(57)【要約】【課題】高エネルギー密度化の実現を可能とする円筒型の金属-空気電池を提供する。【解決手段】円筒型の給水筒２と、円筒型の負極金属（−極）３と、酸化チタン等の金属酸化物を反応触媒として含有したポーラス構造の空気極（＋極）４と、該空気極（＋極）外周に形成される微弱電磁波を放出するセラミックス-酸化チタン触媒層５と、スペーサー６と、底板７と、電解質９と、通気性保護部材１０によって、金属-空気電池１を形成する。空気極（＋極）４は、酸化チタン等の金属酸化物が反応触媒として混入された電解触媒質１２ポーラス構造の空気極（＋極）４であり、又、該空気極（＋極）外周に微弱電磁波を放出するセラミックス-酸化チタン触媒層５を形成することによって、酸化チタンによる活性化された酸素を電極反応に利用すると発電特性に優れた金属-空気電池１が得られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒型の給水筒と、円筒型の負極金属（−極）と、酸化チタン等の金属酸化物を反応触媒として含有したポーラス構造の空気極（＋極）と、該空気極（＋極）外周に形成される微弱電磁波を放出するセラミックス-酸化チタン触媒層、スペーサー、底板、電解質、通気性保護部材とによって形成されることを特徴とする、金属-空気電池の製造方法。
【請求項２】
請求項１の金属-空気電池において、空気極（＋極）外周に、微弱電磁波を放出するセラミックス-酸化チタン触媒層を形成し酸素を活性化することを特徴とする、金属-空気電池の製造方法。
【請求項３】
請求項１の金属-空気電池において、空気極（＋極）が、酸化チタン等の金属酸化物やグラフェンなどを反応触媒として含有し、ポーラス構造であることを特徴とする、金属-空気電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化チタン等の金属酸化物を反応触媒として含有するポーラス構造の空気極（＋極）と、該空気極（＋極）外周に微弱電磁波を放出するセラミックス-酸化チタン触媒層を形成することによって、空気極（＋極）に活性化された酸素を供給することで、高エネルギー密度化の実現を可能とする円筒型の金属-空気電池の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属-空気電池は、酸素を正活物質として利用し、小型化、軽量化が容易であり、エネルギー密度が高いという利点を有するため、現在、広く使用されているリチウム二次電池を超える高容量の電池として注目を集めている。一般的に、金属-空気電池としては、例えば、リチウム空気電池、マグネシウム空気電池、亜鉛空気電池等が知られている。これらの金属-空気電池は、空気極（＋極）において酸素の還元反応が行われ、負極金属（−極）の酸化反応が行われることで、発電を可能としている。
【０００３】
金属-空気電池は、例えば、導電材及びバインダーを含有する空気極（＋極）と、負極活物質（リチウム、マグネシウム、アルミニウム、亜鉛等またはその合金）からなる負極金属（−極）と、空気極（＋極）及び負極金属（−極）の間に介在する電解質とを有する。又、マグネシウムやアルミニウムやその合金を負極金属（−極）として用いた金属-空気電池の場合、使用時に電解質を注入する形で使用されることも多い（たとえば、特許文献１）。
【０００４】
これらの金属-空気電池の空気極（＋極）における電極反応を促進させ、電池特性を向上させるべく、空気極（＋極）への反応触媒の添加が行われている（例えば、特許文献２や特許文献３等）。具体的には、特許文献１には、炭素質物と、その表面に担持された触媒と、バインダーとを含ませ、酸素還元の機能を有する空気極（＋極）が開示されている。用いられる反応触媒としては、例えば、マンガン酸化物、ランタンストロンチウムコバルト酸化物等が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１３４１６０号公報
【特許文献２】特開２００６−２８６４１４号公報
【特許文献３】特開２０１０−１０８６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のように、空気極（＋極）に電極反応を促進させるような反応触媒を含有させることによって、発電特性の改善を図ることはできるが、金属-空気電池の高エネルギー密度化を実現するためには、さらなる発電容量の増大が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、円筒型の給水筒と、負極金属（−極）となる円筒型の金属と、酸化チタン等の金属酸化物やグラフェン等を反応触媒として含有したポーラス構造の空気極（＋極）と、該空気極（＋極）外周に形成される微弱電磁波を放出するセラミックス-酸化チタン触媒層、スペーサー、底板、電解質、通気性保護部材によって金属-空気電池を形成することを特徴とする。
【０００８】
又、本発明における金属-空気電池は、空気極（＋極）外周に、微弱電磁波を放出するセラミックス-酸化チタン触媒層を形成することを特徴とする。
微弱電磁波を放出するセラミックス-酸化チタン触媒層を空気極（＋極）外周に形成することで、活性化した酸素を空気極（＋極）に供給することができ、空気極（＋極）における電極反応が促進されるため、発電容量を増大させることができる。
【０００９】
又、本発明における金属-空気電池は、空気極（＋極）が、酸化チタン等の金属酸化物やグラフェン等を反応触媒として含有し、ポーラス構造であることを特徴とする。
酸化チタン等の金属酸化物を含有することによって、活性化した酸素を空気極（＋極）に供給することができ、空気極（＋極）における電極反応が促進されるため、発電容量を増大させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、酸化チタン等の金属酸化物、グラフェン等を反応触媒として含有するポーラス構造の空気極（＋極）と、該空気極（＋極）外周に微弱電磁波を放出するセラミックス-酸化チタン触媒層を形成することによって、空気極（＋極）に活性化された酸素を供給することができ、金属-空気電池の高エネルギー密度化を実現させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態における、金属-空気電池の基本的な構造を表す図である。
【図２】本発明の化学式
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の最も好ましい実施形態について図１に基づきさらに詳しく説明する。図１は、本発明に係る金属-空気電池の実施形態例の図である。
【００１３】
図１において、２は電解質、又は水を注入するための給水筒であり、下部に電解質を電池内に供給する穴もしくは底板７との間に隙間」が設けられている。材質は使用する電解質に腐食しない材質で導電性のないものがあればいずれも適用可能である。
【００１４】
３は負極金属（−極）であり、この金属としては、マグネシウム、アルミニウム単体又はそれらの合金を使用することができ、その他に例えば鉄、亜鉛、リチウム、カルシウム、アルミニウム、マンガン、コバルト、鉛、クロム等の使用も可能である。又、負極金属（−極）３は金属粉を固めたものや、メッシュ状のもの等、加工されたものであっても良い。
【００１５】
４は反応触媒が含有されたポーラス構造の空気極（＋極）であり、例えば、活性炭や炭素,グラフェン等粉末と反応触媒をペースト状にしたものや、不織布に活性炭や炭素の粉末と反応触媒、グラフェン等を樹脂等のバインダーによって保持させているもの、その他には、導電材と、反応触媒と、バインダーとを圧縮成形したもの等が用いられる。上記導電材としては、炭素、黒鉛、グラファイト、アセチレンブラック、グラフェン、活性炭等の炭素系の粉末や銅、銀、鉄等の金属粉等、触媒入りポーラス金属など導電性のものであればいずれも適用可能である。反応触媒としては、酸化銅、酸化チタン、二酸化マンガン等の金属酸化物や、白金やルテニウム、グラフェン等、電極反応を促進させる物質であればいずれも適用可能であるが、活性化した酸素を供給するために、酸化チタンやグラフェン等を含有することがより好適である。バインダーとしては、シリコン、アクリル、エポキシ樹脂、導電性樹脂、フッ素系樹脂等、空気極（＋極）を形成するための接着性のある物質であればいずれも適用可能である。また、バインダーの含有量は、０〜３０重量％であり、より少量であるほうが、空気極（＋極）の導電性を高めるためにより好適である。また、空気極（＋極）の構造として、表面積の大きいポーラス構造であることがより好ましい。
【００１６】
５は、セラミックス-酸化チタン触媒層であり、微弱電磁波を放出する酸化チタン触媒が用いられる。粒、又は粉末のまま空気極（＋極）外周に封入することも可能であるが、空気極（＋極）同様に、バインダーを用いて、ポーラス構造の層を形成することも可能である。その場合のバインダー含有量は、０〜３０重量％であり、より少量であるほうが、触媒効果を高める上でより好適である。
また微弱電磁波を放出する酸化チタン触媒は一般の酸化チタン触媒と異なり遮光されていたり水中でも触媒作用があり公共の浄水場や食品産業で使用されているものの改良型である。
【００１７】
６はスペーサーであり、負極金属（−極）３と空気極（＋極）４、負極金属（−極）３と底板７の間隔を維持できるものであればどのようなものでも適用可能であるが、使用する電解質に腐食されない材質であることがより好適である。
【００１８】
７は底板であり、電池底部からの電解質の漏出を防止するためのものであり、スペーサーと同様に、使用する電解質に腐食されない材質であることがより好適である。
【００１９】
９は電解質であり、給水筒より注入された電解質が下部の給水口より充填され、負極金属（−極）の片面もしくは両面を浸している。１１は取付足であり、負極金属（−極）を支えている。
【００２０】
１０は金属-空気電池全体を覆う通気性保護部材であるが、通気性のある例えばメッシュ状のものがより好適である。材質はセラミックス-酸化チタン触媒層と反応しないもの、又、通気性を阻害しない材質であればいずれも適用可能である。
【実施例】
【００２１】
図１のような円筒形をした給水筒２から電解質が９部分に入り、下部の給水口より負極金属（−極）両面に充填させる。
【００２２】
負極金属（−極）と空気極（＋）間は図２の式のようになり、＋極、−極間に起電力が発生。電力を消費しだすと電解質は徐々に消耗していくので時々、電解質を補充することによりある程度、継続的に発電が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
金属空気電池において空気極（＋）で酸化触媒で酸素を活性化して金属-空気電池の能力を上げる目的がある。
【符号の説明】
【００２４】
１  金属-空気電池
２  給水筒
３  負極金属(−極)
４  空気極(＋極)
５  セラミックス-酸化チタン触媒層
６  スペーサー
７  底板
８  給水口
９  電解質
１０  通気性保護部材
１１  取付足
１２  電解触媒質
【図１】
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【図２】
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