(57)【要約】      （修正有）【課題】単位セルの起電力を上げる事によって、携帯ラジオ等の携帯電気製品へのノイズ等を入り難くして回路設計をし易くすると共に、鉱物資源としての亜鉛よりも地球上に多く存在し、炭素棒電極との組み合わせで、亜鉛よりも高い起電力を起こす金属を電極に使う事で、鉛蓄電池と同じ起電力とし、かつ単位セル当りのコストを下げた一次電池の提供。【解決手段】金属のイオン化傾向の差を利用して、鉛蓄電池とほぼ同じ起電力の一次電池の電極の組み合わせとする。すなわち、２５℃での基準電圧は、Ａｌ(−１．６７６Ｖ)、Ｃｕ(＋０．３３７Ｖ）であり、Ｖ（Ｃｕ）−Ｖ（Ａｌ）＝＋２．０１３Ｖ(起電力)となる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛蓄電池と同じ起電力の一次電池の電極の組み合わせ
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、化学分野に関する物である。
【発明の概要】
【０００２】  この発明は、鉛蓄電池と同じ起電力、２．２Ｖを起こす一次電池の電極の組み合わせで、正極は今までと同じ炭素棒を使い、陰極には亜鉛よりも身近に在るアルミニウムを使う事に依り、一次電池の起電力を今までの１．５Ｖから２．２Ｖに上げる事に依って、携帯ラジオ等の電池駆動の電気製品の設計をし易くすると共に、金属資源としての亜鉛の枯渇を防ぐ事も目的である。
【背景技術】
【０００３】  今現在、一般に市販されている、マンガン乾電池やアルカリ乾電池等の一次電池は、正極に炭素棒を使い、陰極には金属の亜鉛を使っていて、その単位セル当りの起電力は、公称値で１．５Ｖとなっており、携帯ラジオ等は、電源電圧の高い方がノイズ等が入り難く、回路設計自体もし易いので、この公称電圧の整数倍を電源電圧として携帯ラジオ等の携帯電気製品は設計されている。単位セル当りの起電力が低い為にマンガン乾電池やアルカリ乾電池等、一次電池は本数が必要となり、携帯用の電気製品の為、電源電圧と電池容量と電池の重さとの兼ね合いになっている。
一方、部屋の中で聴くオーディオ機器の電源に付いては、コイルに発生する磁場は電流に比例し、ダイナミック・スピーカーの構造は、永久磁石の磁場の中でコイルが前後に振動する構造であり、僅かな電流の変化でも振動するコイルから発生する音（ピアニシモの音）も聴き取れる様に、スピーカーの入力インピーダンスは４Ω〜８Ω程と小さく、出力の音圧を大きくする為とピアニシモの音を聴き取り易くする為に、オーディオ機器の電源電圧は２０Ｖ〜６０Ｖ程度と高めに設計されている。
オームの法則から
2019003919.tif 000002
であり、コイルに発生する磁場は
Ｈ＝ｎＩ
となっていて、コイルに発生する磁場はコイルに流れる電流に垂直であり、この電流に比例していて、このコイルに発生した磁場が永久磁石から受けるローレンツ力は
Ｆ  ＝  ｅＥ＋ｅｖ×Ｂ  ＝  ｅＥ＋Ｉ×ＢＬ
であり、スピーカーの場合は、第１項目の電場に関する項は関係が無く、第２項目の電流と磁場に関する項が関係し、この項が言っている事は、コイルが受けるローレンツ力は、電流と永久磁石の磁場に垂直で、コイルに流れる電流に比例する力を受けると言う事を言っている。
オームの法則とローレンツ力の式から、入力電圧Ｖの変化に対して、固定された抵抗Ｒが小さい方が、電流Ｉは敏感に反応して変化するので、スピーカーは入力電圧Ｖに対して敏感に振動し、出力音圧を大きくする為とピアニシモの音を聴き取り易くする為に、入力電圧Ｖの変化を大きくすればスピーカーの振動は大きくなり、スピーカーの振動を大きくする為に、オーディオ機器の電源電圧は高めに設計されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  一次電池の単位セルの起電力を上げる事に依って、携帯ラジオ等の携帯電気製品へのノイズ等を入り難くして回路設計をし易くすると共に、鉱物資源としての亜鉛よりも地球上に多く存在し、炭素棒電極との組み合わせで、亜鉛よりも高い起電力を起こす金属を一次電池の電極に使う事で、一次電池の単位セル当りのコストを下げ、マンガン乾電池やアルカリ乾電池よりも安く、起電力の高い、携帯用電気製品の電源として、電池の電極に向いている金属を使う方法。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  電池とは、基本的には電極での電子の授受に依る酸化・還元反応の結果として外部に電流を取り出している物で、正・負の電極の物質のイオン化傾向の差に依って電池の起電力は決まり、金属類のイオン化傾向は
Ｌｉ＞Ｋ＞Ｃａ＞Ｎａ＞Ｍｇ＞Ａｌ＞Ｍｎ＞Ｚｎ＞Ｃｒ＞Ｆｅ＞Ｃｄ＞Ｃｏ＞Ｎｉ＞Ｓｎ＞Ｐｂ＞（Ｈ）＞Ｃｕ＞Ｈｇ＞Ａｇ＞Ｐｔ＞Ａｕ＞ＰｂＯ２
であり、水素イオン（Ｈ）を０．０００Ｖとして基準電圧に取ると、２５℃では
Ａｌ：  −１．６７６Ｖ
Ｃｕ：  ＋０．３３７Ｖ
であり、
Ｖ（Ｃｕ）−Ｖ（Ａｌ）＝＋０．３３７−（−１．６７６）＝＋２．０１３Ｖ
となり、鉛蓄電池とほぼ同じ起電力の一次電池の電極の組み合わせとなる。炭素（グラファイト）のイオン化傾向は、銅のイオン化傾向よりも少し小さいので、炭素とアルミニウムの電極の組み合わせは、銅とアルミニウムの電極の組み合わせよりも起電力が少し高く、２．２Ｖ程度になる。しかも、鉱物資源としての亜鉛とアルミニウムの元素の存在比は、上部大陸地殻中の平均組成として
１３Ａｌ：８１５０５ｐｐｍ
３０Ｚｎ：      ６７ｐｐｍ
であり、上部大陸地殻中では、亜鉛よりもアルミニウムの方が絶対量的に存在量が多く、亜鉛とアルミニウムの密度は
Ａｌ：２．６９８９ｇ／ｃｍ３    （２０℃）
Ｚｎ：７．１３    ｇ／ｃｍ３    （２５℃）
なので、亜鉛はアルミニウムの２．６４２倍の密度が在り、この事からアルミニウムの方が亜鉛よりも密度が小さいので、電池の重さを同じ位にするならば、亜鉛よりも厚いアルミニウムの金属管を電池の電極に使う事が出来て、一次電池としては、亜鉛の電極よりもアルミニウムの電極の方が電池容量・出力電流、共に大きくする事が出来る。
アルミニウムは両性元素であり、酸のみに反応する、アルカリ金属や遷移元素とは違い、酸にもアルカリにも反応するので、電解質として使える金属塩類やアルカリ性化合物は、アルミニウムか、それよりもイオン化傾向の大きい金属塩類かアルカリ性化合物を使う。そうすれば、イオン化傾向の差で、アルミニウム電極に金属類が析出する事は無く、金属類のアルミニウム電極への析出で、電池の内部抵抗が大きくなる事は無い。起電力を減少させる、水素ガスを消滅させる為の減極剤には、マンガン酸（ＭｎＯ２）等がある。
【発明の効果】
【０００６】  この発明により、一次電池の公称電圧は１．５Ｖから２．２Ｖ程になり、一次電池の単位セル当りの公称電圧が上がった為に、携帯ラジオ等の携帯電気製品は、ノイズが含まれた電波信号の中から音声等の情報を取り出してスピーカーを鳴らす為の回路設計がし易くなり、また、亜鉛よりもアルミニウムの方が上部大陸地殻中の絶対存在量が多く、アルミニウムの方が亜鉛よりも密度が小さいので、電池の重さを同じ位にするならば、電極としては亜鉛よりも厚い金属管を使う事が出来て、一次電池としては、亜鉛電極よりもアルミニウム電極の方がコストも安く、電池容量・出力電流、両方共に大きくする事が出来る。
【手続補正書】
【提出日】平成29年7月14日(2017.7.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】  電池とは、基本的には電極での電子の授受に依る酸化・還元反応の結果として外部に電流を取り出している物で、正・負の電極の物質のイオン化傾向の差に依って電池の起電力は決まり、金属類のイオン化傾向は
Ｌｉ＞Ｋ＞Ｃａ＞Ｎａ＞Ｍｇ＞Ａｌ＞Ｍｎ＞Ｚｎ＞Ｃｒ＞Ｆｅ＞Ｃｄ＞Ｃｏ＞Ｎｉ＞Ｓｎ＞Ｐｂ＞（Ｈ）＞Ｃｕ＞Ｈｇ＞Ａｇ＞Ｐｔ＞Ａｕ＞ＰｂＯ２
であり、水素イオン（Ｈ）を０．０００Ｖとして基準電圧に取ると、２５℃では
Ａｌ：  −１．６７６Ｖ
Ｃｕ：  ＋０．３３７Ｖ
であり、
Ｖ（Ｃｕ）−Ｖ（Ａｌ）＝＋０．３３７−（−１．６７６）＝＋２．０１３Ｖ
となり、鉛蓄電池とほぼ同じ起電力の一次電池の電極の組み合わせとなる。炭素（グラファイト）のイオン化傾向は、銅のイオン化傾向よりも少し小さいので、炭素とアルミニウムの電極の組み合わせは、銅とアルミニウムの電極の組み合わせよりも起電力が少し高く、２．２Ｖ程度になる。しかも、鉱物資源としての亜鉛とアルミニウムの元素の存在比は、上部大陸地殻中の平均組成として
１３Ａｌ：８１５０５ｐｐｍ
３０Ｚｎ：      ６７ｐｐｍ
であり、上部大陸地殻中では、亜鉛よりもアルミニウムの方が絶対量的に存在量が多く、亜鉛とアルミニウムの密度は
Ａｌ：２．６９８９ｇ／ｃｍ３  （２０℃）
Ｚｎ：７．１３    ｇ／ｃｍ３  （２５℃）
なので、亜鉛はアルミニウムの２．６４２倍の密度が在り、この事からアルミニウムの方が亜鉛よりも密度が小さいので、電池の重さを同じ位にするならば、亜鉛よりも厚いアルミニウムの金属管を電池の電極に使う事が出来て、一次電池としては、亜鉛の電極よりもアルミニウムの電極の方が電池容量・出力電流、共に大きくする事が出来る。
アルミニウムは両性元素であり、酸のみに反応する、アルカリ金属や遷移元素とは違い、酸にもアルカリにも反応するので、電解質として使える金属塩類やアルカリ性化合物は、アルミニウムか、それよりもイオン化傾向の大きい金属塩類かアルカリ性化合物を使う。そうすれば、イオン化傾向の差で、アルミニウム電極に金属類が析出する事は無く、金属類のアルミニウム電極への析出で、電池の内部抵抗が大きくなる事は無い。起電力を減少させる、水素ガスを消滅させる為の減極剤には、マンガン酸（ＭｎＯ２）等がある。