(57)【要約】【課題】低コストで、かつ酸素還元能力が優れたマグネシウム空気電池用の正極、並びに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】空気透過撥水層、集電体層および反応層が、この順に積層された積層体からなるマグネシウム空気電池用正極であって、前記空気透過撥水層は、非フッ素樹脂からなる高分子多孔質膜であ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】
空気透過撥水層、集電体層および反応層が、この順に積層された積層体からなるマグネシウム空気電池用正極であって、
前記空気透過撥水層は、非フッ素樹脂からなる高分子多孔質膜であ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】
前記高分子多孔質膜が、ポリオレフィンからなる請求項１に記載のマグネシウム空気電池用正極。
【請求項３】
前記高分子多孔質膜は、厚みが５μｍ以上５０μｍ以下の範囲、空隙率が３０％以上７０％以下の範囲にある請求項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】
前記集電体層と前記反応層との間に、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】
請求項１から４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としては、空気透過撥水層、集電体層および電極反応層（触媒層とも呼ばれる）が、この順で積層された積層体が用いられている。空気透過撥水層としては、フッ素樹脂からなるフッ素樹脂多孔質膜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、正極の空気透過撥水層としてフッ素樹脂多孔質膜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では、フッ素樹脂多孔質膜としてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）多孔質膜を用い、ＰＴＦＥ多孔質膜と集電体層とを、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体（ＦＥＰ）を含む分散液を塗布し、ＦＥＰの溶融温度以上で熱処理することによって接合している。
【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】
従来の金属空気電池において、空気透過撥水層として用いられているフッ素樹脂多孔質膜は、コストが高いという問題があった。
また、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。正極反応層の酸素還元能力を高めるには、電極反応層に空気を均一に拡散させること、即ち、空気透過性が高い空気透過撥水層が必要である。しかしながら、特許文献１に記載されているように、ＰＴＦＥ多孔質膜と集電体層とを、ＦＥＰを用いて接合させると、ＰＴＦＥ多孔質膜（空気透過撥水層）と集電体層との間にＦＥＰの層が形成されるため、空気透過性が不十分となる場合があった。
【０００６】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、低コストで、かつ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、空気透過撥水層を、非フッ素樹脂からなる高分子多孔質膜によって形成することによって、低コストで、かつ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が可能となることを見出した。そして、この非フッ素樹脂からなる高分子多孔質膜を空気透過撥水層として用いた正極を備え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、空気透過撥水層、集電体層および反応層が、この順に積層された積層体からなるマグネシウム空気電池用正極であって、前記空気透過撥水層が、非フッ素樹脂からなる高分子多孔質膜によって形成されてい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、前記高分子多孔質膜が、ポリオレフィンからなるもの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、前記高分子多孔質膜は、厚みが５μｍ以上５０μｍ以下の範囲、空隙率が３０％以上７０％以下の範囲にあることが好ましい。
【００１１】
（４）上記（１）から（３）のいずれか一つに記載のマグネシウム空気電池用正極において、前記集電体層と前記反応層との間に、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ていることが好ましい。
【００１２】
（５）本発明の一態様にかかるマグネシウム空気電池は、上記（１）から（４）のいずれか一つ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】
【００１３】
本発明によれば、低コストで、かつ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ができる。また、本発明によれば、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ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【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断面模式図である。
【図２】本発明の第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】本発明の第二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。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
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。
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。
【００１７】
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）
【００１８】
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）
【００１９】
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）
【００２０】
（正極）
図２は、本発明の第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。第一実施形態に係る正極２０ａは、図２に示すように、電解液４０側から、電極反応層２１、集電体層２２、空気透過撥水層２３がこの順で積層された積層体とされている。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
集電体層２２は、空気（酸素）を電極反応層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。
【００２９】
空気透過撥水層２３は、集電体層２２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。本実施形態の正極２０ａでは、空気透過撥水層２３は、非フッ素樹脂からなる高分子多孔質膜によって形成されている。非フッ素樹脂とは、フッ素を１質量％以上含まない樹脂をいう。非フッ素樹脂からなる高分子多孔質膜は、フッ素樹脂からなる高分子多孔質膜と比較して、集電体層２２との密着性が高いので、接着剤を用いなくても密着させることができ、これにより空気の導入量を多くすることができる。
【００３０】
高分子多孔質膜は、ポリオレフィンからなることが好ましい。ポリオレフィンの例としては、ポリエチレンおよびポリプロピレンが挙げられる。ポリオレフィンの膜は空気透過能力が高く、また集電体層２２との密着性が高い。ポリオレフィンの膜は、集電体層２２に圧着させることによって、高い強度で密着させることができる。
【００３１】
高分子多孔質膜は、厚みが５μｍ以上５０μｍ以下の範囲にあることが好ましい。厚みがこの範囲にあることによって、高分子多孔質膜内に導入された空気を均一に拡散させることができ、空気を電極反応層２１に均一に供給することができる。厚みが薄くなりすぎると、膜強度が低下し、破れやすくなるおそれがある。一方、厚みが厚くなりすぎると、空気透過性が低下し、十分な空気供給ができなくなるおそれがある。
【００３２】
高分子多孔質膜はまた、空隙率が３０％以上７０％以下の範囲にあることが好ましい。空隙率がこの範囲にあることによって、撥水性を確保しつつ空気の導入量を多くすることができる。また、高分子多孔質膜内に導入された空気を均一に拡散させることができるので、空気を電極反応層２１に均一に供給することが可能となる。空隙率が大きくなりすぎると、膜強度が低下し、破れやすくなるおそれがある。一方、空隙率が小さくなりすぎると、空気透過性が低下し、十分な空気供給ができなくなるおそれがある。
なお、ここで、空隙率は、相対密度によって測定された値である。
【００３３】
空気透過撥水層２３は、表面が撥水処理されていてもよい。撥水処理としては、例えば、撥水剤を塗布する方法を用いることができる。撥水剤の例としては、フッ素系樹脂及びケイ素樹脂が挙げられる。
【００３４】
上記の正極２０ａは、例えば、次にようにして製造することができる。
先ず、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、集電体層２２の一方の表面に塗布、乾燥して電極反応層２１を形成する。そして、集電体層２２の電極反応層２１とは反対側の表面に、高分子多孔質膜を付設して空気透過撥水層２３を形成する。
【００３５】
また、正極２０ａは、次のようにして製造してもよい。
基板の上に、電極反応層形成用塗料を塗布、乾燥して電極反応層２１を形成する。得られた電極反応層２１を基板から剥がし取り、その剥がし取った電極反応層２１と集電体層２２と圧着する。そして、集電体層２２の電極反応層２１とは反対側の表面に、高分子多孔質膜を付設して空気透過撥水層２３を形成する。
【００３６】
上述の説明では、正極２０ａは、電極反応層２１、集電体層２２、空気透過撥水層２３がこの順で積層された積層体とされているが、電極反応層２１と集電体層２２との間に密着層を設けてもよい。密着層は、電極反応層２１と集電体層２２に密着して、電極反応層２１と集電体層２２とを電気的に接続させるための層である。この密着層を備える正極の例を図３に示す。
【００３７】
図３は、本発明の第二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に示す第二実施形態に係る正極２０ｂは、電極反応層２１と集電体層２２との間に、密着層２４が設けられている点以外は、図に示した正極２０ａと同じ構成であるので、同じ構成には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００３８】
密着層２４は、導電性カーボンとバインダー樹脂とを含む。密着層２４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２４と電極反応層２１の密着力が向上する。
【００３９】
密着層２４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２４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。
【００４０】
密着層２４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２４の導電性を高くすることができる。密着層２４の導電性をより高くするために、密着層２４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。
【００４１】
密着層２４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２４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。
【００４２】
密着層２４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２４の集電体層２２に対する密着力が高くなる。また、密着層２４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２４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２４の集電体層２２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２４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。
【００４３】
上記の正極２０ｂ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２２の一方の表面に塗布、乾燥して密着層２４を形成する。
【００４４】
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２４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２２の電極反応層２１とは反対側の表面に、高分子多孔質膜を付設して空気透過撥水層２３を形成する。
【００４５】
また、正極２０ｂ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２４を形成する。次いで、密着層２４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２４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２４と集電体層２２と圧着する。そして、集電体層２２の電極反応層２１とは反対側の表面に、高分子多孔質膜を付設して空気透過撥水層２３を形成する。
【００４６】
（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。
【００４７】
（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。
【００４８】
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の空気透過撥水層２３が非フッ素樹脂からなる高分子多孔質膜であるので、低コストとなる。また、非フッ素樹脂からなる高分子多孔質膜は、接着剤を用いなくても密着させることができ、これにより空気の導入量を多くすることができる。このため、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。
【００４９】
また、本実施形態では、高分子多孔質膜は、厚みが５μｍ以上５０μｍ以下の範囲、空隙率が３０％以上７０％以下の範囲とされているので、撥水性を確保しつつ空気の導入量を多くすることができる。また、高分子多孔質膜内に導入された空気を均一に拡散させることができるので、空気を電極反応層２１に均一に供給することが可能となる。
【００５０】
さらに、本実施形態では、集電体層２２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２４が備えられているので、集電体層２２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。
【００５１】
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２４は、集電体層２２の両面に形成されていてもよい。この場合は、密着層２４と集電体層２２との密着面積が広くなる。
また、空気透過撥水層２３と集電体層２２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２３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】
【００５２】
［実施例１］
（１）正極の作製
（密着層の形成）
集電体層２２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質量部とバインダー樹脂１５質量部を、Ｎ−メチル−２−ピロリドン３６０質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２２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２４を形成した。
【００５３】
（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質量部と導電性カーボン１３質量部とバインダー樹脂１２質量部とを、Ｎ−メチル−２−ピロリドン３８０質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２４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２４の上に電極反応層２１を形成した。
【００５４】
（空気透過撥水層の形成） 
密着層２４と電極反応層２１を形成した集電体層２２の電極反応層２１とは反対側の表面に、高分子多孔質膜としてポリエチレン多孔質膜（厚み２０μｍ、空隙率５０％）を圧着して貼り合せ、空気透過撥水層２３を形成した。以上により、電極反応層２１、密着層２４、集電体層２２、空気透過撥水層２３がこの順で積層されている正極２０ｂを作製した。
【００５５】
（２）マグネシウム空気電池の作製
セパレータとして１０質量％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。
【００５６】
（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２０ｂの空気透過撥水層２３の材質、厚み及び空隙率とともに、表１に示す。
【００５７】
［実施例２］
実施例１の空気透過撥水層の形成において、高分子多孔質膜としてポリプロピレン多孔質膜（厚み２５μｍ、空隙率４０％）を用いたこと以外は、実施例１と同様に正極２０ｂを作製した。次いで、この正極２０ｂ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２０ｂの空気透過撥水層２３の材質、厚み及び空隙率とともに、表１に示す。
【００５８】
［実施例３］
実施例１の空気透過撥水層の形成において、高分子多孔質膜としてポリエチレン多孔質膜（厚み１５μｍ、空隙率６０％）を用いたこと以外は、実施例１と同様に正極２０ｂを作製した。次いで、この正極２０ｂ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２０ｂの空気透過撥水層２３の材質、厚み及び空隙率とともに、表１に示す。
【００５９】
［実施例４］
実施例１の空気透過撥水層の形成において、高分子多孔質膜としてポリエチレン多孔質膜（厚み１０μｍ、空隙率３０％）を用いたこと以外は、実施例１と同様に正極２０ｂを作製した。次いで、この正極２０ｂ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２０ｂの空気透過撥水層２３の材質、厚み及び空隙率とともに、表１に示す。
【００６０】
［実施例５］
実施例１の空気透過撥水層の形成において、高分子多孔質膜としてポリプロピレン多孔質膜（厚み５０μｍ、空隙率３０％）を用いたこと以外は、実施例１と同様に正極２０ｂを作製した。次いで、この正極２０ｂ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２０ｂの空気透過撥水層２３の材質、厚み及び空隙率とともに、表１に示す。
【００６１】
［実施例６］
実施例１の空気透過撥水層の形成において、高分子多孔質膜としてポリプロピレン多孔質膜（厚み５μｍ、空隙率７０％）を用いたこと以外は、実施例１と同様に正極２０ｂを作製した。次いで、この正極２０ｂ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２０ｂの空気透過撥水層２３の材質、厚み及び空隙率とともに、表１に示す。
【００６２】
［実施例７］
実施例１の空気透過撥水層の形成において、高分子多孔質膜としてポリプロピレン多孔質膜（厚み５５μｍ、空隙率５０％）を用いたこと以外は、実施例１と同様に正極２０ｂを作製した。次いで、この正極２０ｂ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２０ｂの空気透過撥水層２３の材質、厚み及び空隙率とともに、表１に示す。
【００６３】
［実施例８］
実施例１の空気透過撥水層の形成において、高分子多孔質膜としてポリプロピレン多孔質膜（厚み２０μｍ、空隙率２５％）を用いたこと以外は、実施例１と同様に正極２０ｂを作製した。次いで、この正極２０ｂ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２０ｂの空気透過撥水層２３の材質、厚み及び空隙率とともに、表１に示す。
【００６４】
［比較例１］ 
実施例１の空気透過撥水層を形成しなかったこと以外は、実施例１と同様に正極２０ｂを作製した。次いで、この正極２０ｂ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、表１に示す。
【００６５】
【表１】
2018063842.tif 000003
【００６６】
空気透過撥水層２３として非フッ素樹脂からなる高分子多孔質膜を用いたマグネシウム空気電池（実施例１〜８）は、空気透過撥水層２３を形成しなかった比較例１の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同等以上となった。特に、実施例１〜６のマグネシウム空気電池は、比較例１の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大きく向上した。比較例１のマグネシウム空気電池は、電極反応層２１から電解液（食塩水）が漏出して、電極反応層２１と空気との接触面積が低減したため、最大電流密度と最大出力密度が低下したと考えられる。
【００６７】
また、実施例７と実施例８のマグネシウム空気電池は、実施例１〜６の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やや低くなった。これは、空気透過撥水層２３として用いた高分子多孔質膜が、実施例７では厚みが５０μｍを超えており、実施例８では空隙率が３０％未満とされていたため、空気透過撥水層２３の空気透過性が低下して、電極反応層２１に供給される空気量が少なくなったためであると考えられる。
【符号の説明】
【００６８】
１０…マグネシウム空気電池、２０、２０ａ、２０ｂ…正極、２１…電極反応層、２２…集電体層、２３…空気透過撥水層、２４…密着層、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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