(57)【要約】【課題】負極の切断によるエネルギーロスを抑制することができるマグネシウム電池を提供する。【解決手段】負極４の板厚が下端から上端にかけて漸次増大する逆三角形断面のため、溶出による負極４の板厚減少が進行しても途中から切断することはなく、負極４は最後まで起電力を生じ続ける。負極４が途中で切断しづらい構造になっているため、気泡除去のために振動発生手段８により振動を与えても問題ない。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネシウム合金板から成り且つ上部にリード線が接続された負極と、正極とを、互いに絶縁した状態で枠体に固定し、少なくとも負極を立てた状態で正極と共に電解液に浸漬して起電力を得るマグネシウム電池において、
前記負極の板厚は上部付近の方が下部より大きく設定されていることを特徴とするマグネシウム電池。
【請求項２】
負極の板厚が下端から上端にかけて漸次大きくなっていることを特徴とする請求項１記載のマグネシウム電池。
【請求項３】
枠体に少なくとも負極を振動させる振動発生手段を備えたことを特徴とする請求項２記載のマグネシウム電池。
【請求項４】
正極側が空気極で、大気中の酸素又は電解液中の溶存酸素を還元して起電力を得ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のマグネシウム電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネシウム電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来よりマグネシウム合金を負極とするマグネシウム電池が知られている。板状のマグネシウム合金を立てた状態で正極と共に塩化ナトリウム水溶液などの電解液中に浸漬することにより、マグネシウムは負極に電子を放出してマグネシウムイオンとなり電解液中に溶出する。正極は電子を受け取り起電力が発生する。負極及び正極の上部にはそれぞれリード線が接続され起電力を取り出すことができる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１３４１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような従来の技術にあっては、板状の負極の上部に接続されたリード線から起電力を取り出せるようになっているが、負極の板厚が溶出と共に減少するため、ある程度板厚が小さくなると、負極が途中から切断して、それより下部の負極が脱落する。脱落した負極にはエネルギーがまだ蓄えられているにも拘わらず、脱落してリード線と遮断されてしまうため、そのエネルギーは無駄になる。特に負極の上部で切断が起こり、負極全体が脱落する場合の無駄は非常に大きい。
【０００５】
本発明は、このような従来の技術に着目してなされたものであり、負極の切断によるエネルギーロスを抑制することができるマグネシウム電池を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明は、マグネシウム合金板から成り且つ上部にリード線が接続された負極と、正極とを、互いに絶縁した状態で枠体に固定し、少なくとも負極を立てた状態で正極と共に電解液に浸漬して起電力を得るマグネシウム電池において、前記負極の板厚は上部付近の方が下部より大きく設定されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、負極の板厚が下端から上端にかけて漸次大きくなっていることを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、枠体に少なくとも負極を振動させる振動発生手段を備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明は、正極側が空気極で、大気中の酸素又は電解液中の溶存酸素を還元して起電力を得ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、負極の板厚は上部付近の方が下部より大きく設定されているため、少なくとも上部付近で負極が切断して負極の全部が脱落することを防止することができる。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、負極の板厚が下端から上端にかけて漸次大きくなっているため、溶出による負極の板厚減少が進行しても途中から切断することはなく、負極は最後まで起電力を生じ続ける。
【００１２】
請求項３記載の発明によれば、枠体に負極を振動させる振動発生手段を備えたため、負極の表面と気泡が振動し、気泡が負極の表面で破泡したり、気泡が負極の表面から離れたりして、気泡の除去を行うことができる。そのため負極と電解液の接触面積が増しマグネシウム電池としての性能が向上する。負極が途中で切断しづらい構造になっているため、振動を与えても問題ない。
【００１３】
請求項４記載の発明によれば、正極が空気極のため放電時間を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態に係るマグネシウム電池を示す断面図。
【図２】負極を示す斜視図。
【図３】負極の溶出が進んだ状態を示す図１相当の断面図。
【図４】第２実施形態に係る負極を示す断面図。
【図５】第３実施形態に係る負極を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は本発明の第１実施形態を示す図である。
【００１６】
枠体１としてのケースの上部には開口２が形成されている。枠体１内には電解液３が保持されている。電解液３は塩化ナトリウム水溶液や水酸化ナトリウム水溶液等のナトリウム塩の水溶液が好適である。濃度は海水程度から飽和まで使用可能であるが５〜１５重量％が好適と思われる。ｐＨは７〜１１が好適である。７以上のアルカリであるため後述する負極４から水素が発生しづらく、１１以下であるため負極４の表面に被膜が発生しづらい。
【００１７】
開口２は蓋５で塞がれており、蓋５の上部には振動発生手段８が固定されており、該振動発生手段８に支持部材６を介して負極４が固定されている。振動発生手段８は偏心モータで微細振動を負極４に付与することができる。
【００１８】
負極（アノード）４はマグネシウム合金で、マグネシウム金属にアルミニウムやカルシウム等の成分が合金化されている。合金化することにより負極４からの水素発生等を抑制できることが知られている。蓋５を負極４ごと開口２に取付けることにより、負極４を電解液３中に上下方向に立てた状態で浸漬させることができる。
【００１９】
負極４は基本的に板形状で、側面視は長方形だが、断面形状は厚さが下端から上端にかけて漸次大きくなる逆三角形状をしている。負極４の上端にはリード線９が接続されている。
【００２０】
枠体１の一方の側面には空気正極（カソード）７が設けられている。空気正極７は負極４とは対向面がほぼ同じ面積を有している。空気正極７には活性炭、炭素繊維、銅など導電性を有する材料が用いられる。空気正極７は空気中の酸素に電解液３中の電子を供給する役割をする。空気正極７の上端にもリード線１０が接続されている。
【００２１】
負極４を電解液３内に浸漬することにより、負極４の表面においてマグネシウムイオンが溶出して電子を負極４に放出する。空気正極７側では電子を受け取って起電力が発生する。
【００２２】
図３に示すように、負極４の表面からマグネシウムイオンが溶出することにより、負極４の表面は徐々に後退して厚さが減少する。負極４は下端から上端にかけて厚さが漸次大きくなる断面逆三角形をしているため、ほぼその逆三角形のまま断面サイズが減少する。その過程で仮に不規則な厚さ減少が多少あったとしても、負極４が上部又は途中部分から切断するようなことは生じ得ない。電解液３中に全てが溶出するまで負極４は起電力を生じ続けることができ、エネルギーロスがない。
【００２３】
また負極４が溶出する際に表面に多数の気泡が生じるが、振動発生手段８からの振動により負極４を加振しているため、負極４の表面と気泡が振動し、気泡が負極４の表面で破泡したり、気泡が負極４の表面から離れたりして、負極４の表面に付着している気泡の除去を行うことができる。そのため負極４の表面における気泡の成長が抑制され負極４と電解液３の接触面積が増してマグネシウム電池としての性能が向上する。負極４が途中で切断しづらい構造になっているため、振動を与えても問題ない。
【００２４】
枠体１を介して空気正極７も振動し、空気正極７の気泡も除去される。振動発生手段８は連続作動が効果的であるが、気泡の大きさ、負極４の合金成分に応じて作動時間は任意に設定可能である。
【００２５】
電解液３は枠体１中に保持するだけでなく連続的に供給・排出を行っても良い。そうすることにより、電解液３中に堆積する不溶物（水酸化マグネシウム）を排出することができる。
【００２６】
以上の実施形態では、正極として空気正極７を例にしたが、それ以外にもイオン化傾向の比較的小さいニッケル、銅、銀等の金属またはこれらの金属を主体とする合金や化合物を使用することができる。例えば塩化銀又は塩化鉛は大電流密度での放電性能にすぐれ、放電持続時間も長くすることができる。
【００２７】
図４は本発明の第２実施形態を示す図である。本実施形態では、負極１１の断面形状が、下部１２と中間部１３と上部１４とから構成されている。下部１２は一定の小さな厚さサイズで、上部１４は一定の大きな厚さサイズで、中間部１３は下部１２から上部１４にかけて漸次厚さが増している。このような断面形状の場合、負極１１の溶出に伴って、下部１２は途中から切断されて脱落するおそれがあるが、少なくとも上部１４と中間部１３は切断されることなない。そのため上部１４付近で負極１１が切断して負極１１の全部が脱落することを防止することができる。
【００２８】
図５は本発明の第３実施形態を示す図である。本実施形態では、負極１５の断面形状が、下部１６と上部１７とから構成されている。下部１６は一定の小さな厚さサイズで、上部は一１７定の大きな厚さサイズである。このような断面形状の場合、負極１５の溶出に伴って、下部１６は途中から切断されて脱落するおそれがあるが、少なくとも上部１７は切断されることなない。そのため上部１７付近で負極１５が切断して負極１５の全部が脱落することを防止することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１  枠体
３  電解液
４、１１，１５  負極
７  空気正極
８  振動発生手段
９、１０  リード線
【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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