(57)【要約】      （修正有）【課題】１セルあたりのエネルギー量が多く高性能な空気マグネシウム二次電池を提供する。【解決手段】負極にマグネシウム４、正極に備長炭２、電解質６に酢酸カリウム、セパレータはビー玉３で構成される。電解液６に酢酸カリウムを使用することにより、マグネシウム４の反応を穏やかにする。これにより放電終了後マグネシウムリボンが大幅に薄くなって負荷をつないだ状態で放置するとマグネシウムが全てなくなることにより充電不可能となるおそれがなくなる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも電解液に酢酸カリウムを使用し、マグネシウムの反応を穏やかにした空気マグネシウム二次電池。
【請求項２】
前記電解液は充電時、酢酸マグネシウムが酢酸カリウムとマグネシウムイオンに電気分解する請求項１に記載の空気マグネシウム二次電池。
【請求項３】
前記酢酸カリウムは充電時、酢酸カリウムから酢酸へ短い時間還元する請求項１に記載の空気マグネシウム二次電池。
【請求項４】
前記マグネシウムは放電完了時、酢酸マグネシウムになるため、電極の大部分は無くなるが充電可能な請求項１に記載の空気マグネシウム二次電池。
【請求項５】
前記酢酸カリウムは放電時、酢酸マグネシウムに変わり、その一部はカルボキシル基とカリウムイオンに変化する請求項１に記載の空気マグネシウム二次電池。
【請求項６】
前記二次電池は放電時、アノードに備長炭を使用することで酸素を吸蔵しカリウムイオンまたは水素イオンと化合し酸素電極となる請求項１に記載の空気マグネシウム二次電池。
【請求項７】
前記二次電池は、非水系電解質として酢酸カリウムを使用し充電することができる請求項１に記載の空気マグネシウム二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はカソード(負極)にマグネシウム、アノード(正極)に備長炭、電解質に酢酸カリウム析出物、セパレータはビー玉で構成される蓄電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気マグネシウム電池
アノード（化１） O2 + 2 H2O + 4e → 4OH (E0 = 0.4 V)
カソード（化２） 2 Mg + 3OH → 2 Mg2+ + 4e   (E0 = -2.36 V)  
空気亜鉛電池    アノード（化３）O2 + 2H2O + 4e → 4OH
カソード（化４）Zn + 4OH →  Zn(OH)4 → ZnO + H2O + 2OH +4e  
【０００３】
空気マグネシウム電池は、空気電池および燃料電池の一種であり、負極に金属マグネシウムを使用し、正極に空気中の酸素を使用する。電解液としては食塩水が利用される。90%の効率および-20〜55℃の環境下での動作が可能としている。国内では埼玉県産業技術総合センターの栗原英紀博士が活物質重量比90%以上の実容量での放電に成功している。 負極の放電容量2000Wh/kg。現状で反応（放電）速度を制限しているのはマグネシウムのイオン化速度ではなく酸素の吸収速度であり、大電流を取り出すためにはより高効率な酸素の吸収を行える空気極の開発が必要である。
使用済みマグネシウムの再生 [編集]電池の放電によって生成される水酸化マグネシウムは安定した物質であるため金属マグネシウムにリサイクルすることは容易ではない。触媒とともに真空中で約2200℃に加熱することにより還元できるため、小濱教授は太陽炉によるマグネシウムリサイクルを提案している。二次電池化 [編集]正極活物質を工夫する必要があるが、酸化物は構造が安定しているものの、マグネシウムイオンが正極にトラップされやすいため充電が難しく、硫化物は構造が不安定で電解液中に溶解する等の問題があった。そこで両者を併用することで特性の向上が図られている。
現在のところ容量は250Wh/kgであり、10サイクル後の維持率は90%である。
空気亜鉛電池はアノードに空気中の酸素、カソードに亜鉛を使用し電解液に水酸化カリウム水溶液を使用。１９０７年にフランスのフェリーによって考案された。比較的大容量、安価、電圧変動少ないが、外気温が５度以下の環境、二酸化炭素が多い環境下では性能が著しく低下する。起電力は 1.35(V)〜1.40(V)
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２０１２−０３８５４５
【特許文献２】特表２００５−５３６０１８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前述の種々空気亜鉛電池はカソードの量と放電時間は比例するが一次電池として利用されている。
空気マグネシウム電池は１セルあたりのエネルギー量は多く高性能な電池であり現在は一次電池として流通するが二次電池化が最大の課題である。    
【０００６】
本発明は、これらの事情のもとでなされたものであり、大型の蓄電池としてリチウムイオン二次電池よりも流通しやすくなることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の空気マグネシウム蓄電池はアノードにて酸素を備長炭に吸蔵し、電解液に酢酸カリウム析出物、カソードにてマグネシウムリボンを陶器製容器に導き、ビー玉七つでアノードとカソードを押さえ、アノードだけアルミニウム線をつなぎ陶器の容器内で使用した。マグネシウムは強アルカリ水溶液に溶けないため非水系電解質として弱酸性の酢酸カリウム析出物を使用した。最高放電電圧は2.485Vを計測した。また、テスターでの計測ではテスターをつなげているだけで電圧は下がっていくが、1.5V用のＬＥＤをつなぐと24時間点灯し続けた。その後暗くなってからも点灯開始から48時間点灯し続けた。放電時間はマグネシウムの量に比例しているようである。
充電は自動車バッテリー用の12Vをつないで3時間行った。電解液の変色は見られなかったがマグネシウム電極は減っていた。その後充電すると放電電圧は再び2.501Vを計測した。しかしマグネシウム電極は増えておらず、イオンとしてカソードまわりに存在すると推測した。マグネシウムは弱酸性溶液に溶け、アルミニウムは溶けなかったためカソードがこれらの合金であれば電極の問題は解決する。
【０００８】
前記の蓄電池はカソードのアルミニウムをマグネシウムに変更し電解液を酢酸カリウム析出物にした結果、放電時間が延びた。
【０００９】
前記の蓄電池のアノードはカーボン不織布を使用するよりも備長炭を使用したほうが大幅に放電時間が延びた。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は充電後最初だけ約2.5Vを示すが1.5V負荷をつないだ場合、長時間の使用が可能である。
【００１１】
未実施であるが、空気マグネシウム一次電池と同じように一セルで模型用電動機を回転させることはできないが本発明は２セル以上で可能。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】簡略化した充電時の説明図
【図２】簡略化した放電時の説明図
【図３】両電極の構成
【図４】図３を容器に入れた実施例
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
図１は充電中の簡単な説明図である。図１の構成は備長炭、アルミニウム線、ビー玉、電解液、マグネシウムリボン、陶器製容器である。同図において、１はアルミニウム線、２は備長炭、４はマグネシウムリボン、６は電解液を示す。充電時、カソードにてカリウムは大部分が酢酸カリウムであり、マグネシウムはイオンで存在すると思われる。一方アノードでは電解液中の酸素イオンが発生し備長炭に吸蔵されるがカリウムイオンと反応しやすい。
【００１５】
図２は放電中の簡単な説明図である。図２の構成は備長炭、アルミニウム線、ビー玉、電解液、マグネシウムリボン、陶器製容器である。同図において、１はアルミニウム線、２は備長炭、４はマグネシウムリボン、６は電解液を示す。放電時、カソードにてマグネシウムは酢酸マグネシウムに変化していくが同時にカリウムイオンとカルボキシル基の化合に期待できる。一方アノードでは主に吸蔵された酸素がカリウムイオンと化合しすぐに酢酸カリウムに戻ると思われる。
【００１６】
図３は両電極の構成についての説明図である。図３の構成は備長炭、アルミニウム線、ビー玉、マグネシウムリボンである。同図において、１はアルミニウム線、２は備長炭、４はマグネシウムリボンを示す。
【００１７】
図４は図３の実施例であり、アルミニウム線１、備長炭２、ビー玉３、マグネシウムリボン４、ビニール板５、電解液６、陶器製容器７で構成する。
５は７についた６を落とすために使用した。
【００１８】
上述の陶器製容器は、実験に適した大きさを選んだ。
【００１９】
（化５）Mg + 2(CH3COOK)  ⇔ 2(CH3COO)Mg + K2
（化６）K + CH3COOH  ⇔  CH3COOK + H     
（化７）2H2 + O2  ⇔  2H2O  
【符号の説明】
【００２０】
１  アルミニウム線
２  備長炭
３  ビー玉
４  マグネシウムリボン
５  ビニール板
６  電解液
７  陶器製容器
Mg             マグネシウム
2(CH3COO)Mg    酢酸マグネシウム
CH3COOK        酢酸カリウム
CH3COOH        酢酸
CH3COO         カルボキシル基
K            カリウムイオン
O            酸素イオン
H            水素イオン
e             電子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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