(57)【要約】【課題】集電体層と電極反応層との密着性が高く、酸素還元能力が優れたマグネシウム空気電池用正極、及び高い電流密度および出力密度での放電が可能なマグネシウム空気電池を提供する。【解決手段】集電体層と、電極反応層とを有するマグネシウム空気電池用正極であって、前記電極反応層は、酸素還元触媒と、導電性カーボンと、バインダー樹脂とを含み、前記集電体層と前記電極反応層との間に、導電性カーボンと、バインダー樹脂とを含む密着層を備えることを特徴とするマグネシウム空気電池用正極。マグネシウム空気電池は、上記のマグネシウム空気電池用正極を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集電体層と、電極反応層とを有するマグネシウム空気電池用正極であって、
前記電極反応層は、酸素還元触媒と、導電性カーボンと、バインダー樹脂とを含み、
前記集電体層と前記電極反応層との間に、導電性カーボンと、バインダー樹脂とを含む密着層を備えることを特徴とするマグネシウム空気電池用正極。
【請求項２】
前記密着層の厚みが０．３μｍ以上１００μｍ以下である請求項１に記載のマグネシウム空気電池用正極。
【請求項３】
前記電極反応層の厚みが１００μｍ以上１０００μｍ以下である請求項１または２に記載のマグネシウム空気電池用正極。
【請求項４】
前記電極反応層に含まれる前記導電性カーボンの平均粒子径が、前記酸素還元触媒の平均粒子径よりも小さい請求項１から３のいずれか一項に記載のマグネシウム空気電池用正極。
【請求項５】
前記電極反応層に含まれる前記導電性カーボンの平均粒子径が、前記酸素還元触媒の平均粒子径の１／２倍以下である請求項４に記載のマグネシウム空気電池用正極。
【請求項６】
前記密着層での前記導電性カーボンの含有率が、前記電極反応層での前記導電性カーボンの含有率よりも高い請求項１から５のいずれか一項に記載のマグネシウム空気電池用正極。
【請求項７】
前記密着層での前記導電性カーボンの含有率が、前記電極反応層での前記導電性カーボンの含有率の２倍以上である請求項６に記載のマグネシウム空気電池用正極。
【請求項８】
前記密着層での前記バインダー樹脂の含有率が、前記電極反応層での前記バインダー樹脂の含有率よりも高い請求項１から７のいずれか一項に記載のマグネシウム空気電池用正極。
【請求項９】
前記密着層での前記バインダー樹脂の含有率が、前記電極反応層での前記バインダー樹脂の含有率の１．５倍以上である請求項８に記載のマグネシウム空気電池用正極。
【請求項１０】
前記電極反応層での前記導電性カーボンの含有率が５質量％以上３０質量％以下の範囲にあって、前記酸素還元触媒の含有率が５０質量％以上９０質量％以下の範囲にあり、前記バインダー樹脂の含有率が５質量％以上２０質量％以下の範囲にある請求項１から９のいずれか一項に記載のマグネシウム空気電池用正極。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載のマグネシウム空気電池用正極を備えたマグネシウム空気電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネシウム空気電池用正極およびマグネシウム空気電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属空気電池は、正極活物質として空気中の酸素を、負極活物質として金属を利用する電池である。負極活物質としては、マグネシウム、亜鉛、アルミニウム、リチウムなどが利用されている。これらの金属の中でもマグネシウムは、リチウムと比較して大気中での安定性が高く、かつ水性電解液を使用できること、亜鉛と比較してエネルギー容量が高いこと、そしてアルミニウムと比較して表面被膜を形成しにくいことなどの理由から注目されている。一方、金属空気電池の正極は、集電体層と、酸素を還元させる酸素還元触媒を含む電極反応層（触媒層とも呼ばれる）とから構成されている。酸素還元触媒としては活性炭が広く利用されている。
【０００３】
特許文献１には、負極活物質として亜鉛を用いた亜鉛空気電池に関するものであるが、正極の酸素還元触媒として活性炭を用いることが開示されている。この特許文献１に開示されている亜鉛空気電池の正極は、ネット状の集電体に、活性炭、マンガン酸化物、カーボンブラック及びフッ素樹脂を含む電極触媒層（触媒層）を圧着することによって製造されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２２０７３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
マグネシウム空気電池において、電流密度および出力密度が高い放電を可能とするためには、正極反応層の酸素還元能力を高めることが必要となる。しかしながら、従来の金属空気電池用正極では、集電体層と電極反応層との密着性が低いため、酸素還元触媒の特性が十分に発揮されていなかった。集電体層と電極反応層との密着性を高めるために電極反応層のバインダー樹脂の含有量を多くすることが考えられる。しかし、この場合は、集電体と電極反応層の導電性が低下し、マグネシウム空気電池の内部抵抗が高くなるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、導電性が高く、酸素還元能力が優れたマグネシウム空気電池用の正極を提供することを目的とする。本発明はまた、高い電流密度および出力密度での放電が可能なマグネシウム空気電池を提供することもその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、正極の集電体層と電極反応層との間に、導電性カーボンとバインダー樹脂とを含む導電性の密着層を介在させることにより、集電体層と電極反応層とを電気的に強く接続させることができ、これによって正極の導電性と酸素還元能力を向上させることが可能となることを見出した。そして、この密着層を介在させた正極を用いたマグネシウム空気電池は、高い電流密度と出力密度での放電が可能となることを確認して、本発明を完成させた。
従って、本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
【０００８】
（１）本発明の一態様にかかるマグネシウム空気電池用正極は、集電体層と、電極反応層とを有するマグネシウム空気電池用正極であって、前記電極反応層は、酸素還元触媒と、導電性カーボンと、バインダー樹脂とを含み、前記集電体層と前記電極反応層との間に、導電性カーボンと、バインダー樹脂とを含む密着層を備えることを特徴とする。
【０００９】
（２）上記（１）に記載のマグネシウム空気電池用正極において、前記密着層の厚みが０．３μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。
【００１０】
（３）上記（１）または（２）に記載のマグネシウム空気電池用正極において、前記電極反応層の厚みが１００μｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましい。
【００１１】
（４）上記（１）から（３）のいずれか一項に記載のマグネシウム空気電池用正極において、前記電極反応層に含まれる前記導電性カーボンの平均粒子径が、前記酸素還元触媒の平均粒子径よりも小さいことが好ましい。
【００１２】
（５）上記（４）に記載のマグネシウム空気電池用正極において、前記電極反応層に含まれる前記導電性カーボンの平均粒子径が、前記酸素還元触媒の平均粒子径の１／２倍以下であることが好ましい。
【００１３】
（６）上記（１）から（５）のいずれか一項に記載のマグネシウム空気電池用正極において、前記密着層での前記導電性カーボンの含有率が、前記電極反応層での前記導電性カーボンの含有率よりも高いことが好ましい。
【００１４】
（７）上記（６）に記載のマグネシウム空気電池用正極において、前記密着層での前記導電性カーボンの含有率が、前記電極反応層での前記導電性カーボンの含有率の２倍以上であることが好ましい。
【００１５】
（８）上記（１）から（７）のいずれか一項に記載のマグネシウム空気電池用正極において、前記密着層での前記バインダー樹脂の含有率が、前記電極反応層での前記バインダー樹脂の含有率よりも高いことが好ましい。
【００１６】
（９）上記（８）に記載のマグネシウム空気電池用正極において、前記密着層での前記バインダー樹脂の含有率が、前記電極反応層での前記バインダー樹脂の含有率の１．５倍以上であることが好ましい。
【００１７】
（１０）上記（１）から（９）のいずれか一項に記載のマグネシウム空気電池用正極において、前記電極反応層での前記導電性カーボンの含有率が５質量％以上３０質量％以下の範囲にあって、前記酸素還元触媒の含有率が５０質量％以上９０質量％以下の範囲にあり、前記バインダー樹脂の含有率が５質量％以上２０質量％以下の範囲にあることが好ましい。
【００１８】
（１１）本発明の一態様にかかるマグネシウム空気電池用正極は、上記（１）から（１０）のいずれか一項に記載のマグネシウム空気電池用正極を備える。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、導電性が高く、酸素還元能力が優れたマグネシウム空気電池用正極を提供することができる。また、本発明によれば、高い電流密度および電力密度での放電が可能なマグネシウム空気電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係るマグネシウム空気電池の要部を拡大した断面模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るマグネシウム空気電池用正極の断面模式図である。
【図３】実施例１で作製したマグネシウム空気電池用正極の拡大断面ＳＥＭ写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明について、図を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際とは異なっていることがある。以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
【００２２】
図１は、本実施形態にかかるマグネシウム空気電池の断面模式図である。図２は、図１に示されているマグネシウム空気電池１０の正極２０（マグネシウム空気電池用正極）の断面模式図である。
マグネシウム空気電池１０は、図１に示されるように、正極２０、負極３０および電解液４０を備える。正極２０、負極３０および電解液４０は、正極活物質となる酸素５０（空気）を導入するための空気導入口を有する容器（図示せず）に収納されている。マグネシウム空気電池１０に負荷６０が接続されると、下記の反応によって電流が流れる。
【００２３】
正極２０では、下記の式（１）で示されるように、酸素が電子を受け取って還元されて、電解液４０中の水と反応することによって、水酸化物イオンが生成する。
Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ−→４ＯＨ−・・・（１）
【００２４】
一方の負極３０では、下記の式（２）で示されるように、マグネシウムが電子を放出して電解液４０中に溶出することによってマグネシウムイオンが生成する。
２Ｍｇ→２Ｍｇ２＋＋４ｅ−・・・（２）
【００２５】
そして、電池全体としては、下記の式（３）で示されるように、電解液４０中に水酸化マグネシウムが生成する。生成した水酸化マグネシウムは、電解液４０中に溶解もしくは析出する。
Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋２Ｍｇ→２Ｍｇ(ＯＨ)２・・・（３）
【００２６】
（正極）
正極２０は、図２に示すように、電解液４０側から、電極反応層２１、密着層２２、集電体層２３、空気透過撥水層２４がこの順で積層された積層体とされている。
【００２７】
電極反応層２１は、酸素を還元させて、水酸化物イオンを生成させる層である。電極反応層２１の厚みは、１００μｍ以上１０００μｍ以下の範囲にあることが好ましい。電極反応層２１の厚みが薄くなりすぎると、酸素の還元能力が不十分となるおそれがある。一方、電極反応層２１の厚みが厚くなりすぎると、酸素が電極反応層２１に拡散しにくくなり、酸素還元能力が低下するおそれがある。
【００２８】
電極反応層２１は、酸素還元触媒と導電性カーボンとバインダー樹脂とを含む。
酸素還元触媒としては、活性炭を用いることができる。活性炭は、酸素との接触面積が高い方が好ましく、比表面積が１０００ｍ２／ｇ以上３０００ｍ２／ｇの範囲にあることが好ましい。なお、比表面積は、窒素吸着法により測定した値である。また、活性炭の平均粒子径は、１μｍ以上２０μｍ以下の範囲にあることが好ましい。なお、平均粒子径はレーザ回折散乱法により測定した値である。
【００２９】
電極反応層２１において、酸素還元触媒の含有率は５０質量％以上９０質量％以下の範囲にあることが好ましい。酸素還元触媒の含有率が少なくなりすぎると、電極反応層２１の酸素還元能力が不十分となるおそれがある。一方、酸素還元触媒の含有率が多くなりすぎると、導電性カーボンやバインダー樹脂の含有量が相対的に減少して、酸素還元触媒の酸素還元能力を十分に発揮できなくなるおそれがある。
【００３０】
導電性カーボンは、酸素還元触媒同士を電気的に接続させ、電極反応層２１の導電性を確保する作用効果を有する。導電性カーボンは、酸素還元触媒と酸素還元触媒との隙間に存在していることが好ましい。このため、導電性カーボンの平均粒子径は、酸素還元触媒の平均粒子径よりも小さいことが好ましく、酸素還元触媒の平均粒子径の１／２倍以下であることがより好ましく、１／１０倍以下であることが特に好ましい。なお、導電性カーボンの平均粒子径は、通常、酸素還元触媒の平均粒子径の１／５０倍以上である。導電性カーボンの平均粒子径は、０．００５μｍ以上０．２μｍ以下の範囲にあることが好ましい。
【００３１】
導電性カーボンとしては、カーボンブラックおよびグラファイトを用いることができる。カーボンブラックの例としては、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、ランプブラックが挙げられる。導電性カーボンは、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を組合せて使用してもよい。導電性カーボンとしては、粒子径が小さく、酸素還元触媒との接触面積が広いカーボンブラックを用いることが好ましい。
【００３２】
電極反応層２１における導電性カーボンの含有率は５質量％以上３０質量％以下の範囲にあることが好ましい。導電性カーボンの含有率が少なくなりすぎると、電極反応層２１の導電性が低下して、酸素還元触媒の酸素還元能力が低下するおそれがある。一方、導電性カーボンの含有率が多くなりすぎると、電極反応層２１の酸素還元触媒の含有量が相対的に減少して酸素還元能力が低下するおそれがある。
【００３３】
バインダー樹脂は、酸素還元触媒と導電性カーボンとを結着させる作用効果を有する。バインダー樹脂としては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリトリフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂を用いることができる。
電極反応層２１におけるバインダー樹脂の含有率は５質量％以上２０質量％以下の範囲にあることが好ましい。バインダー樹脂の含有率が少なりすぎると、酸素還元触媒と導電性カーボンとの結着が不十分となり、酸素還元触媒の酸素還元能力が低下するおそれがある。一方、バインダー樹脂の含有率が多くなりすぎると、酸素還元触媒と導電性カーボンとが強固に結着されて、電極反応層２１内に電解液４０が浸透しにくくなり、酸素還元触媒の酸素還元能力が低減するおそれがある。
【００３４】
密着層２２は、上記の電極反応層２１と後述の集電体層２３に密着して、電極反応層２１と集電体層２３とを電気的に接続させるための層である。
密着層２２は、導電性カーボンとバインダー樹脂とを含む。密着層２２が電極反応層２１と同様に導電性カーボンとバインダー樹脂とを含むことによって、密着層２２と電極反応層２１の密着力が向上する。
【００３５】
密着層２２に含まれる導電性カーボンとしては、上述の電極反応層２１の導電性カーボンと同じものを用いることができる。但し、密着層２２で用いる導電性カーボンと、電極反応層２１で用いる導電性カーボンとは、同一の製品である必要はない。
【００３６】
密着層２２の導電性カーボンの含有率は、電極反応層２１での前記導電性カーボンの含有率よりも高いことが好ましい。これによって、密着層２２の導電性を高くすることができる。密着層２２の導電性をより高くするために、密着層２２での導電性カーボンの含有率は、電極反応層２１での導電性カーボンの含有率の２倍以上であることが好ましい。
【００３７】
密着層２２に含まれるバインダー樹脂としては、上述の電極反応層２１のバインダー樹脂と同じものを用いることができる。但し、密着層２２で用いるバインダー樹脂と、電極反応層２１で用いるバインダー樹脂とは、同一の製品である必要はない。
【００３８】
密着層２２のバインダー樹脂の含有率は、電極反応層２１でのバインダー樹脂の含有率よりも高いことが好ましい。これによって、密着層２２の集電体層２３に対する密着力が高くなる。また、密着層２２のバインダー樹脂の含有率を高くすることによって、密着層２２に電解液４０が浸透しにくくなり、電解液４０が正極２０から外部に漏出することを防止することができる。密着層２２の集電体層２３に対する密着力をより高くし、さらに電解液４０の浸透を抑えるために、密着層２２のバインダー樹脂の含有率は、電極反応層２１でのバインダー樹脂の含有率の１．５倍以上であることが好ましい。
【００３９】
集電体層２３は、空気（酸素）を、密着層２２を介して電極反応層２１に均一に拡散させ、正極２０の導電性をより高くするために、金属多孔体から構成されていることが好ましい。金属多孔体の例としては、発泡金属、金属メッシュ、金属穴開け箔を挙げることができる。これらの金属多孔質体の中では、強度及びコストの観点から、金属メッシュが好ましい。金属多孔体の材料としては、銅、ニッケル、ステンレススチール、アルミニウム等を用いることが好ましい。また、金属多孔体の耐食性及び導電性を向上させるために、金属多孔体にめっき処理を行ってもよい。
【００４０】
空気透過撥水層２４は、集電体層２３に必要な空気を透過しつつ、電解液４０が外部に漏出するのを防止する機能を有する層である。空気透過撥水層２４としては、多孔質フッ素樹脂膜および多孔質オレフィン樹脂膜などの多孔質樹脂膜を用いることができる。コストの観点から、多孔質オレフィン樹脂膜を用いることが好ましい。
【００４１】
上記の正極２０は、例えば、次にようにして製造することができる。
先ず、導電性カーボンとバインダー樹脂とを有機溶媒に分散させて、密着層形成用塗料を調製する。調製した密着層形成用塗料を、集電体層２３の一方の表面に塗布、乾燥して密着層２２を形成する。
【００４２】
次に、酸素還元触媒と導電性カーボンとバインダー樹脂とを有機溶媒に分散させて、電極反応層形成用塗料を調製する。調製した電極反応層形成用塗料を、密着層２２の表面に塗布、乾燥して電極反応層２１を形成する。
そして、集電体層２３の電極反応層２１とは反対側の表面に、多孔質樹脂膜を付設して空気透過撥水層２４を形成する。
【００４３】
また、正極２０は、次のようにして製造してもよい。
基板の上に、密着層形成用塗料を塗布、乾燥して密着層２２を形成する。次いで、密着層２２の表面に、電極反応層形成用塗料を塗布、乾燥して電極反応層２１を形成して、密着層２２と電極反応層２１とからなる積層体を得る。得られた積層体を基板から剥がし取り、その剥がし取った積層体の密着層２２と集電体層２３とを圧着する。そして、集電体層２３の電極反応層２１とは反対側の表面に、多孔質樹脂膜を付設して空気透過撥水層２４を形成する。
【００４４】
（負極）
負極３０としては、マグネシウムおよびマグネシウム合金が用いられる。マグネシウムおよびマグネシウム合金としては、一般的なマグネシウム空気電池に通常使用されているものを用いることができる。
【００４５】
（電解液）
電解液４０としては、特に制限はなく、一般的なマグネシウム空気電池に通常使用されているものを用いることができる。例えば、塩化ナトリウム水溶液、海水を用いることができる。
【００４６】
以上説明した本実施形態のマグネシウム空気電池１０によれば、正極２０の集電体層２３と電極反応層２１との間に、導電性カーボンとバインダー樹脂とを含む導電性の密着層２２が備えられているので、集電体層２３と電極反応層２１とが電気的に強く接続している。このため、正極２０は、高い導電性と優れた酸素還元能力とを有する。そして、この正極２０を備えたマグネシウム空気電池１０は、高い電流密度と出力密度での放電が可能となる。
【００４７】
本実施形態では、密着層２２の厚みが０．３μｍ以上１００μｍ以下とされているので、集電体層２３と電極反応層２１とを電気的に確実に強く接続することができ、正極２０の導電性がより高くなる。また、本実施形態では、電極反応層２１の厚みが１００μｍ以上１０００μｍ以下とされているので、電極反応層２１は優れた酸素還元能力を有する。
【００４８】
さらに、本実施形態では、電極反応層２１に含まれる導電性カーボンの平均粒子径が、酸素還元触媒の平均粒子径よりも小さく、酸素還元触媒同士の隙間に導電性カーボンを充填させることができるので、酸素還元触媒同士の導電性が高くなり、酸素還元能力がより優れたものとなる。
【００４９】
またさらに、本実施形態では、密着層２２での導電性カーボンの含有率が、電極反応層２１での導電性カーボンの含有率よりも高いので、集電体層２３と電極反応層２１とを電気的により確実に強く接続することができ、正極２０の導電性がさらに高くなる。
【００５０】
さらにまた、本実施形態では、密着層２２でのバインダー樹脂の含有率が、電極反応層２１でのバインダー樹脂の含有率よりも高いので、密着層２２の集電体層２３に対する密着力がより高くなり、正極２０の導電性がさらに確実に高くなる。また、密着層２２に電解液４０が浸透しにくくなり、電解液４０が正極２０から外部に漏出することを防止することができる。
【００５１】
そして、さらに、本実施形態では、電極反応層２１での導電性カーボンの含有率が５質量％以上３０質量％以下の範囲にあって、酸素還元触媒の含有率が５０質量％以上９０質量％以下の範囲にあり、バインダー樹脂の含有率が５質量％以上２０質量％以下の範囲とされているので、電極反応層２１の導電性がさらに高くなり、また酸素還元能力がさらに優れたものとなる。
【００５２】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、本実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。
例えば、正極２０の密着層２２は、集電体層２３の両面に形成されていてもよい。この場合は、密着層２２と集電体層２３との密着面積が広くなる。
また、空気透過撥水層２４と集電体層２３との間に不織布を介在させてもよい。この場合は、空気透過撥水層２４を透過した空気（酸素）を、不織布内にて拡散させることができるので、電極反応層２１に空気（酸素）をより均一に拡散させることができる。
さらに、マグネシウム空気電池１０の正極２０と負極３０との間には、セパレータが挿入されていてもよい。
【実施例】
【００５３】
［実施例１］
（１）正極の作製
（密着層の形成）
集電体層２３として銅メッシュ（１００メッシュ）を、導電性カーボンとしてカーボンブラック（ＨＳ１００、デンカ株式会社製、平均粒子径０．０４８μｍ）を、バインダー樹脂としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を用意した。それぞれ用意した導電性カーボン３５重量部とバインダー樹脂１５重量部を、Ｎ−メチル−２−ピロリドン３６０重量部に分散させることにより密着層形成用塗料を調製した。調製した密着層形成用塗料を、集電体層２３上にアプリケーターを用いて１０μｍの厚みとなるように塗布、乾燥し、密着層２２を形成した。
【００５４】
（電極反応層の形成）
酸素還元触媒として活性炭（ＹＰ−５０Ｆ、クラレケミカル株式会社製、比表面積１６００ｍ２／ｇ、平均粒子径６μｍ）を、導電性カーボンとしてカーボンブラック（ＳＵＰＥＲ  Ｐ  ＬＩ、イメリス・ジーシー・ジャパン社製、平均粒子径０．０４０μｍ）を、バインダー樹脂としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を用意した。それぞれ用意した酸素還元触媒６３重量部と導電性カーボン１３重量部とバインダー樹脂１２重量部とを、Ｎ−メチル−２−ピロリドン３８０重量部に分散させることにより電極反応層形成用塗料を調製した。調製した電極反応層形成用塗料を、密着層２２の上にアプリケーターを用いて２００μｍの厚みとなるように塗布、乾燥し、密着層２２の上に電極反応層２１を形成した。
【００５５】
（空気透過撥水層の形成） 
密着層２２と電極反応層２１を形成した集電体層２３の電極反応層２１とは反対側の表面に、空気透過撥水層２４として多孔質ポリエチレン膜（厚み１５μｍ）を貼り合せ、空気透過撥水層２４を形成した。以上により、電極反応層２１、密着層２２、集電体層２３、空気透過撥水層２４がこの順で積層されている正極２０を作製した。
【００５６】
上記（１）で作製した正極２０の断面を、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて観察した。図３に、正極２０の拡大断面ＳＥＭ写真を示す。図３の拡大断面ＳＥＭ写真には、集電体層２３と密着層２２と電極反応層２１が示されている。密着層２２は、集電体層２３と隙間なく接続し、電極反応層２１とは一体的に接続しており、密着層２２によって、集電体層２３と電極反応層２１とが電気的に強く接続されていることが確認された。また、電極反応層２１の活性炭２１ａ（酸素還元触媒）と活性炭２１ａとの隙間には微細なカーボンブラック２１ｂが緻密に充填されていて、活性炭２１ａ同士が電気的に強く接続されていることが確認された。
【００５７】
（２）マグネシウム空気電池の作製
セパレータとして１０重量％の食塩水を含んだ不織布（厚み２ｍｍ）を、負極３０としてマグネシウム板（厚み１ｍｍ）を用意した。上記（１）で作製した正極２０の電極反応層２１側の表面にセパレータを配置し、さらにそのセパレータの正極２０側とは反対側の表面に負極３０を配置して、マグネシウム空気電池（電極面積５ｃｍ２）を作製した。
【００５８】
（３）マグネシウム空気電池の出力評価
上記（２）で作製したマグネシウム空気電池を電子負荷器（菊水電子工業株式会社製、ＰＬＺ１６４ＷＡ）に接続し、電流密度０から２００ｍＡ／ｃｍ２の範囲内で出力密度を測定した。そして、出力密度が最大となったときの電流密度を最大電流密度とした。測定された最大電流密度と最大出力密度を、正極２０の密着層２２と電極反応層２１の組成とともに、表１に示す。
【００５９】
［実施例２］
実施例１の正極反応層の形成において、酸素還元触媒として活性炭（ＡＣＳ−２５、中鋼炭素化学股▲分▼有限公司製、比表面積２７００ｍ２／ｇ、平均粒子径７μｍ）を用いたこと以外は、実施例１と同様に正極２０を作製した。次いで、この正極２０を用いて、実施例１と同様にしてマグネシウム空気電池を作製し、その出力評価を行った。その結果を、正極２０の密着層２２と電極反応層２１の組成とともに、表１に示す。
【００６０】
［実施例３］ 
実施例１の密着層の形成において、導電性カーボン２５重量部とバインダー樹脂２５重量部とを、Ｎ−メチル−２−ピロリドン３６０重量部に分散させることにより密着層形成用塗料を調製し、この調製した密着層形成用塗料を、集電体層２３の表面にアプリケーターを用いて０．５μｍの厚みとなるように塗布、乾燥して、密着層２２を形成したこと以外は実施例１と同様にして正極２０を作製した。次いで、この正極２０を用いて、実施例１と同様にしてマグネシウム空気電池を作製し、その出力評価を行った。その結果を、正極２０の密着層２２と電極反応層２１の組成とともに、表１に示す。
【００６１】
［実施例４］ 
実施例３で調製した密着層形成用塗料を、集電体層２３の表面に１０μｍの厚みとなるように塗布、乾燥したこと以外は、実施例３と同様にして正極２０を作製した。次いで、この正極２０を用いて、実施例１と同様にしてマグネシウム空気電池を作製し、その出力評価を行った。その結果を、正極２０の密着層２２と電極反応層２１の組成とともに、表１に示す。
【００６２】
［比較例１］ 
密着層２２を形成しなかったこと以外は、実施例１と同様に正極を作製した。次いで、この正極を用いて、実施例１と同様にしてマグネシウム空気電池を作製し、その出力評価を行った。その結果を、正極の電極反応層の組成とともに、表１に示す。
【００６３】
【表１】
2018063832.tif 000003
【００６４】
実施例１〜４で作製したマグネシウム空気電池は、比較例１で作製したマグネシウム空気電池と比較して、最大電流密度と最大出力密度が高くなった。
これは、集電体層２３と電極反応層２１との間に密着層２２を備える正極２０は、密着層２２を備えない正極と比較して、集電体層２３と電極反応層２１とが電気的に強く接続しており、正極２０の導電性と酸素還元能力とが向上したためであると考えらえる。
【符号の説明】
【００６５】
１０…マグネシウム空気電池、２０…正極、２１…電極反応層、２１ａ…活性炭、２１ｂ…カーボンブラック、２２…密着層、２３…集電体層、２４…空気透過撥水層、３０…負極、４０…電解液、５０…酸素、６０…負荷
【図１】
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【図２】
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【図３】
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