2017-01-05 藤倉ゴム工業株式会社 金属空気電池セル

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5634384Y2 (ko) 1975-08-05 1981-08-14
JPS5846535Y2 (ja) 1978-03-09 1983-10-22 古河電池株式会社 金属↓−空気電池
JPS5736223A (ja) 1980-08-09 1982-02-27 Kajima Corp Keesonkojinozurihanshutsuhohooyobisochi
US4950561A (en) * 1989-06-29 1990-08-21 Eltech Systems Corporation Metal-air battery with easily removable anodes
JP2013243108A (ja) * 2012-04-23 2013-12-05 Sharp Corp 金属空気電池およびエネルギーシステム
CN103855446B (zh) * 2012-11-29 2015-11-18 中国科学院大连化学物理研究所 一种金属空气电池系统用电解液存储盒
WO2015076299A1 (ja) * 2013-11-20 2015-05-28 シャープ株式会社 金属電極カートリッジ、金属空気電池および金属電極カートリッジの充電方法
JP2017027868A (ja) * 2015-07-24 2017-02-02 トヨタ自動車株式会社 レドックスフロー電池
AU2017298994B2 (en) * 2016-07-22 2019-09-12 Nantenergy, Inc. Moisture and carbon dioxide management system in electrochemical cells
JP6947498B2 (ja) * 2016-10-19 2021-10-13 藤倉コンポジット株式会社 金属空気電池ユニット
CN108232246B (zh) * 2016-12-15 2020-03-10 中国科学院大连化学物理研究所 一种铝空气电池系统及其工作方法
CN111095669B (zh) * 2017-09-26 2021-03-16 藤仓复合材料科技株式会社 金属空气电池、以及氧化皮膜除去方法
US11043710B2 (en) * 2017-12-28 2021-06-22 Beijing Yiyuan New Energy Technology Co., Ltd Metal air fuel cell and its system
CN107978726B (zh) * 2017-12-28 2024-04-05 张树雄 一种金属空气电池的单元体

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5222526A (en) 1975-08-14 1977-02-19 Younosuke Matsunaga Method of making ingot with thin mold
JPS54137732A (en) 1978-04-19 1979-10-25 Nippon Furnace Kogyo Kk Air fuel ratio controller
JP2016076319A (ja) 2014-10-03 2016-05-12 三鷹光器株式会社 金属空気電池及びその多段構造
JP2017004644A (ja) 2015-06-05 2017-01-05 藤倉ゴム工業株式会社 金属空気電池セル

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