(57)【要約】【課題】災害時などにおいて利用するマグネシウム電池において、電池の性能を向上させることが難しい、という課題を解決すること。【解決手段】マグネシウム又はマグネシウム合金からなる負極板と、触媒を含む活物質層と、前記負極板と前記活物質層との間に形成され、供給された溶液を保持するとともに前記負極板と前記活物質層との短絡を防止する乾燥したセパレータと、を有するマグネシウム電池であって、塩化マグネシウム又は硫酸マグネシウムと、カルボニル基を有する物質と、を乾燥した状態で有する層を有する。【選択図】図２
2019087378.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネシウム又はマグネシウム合金からなる負極板と、触媒を含む活物質層と、前記負極板と前記活物質層との間に形成され、供給された溶液を保持するとともに前記負極板と前記活物質層との短絡を防止する乾燥したセパレータと、を有するマグネシウム電池であって、
塩化マグネシウム又は硫酸マグネシウムと、カルボニル基を有する物質と、を乾燥した状態で有する層を有する
マグネシウム電池。
【請求項２】
請求項１に記載のマグネシウム電池であって、
前記カルボニル基を有する物質とはアスコルビン酸である
マグネシウム電池。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のマグネシウム電池であって、
前記セパレータが、前記塩化マグネシウム又は前記硫酸マグネシウムと、前記カルボニル基を有する物質と、を乾燥した状態で有している
マグネシウム電池。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれかに記載のマグネシウム電池であって、
前記活物質層が、前記塩化マグネシウム又は前記硫酸マグネシウムと、前記カルボニル基を有する物質と、を乾燥した状態で有している
マグネシウム電池。
【請求項５】
マグネシウム又はマグネシウム合金からなる負極板と、触媒を含む活物質層と、前記負極板と前記活物質層との間に形成され、供給された溶液を保持するとともに前記負極板と前記活物質層との短絡を防止する乾燥したセパレータと、を有するマグネシウム電池を製造するマグネシウム電池の製造方法であって、
塩化マグネシウム又は硫酸マグネシウムと、カルボニル基を有する物質と、を乾燥した状態で有する層を形成する工程を有する
マグネシウム電池の製造方法。
【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、マグネシウム電池の製造方法に関し、特に、災害時などに用いることが可能なマグネシウム電池、マグネシウム電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属マグネシウムまたはその合金を負極材として用いたマグネシウム電池が知られている。マグネシウム電池は、原料であるマグネシウムが資源的に豊富である点、質量当たりの電気化学当量が大きい点、水溶液系電解液で作動させることが可能である点などから、次世代電池として期待されている。
【０００３】
このようなマグネシウム電池に関する技術として、例えば、特許文献１が知られている。特許文献１では、塩化マグネシウムや硫酸マグネシウムのようなマグネシウムイオンを電解液に含有させる技術が挙げられている。特許文献１によると、電解液に上記のようなものを含有させることで、腐食反応物の発生を抑制し、微量に生成する腐食反応物も粒子サイズが大きくなり、電解液中に分散しないため電解液の交換頻度を減少させることが出来る。
【０００４】
また、同様にマグネシウム電池に関する技術として、例えば、特許文献２がある。特許文献２には、災害時や停電時などにおいて、給水により発電を開始し長時間に亘って点灯状態を維持可能な電池の製造方法が記載されている。具体的には、特許文献２には、マグネシウム板と、含水可能なセパレータと、カーボンシートと、銅板と、からなる一組のセルを複数組積層した本体部を有し、本体部のうちの少なくとも一つの側縁が覆われること無く開放した状態のままであるマグネシウム電池が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−５０１８０号公報
【特許文献２】特開２０１７−１３５０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
マグネシウム電池を災害時などに使用する場合、特許文献２に記載されているように、給水により発電を開始するようにマグネシウム電池を構成することが望ましい。一方で、特許文献２に記載されているような給水により発電を開始する構成とした場合、電池の性能が低くなる、という問題があった。
【０００７】
このような問題に対処するためには、特許文献１に記載されているような硫酸マグネシウムや塩化マグネシウムなどを含む電解液の供給により発電を開始させればよい。しかしながら、災害時などにおいては、上記のような電解液を取得することは難しい。つまり、水の代わりに上記のような電解液を供給する、という方法は現実的な手段ではない。そのため、災害時などにおいて利用するマグネシウム電池において、電池の性能を向上させることが難しい、という問題は特許文献１に記載されているような技術では解消することが出来なかった。
【０００８】
このように、災害時などにおいて利用するマグネシウム電池において、電池の性能を向上させることが難しい、という問題が生じていた。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、災害時などにおいて利用するマグネシウム電池において、電池の性能を向上させることが難しい、という問題を解決するマグネシウム電池、マグネシウム電池の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる目的を達成するため本発明の一形態であるマグネシウム電池は、
マグネシウム又はマグネシウム合金からなる負極板と、触媒を含む活物質層と、前記負極板と前記活物質層との間に形成され、供給された溶液を保持するとともに前記負極板と前記活物質層との短絡を防止する乾燥したセパレータと、を有するマグネシウム電池であって、
塩化マグネシウム又は硫酸マグネシウムと、カルボニル基を有する物質と、を乾燥した状態で有する層を有する
という構成をとる。
【００１１】
また、本発明の他の形態であるマグネシウム電池の製造方法は、
マグネシウム又はマグネシウム合金からなる負極板と、触媒を含む活物質層と、前記負極板と前記活物質層との間に形成され、供給された溶液を保持するとともに前記負極板と前記活物質層との短絡を防止する乾燥したセパレータと、を有するマグネシウム電池を製造するマグネシウム電池の製造方法であって、
塩化マグネシウム又は硫酸マグネシウムと、カルボニル基を有する物質と、を乾燥した状態で有する層を形成する工程を有する
という構成をとる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、以上のように構成されることにより、災害時などにおいて利用するマグネシウム電池において、電池の性能を向上させることが難しい、という問題を解決するマグネシウム電池、マグネシウム電池の製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るマグネシウム電池の全体の構成の一例を示す図である。
【図２】図１で示すセルの構成の一例を示す図である。
【図３】マグネシウム電池の活用の一例を示す図である。
【図４】マグネシウム電池における添加剤の影響を比較した一例を示す特性表である。
【図５】マグネシウム電池における添加剤の影響を比較した一例を示す電流-電圧曲線である。
【図６】添加剤の混合比の差による影響の一例を示す電流-電圧曲線である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態を図１から図６までを参照して説明する。図１は、マグネシウム電池１の全体の構成の一例を示す図である。図２は、マグネシウム電池１を構成するセル１１の構成の一例を示す図である。図３は、マグネシウム電池の活用の一例を示す図である。図４は、マグネシウム電池における添加剤の影響を比較した一例を示す特性表である。図５は、マグネシウム電池における添加剤の影響を比較した一例を示す電流-電圧曲線である。図６は、添加剤の混合比の差による影響の一例を示す電流-電圧曲線である。
【００１５】
第１の実施形態では、給水などにより水などの溶液を供給することで発電を開始するマグネシウム電池１について説明する。後述するように、本実施形態におけるマグネシウム電池１は、塩化マグネシウム又は硫酸マグネシウムと、カルボニル基を有する物質であるアスコルビン酸と、を含有した状態で乾燥させたセパレータ１１２を有している。このようにセパレータ１１２を構成することで、給水などにより水などの溶液を供給するまでマグネシウム電池１は発電を行わない。つまり、自己放電や電極劣化の発生を防ぐことが出来る。また、セパレータ１１２が溶液を保持すると、溶液中に塩化マグネシウム又は硫酸マグネシウムと、カルボニル基を有する物質であるアスコルビン酸と、が溶けだすことになる。これにより、後述するように、災害時などにおいて利用するマグネシウム電池１において、電池の性能を向上させることが可能となる。
【００１６】
図１を参照すると、マグネシウム電池１は、複数の部材を積層した構造を有するセル１１（セル１１−１、セル１１−２、セル１１−３、セル１１−４。以下、特に区別しない場合は、セル１１と表記する）と、絶縁体などにより形成される覆い部１２と、を有している。具体的には、本実施形態におけるマグネシウム電池１は、略矩形形状を有するセル１１を４つ積層した状態で、積層したセル１１の側面外周部分を覆い部１２により覆うことで形成されている。換言すると、マグネシウム電池１は、複数のセル１１を重ね合わせた状態で、複数のセル１１のうちの例えば長手方向端部のうちの少なくとも１つが露出するよう、複数のセル１１の周囲を覆い部１２で覆うことで形成されている。このような構成により、マグネシウム電池１は、覆い部１２に覆われていない箇所より水などの溶液を供給することで発電を開始することが出来る。
【００１７】
なお、マグネシウム金属固有の電極電圧は２．３６Ｖである。マグネシウム電池１では、直列に接続するセル１１の数を調整することで、電圧を調整することが出来る。マグネシウム電池１を構成するセル１１の直列数は、必要に応じて調整して構わない。また、マグネシウム電池１の出力電流は電極面積に依存する。従って、マグネシウム電池１を構成するセル１１の電極面積（つまり、セル１１の大きさ）は、必要となる出力電流に応じて調整して構わない。以上のように、マグネシウム電池１を構成するセル１１の数やセル１１の大きさなどは、マグネシウム電池１の使用用途などに応じて適宜調整して構わない。
【００１８】
続いて、上述したセル１１の構成について、図２を参照して説明する。図２で示すように、セル１１は、同様の形状を有する複数の部材により構成されている。具体的には、図２を参照すると、セル１１は、例えば、負極板１１１と、セパレータ１１２と、活物質層１１３と、正極集電体１１４と、を有している。換言すると、セル１１は、負極板１１１、セパレータ１１２、活物質層１１３、正極集電体１１４の順番で当接する各部材により形成されている。
【００１９】
なお、セル１１を積層する場合、セル１１を構成する正極集電体１１４の隣に他のセル１１を構成する負極板１１１が当接する。例えば、セル１１を直列に２層積層する場合、負極板１１１、セパレータ１１２、活物質層１１３、正極集電体１１４、負極板１１１、セパレータ１１２、活物質層１１３、正極集電体１１４、の順番で各部材が当接する。
【００２０】
負極板１１１は、略矩形形状を有するマグネシウム金属の板材である。上述したように、負極板１１１の大きさは、マグネシウム電池１の使用用途などに応じて適宜調整して構わない。
【００２１】
負極板１１１は、マグネシウム電池１の負極として機能する。負極板１１１は、マグネシウムにより形成されていても構わないが、アルミニウムや亜鉛などの微量金属を含むマグネシウム合金により形成されていることが望ましい。負極板１１１を形成するマグネシウム合金としては、例えば、ＡＳＴＭ規格のＡＺ３１、ＡＺ６１、ＡＺ９１などが挙げられる。負極板１１１は、その他のマグネシウム合金により形成されていても構わない。
【００２２】
セパレータ１１２は、負極板１１１の隣に形成された、略矩形形状を有する部材である。セパレータ１１２は、負極板１１１の大きさに応じた大きさを有しており、負極板１１１と活物質層１１３との接触を防止する。
【００２３】
セパレータ１１２は、給水などによりマグネシウム電池１に供給された溶液（水など）を保持する機能を有するとともに、負極板１１１と活物質層１１３とが接触して短絡が生じることを防止する機能を有している。セパレータ１１２は、例えば、絶縁紙や不織布などにより形成されている。セパレータ１１２を形成する具体的な素材は特に限定しないが、例えば、セルロース系のセパレータ（市販のものを用いて構わない）を用いることが出来る。なお、本実施形態におけるマグネシウム電池１は、電池構造上、水溶液系である。そのため、セパレータ１１２として、有機溶剤に耐性のあるセパレータを用いる必要はない。
【００２４】
また、本実施形態におけるセパレータ１１２は、添加剤として、塩化マグネシウム又は硫酸マグネシウムと、カルボニル基を有する物質であるアスコルビン酸と、を乾燥した状態で含有している。
【００２５】
セパレータ１１２には、例えば下記のような方法により、添加剤である、塩化マグネシウム又は硫酸マグネシウムと、カルボニル基を有する物質であるアスコルビン酸と、を乾燥した状態で含有させることが出来る。
【００２６】
まず、塩化マグネシウム（又は硫酸マグネシウム）とアスコルビン酸とを混合した溶液を調合する。例えば、１０ｗｔ％（１０重量％）の塩化マグネシウムと１０ｗｔ％のアスコルビン酸とを有する水溶液を調合する。続いて、調合した溶液にセパレータ１１２を浸漬させる。浸漬させる時間は特に限定しないが、セパレータ１１２の内部に調合した溶液が浸み込むまでに十分な時間、調合した溶液にセパレータ１１２を浸漬させる。その後、セパレータ１１２を溶液から取り出して乾燥させる。例えば、室温にて２日間ほど放置することで、セパレータ１１２を乾燥させる。なお、溶液に浸漬したセパレータ１１２を乾燥させるには、乾燥機を用いるなど上記説明した以外の方法を用いても構わない。例えば、このような方法により、塩化マグネシウム又は硫酸マグネシウムと、カルボニル基を有する物質であるアスコルビン酸と、を乾燥した状態で含有するセパレータ１１２を用意することが出来る。
【００２７】
ここで、塩化マグネシウムや硫酸マグネシウムのようなマグネシウム化合物は潮解性を有する。そのため、塩化マグネシウムのみの溶液に浸漬したセパレータ１１２の場合、乾燥させることが難しい。一方で、上述したような、塩化マグネシウム（又は硫酸マグネシウム）とアスコルビン酸とを混合した溶液に浸漬したセパレータ１１２の場合、マグネシウムイオンとカルボニル基とを錯形成させることが出来る。これにより、セパレータ１１２を乾燥させることが可能となる。つまり、上記のような構成により、セパレータ１１２を乾燥させた状態で、塩化マグネシウム（又は硫酸マグネシウム）と、アスコルビン酸と、を含有させることが可能となる。
【００２８】
なお、溶液に含まれる塩化マグネシウムの濃度とアスコルビン酸の濃度とは、例示したもの以外であっても構わないが、例えば、それぞれ５ｗｔ％〜２０ｗｔ％以内であることが望ましい（飽和状態であっても構わない）。また、塩化マグネシウム（又は硫酸マグネシウム）とアスコルビン酸とを混合した溶液を調合する場合、内蔵する塩化マグネシウム（又は硫酸マグネシウム）の割合が増加すると、塩化マグネシウムの特性である潮解性の影響が現れることも想定される。そのため、塩化マグネシウム（又は硫酸マグネシウム）とアスコルビン酸との混合比は、例えば、同量、又は、塩化マグネシウム（又は硫酸マグネシウム）の方が少ない方が望ましい。
【００２９】
活物質層１１３は、セパレータ１１２の隣に形成された、炭素系粉末や二酸化マンガンなどの触媒を含む層である。活物質層１１３は、負極板１１１やセパレータ１１２の大きさに応じた大きさを有している。
【００３０】
活物質層１１３は、酸素を吸着し、電子を供給して還元させる機能を有する。活物質層１１３は、例えば、活性炭を始めとした炭素系粉末や所定の触媒、溶媒、バインダーなどを混練りし、スラリー状にしたものを正極集電体１１４に塗布した後乾燥させることで形成される。活物質層１１３は、導電性を有する不織布などを用い、上記スラリー状の活物質を塗付、ディッピング等の方法により浸漬させたものを乾燥させた状態のものであっても構わない。
【００３１】
なお、活物質層１１３を形成する際に用いる触媒としては、例えば、二酸化マンガンやマンガンを含む酸化物などの遷移金属酸化物を採用することが出来る。また、活物質層１１３を形成する際に用いる溶媒としては、例えば、水などを採用することが出来る。また、活物質層１１３を形成する際に用いるバインダーとしては、例えば、ポリビニルアルコールなどを採用することが出来る。なお、触媒や溶媒、バインダーは、上記例示したもの以外であっても構わない。
【００３２】
また、後述するように、活物質層１１３は、上述した添加剤（塩化マグネシウム又は硫酸マグネシウムとアスコルビン酸）を有していても構わない。つまり、活物質層１１３は、炭素系粉末や触媒、溶媒、バインダーに添加剤を加えた後、混練りしてスラリー状にすることで形成されても構わない。
【００３３】
正極集電体１１４は、略矩形形状を有する金属製の板材である。正極集電体１１４は、負極板１１１、セパレータ１１２、活物質層１１３、の大きさに応じた大きさを有している。
【００３４】
正極集電体１１４としては、銅又はステンレス鋼、チタン、ニッケル合金などを採用することが出来る。例えば、正極集電体１１４には、耐食性や汎用性の観点から、ステンレス鋼を採用することが望ましい。
【００３５】
例えば、以上説明したような各部材により、セル１１は形成されている。なお、セル１１を構成する各部材の形状は、必ずしも略矩形形状でなくても構わない。セル１１を構成する各部材の形状は、マグネシウム電池１の使用用途などに応じて、適宜変更して構わない。
【００３６】
このように、本実施形態におけるマグネシウム電池１は、塩化マグネシウム又は硫酸マグネシウムと、カルボニル基を有する物質であるアスコルビン酸と、を乾燥した状態で含有するセパレータ１１２を有している。このように構成することで、セパレータ１１２に塩化マグネシウムや硫酸マグネシウムを含ませつつ、セパレータ１１２を乾燥させることが可能となる。これにより、給水などにより水などの溶液を供給するまで発電を行わないようマグネシウム電池１を形成することが出来る。つまり、マグネシウム電池１において、自己放電や電極劣化の発生を防ぐことが出来る。また、セパレータ１１２が溶液を保持すると、溶液中に塩化マグネシウム又は硫酸マグネシウムと、カルボニル基を有する物質であるアスコルビン酸と、が溶けだすことになる。
【００３７】
ここで、アスコルビン酸に含まれるカルボニル基は、マグネシウムイオンとの錯形成反応により、水酸化マグネシウム又は酸化マグネシウムの生成を抑制させ、マグネシウム電極上への析出量を減少させることが出来る。つまり、アスコルビン酸を含むことで、沈殿物の生成を抑制し、沈殿物によりマグネシウムイオンの溶解が妨げられる事態の発生を抑制することが出来る。また、マグネシウムイオンを含む金属イオンは、金属表面と溶液との界面の濃度差が小さいほど、溶解しやすくなる。本実施形態におけるマグネシウム電池１の場合、セパレータ１１２が塩化マグネシウムを有することで、セパレータ１１２が保持する水などの溶液中に塩化マグネシウムが溶け出す。これにより、負極板１１１とセパレータ１１２が保持する溶液との間のマグネシウムイオンの濃度差を抑制することができ、負極板１１１からマグネシウムイオンをより溶け出しやすくすることが出来る。つまり、塩化マグネシウムは、反応を促進させることが出来る。以上のように、塩化マグネシウム（硫酸マグネシウム）とアスコルビン酸とを有することで、マグネシウム電池１の性能を向上させることが出来る。
【００３８】
以上説明したように、セパレータ１１２が塩化マグネシウム又は硫酸マグネシウムと、カルボニル基を有する物質であるアスコルビン酸と、を乾燥した状態で含有することにより、セパレータ１１２に塩化マグネシウム又は硫酸マグネシウムを乾燥させた状態で保持させることを可能とするとともに、セパレータ１１２が水などの溶液を保持した際に、よりマグネシウム電池１の性能を向上させることが可能となる。つまり、災害時などにおいて利用するマグネシウム電池１の性能を向上させることが出来る。
【００３９】
以上説明したマグネシウム電池１は、例えば、図３で示すような小型ライトとして利用することが出来る。つまり、図３で示すように、リードなどによりＬＥＤ（light emitting diode）ランプなどの照明手段２をマグネシウム電池１に接続することで、給水などにより水などの溶液をマグネシウム電池１に供給することで発光を開始する小型ライトを実現することが出来る。本実施形態におけるマグネシウム電池１を用いると、給水後、数日の間光り続ける小型ライトを実現することが出来る。マグネシウム電池１は、小型ライト以外の用途で用いられても構わない。
【００４０】
なお、マグネシウム電池１に供給する溶液は、一般的に入手しやすい水道水で構わないが、用意可能な状況であれば、多少の塩分を含む塩水を使用することが望ましい。また、マグネシウム電池１には、雨水や海水など自然界に存在する水分を供給しても構わない。
【００４１】
また、塩化マグネシウムや硫酸マグネシウム、アスコルビン酸は、セパレータ１１２の他に、又は、代わりに、活物質層１１３が有していても構わない。また、マグネシウム電池１は、セパレータ１１２と活物質層１１３との間に、塩化マグネシウムや硫酸マグネシウム、アスコルビン酸を乾燥した状態で有する新たな層を有していても構わない。なお、上述したように、塩化マグネシウムや硫酸マグネシウムは、負極板１１１からマグネシウムイオンが溶け出す手助けをする。また、アスコルビン酸は、水酸化マグネシウム又は酸化マグネシウムの負極板１１１上への析出を抑制する。このように、塩化マグネシウムや硫酸マグネシウム、アスコルビン酸は、負極板１１１による反応を手助けする機能を有している。そのため、負極板１１１近傍に塩化マグネシウムや硫酸マグネシウム、アスコルビン酸が存在している方がより望ましい。従って、活物質層１１３よりもセパレータ１１２が塩化マグネシウムや硫酸マグネシウム、アスコルビン酸などの添加剤を有している方が望ましい。
【００４２】
また、本実施形態においては、カルボニル基を有する物質として、アスコルビン酸を挙げた。しかしながら、セパレータ１１２が乾燥した状態で有する物質は、アスコルビン酸に限定されない。例えば、セパレータ１１２は、アスコルビン酸の代わりに、アスコルビン酸のナトリウム塩（アスコルビン酸ナトリウム）を有しても構わない。また、マグネシウム電池１は、上記新たな層として、塩化マグネシウムや硫酸マグネシウムと、アルギン酸又はアルギン酸のナトリウム塩を有する層を有していても構わない。このように、マグネシウム電池１は、アスコルビン酸以外のカルボニル基を有する物質を有していても構わない。
【実施例】
【００４３】
次に、実施例を挙げて本発明を詳細に説明する。なお、以下の実施例で示すものはあくまで例示であり、本発明は実施例で示すものに限定されない。
【００４４】
本実施例においては、正極集電体１１４としてステンレス鋼を用い、負極板１１１としてマグネシウム合金ＡＺ３１を用いた。
【００４５】
活物質層１１３を生成する際には、活性炭及び触媒作用を有する二酸化マンガン、市販のポリビニルアルコール系のバインダーを所定量にて混合・撹拌した。混合・撹拌には、脱泡混合器を使用し、混合１５分、脱泡５分で行った。そして、撹拌した活物質を炭素繊維で編み込んだ不織布にディッピングし、正極集電体１１４上で一昼夜乾燥させた。
【００４６】
セパレータ１１２には、市販のセルロース系セパレータを使用した。混合添加剤として、塩化マグネシウム１０ｗｔ％とアスコルビン酸１０ｗｔ％で混合した溶液を調合し、セパレータ１１２を浸漬させた後、室温にて約２日間乾燥させた。また、比較例として、セパレータ１１２に塩化マグネシウムやアスコルビン酸を含浸させなかったもの（比較例１）、セパレータ１１２をクエン酸１０ｗｔ％の溶液に浸漬、乾燥させたもの（比較例２）、セパレータ１１２をアスコルビン酸１０ｗｔ％の溶液に浸漬、乾燥させたもの（比較例３）、セパレータ１１２に塩化マグネシウム１０ｗｔ％とクエン酸１０ｗｔ％で混合した溶液に浸漬、乾燥させたもの（比較例４）を用意した。
【００４７】
本実施例においては、上記のような部材を有するセル１１を積層させ、１直列２並列、又は、４直列２並列の構成で試験を行った。なお、セル１１は、電極の面積が１８ｃｍ２となるよう各部材を形成した。また、マグネシウム電池１に電解液として注水する溶液としては、入手しやすい水道水を使用した。
【００４８】
図４は、マグネシウム電池における添加剤の影響を比較した一例を示す特性表である。図４では、セル１１が１直列２並列である場合の添加剤の影響を示している。
【００４９】
図４を参照すると、（比較例１）添加剤が無い場合、（比較例２）クエン酸、（比較例３）アスコルビン酸、（比較例４）塩化マグネシウムとクエン酸、（実施例）塩化マグネシウムとアスコルビン酸、の順番で出力が増加している。また、電流密度で比較すると、実施例である塩化マグネシウムとアスコルビン酸とを有する構成の場合、添加剤が無い場合（比較例１）の０．９４ｍＡ・ｃｍ−２と比較して約６倍、添加剤としてクエン酸を用いる場合（比較例２）の２．２２ｍＡ・ｃｍ−２と比較して約２．５倍、添加剤としてアスコルビン酸を用いる場合（比較例３）の３．１１ｍＡ・ｃｍ−２と比較して約１．８倍、添加剤として塩化マグネシウムとクエン酸を用いる場合（比較例４）の４．３３ｍＡ・ｃｍ−２と比較して約１．３倍の値を示している。このように、実施例の場合、比較例の各々と比較して、単位面積当たりの出力が向上している。換言すると、上記実施例からは、添加剤としてカルボニル基を有する物質を用いる場合、クエン酸を用いるよりもアスコルビン酸を用いる方が電池の性能向上に寄与することが分かる。また、カルボニル基を有する物質単体よりも塩化マグネシウムと組み合わせた方がより電池の性能向上に寄与し、塩化マグネシウムとクエン酸の組み合わせよりも塩化マグネシウムとアスコルビン酸の方が電池の性能向上に寄与することが分かる。以上より、実施例は、同等の出力を有するセル１１を組み立てる際に体積の面で大きな優位点を有していることになる。
【００５０】
続いて、図５は、添加剤の影響を比較した一例を示す電流-電圧曲線である。図５では、セル１１が４直列２並列である場合の電流-電圧曲線を示している。
【００５１】
図５を参照すると、（比較例１）添加剤が無い場合、（比較例２）クエン酸、（比較例３）アスコルビン酸、（比較例４）塩化マグネシウムとクエン酸、（実施例）塩化マグネシウムとアスコルビン酸、の順番で、高負荷まで耐えうることが分かる。
【００５２】
ここで、電池に負荷を有した場合、外部からの負荷だけに留まらず、マグネシウム電池１の内部に存在する各種抵抗体が影響を与える。マグネシウム電池１の内部に存在する各種抵抗体としては、例えば、マグネシウム電池１（又はセル１１）を構成する各部材同士の接触抵抗や、それに伴う電荷の移動に係る抵抗、金属表面に形成される被膜の抵抗などの各種要因が考えられる。セル１１の構成が同様であるならば、内部に添加される物質などにより抵抗値は変動し、電池特性に直接の影響を与えてしまう。図５で示す本実施例の結果からも推測されるように、塩化マグネシウムとアスコルビン酸とをマグネシウム電池１の内部に含有させることで、抵抗値が緩和されていることが分かる。これは、マグネシウム電池１に含まれる塩化マグネシウムやアスコルビン酸が、発電を行う際に水酸化マグネシウムや酸化マグネシウムの形成を抑制することができ、負極として使用しているマグネシウム金属の表面を活性に保つ役割を果たしているためであると示唆される。
【００５３】
図６は、添加剤の混合比の差による影響の一例を示す電流-電圧曲線である。具体的には、図６は、セパレータ１１２を浸漬する溶液の塩化マグネシウムとアスコルビン酸との混合比が１０対１０、１０対２０、２０対１０である場合のマグネシウム電池１の電流-電圧曲線を示している。また、図６は、セパレータ１１２に添加剤を用いなかった場合の電流-電圧曲線を示している。
【００５４】
図６を参照すると、混合比が１０対１０である場合が、もっともよい性能を示していることが分かる。また、塩化マグネシウムとアスコルビン酸との混合比が１０対２０や２０対１０である場合も、セパレータ１１２に添加剤を用いなかった場合と比較して、高負荷においても十分な出力を維持していることが分かる。なお、内蔵する塩化マグネシウムの割合が増加すると、塩化マグネシウムの特性である潮解性の影響が多少現れることも想定される。そのため、塩化マグネシウムとアスコルビン酸との混合比は、同量又は塩化マグネシウムの方が少ない方が望ましい。
【００５５】
以上、上記実施形態・実施例を参照して本願発明を説明したが、本願発明は、上述した実施形態や実施例に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明の範囲内で当業者が理解しうる様々な変更をすることが出来る。
【符号の説明】
【００５６】
１  マグネシウム電池
１１  セル
１１１  負極板
１１２  セパレータ
１１３  活物質層
１１４  正極集電体
１２  覆い部
２  照明手段
【図１】
2019087378.tif 000003
【図２】
2019087378.tif 000004
【図３】
2019087378.tif 000005
【図４】
2019087378.tif 000006
【図５】
2019087378.tif 000007
【図６】
2019087378.tif 000008