(57)【要約】【課題】従来のリチウムイオン２次電池に使用しているリチウムは、資源が偏在しており、火災及び腐蝕を惹起する問題があり、さらにエネルギー密度を倍増する必要があり、これらを解決をすることを課題とする。【解決手段】空気中の酸素を酸化還元する炭素を含む正電極と、金属電極からなる負電極と、電解質層と、これらの間に介在されたセパレータ、及び集電極を有する二次電池に於いて、グラファイト等の炭素微粒子とシリコン微粒子からなる正電極内部は、チタン又は二酸化マンガン等の正電極触媒、及びシリコン微粒子の安定剤としてアルギン酸又はクエン酸等の補助剤で構成するとともに、正電極外部は空気が自然循環するように小穴付きの集電極と、水分を透過しないイソプレン等の表面処理膜からなり、電解質には金属塩化物液、さらに電解液としてエーテル系溶媒に臭化金属を加えた金属エトキシド添加剤を入れることを特徴とするシリコン触媒電池。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気中の酸素を酸化還元するグラファイト等の炭素微粒子６を含む正電極２と、金属電極からなる負電極１０と、電解質層７と、これらの間に介在されたセパレータ８、及び集電極１、１１を有する二次電池に於いて、正電極はグラファイト等の炭素微粒子６、シリコン微粒子４、チタン又は二酸化マンガン等の正電極触媒５、及びシリコン微粒子の安定剤としてアルギン酸或いはクエン酸等の補助剤３で構成することを特徴とするシリコン触媒電池及びその製造方法。
【請求項２】
空気中の酸素を酸化還元するグラファイト等の炭素微粒子６を含む正電極２と、金属電極からなる負電極１０と、電解質層７と、これらの間に介在されたセパレータ８、及び集電極１、１１を有する二次電池に於いて、正電極はグラファイト等の炭素微粒子６、シリコン微粒子４、チタン又は二酸化マンガン等の正電極触媒５、及びシリコン微粒子の安定剤としてアルギン酸或いはクエン酸等の補助剤３で構成するとともに、正電極外部は空気が自然循環するように小穴付きの集電極１と電極と水分を透過しない表面処理膜１２から構成されることを特徴とする、請求項１記載のシリコン触媒電池及びその製造方法。
【請求項３】
空気中の酸素を酸化還元するグラファイト等の炭素微粒子６を含む正電極２と、金属電極からなる負電極１０と、電解質層７と、これらの間に介在されたセパレータ８、及び集電極１、１１を有する二次電池に於いて、正電極はグラファイト等の炭素微粒子６、シリコン微粒子４、チタン又は二酸化マンガン等の正電極触媒５、及びシリコン微粒子の安定剤としてアルギン酸或いはクエン酸等の補助剤３で構成するとともに、電解質７に金属塩化物を主成分とした水溶液又は有機溶媒液を用いることを特徴とする、請求項１又は請求項２記載のシリコン触媒電池及びその製造方法。
【請求項４】
空気中の酸素を酸化還元するグラファイト等の炭素微粒子６を含む正電極２と、金属電極からなる負電極１０と、電解質層７と、これらの間に介在されたセパレータ８、及び集電極１、１１を有する二次電池に於いて、正電極はグラファイト等の炭素微粒子６、シリコン微粒子４、チタン又は二酸化マンガン等の正電極触媒５、及びシリコン微粒子の安定剤としてアルギン酸或いはクエン酸等の補助剤３で構成するとともに、電解質７に金属塩化物を主成分とした水溶液又は有機溶媒液を用い、さらに電解液として２−ＭｅＴＨＦ等のエーテル系溶媒に臭化金属を入れた金属エトキシド添加剤を添加することを特徴とする、請求項３記載のシリコン触媒電池及びその製造方法。
【請求項５】
該正電極内部のシリコン微粒子４の平均粒径は、０．５μm乃至５０μmとすることを特徴とする請求項１乃至請求項４記載のシリコン触媒電池及びその製造方法。
【請求項６】
該シリコン微粒子の安定剤３はアルギン酸又はクエン酸等の補助剤３であることを特徴とする請求項１乃至請求項５記載のシリコン触媒電池及びその製造方法。
【請求項７】
該正電極内部に、遷移金属酸化物を含有することを特徴とする請求項１乃至請求項６記載のシリコン触媒電池及びその製造方法。
【請求項８】
該正電極外部はチタン等の金属メッシュ１１で構成することを特徴とすることを特徴とする請求項１乃至請求項７記載のシリコン触媒電池及びその製造方法。
【請求項９】
該負電極１０の内面は、機械的又は酸化等の化学的加工による凹凸の多い負電極表面処理膜からなることを特徴とする請求項１乃至請求項８記載のシリコン触媒電池及びその製造方法。
【請求項１０】
該電解質７は金属塩化物を主成分とすることを特徴とする請求項１乃至請求項９記載のシリコン触媒電池及びその製造方法。
【請求項１１】
該電解質７は金属塩化物を主成分とする共に、クエン酸、酒石酸又はリンゴ酸等の電解質添加物１４を含有することを特徴とする請求項１０記載のシリコン触媒電池及びその製造方法。
【請求項１２】
該電解質７は金属塩化物を主成分とする共に、クエン酸、酒石酸又はリンゴ酸等の電解質添加物１４を含有し、さらにアセトニトリル等からなる中性溶媒に溶解されてなることを特徴とする請求項１１記載のシリコン触媒電池及びその製造方法。
【請求項１３】
空気中の酸素を酸化還元するグラファイト等の炭素微粒子６を含む正電極２と、金属電極からなる負電極１０と、電解質層７と、これらの間に介在されたセパレータ８、及び集電極１、１１を有する二次電池に於いて、正電極はグラファイト等の炭素微粒子６、シリコン微粒子４、チタン又は二酸化マンガン等の正電極触媒５、及びシリコン微粒子の安定剤としてアルギン酸或いはクエン酸等の補助剤３を含むとともに、負電極はグラファイト等の炭素微粒子を含むことを特徴とする、非対称キャパシタとして機能するシリコン触媒電池及びその製造方法。
【請求項１４】
空気中の酸素を酸化還元するグラファイト等の炭素微粒子６を含む正電極２と、金属電極からなる負電極１０と、電解質層７と、これらの間に介在されたセパレータ８、及び集電極１、１１を有する二次電池に於いて、正電極はグラファイト等の炭素微粒子６、シリコン微粒子４、チタン又は二酸化マンガン等の正電極触媒５、及びシリコン微粒子の安定剤としてアルギン酸或いはクエン酸等の補助剤３を含み、アルカリ性電解液を用いて構成することを特徴とする、シリコン触媒電池及びその製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正電極及び負電極の電極間に電解質を採用した電池において、正極、負極及び電解質の構造と材料に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現行のリチウムイオン電池の3 倍程度のエネルギー密度を持つ二次電池を「次世代二次電池」と捉え、それをさらに凌駕する可能性をもつような電池を「次々世代二次電池・蓄電デバイス技術」と定義する。これは、金属空気二次電池、全固体型リチウム二次電池、ｓブロック金属二次電池、多価カチオン二次電池、その他の「新型・新概念」による二次電池・及びキャパシター等の蓄電デバイスも含むものと考えられる。最近、パーソナルコンピューター及び携帯電話等のポータブル機器、及び自動車やスマートグリッドの普及に伴い、当該機器の電源である二次電池の需要が急速に増大していて、このような二次電池の典型例はリチウム（Ｌｉ）を負極として、フッ化炭素等を正極とするリチウム電池であり、正極と負極との間に非水電解質を介在させることによって、金属リチウムの析出を防止することが可能となったことから、リチウム電池は広範に普及しているが、リチウムは希少高価であり、廃棄した場合にはリチウムが流出し環境上好ましくない。
【０００３】
電気自動車をはじめ、スマートハウス、ロボットや種々の携帯機器の進展により、蓄電デバイスの高容量化が強く望まれ、革新的な電源への要求が極めて高まっている。エネルギーの大量消費に伴う地球温暖化問題や自然エネルギーの平準化などからも高容量な蓄電デバイスへの要求が高く、金属空気電池開発への期待が高まっている。金属空気電池としては、すでに亜鉛空気電池が実用化されている。しかし、これらの空気電池はいずれも1 次電池であり、繰り返し充放電に関しては課題がある。
【０００４】
空気電池は正極活物質が空気なので、原理的に半電池で機能できることに加え、金属というエネルギー密度が極めて大きな活物質を用いることから、軽くて高容量で、安価な電池となる可能性があり、二次電池化が実現できると、ポストリチウムイオン二次電池として極めて有望である。金属・空気電池は二次電池として開発も行われてきたが、デンドライト（金属樹）生成の抑制や空気中の水蒸気や炭酸ガスとの反応といった課題があり、まだ実現していない。
【０００５】
近年、メソポーラス材料や負極金属の形状制御、電解質の固体化などにナノテク技術に立脚した大きな進展があり、二次電池化にとっての要素技術が整いつつある。リチウム電池の場合現状では２５０Ｗｈ／Ｋｇが限界だと言われるが、さらに負極をシリコン系にして３００Ｗｈ／Ｋｇを狙っているのが現状である。図２のように、マグネシウムは還元力が強く、標準水素電極基準に対する電位でいうと、リチウムがマイナス３Ｖ程度であるのに対して、マグネシウムはマイナス２．３７Ｖ 程度の電圧が得られる。また、コストが安く、毒性が低い。注目すべきは、体積当たりのエネルギー密度がリチウムの２倍で、電池は閉ざされた空間の中にどれだけ酸化剤と還元剤を詰め込むかが勝負であるから、体積密度が非常に重要であり、この点で優れる。さらに、マグネシウムの金属の融点が摂氏６００度以上であるから、これは非常に安全な電池になる。融点が摂氏１６０度程度のリチウムに比べて安全な電池設計が可能であるということがもう一つのメリットである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−８９２６６号公報
【特許文献２】特開２０１２−８９３２８号公報
【特許文献３】特開２０１２−６４３１４号公報
【特許文献４】特開２０１１−２４９１７５号公報
【特許文献５】特開２０１３−１２４９１号公報
【０００７】
特許文献１は、金属空気電池において放電電圧を高めるために、負極と、酸素の酸化還元触媒を有する正極と、フラーレン誘導体塩を含む非水電解液とを備えている非水電解液空気電池に関するものである。本発明の非水電解液空気電池は、酸素の酸化還元触媒を有する正極と、負極活物質を有する負極と、正極と負極との間に介在し、非金属多価カチオン塩を含む非水電解液と、を備えたものである。非水電解液空気電池において、非水電解液は、非金属多価カチオン塩を含むものである。このような非水電解液空気電池では、放電電圧をより高めることができる。空気電池において、放電時には、正極上に酸素ラジカルが生成する。例えば、カチオンとしてリチウムイオンだけが含まれている場合には、生成した酸素ラジカルとリチウムイオンとの反応は１電子反応であると考えられる。これに対して、カチオンとして多価カチオンが含まれている場合には、酸素ラジカルとリチウムイオンとの反応が、１電子反応だけでなく２電子反応や４電子反応を含むものとなると考えられる。
【０００８】
特許文献２は、金属空気電池において負電極において析出したデンドライトを負極に回収するために、少なくとも空気極と、負極と、当該空気極と当該負極との間に介在する電解液層を備える金属空気電池を備える密閉型の金属空気電池システムであって、前記空気極と前記電解液層との間に、前記電解液層中の電解液が透過する性質を有するセパレータがさらに介在し、少なくとも充電開始後に、前記電解液層中において、前記空気極側から前記負極側の方向に向かって前記セパレータを移動させ、前記セパレータを前記負極に押し付ける押圧手段を備えることを特徴とする、金属空気電池システムである。デンドライトは金属工学の分野、特に金属組織、結晶成長などと関連した用語で、金属融液を凝固させた際に典型的に観察される組織で、樹枝状結晶とも呼ばれる。
【０００９】
特許文献３は、金属空気電池において活性酸素種が電解質間を移動することで充電および放電が行われるので、活性酸素種を輸送するキャリアとして、非水系の有機分子を用いることを主要な特徴としている。負極活物質を含有する負極活物質層を有する負極層、および前記負極層の集電を行う負極集電体を有する負極と、空気極触媒を含有する空気極層、および前記空気極層の集電を行う空気極集電体を有する空気極と、前記負極、および前記空気極の間で、Ｏ2−、Ｏ2２−、Ｏ−、ＨＯ−、のいずれかの活性酸素種の輸送を行うキャリアを含有する電解質キャリア層を有する電解質とを有する空気電池であって前記電解質キャリア層の数は１層以上であり、前記キャリアは、非水系の有機分子であることを特徴とする空気電池を提供する。
【００１０】
特許文献４は、金属空気電池において、マグネシウム電池用の負極として有用な電極材料を提供するために、マグネシウム初晶と共晶物を含む鋳造材等の初晶の選択的腐食反応を利用し、表面から所定の深さまで粒界に残存したネットワーク状の共晶物からなる多孔質状マグネシウム合金表面を有する電極材料とその製造方法である。前記マグネシウム合金は、マグネシウムと少なくともアルミニウム、亜鉛、マンガン、ケイ素、希土類元素、カルシウム、ストロンチウム、スズ、ゲルマニウム、リチウム、ジルコニウム、ベリリウムから成る群から選ばれる少なくとも1種の金属からなる。リチウム電池の場合現状では２５０Ｗｈ／ｋｇが限界だと言われるが、さらに負極をシリコン系にして３００Ｗｈ／ｋｇを狙っているのが現状である。マグネシウムは還元力が強く、標準水素電極基準に対する電位でいうと、リチウムがマイナス３V 程度に対して、マグネシウムはマイナス３．３７V 程度の電圧が出る。また、コストが安く、毒性が低い。注目すべきは、体積当たりのエネルギー密度がリチウムの２倍で、電池は閉ざされた空間の中にどれだけ酸化剤と還元剤を詰め込むかが勝負であるから、体積密度を重視するとマグネシウムは有利であるといえる。さらに、マグネシウムの金属の融点が摂氏６００度以上であるから、これは非常に安全な電池になる。融点が摂氏１６０度程度のリチウムに比べて安全な電池設計が可能であるということがもう一つのメリットである。
【００１１】
特許文献５は、結着性および粉落ち性に優れると共に、電気的特性に優れる蓄電デバイス用電極が作製可能な蓄電デバイス電極用スラリーを提供する。本発明に係る蓄電デバイス電極用スラリーは、重合体粒子と、活物質粒子と、水と、を含有し、前記重合体粒子の平均粒子径と前記活物質粒子の平均粒子径との比が２０乃至１００の範囲にあり、かつ曳糸性が３０乃至８０％の範囲にあり、前記活物質粒子としてシリコン系活物質を含有するることを特徴とする。
【００１２】
以下詳細に説明する通り、本発明は上記先行文献とはその構成に於いて異なっており、リチウムを用いることなく高性能を発揮し、且つ安全であって、さらにコスト的にも有利な電池モジュール、及び製造方法を提供するものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来のリチウムイオン２次電池に使用しているリチウムは資源が偏在しており、また火災及び腐蝕をする危険性があった。さらにエネルギー密度を倍増するという産業上の要請がある。本発明は、これらの課題を解決をする電池モジュール、及び製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
空気中の酸素を酸化還元する炭素グラファイト６を含む正電極２と、金属電極からなる負電極１０と、電解質層７とこれらの間に介在されたセパレータ８、及び集電極１、１１を有する二次電池に於いて、グラファイト等の炭素微粒子６とシリコン(ケイ素)微粒子４からなる正電極内部をチタン又は二酸化マンガン等の正電極触媒５、及びシリコン微粒子の安定剤としてアルギン酸又はクエン酸等の補助剤３で構成するとともに、正電極外部は空気が自然循環するように小穴付きの集電極１と電極と水分を透過しないイソプレン等の表面処理膜１２から構成される二次電池を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
リチウムイオン２次電池に使用しているリチウムは資源が偏在しており、また火災及び腐蝕をする危険性があった。さらにエネルギー密度を倍増するという産業上の要請がある。本発明はこれらを解決をする電池モジュール、及びその製造方法を提供する。グラファイトを含む正電極と、金属電極からなる負電極と、電解質層とこれらの間に介在されたセパレータ７を有する空気電池に於いて、正電極内部は二酸化マンガン等の金属酸化物及びシリコン微粒子からなる正電極触媒、当該外面は空気中の二酸化炭素及び水分を透過しないイソプレン薄膜等の酸素透過膜及びチタン等の金属メッシュで構成すると共に、アルミニウムやマグネシウム等の金属からなる負電極の内面は凹凸の多い負電極表面処理膜からなり、電解質には金属塩化物を主成分としシロキサン等の電解質添加物を含める。二次電池を組み立てるために、正極及び負極を製造した後、各電極に電解質を塗布して、張り合わせることにより、当該の単位電池を迅速に組み立て製造できる。単位電池を直列に積層してから、加圧可能なボルトで締める等の方法によりこれらを接合して、気密を維持できるとともにエネルギー密度を１Ｗｈ／ｇ程度以上に改善出来、さらに強い振動や衝撃にも耐えうる電池モジュールを構成することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は本発明に係るシリコン触媒電池の構成を示した概念図である。（実施例１）
【図２】図２は金属材料の標準酸化還元電位データ、金属空気電池の開放電圧と理論エネルギー密度を纏めた説明図である。
【図３】図３は本発明に係るシリコン触媒電池モジュールの構成を示した概念図である。
【図４】図４は本発明に係るシリコン触媒電池の充放電特性を示すグラフである。（実施例１）
【図５】図５は本発明に係るシリコン触媒電池の他の構成を示すグラフである。
【図６】図６は本発明に係るシリコン触媒電池をアルカリ二次電池として応用した構成を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１７】
図１は本発明に係るシリコン触媒電池の構成の一例を示した概念図である。空気中の酸素を酸化還元するグラファイト等の炭素微粒子６を含む正電極２と、金属電極からなる負電極１０と、電解質層７とこれらの間に介在されたセパレータ８、及び集電極１、１１を有する二次電池に於いて、グラファイト等の炭素微粒子６とシリコン(ケイ素)微粒子４からなる正電極内部は、チタン又は二酸化マンガン等の正電極触媒５、及びシリコン微粒子の安定剤としてアルギン酸或いはクエン酸等の補助剤３で構成するとともに、正電極外部は空気が自然循環するように小穴付きの集電極１と電極と水分を透過しないイソプレン等の表面処理膜１２からなり、電解質７には亜鉛、アルミニウムやマグネシウム等の塩化物を主成分とした水溶液又は有機溶媒(アセトニトリルやプロピレンカーボネート等)液、さらに電解液として２−ＭｅＴＨＦ等のエーテル系溶媒に臭化金属を入れた金属エトキシド添加剤を添加することを特徴とするシリコン触媒電池を作成した。
【００１８】
図２は、金属材料の標準酸化還元電位データ、金属空気電池の開放電圧と理論エネルギー密度を纏めた説明図である。
標準電極電位は、そのイオンが１ｍｏｌ/Ｌで存在する溶液につけたとき、単体と溶液の間に生じる起電力である。マグネシウム空気電池において、最大出力電位はー２．７６ボルトである。
ここで、本発明に係る電池の一例の放電の反応式は下記で表される。
正極：  Ｏ2＋Ｈ2Ｏ＋４ｅ−  →  ４ＯＨ−  （Ｅ0＝０．４V）
負極：  ２Ｍｇ＋３ＯＨ−  →  ２Ｍｇ2Ｏ＋４ｅ−  （Ｅ0＝ー２．３６V）
【００１９】
図３は本発明に係るシリコン触媒電池モジュールの構成を示した概念図である。本実施例においては、正電極と、金属電極からなる負電極と、電解質層とこれらの間に介在されたセパレータを有する空気電池に於いて、金属空気単電池を二対製作して、これらの四個の単電池を並列にして空気供給の正電極２メッシュを共用してから、さらに一対の単電池を直列にして金属空気組電池として、空気入口１３と空気出口１４にまとめて空気を自然循環させ、電極のリード１５及び１６を結線してから、ケース１７に格納する。
【００２０】
前記図１のマグネシウムからなる負電極１０の内面は凹凸の多い負電極表面処理膜１２からなり、電解質６にはマグネシウム等の塩化物を主成分とし、クエン酸等の電解質添加物を含む金属空気単電池を作成した。両電極を接合して単位セルを作成して、充電電圧を２．１Ｖから２．７Ｖの範囲にて約１時間で充電し、放電電圧を２．１Ｖから１．６Ｖの範囲にて約１時間放電することができた。本実施例に於いて得られたシリコン触媒電池の充放電特性を示すグラフを図４に示す。
【００２１】
本実施例に於いては、空気中の酸素を酸化還元する炭素グラファイト６を含む正電極２と、金属電極からなる負電極１０と、電解質層７とこれらの間に介在されたセパレータ８、及び集電極1,11を有する二次電池に於いて、グラファイト等の炭素微粒子６とシリコン微粒子４からなる正電極内部は、チタン又は二酸化マンガン等の正電極触媒５、及びシリコン微粒子の安定剤としてアルギン酸又はクエン酸安定剤としてアルギン酸或いはクエン酸等の補助剤３で構成するとともに、正電極外部は空気が自然循環するように小穴付きの集電極１と電極と水分を透過しないイソプレン等の表面処理膜１２からなり、電解質７には亜鉛、アルミニウムやマグネシウム等の塩化物を主成分とした水溶液又は有機溶媒（アセトニトリルやプロピレンカーボネート等）液、さらに電解液として２−ＭｅＴＨＦ等のエーテル系溶媒に臭化金属を入れた金属エトキシド添加剤を添加することを特徴とするシリコン触媒電池を作成した。
【００２２】
ここで、本発明に係る電極には、トタンを用いることも有効である。トタンは鉄に亜鉛を鍍金したもので、鋼板には、亜鉛系、アルミニウム系、亜鉛・アルミニウム系の鍍金が主に用いられている。亜鉛９１％／アルミニウム６％／マグネシウム３％の鍍金層を持つ鋼板は耐食性が従来の溶融亜鉛めっき鋼板或いは溶融亜鉛ー５％アルミニウム合金めっき鋼板に比べて優れており、厳しい腐食環境下でも優れた耐食性を示すことから、溶かした亜鉛に鋼材を漬けてめっきを施す溶融亜鉛めっきや、電気亜鉛めっきを施した後に、クロムを含む溶液に漬けて、耐食性向上や外観(装飾性）向上を図るクロメート処理を代替することが可能である。さらに、めっき層が硬いため優れた耐傷付き性を有するとともに様々な加工にも対応できる。本実施例ではかかるトタン板を用い、０.２アンペアの電流密度となるような定電流源で充電を行ったところ、充電電圧を２．１Ｖから２．７Ｖの範囲にて約３０分で充電することが可能であった。
【実施例２】
【００２３】
図５は本発明に係るシリコン触媒電池の他の構成を示すグラフである。前記図１に示したマグネシウム等の金属からなる負電極１０を、グラファイト微粒子６に交換して、非対称キャパシタとした。かかる構成にすることにより、本発明に係るシリコン触媒電池は所謂キャパシタ電池としても有効に機能することがわかった。
【００２４】
本実施例に於いては、正電極２と、金属電極からなる負電極１０と、電解質層とこれらの間に介在されたセパレータを有する空気電池に於いて、正電極２内部は二酸化マンガン及びシリコン微粒子からなる正電極触媒、当該外面は酸素透過膜及びチタンメッシュで構成すると共に、マグネシウムからなる負電極１の内面は凹凸の多い負電極表面処理膜からなり、電解質にはマグネシウム塩化物を主成分とし、電解質添加物を含むことを特徴とする金属空気単電池を一対製作した。これらの２個の単電池を並列にして空気供給の正電極メッシュを共用してから、マグネシウム空気組電池として構成した。これにより放電電流０．３Ａの１モーターを約１時間運転することが出来た。また、本実施例の構成に於いて、エネルギー密度を０．５Ｗｈ／ｇ程度以上に改善出来ることがわかった。
【実施例３】
【００２５】
図６は本発明に係るシリコン触媒電池をアルカリ二次電池として応用した構成を示す概念図である。アルカリ一次電池の正電極内部にグラファイトを追加して、遷移金属酸化物チタン又は二酸化マンガン等の触媒５、及びシリコン微粒子４からなる正電極触媒、さらにＳi微粒子の安定剤３を混入して、アルカリ二次電池とした。かかる構成にすることにより、本発明に係るシリコン触媒電池はアルカリ二次電池としてもその機能を飛躍的に向上させ得ることがわかった。
【００２６】
本実施例に於いては、図１に示したマグネシウム等の金属からなる負電極１０を、グラファイト微粒子６に交換して、非対称キャパシタとした。この非対称キャパシタは二次電池とキャパシタの長所を持つ。本実施例の電池は０.０ １アンペアの電流密度となるような定電流源で充電を行い、充電電圧を１Ｖから２．７Ｖにて充放電することができ、静電容量は約０.０ １ファラッドであった。これにより３Ａの１モーターを約１時間運転することが出来た。また、本実施例の構成に於いて、エネルギー密度を１Ｗｈ／ｇ程度以上に倍増出来ることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
リチウムイオン２次電池に使用しているリチウムは資源が偏在しており、また火災及び腐蝕をする危険性があった。さらにエネルギー密度を倍増するという産業上の要請がある。本発明はこれらを解決をする電池モジュール、及びその製造方法を提供する。本発明に係るシリコンを用いた触媒電池は、リチウムを用いることなくエネルギー密度を１Ｗｈ／ｇ程度以上に改善出来、さらに強い振動や衝撃にも耐えうる電池モジュールを構成することが出来る。本発明のシリコン触媒電池は低廉なコストでもって安全性が高く、性能に優れた電池、特に二次電池であり、以て産業上の利用可能性は非常に大きいといえる。
【符号の説明】
【００２８】
１  正集電極金属メッシュ
２  正電極
３  シリコンへの添加物
４  シリコン微粒子
５  補助剤
６  グラファイト
７  電解質
８  セパレータ
９  負電極電解質
１０  負電極
１１  酸素透過膜
１２  酸素透過膜
１３  空気入口
１４  空気出口
１５  正リード線
１６  負リード線
１７  ケース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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