(57)【要約】  本発明の金属空気電池は、電解液を収容する電解液槽と、前記電解液槽中に設けられかつ電極活物質を有しかつアノードとなる金属電極と、カソードとなる空気極と、前記電解液を計測対象とする第１計測部及び／又は前記金属空気電池の放電電流を計測対象とする第２計測部と、前記第１計測部及び／又は前記第２計測部の計測結果に基づく電池情報を通知する通知部とを備えることを特徴とする。
2015115479.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解液を収容する電解液槽と、前記電解液槽中に設けられかつ電極活物質を有しかつアノードとなる金属電極と、カソードとなる空気極と、前記電解液を計測対象とする第１計測部及び／又は前記金属空気電池の放電電流を計測対象とする第２計測部と、前記第１計測部及び／又は前記第２計測部の計測結果に基づく電池情報を通知する通知部とを備えることを特徴とする金属空気電池。
【請求項２】
前記第１計測部は、少なくとも前記電解液に関するｐＨ値、導電率、粘度又は密度のうちいずれかを計測する計測部であり、
前記電池情報は、放電可能時間を表す情報、前記電解液のイオン濃度を表す情報、又は前記電解液槽に電解液または水を補給する時期を表す情報である請求項１に記載の金属空気電池。
【請求項３】
前記第１計測部は、少なくとも前記電解液に関するＯＨ-イオン濃度または、金属含有イオン濃度を計測する計測部であり、
前記電池情報は、放電可能時間を表す情報、前記電解液のイオン濃度を表す情報、又は前記電解液槽に電解液または水を補給する時期を表す情報である請求項１に記載の金属空気電池。
【請求項４】
前記第１計測部は、ｐＨ計、ＯＲＰ計または導電率計であり、
前記ｐＨ計、前記ＯＲＰ計、または前記導電率計の計測結果に基づき、前記電解液中に含まれるＯＨ-イオン濃度を算出する演算回路をさらに備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の金属空気電池。
【請求項５】
前記第１計測部は、粘度計または密度計であって、
前記粘度計または密度計の計測結果に基づき、前記電解液中に含まれる金属含有イオン濃度を算出する演算回路とをさらに備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の金属空気電池。
【請求項６】
前記金属電極は、少なくとも金属亜鉛を含み、
前記金属含有イオンはＺｎ(ＯＨ)42-であることを特徴とする請求項５に記載の金属空気電池。
【請求項７】
前記演算回路は、前記電解液中の前記金属含有イオン濃度から前記電解液中のＯＨ-イオン濃度を算出することを特徴とする請求項５に記載の金属空気電池。
【請求項８】
前記電解液のｐＨ値と前記電解液中の金属含有イオン濃度との相関関係を示す第１の検量線、前記電解液の導電率と前記電解液中の金属含有イオン濃度との相関関係を示す第２の検量線、前記電解液の粘度と前記電解液中のＯＨ-イオン濃度との相関関係を示す第３の検量線、前記電解液の密度と前記電解液中のＯＨ-イオン濃度との相関関係を示す第４の検量線、および電解液のｐＨ、導電率、粘度または密度と、放電可能時間との相関関係を示す第５の検量線のうちの少なくとも一つを記憶した記憶媒体と、
前記第１計測部の計測結果と、前記第１の検量線、前記第２の検量線、第３の検量線、前記第４の検量線または前記第５の検量線とを比較して、前記電池情報を算出する演算回路とをさらに備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の金属空気電池。
【請求項９】
前記電池情報は、前記放電可能時間を表す情報、前記金属電極に含まれる電極活物質の残量を表す情報、前記電極活物質から生成した析出物の量を表す情報、又は前記析出物の排出時期を表す情報である請求項１または請求項２に記載の金属空気電池。
【請求項１０】
前記演算回路は、少なくとも前記第１計測部の計測結果に基づき算出した前記電解液中のＯＨ-イオン濃度と、
前記第２計測部の計測結果に基づき算出した積算放電容量より、
前記電解液槽に収容される前記電解液の水位を算出する請求項４または請求項７に記載の金属空気電池。
【請求項１１】
放電前の前記金属電極に含まれる前記電極活物質量Ｍ１を記憶した記憶部をさらに備え、
前記演算回路は、
少ないとも放電前の前記金属電極に含まれる前記電極活物質量Ｍ１と、
前記第２計測部の計測結果に基づき算出した前記電極活物質の消費量Ｍ２とから、前記金属電極に含まれる前記電極活物質の残量を算出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の金属空気電池。
【請求項１２】
前記演算部は、少なくとも前記金属電極に含まれる前記電極活物質の残量から放電可能時間を算出することを特徴とする請求項１１に記載の金属空気電池。
【請求項１３】
前記電解液の前記金属含有イオン濃度が飽和濃度になるときの前記電解液のＯＨ-イオン濃度ｘと、
及び前記電解液の前記金属含有イオン濃度が不動態を形成するときの前記電解液のＯＨ-イオン濃度ｙと、を少なくとも記憶した記憶部をさらに備え、
前記放電可能時間を表す情報は、放電可能量として、前記演算回路により、前記記憶部が記憶した前記ＯＨ-イオン濃度ｘ、前記ＯＨ-イオン濃度ｙ、及び前記第１計測部から算出した前記電解液のＯＨ-イオン濃度ｚから下記の式（１）から放電可能量を算出する演算部とを備えた請求項４または請求項７に記載の金属空気電池。
放電可能量（％）＝（｜ｙ−ｚ｜÷｜ｙ−ｘ｜）×１００    （１）
【請求項１４】
前記電解液の前記金属含有イオン濃度が飽和濃度になるときの前記電解液の導電率ｘと、  及び前記電解液の前記金属含有イオン濃度が不動態を形成するときの前記電解液の導電率ｙと、を少なくとも記憶した記憶部をさらに備え、
前記放電可能時間を表す情報は、放電可能量として、前記演算回路により、前記記憶部が記憶した前記導電率ｘ、前記導電率ｙ、及び前記第１計測部で計測した前記電解液の導電率ｚから下記の式（１）から放電可能量を算出する演算部とを備えた請求項２に記載の金属空気電池。
放電可能量（％）＝（｜ｙ−ｚ｜÷｜ｙ−ｘ｜）×１００    （１）
【請求項１５】
前記通知部は、データ通信回線を利用して遠隔地に電池情報を通知する通知部である請求項１〜１４のいずれか１つに記載の金属空気電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属空気電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属空気電池は高いエネルギー密度を有するため、次世代の電池として注目されている。金属空気電池は、電極活物質を含み電解液中に配置される金属電極をアノードとし、空気極をカソードとすることにより発電する。
代表的な金属空気電池として、金属亜鉛を電極活物質とする亜鉛空気電池が挙げられる。亜鉛空気電池では、カソードにおいて以下の化学式１のような電極反応が進行すると考えられる。
（化学式１）：O2＋２H2O＋４ｅ-→４OH-
また、アノードにおいて以下の化学式２のような電極反応が進行すると考えられる。
（化学式２）：Zn＋４OH-→Zn(OH)42-＋２ｅ-【０００３】
このような電極反応が進行すると金属電極の電極活物質は消費され徐々に減少していく。また、電解液の金属含有イオン（Zn(OH)42-）濃度は徐々に高くなっていき、そして、飽和に達すると以下の化学式３又は化学式４のような反応が進行し均一核生成または不均一核生成が生じる。そして、生成した核が結晶成長することにより金属酸化物または金属水酸化物の析出物が析出し使用済み活物質として電解液槽内に蓄積する。
（化学式３）：Zn(OH)42-→ZnO＋２OH-＋H2O
（化学式４）：Zn(OH)42-→Zn(OH)2＋２OH-
この析出物は、微粒子として電解液中に析出する場合と、金属電極の表面上に不動態として析出する場合とがある。
微粒子状の使用済み活物質が電解液槽内に蓄積すると、アノードとカソードとの間のイオン伝導率が低下し金属空気電池の出力が低下する場合がある。また、使用済み活物質が金属電極の表面に不動態として析出しアノード反応を阻害する場合がある。このため、微粒子状の使用済み活物質を電解液槽内から排出すること及び不動態が付着した金属電極を新たな金属電極に交換することが必要である。【０００４】
また、電極反応が進行すると金属電極に含まれる電極活物質の量が減少するため、電極活物質の量が少なくなった使用済みの金属電極を新たな金属電極と交換する必要がある。
さらに、電解液に含まれる水は、電池反応や空気極における蒸発により失われるため、電解液槽に水又は電解液を補給する必要がある。
このように金属空気電池では、使用済み活物質の排出、金属電極の交換、水又は電解液の補給などのメンテナンスを適切な時期に行う必要がある。しかし、ユーザーがこの適切な時期を把握することは難しい。【０００５】
ユーザーにこの適切な時期を知らせる手段を備えた金属空気電池として、電池容量検出回路などにより検知した電池容量に基づき金属電極の交換時期をユーザーに通知する金属空気電池が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３６２８６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来の金属空気電池では、電池容量検出回路などにより検知した電池容量に基づきユーザーに通知するため、使用済み活物質の排出、水又は電解液の補給を行う適切な時期を通知することは難しい。
また、電極活物質の量の減少により金属電極の交換が必要になる場合と、金属電極の表面に使用済み活物質が不動態として付着したために金属電極の交換が必要になる場合とがあるため、電池容量検出回路などにより検知した電池容量に基づき適切な金属電極の交換の時期を通知することは難しい。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、金属空気電池のメンテナンスを行う適切な時期をユーザーなどに通知することができる金属空気電池を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、電解液を収容する電解液槽と、前記電解液槽中に設けられかつ電極活物質を有しかつアノードとなる金属電極と、カソードとなる空気極と、前記電解液を計測対象とする第１計測部と、第１計測部の計測結果に基づく電池情報を通知する通知部とを備えることを特徴とする金属空気電池を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電解液を収容する電解液槽と、前記電解液槽中に設けられかつ電極活物質を有しかつアノードとなる金属電極と、カソードとなる空気極とを備えるため、金属電極においてアノード反応を進行させることができ、空気極においてカソード反応を進行させることができる。このことにより、金属電極と空気極との間に起電力を生じさせることができる。
本発明によれば、電解液を計測対象とする第１計測部を備えるため、第１計測部により、電解液のｐＨ値、導電率、粘度又は密度などの物性値を計測することができる。
本発明によれば、第１計測部の計測結果に基づく電池情報を通知する通知部を備えるため、第１計測部の計測結果から算出した、放電可能時間を表す情報、電解液のイオン濃度を表す情報、電解液槽に電解液または水を補給する時期を表す情報などの電池情報をユーザーなどに通知することができる。また、この電池情報は、電解液を対象とした計測の結果から算出されるため、より正確な情報をユーザーなどに通知することができる。
このことにより、ユーザーなどは、メンテナンスを行う適切な時期を知ることができ、適切な時期にメンテナンスを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態の金属空気電池の概略断面図である。
【図２】放電実験１で測定した放電容量と電解液の導電率との関係を示すグラフである。
【図３】放電実験１におけるZn(OH)42-イオン濃度の変化を示すグラフである。
【図４】放電実験１におけるＯＨ-イオン濃度の変化を示すグラフである。
【図５】放電実験３で測定したZn(OH)42-イオン濃度と電解液の導電率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
電解液を収容する電解液槽と、前記電解液槽中に設けられかつ電極活物質を有しかつアノードとなる金属電極と、カソードとなる空気極と、前記電解液を計測対象とする第１計測部及び／又は前記金属空気電池の放電電流を計測対象とする第２計測部と、前記第１計測部及び／又は前記第２計測部の計測結果に基づく電池情報を通知する通知部とを備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明の金属空気電池において、第１計測部は、少なくとも前記電解液に関するｐＨ値、導電率、粘度又は密度を計測する計測部であり、前記電池情報は、放電可能時間を表す情報、前記電解液のイオン濃度を表す情報、又は前記電解液槽に電解液または水を補給する時期を表す情報であることが好ましい。
このような構成によれば、ユーザーなどが放電可能時間、電解液のイオン濃度、又は電解液槽に電解液または水を補給する時期を知ることができ、適切な時期にメンテナンスを行うことができる。
本発明の金属空気電池において、第１計測部は、前記電解液の導電率を計測する計測部であり、前記電池情報は、放電可能時間を表す情報であることが好ましい。
このような構成によれば、ユーザーなどが放電可能時間を知ることができ、適切な時期に金属電極を交換することができる。
【００１３】
本発明の金属空気電池において、前記通知部は、第１計測部及び／又は第２計測部の計測結果に基づく電池情報を通知する通知部であり、前記電池情報は、前記金属電極に含まれる電極活物質の残量を表す情報、前記電極活物質から生成した析出物の量を表す情報、又は前記析出物の排出時期を表す情報であることが好ましい。
このような構成によれば、金属電極に含まれる電極活物質の残量、電極活物質から生成した析出物の量、又は析出物の排出時期を知ることができ、適切な時期にメンテナンスを行うことができる。
本発明の金属空気電池において、前記通知部は、データ通信回線を利用して遠隔地に電池情報を通知する通知部であることが好ましい。
このような構成によれば、遠隔地のユーザー又は管理者が電池情報を知ることができ、金属空気電池を監視することができる。このことにより、例えば、遠隔地の管理者又は管理会社が金属空気電池の管理及びメンテナンスを行うことが可能になる。また、遠隔地の管理者又は管理会社が複数の金属空気電池を同時に監視することが可能になる。
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。図面や以下の記述中で示す構成は、例示であって、本発明の範囲は、図面や以下の記述中で示すものに限定されない。
【００１５】
金属空気電池の構成
図１は本実施形態の金属空気電池の概略断面図である。
本実施形態の金属空気電池３０は、電解液３を収容する電解液槽２と、電解液槽２中に設けられかつ電極活物質を有しかつアノードとなる金属電極５と、カソードとなる空気極９と、電解液３を計測対象とする第１計測部２４と、第１計測部２４の計測結果に基づく電池情報を通知する通知部２７とを備えることを特徴とする。
以下、本実施形態の金属空気電池３０について説明する。
【００１６】
１．金属空気電池
本実施形態の金属空気電池３０は、電極活物質となる金属を含む金属電極５を負極（アノード）とし、空気極９を正極（カソード）とする電池である。例えば、亜鉛空気電池、リチウム空気電池、ナトリウム空気電池、カルシウム空気電池、マグネシウム空気電池、アルミニウム空気電池、鉄空気電池などである。また、本実施形態の金属空気電池３０は、一次電池であってもよい。
また、金属空気電池３０は、電解液槽２、空気極９などからなる金属空気電池本体と、金属空気電池本体に着脱可能な構造を有し、金属電極５、金属極端子１１などからなる金属電極ホルダーとから構成されてもよい。
【００１７】
２．セル
セルは、金属空気電池３０の構成単位であり、電解液槽２（電解液室）中に設けられかつアノードとなる金属電極５と、カソードとなる空気極９とからなる電極対を有する。セルは、例えば、１つの空気極９と１つの金属電極５とが電解液３を挟むように設けられた電極対を有してもよく、図１に示した金属空気電池３０のように２つの空気極９が１つの金属電極５を挟むように設けられた電極対を有してもよい。
また、セルは、電解液槽２又は電解液室と、電解液槽２中又は電解液室中に設けられかつアノードとなる金属電極５と、カソードとなる空気極９とを備えてもよい。
【００１８】
３．セル集合体
セル集合体は、複数のセルを重ねたスタック構造を有する。セル集合体は、複数のセルが１つの電解液槽２内に設けられてもよく、それぞれのセルが電解液槽２または電解液室を有してもよい。なお、セル集合体を構成するセルの数は特に限定されず、必要となる発電能力に応じてセルの数量を決定すればよい。
また、セル集合体を構成する複数のセルがそれぞれ電解液槽２を有する場合、各セルが有する電解液槽２は共通の筐体１に設けられてもよく、各セルが筐体１を有し、この筐体１に電解液槽２が設けられてもよい。
なお、１つの筐体１に２個または３個のセルを設け、このような筐体１を複数組み合わせることによりセル集合体を形成してもよい。
セル集合体に含まれる複数のセルの電極対は、直列接続してもよく、並列接続してもよい。
【００１９】
４．電解液、電解液槽
電解液３は、溶媒に電解質が溶解しイオン導電性を有する液体である。電解液３は、電解液槽２内に溜められる、または電解液槽２内を流通する。電解液３の種類は、金属電極５に含まれる電極活物質の種類によって異なるが、水溶媒を用いた電解液（電解質水溶液）であってもよい。
また、電解液３は、第１計測部２４の計測対象となる。
例えば、亜鉛空気電池、アルミニウム空気電池、鉄空気電池の場合、電解液には、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液などのアルカリ性水溶液を用いることができ、マグネシウム空気電池の場合、電解液には塩化ナトリウム水溶液を用いることができる。
【００２０】
電解液槽２は、電解液３を溜める又は流通させる電解槽であり、 電解液に対して耐食性を有する。また、電解液槽２は、電解液室を有することができる。
電解液槽２または電解液室は、その中に金属電極５を取り出し可能に設置することができる構造を有する。電解液槽２は、金属空気電池本体に設けることができる。また、電解液槽２は、複数の電解液室を有してもよい。
【００２１】
金属空気電池３０が電解液槽２内の電解液３を流動させる機構を有してもよい。このことにより金属電極５でのアノード反応を促進することができ、金属空気電池３０の性能を向上させることができる。電解液を流動させる機構としては、ポンプおよび循環流路を用いて電解液３を循環させ、電解液槽２内の電解液３を流動させてもよい。
また、金属空気電池３０が攪拌機、バイブレーターなどの電解液槽２内の電解液３を物理的に動かすことのできる可動部を備えてもよい。
【００２２】
電解液槽２を構成する筐体１の材料は、電解液に対して耐食性を有する材料であれば特に限定されず、例えば、ポリ塩化ビニル（PVC）、ポリビニルアルコール（PVA）、ポリ酢酸ビニル、ABS、塩化ビニリデン、ポリアセタール、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、フッ素樹脂、エポキシ樹脂などである。
【００２３】
５．金属電極
金属電極５は、アノードとなる電極であり、アノードの電極活物質である金属を含む。また、金属電極５は、電解液槽２中に取り出し可能に設けることができる。
金属電極５は、例えば、電極活物質である金属を含む金属板であってもよい。また、金属電極５は、例えば、金属電極集電体と金属電極集電体上に設けられた電極活物質層とを有してもよい。
金属電極５に含まれる電極活物質は、アノード反応により金属電極５中に電荷を発生させ金属含有イオンとして電解液に溶解する金属である。このため、金属電極５に含まれる電極活物質はアノード反応の進行に伴い徐々に消費されていく。金属電極５に含まれる電極活物質が少なくなると、金属電極５に発生する電荷が少なくなり金属電極５は使用済みとなる。この使用済みの金属電極５を電解液槽２中から除去し新たな金属電極５を電解液槽２中に挿入することにより金属空気電池３０による発電を続けることができる。
なお、金属電極５中に発生した電荷は、放電電流として外部出力された後、空気極９におけるカソード反応に利用される。この放電電流は、第２計測部２５の計測対象となる。
【００２４】
アノード反応により電解液３中に生じた金属含有イオンは、その濃度が飽和濃度を超えると電解液３中に金属酸化物または金属水酸化物の微粒子など（析出物１７）として析出する場合がある。また、金属含有イオンの濃度が不動態形成濃度に達すると、金属含有イオンは、金属電極５の表面上に金属酸化物または金属水酸化物の不動態（析出物１７）として析出する場合がある。従って、析出物１７は、電解液中に浮遊する又は電解液槽の底に沈降する微粒子として析出する場合と、金属電極５の表面上に付着した不動態として析出する場合とがある。
【００２５】
析出物１７が微粒子として析出し、この微粒子が電解液３中に過剰に存在すると、多孔性の空気極９の細孔に析出物１７の微粒子が付着することで酸素ガスの拡散が妨げられたり、多孔性のセパレータ１４の細孔に析出物１７の微粒子が付着することで、ＯＨ-イオンのイオン伝導パスが妨げられたりする結果、金属空気電池３０の出力が低下する。このため、電解液中に析出物１７の微粒子が蓄積すると、電解液３中からこの微粒子を除去する必要がある。
析出物１７が不動態として析出し、この不動態が金属電極５の表面の大部分を覆うと、金属電極５の表面におけるアノード反応は阻害され金属空気電池３０の出力が低下する。このため、不動態が表面を覆った金属電極５を電解液槽２中から除去し新たな金属電極５を電解液槽２中に挿入することにより金属空気電池３０による発電を続けることができる。
【００２６】
例えば、亜鉛空気電池の場合、電極活物質は金属亜鉛であり、電解液中には水酸化亜鉛または酸化亜鉛が析出する。アルミニウム空気電池の場合、電極活物質は金属アルミニウムであり、電解液中には水酸化アルミニウムが析出する。鉄空気電池の場合、電極活物質は金属鉄であり、電解液中には酸化水酸化鉄または酸化鉄が析出する。マグネシウム空気電池の場合、電極活物質は金属マグネシウムであり、電解液中には水酸化マグネシウムが析出する。
また、リチウム空気電池、ナトリウム空気電池、カルシウム空気電池の場合、電極活物質はそれぞれ、金属リチウム、金属ナトリウム、金属カルシウムであり、電解液中にはこれらの金属の酸化物、水酸化物などが析出する。なお、リチウム空気電池、ナトリウム空気電池、カルシウム空気電池の場合、金属電極５と電解液との間に固体電解質膜を有してもよい。このことにより、電極活物質が電解液により腐食されることを抑制することができる。また、この場合、電極活物質は固体電解質膜をイオン伝導した後電解液に溶解する。
なお、電極活物質は、これらの例には限定されず、金属空気電池となるものであればよい。また、金属電極５に含まれる電極活物質は、上記の例では一種の金属元素からなる金属を挙げたが、金属電極５に含まれる電極活物質は合金であってもよい。
【００２７】
金属電極集電体は、導電性を有する。また、金属電極集電体の形状は板状、または板の厚み方向に貫通した孔が設けられた形状、またはエキスパンドメタルやメッシュが好ましい。また、この金属電極集電体は、例えば、電解液に対して耐食性を有する金属により形成することができる。金属電極集電体の材料は、例えば、ニッケル、金、銀、銅、ステンレスなどである。また、金属電極集電体は、ニッケルめっき処理、金めっき処理、銀めっき処理、銅めっき処理された導電性基材などであってもよい。この導電性基材には、鉄、ニッケル、ステンレスなどを用いることができる。
このことにより、アノード反応により金属電極５に生じた電荷を金属電極集電体により集電することができ、発生させた電荷を外部回路に出力することができる。金属電極集電体の主要面上への電極活物質層の固定は、例えば、電極活物質である金属の粒子や塊を金属電極集電体の表面に押し付けて固定してもよく、金属電極集電体上にめっき法などにより金属を析出させてもよい。なお、金属電極集電体の形状に関して、めっき法で電極活物質を析出させる場合には導電性の観点で板形状が好ましく、金属の粒子や塊を固定させる場合には、粒子や塊の脱落を防止する観点で板に貫通孔が設けられたもの、またはエキスパンドメタルやメッシュが好ましい。
【００２８】
金属電極５は、金属電極支持体と共に金属電極ホルダーを構成することができる。金属電極ホルダーは、金属電極５を電解液槽２内に挿入することができ、使用済みの金属電極５を電解液槽２内から抜き出せるように設けられる。このことにより、金属空気電池３０に電極活物質を供給することができる。
金属電極支持体は、金属空気電池本体に設けられた電極挿入口の蓋となるように設けることができる。このことにより、電解液槽２に金属電極５を挿入すると共に電極挿入口に蓋をすることができ、大気中の成分と電解液３とが反応することを抑制することができる。
【００２９】
６．空気極
空気極９は、空気極触媒を有しかつカソードとなる電極である。また、空気極９は、多孔性のガス拡散層８と、ガス拡散層８上に設けられた多孔性の空気極触媒層７とを有してもよい。空気極９では、空気極触媒上において電解液３などから供給される水と大気から供給される酸素ガスと電子とが反応し水酸化物イオン（OH-）を生成する（カソード反応）。つまり、空気極９の三相界面においてカソード反応が進行する。
また、空気極９は、空気極９に大気に含まれる酸素ガスが拡散できるように設けられる。例えば、空気極９は、少なくとも空気極９の表面の一部が大気に曝されるように設けることができる。図１に示した金属空気電池３０では、筐体１に複数の空孔２３を設けており、空孔２３を介して大気に含まれる酸素ガスが空気極９中に拡散できる。また、例えば、空気が流れる空気流路を形成し空気極９に酸素ガスを供給してもよい。なお、この空気流路を介して空気極９に水を供給してもよい。
【００３０】
空気極触媒層７は、例えば、導電性の多孔性担体と多孔性担体に担持された空気極触媒とを含んでもよい。このことにより、空気極触媒上において、酸素ガスと水と電子を共存する三相界面を形成することが可能になり、カソード反応を進行させることが可能になる。また、空気極触媒層７は、バインダーを含んでもよい。
また、空気極触媒層７とガス拡散層８とから構成される空気極９は、空気極触媒を担持した多孔性担体を導電性多孔性基材（ガス拡散層８）に塗布することにより作製されてもよい。例えば、空気極９は、空気極触媒を担持したカーボンをカーボンペーパーやカーボンフェルトに塗布することにより作製することができる。このガス拡散層８は、空気極集電体として機能してもよい。
空気極９の厚さは、例えば、３００μｍ以上３ｍｍ以下とすることができる。
また、空気極９は、空気極端子１０と電気的に接続することができる。このことにより、空気極触媒層７で生じた電荷を外部回路へと取り出すことができる。
【００３１】
金属空気電池３０は、空気極触媒層７に生じた電荷を集電する空気極集電体を備えてもよい。このことにより、空気極触媒層７で生じた電荷を効率よく外部回路へと取り出すことができる。空気極集電体の材料としては、電解液３に対して耐食性を有すれば特に限定されないが、例えば、ニッケル、金、銀、銅、ステンレスなどである。また、空気極集電体は、ニッケルめっき処理、金めっき処理、銀めっき処理、銅めっき処理された導電性基材などであってもよい。この導電性基材には、鉄、ニッケル、ステンレスなどを用いることができる。
また、空気極集電体の形状は、例えば、板状、メッシュ状、パンチングメタルなどとすることができる。
また、空気極集電体と、多孔性担体又は導電性多孔性基材（ガス拡散層８）とを接合する方法としては、フレームを介してネジ止めにより圧着する方法や、導電性接着剤を用いて結合させる方法などが挙げられる。
【００３２】
１つのセルに含まれる空気極９は、金属電極５の一方側にのみ設けられてもよく、図１のように金属電極５の両側にそれぞれ設けられてもよい。
空気極触媒層７に含まれる多孔性担体には、例えば、アセチレンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラック、黒鉛、活性炭等の導電性カーボン粒子が挙げられる。また、気相法炭素繊維（ＶＧＣＦ）、カーボンナノチューブ、カーボンナノワイヤー等の炭素繊維を用いることもできる。
空気極触媒には、たとえば、白金、鉄、コバルト、ニッケル、パラジウム、銀、ルテニウム、イリジウム、モリブデン、マンガン、ランタン、これらの金属化合物、およびこれらの金属の２種以上を含む合金からなる微粒子が挙げられる。この合金は、白金、鉄、コバルト、ニッケルのうち少なくとも２種以上を含有する合金が好ましく、たとえば、白金−鉄合金、白金−コバルト合金、鉄−コバルト合金、コバルト−ニッケル合金、鉄−ニッケル合金等、鉄−コバルト−ニッケル合金が挙げられる。
また、空気極触媒層７に含まれるバインダーは、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）、ポリフッ化ビニリデン（PVDF）などである。
また、空気極触媒層７に含まれる多孔性担体は、その表面に陽イオン基が固定イオンとして存在するように表面処理がなされていてもよい。このことにより、多孔性担体の表面を水酸化物イオンが伝導できるため、空気極触媒上で生成した水酸化物イオンが移動しやすくなる。
また、空気極触媒層７は、多孔性担体に担持されたアニオン交換樹脂を有してもよい。このことにより、アニオン交換樹脂を水酸化物イオンが伝導できるため、空気極触媒上で生成した水酸化物イオンが移動しやすくなる。
【００３３】
空気極触媒層７は電解液槽２内の電解液３に接触するように設けてもよい。このことにより、空気極触媒層７で生成した水酸化物イオンが容易に電解液３へ移動することができる。また、空気極触媒層７における電極反応に必要な水が電解液３から空気極触媒層７に供給されやすくなる。
【００３４】
また、空気極触媒層７は、電解液槽２に収容する電解液３と接触するセパレータ１４と接触するように設けてもよい。セパレータ１４は、多孔性樹脂膜、イオン交換膜または樹脂繊維の不織布とすることができる。セパレータ１４は、電解液槽２内の電解液３と空気極触媒層７とを仕切るように設けることができる。セパレータ１４を設けることにより、電解液３が空気極９の細孔を介して金属空気電池３０の外部へ漏洩することを抑制することができ、金属空気電池３０の安全性を向上させることができる。また、電解液３に含まれる水は、セパレータ１４を通過した後空気極９に浸透するため、空気極９に過剰な水が供給されることを抑制することができる。また、セパレータ１４を設けることにより、電解液３に含まれる電極活物質や析出物１７の極微細な粒子が空気極触媒層７に付着することを抑制できる。
【００３５】
また、セパレータ１４をイオン交換膜とすることにより、空気極触媒層７と電解液３との間を移動するイオン種を限定することができる。セパレータ１４は、アニオン交換膜であってもよい。このことにより、空気極触媒層７で発生した水酸化物イオンがアニオン交換膜を伝導し、電解液へ移動することができる。アニオン交換膜は、固定イオンである陽イオン基を有するため、電解液３中の陽イオンは空気極触媒層７に伝導することはできない。これに対し、空気極触媒層７で生成した水酸化物イオンは陰イオンであるため、電解液３へと伝導することができる。このことにより、金属空気電池３０の電池反応が進行させることができ、かつ、電解質水溶液３中の陽イオンが空気極触媒層７に移動するのを防止することができる。このことにより、空気極触媒層７における金属や炭酸化合物の析出を抑制することができる。
【００３６】
セパレータ１４に用いられる多孔性樹脂膜または樹脂繊維の不織布の材料としては、耐アルカリ性樹脂とすることができ、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン６、ナイロン６６、ポリオレフィン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール系材料、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）が挙げられる。また、セパレータ１４の細孔の孔径は特に限定されないが、３０μｍ以下であることが好ましい。電解液の流通が良くなるようにセパレータ１４は親水化処理されていることが好ましい。
セパレータ１４に用いられるイオン交換膜としては、たとえば、パーフルオロスルホン酸系、パーフルオロカルボン酸系、スチレンビニルベンゼン系、第４級アンモニウム系の固体高分子電解質膜（アニオン交換膜）が挙げられる。
【００３７】
７．第１計測部、第２計測部、通知部
第１計測部２４は、電解液３を計測対象として物性値などを計測できるように設けられる。第１計測部２４は、図１に示した金属空気電池３０のように電解液槽２内において電解液３の物性値などを計測できるように設けられてもよく、電解液槽２内の電解液３をサンプリングして電解液３の物性値などを計測できるように設けられてもよい。また、循環流路およびポンプにより電解液槽２内の電解液３を循環させる場合、第１計測部２４は、循環流路において電解液３の物性値などを計測できるように設けられてもよく、循環流路内の電解液３をサンプリングして電解液３の物性値などを計測できるように設けられてもよい。
第１計測部２４は、電解液３のみを計測対象としてもよく、電解液３と析出物１７の微粒子との混合物を計測対象としてもよい。
第１計測部２４は、例えば、電解液３を計測対象として、ｐＨ値、ＯＲＰ、導電率、粘度、密度などの物性値を計測することができる。また、第１計測部２４は、電解液中のＯＨ-イオン濃度または金属含有イオン濃度と関連性を有する他の物性値を計測するように設けられてもよい。
また、第１計測部２４は、２種類以上の物性値を計測できるように設けられてもよい。第１計測部２４は、例えば、ｐＨ計、ＯＲＰ計、導電率計、粘度計、密度計などである。
【００３８】
第２計測部２５は、金属空気電池３０の放電電流を計測対象として、電流値、電圧値、放電容量、積算放電容量などを測定できるように設けられる。第２計測部２５は、例えば、金属電極５と空気極９との間の起電力を出力する回路に設けることができる。第２計測部２５は、例えば、電流計である。
【００３９】
金属空気電池３０は、第１計測部２４の計測結果又は第２計測部２５の計測結果から電池情報を算出する演算回路２６を備えてもよい。また、演算回路２６は、第１計測部２４の計測結果と第２計測部２５の計測結果の両方から電池情報を算出するように設けられてもよい。
また、金属空気電池３０は、演算回路２６がデータを読み出すことができる記憶媒体２８を備えてもよい。記憶媒体２８には、第１計測部２４の計測結果、第２計測部２５の計測結果、これらの計測結果から算出された電池情報、又は演算回路２６による算出に必要な検量線のデータなどを記録しておくことができる。
電池情報は、例えば、金属電極５に含まれる電極活物質の残量を表す情報、放電可能時間を表す情報、電解液３のイオン濃度を表す情報、電極活物質から生成した析出物１７の量を表す情報、析出物１７の排出時期を表す情報、電解液槽２に電解液または水を補給する時期を表す情報、電解液槽２に補給する電解液または水の量を表す情報などである。
演算回路２６又は記憶媒体２８は、第１計測部２４又は第２計測部２５に含まれてもよく、通知部２７に含まれてもよい。
また、演算回路２６は、算出した電池情報を通知部２７に出力するように設けられてもよい。
【００４０】
通知部２７は、第１計測部２４の計測結果に基づく電池情報をユーザーなどに通知するように設けられる。また、通知部２７は、第２計測部２５の計測結果に基づく電池情報をユーザーなどに通知するように設けられてもよい。また、通知部２７は、第１計測部２４の計測結果と第２計測部２５の計測結果の両方に基づく電池情報をユーザーなどに通知するように設けられてもよい。また、通知部２７は、演算回路２６により算出された電池情報を通知するように設けられてもよい。
通知部２７は、ユーザーなどに電池情報を通知するための表示部を備えてもよい。この表示部に電池情報を表示することにより、ユーザーなどに電池情報を通知することができる。表示部は、ディスプレイであってもよく、ランプであってもよい。
また、通知部２７は、ユーザーなどに電池情報を通知するための音声出力部を備えてもよい。この音声出力部から電池情報を音声として出力することにより、ユーザーなどに電池情報を通知することができる。
【００４１】
また、通知部２７は、データ通信回線を利用して遠隔地のユーザー又は管理者に電池情報を通知するように設けられてもよい。このことにより、遠隔地のユーザー又は管理者が電池情報を知ることができ、金属空気電池３０を監視することができる。このことにより、例えば、遠隔地の管理者又は管理会社が金属空気電池３０の管理及びメンテナンスを行うことが可能になる。また、遠隔地の管理者又は管理会社が複数の金属空気電池３０を同時に監視することが可能になる。
この場合、通知部２７は、ＬＡＮポート又は無線通信ポートなどの通信ポートを備えることができる。この通信ポートから遠隔地に設置されたサーバーなどに電池情報を通信すすることができ、サーバーにより電池情報を表示出力または音声出力させることができる。
【００４２】
第１計測部２４は、例えば、電解液３のｐＨ値を計測できるように設けることができる。また、第１計測部２４は、電解液３のＯＲＰを計測できるように設けられてもよい。この場合、第１計測部２４は、ｐＨ計又はＯＲＰ計である。また、第１計測部２４は、ガラス電極を有するｐＨ計であってもよく、イオン応答電界効果トランジスタを有するｐＨ計であってもよい。また、第１計測部２４は、電解液３のｐＨ値を連続的に計測することができる。
【００４３】
電解液３のｐＨ値は、電解液３のＯＨ-イオン濃度を反映する値である。このため、電解液３のｐＨ値とＯＨ-イオン濃度との間には相関関係がある。
従って、電解液槽２に収容する電解液３のＯＨ-イオン濃度と電解液３のｐＨ値との関係を予め測定し検量線を作成しておくと、第１計測部２４の測定結果である電解液３のｐＨ値から電解液３のＯＨ-イオン濃度を算出することができる。ＯＨ-イオン濃度は、演算回路２６により算出することができる。また、算出されたＯＨ-イオン濃度は、通知部２７によりユーザーなどに通知することができる。また、電解液３のｐＨ値を連続的に計測することにより、ＯＨ-イオン濃度の変動をユーザーに通知することができる。
また、電解液のＯＨ-イオン濃度と金属含有イオン濃度とは相関関係にあるため、電解液３のｐＨ値と金属含有イオン濃度との間にも相関関係がある。このため、電解液３のｐＨ値と金属含有イオン濃度との関係を予め測定し検量線を作成しておくと、電解液３のｐＨ値から金属含有イオン濃度を算出することができる。通知部２７によりユーザーなどにこの金属含有イオン濃度を通知してもよい。
なお、検量線のデータなどは、記憶媒体２８に保存しておくことができる。
【００４４】
第１計測部２４は、例えば、電解液３の導電率を計測できるように設けることができる。また、この場合、第１計測部２４は、析出物１７の微粒子を含む電解液３の導電率を計測してもよい。また、第１計測部２４は、例えば、交流二電極法により導電率を計測するように設けられてもよく、電磁誘導法により導電率を計測するように設けてもよい。
【００４５】
電解液３の導電率は、電解液中で最も輸率の高いイオンの濃度を反映する。例えば、電解液３が水酸化カリウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリ性水溶液である場合、電解液３の導電率は、ＯＨ-イオン濃度を反映する。このため、電解液３の導電率とＯＨ-イオン濃度との間には相関関係がある。
従って、電解液槽２に収容する電解液３のＯＨ-イオン濃度と電解液３の導電率との関係を予め測定し検量線を作成しておくと、第１計測部２４の測定結果である電解液３の導電率から電解液３のＯＨ-イオン濃度を算出することができる。ＯＨ-イオン濃度は、演算回路２６により算出することができる。また、算出されたＯＨ-イオン濃度は、通知部２７によりユーザーなどにイオン濃度を表す情報として通知することができる。また、電解液３の導電率を連続的に計測することにより、ＯＨ-イオン濃度の変動をユーザーに通知することができる。
また、電解液のＯＨ-イオン濃度と金属含有イオン濃度とは相関関係にあるため、電解液３の導電率と金属含有イオン濃度との間にも相関関係がある。このため、電解液３の導電率と金属含有イオン濃度との関係を予め測定し検量線を作成しておくと、電解液２の導電率から金属含有イオン濃度を算出することができる。通知部２７によりユーザーなどにこの金属含有イオン濃度を通知してもよい。
【００４６】
第１計測部２４は、例えば、電解液３の粘度を計測するように設けることができる。また、この場合、第１計測部２４は、析出物１７の微粒子を含む電解液３の粘度を計測してもよい。また、第１計測部２４は、例えば、音叉振動式粘度計である。
【００４７】
電解液３の粘度は、電解液中で最も重い金属含有イオンの量を反映する値である。亜鉛空気電池の場合、電解液３の粘度は、Zn(OH)42-イオン濃度の量を反映する値となる。このため、電解液３の粘度と金属含有イオン濃度との間には相関関係がある。
従って、電解液槽２に収容する電解液３の金属含有イオン濃度と電解液３の粘度との関係を予め測定し検量線を作成しておくと、第１計測部２４の測定結果である電解液３の粘度から電解液３の金属含有イオン濃度を算出することができる。金属含有イオン濃度は、演算回路２６により算出することができる。また、算出された金属含有イオン濃度は、通知部２７によりイオン濃度を表す情報としてユーザーなどに通知することができる。また、電解液３の粘度を連続的に計測することにより、金属含有イオン濃度の変動をユーザーに通知することができる。
また、電解液のＯＨ-イオン濃度と金属含有イオン濃度とは相関関係にあるため、電解液３の粘度とＯＨ-イオン濃度との間にも相関関係がある。このため、電解液３の粘度とＯＨ-イオン濃度との関係を予め測定し検量線を作成しておくと、電解液２の粘度からＯＨ-イオン濃度を算出することができる。通知部２７によりユーザーなどにこのＯＨ-イオン濃度を通知してもよい。
【００４８】
第１計測部２４は、例えば、電解液３の密度を計測するように設けることができる。また、この場合、第１計測部２４は、析出物１７の微粒子を含む電解液３の密度を計測してもよい。また、第１計測部２４は、例えば、振動式密度計である。
【００４９】
電解液３の密度は、電解液中で最も重い金属含有イオンの量を反映する値である。亜鉛空気電池の場合、電解液３の密度は、Zn(OH)42-イオン濃度の量を反映する値となる。このため、電解液３の密度と金属含有イオン濃度との間には相関関係がある。
従って、電解液槽２に収容する電解液３の金属含有イオン濃度と電解液３の密度との関係を予め測定し検量線を作成しておくと、第１計測部２４の測定結果である電解液３の密度から電解液３の金属含有イオン濃度を算出することができる。金属含有イオン濃度は、演算回路２６により算出することができる。また、算出された金属含有イオン濃度は、通知部２７によりイオン濃度を表す情報としてユーザーなどに通知することができる。また、電解液３の密度を連続的に計測することにより、金属含有イオン濃度の変動をユーザーに通知することができる。
また、電解液のＯＨ-イオン濃度と金属含有イオン濃度とは相関関係にあるため、電解液３の密度とＯＨ-イオン濃度との間にも相関関係がある。このため、電解液３の密度とＯＨ-イオン濃度との関係を予め測定し検量線を作成しておくと、電解液２の密度からＯＨ-イオン濃度を算出することができる。通知部２７によりユーザーなどにこのＯＨ-イオン濃度を通知してもよい。
【００５０】
第１計測部２４が２種類以上の物性値を計測できるように設けられている場合、演算回路２６は、２種類以上の物性値からＯＨ-イオン濃度又は金属含有イオン濃度を算出するように設けられてもよい。このことにより、より正確なＯＨ-イオン濃度又は金属含有イオン濃度を算出することができる。
【００５１】
第２計測部２５は、例えば、金属空気電池３０の積算放電容量を計測できるように設けることができる。アノード反応では、上記の化学式２のように、電極活物質とＯＨ-イオンが反応し電荷を金属電極５に生じさせる。この電荷は外部回路に放電されるため、積算放電容量と電極活物質の消費量との間には相関関係がある。このため、第２計測部２５により計測された積算放電容量から電極活物質の消費量を算出することができる。また、放電前の金属電極５に含まれる電極活物質の量と電極活物質の消費量から、金属電極５に含まれる電極活物質の残量を算出することができる。
例えば、放電前の金属電極５に含まれる電極活物質の量をＭ１とし、第２計測部２５により計測される積算放電容量から算出される電極活物質の消費量をＭ２としたとき、電極活物質の残量は、次式のように表すことができる。
残量（％）＝（Ｍ１−Ｍ２）÷Ｍ２×１００
これらの算出は、演算回路２６により行うことができる。この算出された電極活物質の残量は、電極活物質の残量を表す情報として通知部２７によりユーザーなどに通知することができる。
なお、電極活物質の残量は、単位をＡｈとして算出・通知してもよい。
【００５２】
ユーザーへ残量を通知する通知部２７は、ディスプレイやランプ、音声出力部である。通知する情報は、上記残量に関する定量的な数値情報であったり、上記残量がゼロが近づいたか否か、あるいは、上記残量がゼロに到達したか否かを示す該非判定情報であっても良い。
定量的な数値情報の通知は、数値そのもの、あるいは、数値情報を長さや角度に換算した図をディスプレイに表示する方法、もしくは、複数セグメントからなるランプの点灯により表示する、などの方法がある。残量の該非判定の結果、該当した場合の情報の通知には、残量が該非判定条件を満たしたことを示す文章を、ディスプレイに表示する、もしくは、音声で通知する、残量の該非判定と一対一対応となっているアイコンをディスプレイに表示する、残量の該非判定と一対一対応となっているランプを点灯する、残量の該非判定と一対一対応となっている音パターンを発生させる、などの方法がある。
また、残量がゼロに近づく、あるいは、ゼロに到達した場合、上記通知とともに、制御部により、金属空気電池からの電力出力を停止してもよい。電力出力を停止することで、金属電極５の過放電を抑制することができ、金属電極５の劣化を抑制することができる。
【００５３】
通知部２７は、第１計測部２４又は第２計測部２５の計測結果に基づき、放電可能時間を表す情報をユーザーなどに通知するように設けられてもよい。放電可能時間を表す情報は、例えば、放電可能な残り時間であってもよく、放電可能時間を表す数値であってもよい。
放電可能時間は、金属空気電池３０により放電可能な残り時間である。金属空気電池３０は、金属電極５に含まれる電極活物質の残量が少なくなることにより放電ができなくなる場合と、析出反応により析出物１７が不動態として金属電極５の表面上に析出しアノード反応が阻害されることにより放電ができなくなる場合とがある。
電極活物質の残量が少なくなり放電が停止する場合、放電可能時間と電極活物質の残量との間には比例関係があるため、放電可能時間は、第２計測部２５の計測結果に基づき算出することができる。従って、通知部２７は、第２計測部２５の計測結果に基づいて、放電可能時間を表す情報を通知することができる。このことにより、ユーザーなどは、適切な時期に金属電極５を交換することができる。
なお、第２計測部２５の計測結果に基づき算出された放電可能時間が、後述する第１計測部２４の計測結果に基づき算出される放電可能時間よりも短い場合に、通知部２７により、第２計測部２５の計測結果に基づき算出された放電可能時間を通知する。また、第１計測部２４の計測結果に基づき算出される放電可能時間が短い場合には、通知部２７はこの放電可能時間を通知する。この放電可能時間の選択は、ＯＲ制御することができる。
【００５４】
ユーザーへ放電可能時間、を表す情報を通知する通知部２７は、ディスプレイやランプ、音声出力部である。通知する情報は、上記放電可能時間に関する定量的な数値情報であったり、上記放電可能時間がゼロが近づいたか否か、あるいは、上記放電可能時間に到達したか否かを示す該非判定情報であっても良い。
定量的な数値情報の通知は、数値そのもの、あるいは、数値情報を長さや角度に換算した図をディスプレイに表示する方法、もしくは、複数セグメントからなるランプの点灯により表示する、などの方法がある。放電可能時間の該非判定の結果、該当した場合の情報の通知には、放電可能時間が該非判定条件を満たしたことを示す文章を、ディスプレイに表示する、もしくは、音声で通知する、放電可能時間の該非判定と一対一対応となっているアイコンをディスプレイに表示する、放電可能時間の該非判定と一対一対応となっているランプを点灯する、放電可能時間の該非判定と一対一対応となっている音パターンを発生させる、などの方法がある。
また、放電可能時間がゼロに近づく、あるいは、ゼロに到達した場合、上記通知とともに、制御部により、金属空気電池からの電力出力を停止してもよい。電力出力を停止することで、金属電極５の表面が不動態により覆われることを抑制することができ、金属電極５に含まれる電極活物質の利用率を上げることができる。
【００５５】
析出物１７の不動態によりアノード反応が阻害されることにより放電が停止する場合、放電可能時間は、金属電極５の表面が析出物１７の不動態により覆われるまでの残り時間である。
上記の化学式２のような化学反応が進行し金属含有イオン濃度が飽和濃度を超えたとき、上記の化学式３、化学式４に示したような析出反応が進行する。しかし、電解液中に微粒子状の析出物１７が析出する析出反応の反応速度は非常に遅いと考えられ、金属含有イオン濃度が飽和濃度を超えても、金属含有イオン濃度は上昇し、電解液は過飽和状態となる。そして、金属含有イオン濃度が不動態が形成される閾値に達した場合に、析出物１７が不動態として金属電極５の表面上に析出し、アノード反応が阻害されると考えられる。また、ＯＨ-イオン濃度が閾値を下回った場合に、アノード反応に必要なＯＨ-イオンの供給が不足するため、析出物１７が不動態として金属電極５の表面上に析出し、アノード反応が阻害されると考えられる。
なお、金属含有イオン濃度又はＯＨ-イオン濃度の不動態が形成される閾値は、温度依存性があると考えられる。
【００５６】
電解液３のｐＨ値、導電率は、電解液３のＯＨ-イオン濃度を反映する値であり、電解液３の粘度、密度は、電解液の金属含有イオン濃度を反映する値であるため、電解液３のｐＨ値、導電率、粘度又は密度がある閾値に達した場合又は下回った場合に不動態が形成される。従って、不動態が形成されるｐＨ値、導電率、粘度又は密度の閾値を予め測定し、記憶媒体２８に保存しておくことができる。このことにより、第１計測部２４の計測結果および記憶媒体２８に記録したデータなどに基づき、ｐＨ値、導電率、粘度又は密度が不動態が形成される閾値に達するまでの時間（放電可能時間）を演算回路２６により算出することができる。従って、第１計測部２４の計測結果に基づき、通知部２７が放電可能時間を表す情報をユーザーなどに通知することが可能になる。このことにより、ユーザーなどは、放電停止時期を事前に知ることができる。
また、金属電極５の表面が不動態により覆われる前に放電を停止することが可能になり、金属電極５の表面が不動態により覆われることを防止することができる。
また、金属電極５の表面が不動態により覆われる前に放電を停止させた後、放電停止期間を設けることができる。この放電停止期間において、電解液中に微粒子状の析出物１７が析出する析出反応が進行すると考えられるため、金属含有イオン濃度は低下し、ＯＨ-イオン濃度は上昇する。このため、放電停止期間後に再放電を行うことが可能になり、金属電極５に含まれる電極活物質の利用効率を上げることができる。
また、放電停止期間の金属含有イオン濃度又はＯＨ-イオン濃度は、第１計測部２４により計測することができるため、再放電が可能な時期を表す情報を通知部２７によりユーザーなどに通知してもよい。
【００５７】
ユーザーへの放電停止時期、あるいは、再放電が可能な時期、を表す情報を通知する通知部２７は、ディスプレイやランプ、音声出力部である。通知する情報は、上記時期に関する定量的な数値情報であったり、上記時期が近づいたか否か、あるいは、上記時期に到達したか否かを示す該非判定情報であっても良い。
定量的な数値情報の通知は、数値そのもの、あるいは、数値情報を長さや角度に換算した図をディスプレイに表示する方法、もしくは、複数セグメントからなるランプの点灯により表示する、などの方法がある。放電停止時期、あるいは、再放電が可能な時間の該非判定の結果、該当した場合の情報の通知には、放電停止時期、あるいは、再放電が可能な時間が該非判定条件を満たしたことを示す文章を、ディスプレイに表示する、もしくは、音声で通知する、放電停止時期、あるいは、再放電が可能な時間の該非判定と一対一対応となっているアイコンをディスプレイに表示する、放電停止時期、あるいは、再放電が可能な時間の該非判定と一対一対応となっているランプを点灯する、放電停止時期、あるいは、再放電が可能な時間の該非判定と一対一対応となっている音パターンを発生させる、などの方法がある。
また、放電停止時期に近づく、あるいは、到達した場合、上記通知とともに、制御部により、金属空気電池からの電力出力を停止してもよい。電力出力を停止することで、金属電極５の表面が不動態により覆われることを抑制することができ、金属電極５に含まれる電極活物質の利用率を上げることができる。
更に、再放電が可能な時期に到達した場合、上記通知とともに、制御部により、金属空気電池からの電力出力を再開してもよい。電力出力を再開することで、金属空気電池からの電力供給の機会を最大化できるため、ユーザーの利便性が高まる。
【００５８】
なお、電解液のｐＨ、導電率、粘度又は密度と、放電可能時間との関係は、予め測定しておき、測定結果に基づく検量線などを記憶媒体２８に記録しておくことができる。
また、第１計測部２４は、電解液３の温度を測定する温度計を備えてもよい。このことにより、不動態が形成される閾値を正確に予測することができる。
【００５９】
また、通知部２７は、放電可能時間を表す情報を放電可能量（％）としてユーザーなどに通知するように設けられてもよい。例えば、金属含有イオン濃度が飽和濃度となったときの電解液のｐＨから算出されるOHイオン濃度、導電率、粘度又は密度をｘとし、金属含有イオン濃度が不動態が形成される閾値に達したときの電解液のｐＨから算出されるＯＨイオン濃度、導電率、粘度又は密度をｙとし、第１計測部２４により測定されるｐＨから算出されるＯＨイオン濃度、導電率、粘度又は密度をｚとしたとき、放電可能量（％）は次式のように表すことができる。
放電可能量（％）＝（｜ｙ−ｚ｜÷｜ｙ−ｘ｜）×１００
例えば、電解液の物性値として、導電率を計測する場合、不動態が形成される閾値ｙは、金属空気電池が亜鉛空気電池であって、電解液として５〜１０Ｍの水酸化カリウム水溶液を使用する場合、０．２５Ｓ／ｃｍ以上、０．３５Ｓ／ｃｍ以下が望ましく、より好ましくは、０．３Ｓ／ｃｍ以上、０．３３Ｓ／ｃｍ以下が望ましい。
【００６０】
通知部２７は、第１計測部２４の計測結果および第２計測部２５の計測結果に基づき、電解液槽２中の析出物１７の量を表す情報をユーザーなどに通知するように設けられてもよい。
金属電極５に含まれる電極活物質は、電池反応により電解液中の金属含有イオン又は電解液槽２中の析出物１７に変化するため、電解液槽２中の析出物１７の量は、次式により求めることができる。
析出物の量＝（電極活物質の消費量）―（電解液中の金属含有イオンの量）
電極活物質の消費量は、上述のように、第２計測部２５により計測された積算放電容量から算出することができる。
また、電解液中の金属含有イオンの量は、電解液の金属含有イオン濃度に電解液槽２中の電解液３の量を掛けることにより算出することができる。
また、金属含有イオン濃度は、上述のように、電解液のｐＨ値、導電率、粘度または密度と相関関係にある。従って、電解液のｐＨ値、導電率、粘度または密度と金属含有イオン濃度との関係を予め測定し検量線を作成することより、第１計測部２４の計測結果から金属含有イオン濃度を算出することができる。
従って、記憶媒体２８に検量線、電解液の量などのデータを記録しておくと、第１計測部２４の計測結果および第２計測部２５の計測結果に基づき演算回路２６により析出物１７の量を算出することができる。この算出結果に基づき、通知部２７により、電解液槽２中の析出物１７の量を表す情報をユーザーなどに通知することができる。このことにより、ユーザーなどは、適切な時期に電解液槽２中の析出物１７を除去するメンテナンスを行うことができる。
また、析出物１７の量を表す情報は、析出物１７の蓄積率（％）であってもよい。析出物１７の蓄積率は、電解液槽２内からの析出物１７の排出を行う蓄積量Ｑを予め決めておき、この蓄積量Ｑと析出物１７の量Ｐから算出することができる。例えば、次式により算出することができる。なお、蓄積量Ｑは、電解液槽２内の微粒子状の析出物１７を支障なく回収できる量に設定することができる。
析出物１７の蓄積率（％）＝｜Ｐ−Ｑ｜÷Ｑ×１００
【００６１】
また、通知部２７は、第１計測部２４の計測結果および第２計測部２５の計測結果に基づき、電解液槽２中の析出物１７の排出時期を表す情報をユーザーなどに通知するように設けられてもよい。
この場合、析出物１７の蓄積率（％）が１００％に達したとき、ディスプレイやランプ、音声出力部に排出時期であることを表示するように通知部２７を設けることができる。このことにより、ユーザーなどは析出物１７を排出する時期がきたことを知ることができ、適切な時期に電解液槽２から析出物１７を排出することができる。通知する情報は、上記析出物１７の蓄積率（％）に関する定量的な数値情報であったり、上記析出部１７の蓄積率（％）が１００％に近づいたか否か、あるいは１００％に到達したか否かを示す該非判定情報であっても良い。
定量的な数値情報の通知は、数値そのもの、あるいは、数値情報を長さや角度に換算した図をディスプレイに表示する方法、もしくは、複数セグメントからなるランプの点灯により表示する、などの方法がある。析出物１７の蓄積率（％）の該非判定の結果、該当した場合の情報の通知には、析出物１７の蓄積率（％）が該非判定条件を満たしたことを示す文章を、ディスプレイに表示する、もしくは、音声で通知する、析出物１７の蓄積率（％）の該非判定と一対一対応となっているアイコンをディスプレイに表示する、析出物１７の蓄積率（％）の該非判定と一対一対応となっているランプを点灯する、析出物１７の蓄積率（％）の該非判定と一対一対応となっている音パターンを発生させる、などの方法がある。
また、析出物１７の蓄積率（％）が１００％に近づく、あるいは、到達した場合、上記通知とともに、制御部により、金属空気電池からの電力出力を停止してもよい。電力出力を停止することで、金属空気電池からの放電に伴う金属含有イオンの溶解が停止するため、析出物１７の過剰生成を防止することが可能となる。
【００６２】
通知部２７は、第１計測部２４の計測結果、及び、第２計測部２５の計測結果に基づき、電解液槽２に電解液又は水を補給する時期を表す情報をユーザーなどに通知するように設けられてもよい。電解液又は水を補給する時期を表す情報は、例えば、補給時期がきたことを示す表示であってもよく、補給時期までの時間を示す表示であってもよい。
金属空気電池３０により長時間放電を行うと、電解液槽２内の電解液に含まれる水分が徐々に失われ、電解液の量は徐々に減少する。
例えば、電解液に含まれる水分は、電池反応により消費される場合がある。金属空気電池３０の電池反応が上述の化学式１、２、４のように進行すると、化学式１においてＨ2Ｏが消費されるが、反応生成物としてＨ2Ｏが生じない。このため、電池反応の進行に伴い電解液に含まれる水分が徐々に失われると考えられる。
また、例えば、空気極９などにおける蒸発により電解液に含まれる水分が失われる場合がある。上述の化学式１により消費されるＯ2は、大気中から供給されるため、空気極９は大気に開放されている。また、化学式１の反応熱により空気極９の温度は上昇するため、空気極９において蒸発した水分が大気中に発散すると考えられる。このため、電池反応の進行に伴い電解液に含まれる水分が徐々に失われると考えられる。
【００６３】
電解液に含まれる水分が徐々に失われると、相対的に電解液のＯＨ-イオン濃度および金属含有イオン濃度は徐々に上昇する。ＯＨ-イオン濃度または金属含有イオン濃度は、上述のように、電解液のｐＨ値、導電率、粘度または密度と相関関係にある。従って、電解液のｐＨ値、導電率、粘度または密度と電解液の水位との関係を予め測定し検量線を作成することより、第１計測部２４、および、第２計測部２５の計測結果から電解液の水位を算出することができる。この算出結果に基づき、通知部２７により、電解液槽２に電解液または水を補給する時期に表す情報をユーザーなどに通知することができる。
また、予め電解液槽２に電解液または水を補給する値を決めておき、電解液のｐＨ値、導電率、粘度または密度がこの値に達したときに通知部２７が電解液槽２に電解液または水を補給する時期を表す情報をユーザーなどに通知するように設けてもよい。
このことにより、ユーザーなどは適切な時期に電解液槽２に電解液または水を補給することができる。また、電解液３の水位の低下により電解液３に接触する金属電極５の面積が減少することを抑制することができ、金属空気電池３０の出力が低下することを抑制することができる。
【００６４】
第１計測部２４、および、第２計測部２５の計測結果から電解液の水位を算出する場合、第１計測部２４は、ｐＨ計であることが好ましい。ｐＨ計は、ＯＨ-イオン濃度が高い領域において、ＯＨ-イオン濃度の変化に対して線形に応答する。このため、ｐＨ計の計測結果から電解液の水位を正確に算出することができる。
例えば、７Ｍの水酸化カリウム水溶液を電解質として用いる亜鉛空気電池の場合であって、第１計測部２４としてｐＨ計を使用する場合、ｐＨ計測により算出されるＯＨ-イオン濃度、及び、第２計測部２５により求めた積算放電容量に基づき、次式により、水位を計測することができる
水位（％）＝[｛７（ｍｏｌ／Ｌ）―０．７（ｍｏｌ／Ｌ）×２｝×電解液槽に当初存在していた電解液の容積（Ｌ）− 積算放電容量（Ａｈ）×３６００÷９６５００×２]÷ｐＨ計測により算出されるＯＨ- イオン濃度（ｍｏｌ／Ｌ）÷電解液槽に当初存在していた電解液の容積（Ｌ）
すなわち、酸化亜鉛の析出までは、当初の電解液に存在していたＯＨ-イオンの量から、亜鉛含有イオンの飽和により消費されるＯＨ-イオンの量、及び、化学式１、および、化学式２からなる放電反応により消費されるＯＨ-イオンの量、を引くことで、電解液に含まれるＯＨ-イオンの量を特定することができる。これとｐＨ計測により算出されるＯＨ-イオン濃度を比較することで、水位（％）を決定することができる。
【００６５】
なお上式において、０．７（ｍｏｌ／Ｌ）は、７Ｍの水酸化カリウム水溶液を使用した場合の亜鉛含有イオンの飽和濃度であり、２は、亜鉛１モルの溶解に伴い、電解液から消費されるＯＨ-イオンのモル数である。
この場合、水位（％）が閾値に達したとき、ディスプレイやランプ、音声出力部に補液時期であることを表示するように通知部２７を設けることができる。このことにより、ユーザーなどは補液する時期がきたことを知ることができ、適切な時期に電解液槽２に電解液を補液することができる。通知する情報は、上記水位（％）に関する定量的な数値情報であったり、上記水位（％）が閾値に近づいたか否か、あるいは閾値に到達したか否かを示す該非判定情報であっても良い。
定量的な数値情報の通知は、数値そのもの、あるいは、数値情報を長さや角度に換算した図をディスプレイに表示する方法、もしくは、複数セグメントからなるランプの点灯により表示する、などの方法がある。水位（％）の該非判定の結果、該当した場合の情報の通知には、水位（％）が該非判定条件を満たしたことを示す文章を、ディスプレイに表示する、もしくは、音声で通知する、水位（％）の該非判定と一対一対応となっているアイコンをディスプレイに表示する、水位（％）の該非判定と一対一対応となっているランプを点灯する、水位（％）の該非判定と一対一対応となっている音パターンを発生させる、などの方法がある。
また、水位（％）が閾値に近づく、あるいは、到達した場合、上記通知とともに、制御部により、金属空気電池からの電力出力を停止してもよい。電力出力を停止することで、水位が下がり、放電反応一部に集中した状態で放電を継続することが無くなるため、金属電極５に含まれる電極活物質の利用率を上げることができる。
なお、水位（％）の閾値としては、７０〜９５％が好ましく、より好ましくは８０〜９０％が好ましい。
なお、電解液の水位の計測には、水位計を利用する方法もあるが、水平が維持されていない場所に電池が設置されると、液面が傾き、正確な水位を示さない可能性がある。これに対し、第１計測部２４の計測結果に基づき水位を算出する方法では、電池の設置場所に寄らず、正確に水分の減少量を定量することができる。
【００６６】
放電実験１
図１に示したような亜鉛空気電池を作製し、亜鉛空気電池の放電に伴う電解液の導電率の変化を測定した。なお、作製した亜鉛空気電池には、演算回路２６、記憶媒体２８、通知部２７などは設けていない。
金属電極５には１０ｍｍの厚さの亜鉛板を用いた。また、金属電極５の電解液に浸る部分の大きさは５０ｍｍ×５０ｍｍとした。
空気極９には、空気極触媒層７とガス拡散層８が積層されたものを用いた。空気極９は、厚さ約３００μｍ、大きさ５０ｍｍ×５０ｍｍとした。
ガス拡散層８には、ＳＧＬカーボン製３５ＢＣを用いた。３５ＢＣはカーボン繊維とマイクロポーラスレイヤーからなっており、マイクロポーラスレイヤーはカーボンブラックと撥水樹脂（PTFE）からなる層である。
空気極触媒層７には、Ｐｔ担持カーボン、撥水樹脂（PTFE）を含有するものを用いた。反応表面積をふやすため、Ｐｔは表面積の大きいカーボン上に微粒子として担持されている。
電解液には、酸化亜鉛の飽和溶解度である０．７mol/Lまで酸化亜鉛を溶かした７ＭのＫＯＨ水溶液を用いた。
また、第１計測部２４として、センサ部が電解液槽２中の電解液３に浸漬するように導電率計を設けた。
また、第２計測部２５として電流計を設けた。
【００６７】
作製した金属空気電池により放電し、放電容量と電解液の導電率とを測定した。この結果を図２に示す。金属空気電池の放電容量が増加していくと、電解液の導電率は徐々に低下していき、電解液の導電率が０．３〜０．３３Ｓ／ｃｍに達した段階で金属空気電池の放電出力がゼロとなり放電が停止した。このとき、金属電極５の表面が析出物１７の不動態膜で覆われていることが確認された。電解液の導電率が０．３〜０．３３Ｓ／ｃｍに達した段階で電解液のZn(OH)42-イオン濃度が不動態が析出する閾値に達し、不動態がアノード反応を阻害し金属空気電池の放電が停止したと考えられる。
このことから、電解液の導電率と、Zn(OH)42-イオン濃度との間に相関関係があることが確認された。
【００６８】
次に、実施例１として、導電率計の計測結果に基づき通知部２７であるディスプレイに放電可能量が表示されるようにした亜鉛空気電池を作製した。他の構成は、上述の亜鉛空気電池と同様である。放電可能量は、０．５Ｓ／ｃｍ（７ＭのＫＯＨ水溶液における酸化亜鉛の飽和溶解度である０．７mol/Lまで酸化亜鉛を溶かした電解液の導電率）をＸ１とし、０．３Ｓ／ｃｍ（金属電極の表面に不動態膜形成が起こる導電率）をＸ２とし、導電率計が計測する導電率をＸ３として、次の式により算出してディスプレイに表示させた。
放電可能量＝（Ｘ３−Ｘ２）÷（Ｘ１−Ｘ２）×１００
なお、放電可能量とは、金属電極５に電極活物質が残っている状態であっても、金属電極表面上の不動態膜の形成に伴いそれ以上放電ができない状態に達するまでの時間を知るために利用される値である。
作製した亜鉛空気電池により放電を行った。また、放電は、通知部２７であるディスプレイに表示される放電可能量がゼロになる前に中止した。このことにより、Zn(OH)42-イオン濃度が不動態が析出する閾値に達する前に、放電を中止することができ、金属電極５が不動態膜により覆われることを防止することができた。
【００６９】
また、放電を中止した亜鉛空気電池を数時間放置すると、ディスプレイに表示される放電可能量が回復していたため、再放電を試みた。再放電では、回復した放電可能量に応じた放電容量の再放電を行うことができた。
これは、放電を中止した亜鉛空気電池を放置すると、電解液３中において、上記化学式３、４の析出反応が進行するため、電解液中のＯＨ-イオン濃度が上昇しZn(OH)42-イオン濃度が低下したためと考えられる。従って、電解液中のZn(OH)42-イオン濃度は、図３に示したように変化すると考えられる。つまり、放電中におけるZn(OH)42-イオン濃度は徐々に上昇する。そして、放電を中止すると、Zn(OH)42-イオン濃度は徐々に低下するため、十分な放電間隔を設けると再び放電することができると考えられる。また、電解液中のＯＨ-イオン濃度は、図４に示したように変化すると考えられる。つまり、放電中におけるＯＨ-イオン濃度は徐々に低下する。そして、放電を中止すると、ＯＨ-イオン濃度は徐々に上昇するため、十分な放電間隔を設けると再び放電することができると考えられる。
このように、放電可能量が少なくなった場合でも放電間隔をおいて放電を繰り返すことにより、金属電極５に含まれる電極活物質を効率的に電池反応に利用することができる。
なお、通知部２７であるディスプレイに表示される放電可能量によりユーザーなどが適切な放電間隔を知ることができる。
【００７０】
次に、比較例１として、第１計測部２４、演算回路２６、記憶媒体２８および通知部２７を備えていない亜鉛空気電池を作製した。他の構成は、実施例１の亜鉛空気電池と同様である。
作製した亜鉛空気電池により放電を行った。数時間後、金属空気電池の放電出力がゼロとなり放電が停止した。このとき、金属電極５の表面が析出物１７の不動態膜で覆われていることが確認された。また、この亜鉛空気電池では、通知部２７を設けていないために、ユーザーは、放電可能量を知ることができず、金属電極５が不動態膜で覆われる前に放電を中止することができなかった。
また、放電が停止した亜鉛空気電池を数時間放置した後、再放電を試みたが、再放電することはできなかった。これは金属電極５の表面が不動態膜で覆われているためと考えられる。従って、金属電極５の表面が一度不動態膜により覆われると、亜鉛空気電池を放置しても放電可能量を回復することはできないことがわかった。このような場合、金属電極５を新たな金属電極５と交換すること又は、金属電極５を亜鉛空気電池から取り外し、不動態膜を物理的に除去することが必要である。
【００７１】
放電実験２
実施例２として、放電電流を計測対象とする第２計測部２５である電流計を設け、電流計の計測結果に基づき通知部２７であるディスプレイに電極活物質の残量が表示されるようにした亜鉛空気電池を作製した。また、金属電極５は、電極活物質である金属亜鉛を１０ｇ含むものを用いた。また、電解液には、酸化亜鉛を溶かしていない７ＭのＫＯＨ水溶液を用いた。他の構成は、実施例１の亜鉛空気電池と同様である。
金属電極５に含まれる電極活物質の残量は、第２計測部２５により計測される積算放電容量Ｙ（Ａｈ）、金属電極５に含まれる金属亜鉛の質量（１０ｇ）、ファラデー定数（９６５００）、電荷の数（２）、亜鉛の原子量（６５．４）などから算出することができる。具体的には、次式により算出した。
電極活物質の残量（％）＝（１０−Ｙ×３６００÷９６５００÷２×６５．４）×１００
作製した亜鉛空気電池により放電を行った。また、放電中、通知部であるディスプレイに放電可能量および電極活物質の残量を表示させた。
また、ディスプレイに表示される電極活物質の残量が少なくなった時点で金属電極５を新たな金属電極５に交換した。
従って、この亜鉛空気電池では、電極活物質の残量を知ることができたため、金属空気電池の放電出力が低下する前に金属電極５を交換することができ、金属電極５の交換に伴う放電停止期間を短くすることができた。
なお、金属電極５を交換すると、電極活物質の残量は初期値にリセットした。
【００７２】
次に、比較例２として、第１計測部２４、演算回路２６、記憶媒体２８および通知部２７を備えていない亜鉛空気電池を作製した。他の構成は、実施例２の亜鉛空気電池と同様である。
作製した亜鉛空気電池により放電を行った。数時間後、金属空気電池の放電出力がゼロとなり放電が停止した。その後、電極活物質が消費されつくした金属電極５を新たな金属電極５に交換した。この金属空気電池では、通知部２７を設けていないために、電極活物質の残量を知ることができず、金属電極５の交換に伴う放電停止期間が長くなった。
【００７３】
放電実験３
放電実験１と同様の亜鉛空気電池を作製し、放電に伴う電解液のZn(OH)42-イオン濃度の変化と、電解液の導電率の変化とを測定し、検量線を作成した。作製した検量線を図５に示す。Zn(OH)42-イオン濃度が上昇すると、電解液の導電率は徐々に低下することがわかった。これは、電池反応の進行に伴いZn(OH)42-イオン濃度が上昇するとＯＨ-イオン濃度が低下するためと考えられる。
【００７４】
次に、実施例３として、電解液を計測対象とする導電率計と放電電流を計測対象とする電流計とを設け、導電率計の計測結果と電流計の計測結果の両方に基づき通知部２７であるディスプレイに析出物１７の排出時期を通知するようにした亜鉛空気電池を作製した。他の構成は、実施例１の亜鉛空気電池と同様である。
【００７５】
析出物１７の析出量Ｐ（mol）は、電流計から計測される積算放電容量Ｚ（Ah）、ファラデー定数（96500）などから算出される電極活物質の消費量（mol）から電解液中のZn(OH)42-イオンの量（mol）を引くことにより求めることができる。電解液中のZn(OH)42-イオンの量（mol）は、図５に示した検量線に基づき、導電率計から計測される導電率からZn(OH)42-イオンの濃度Ｃ１（mol/L）を算出し、この濃度に電解液総量Ｖ１（Ｌ）を掛けることにより算出することができる。具体的には、析出量Ｐは次式から算出した。
析出量Ｐ（mol）＝Ｚ×３６００÷９６５００÷２−Ｃ１×Ｖ１
また、析出物１７の蓄積率（％）は、電解液槽２内からの析出物１７の排出を行う蓄積量Ｑ（mol）を予め決めておき、この蓄積量Ｑと析出量Ｐから算出することができる。具体的には次式から算出した。
析出物１７の蓄積率（％）＝｜Ｐ−Ｑ｜÷Ｑ×１００
なお、蓄積量Ｑは、電解液槽２内の微粒子状の析出物１７を支障なく回収できる量に設定した。
そして、この蓄積率が１００％に達したとき、ディスプレイに排出時期であることを表示するように通知部２７を設けた。
【００７６】
作製した亜鉛空気電池により放電を行った。そして、蓄積率が１００％に達すると、表示部２７であるディスプレイに排出時期であることが表示された。排出時期であることがディスプレイに表示された後、電解液槽２内から析出物１７を電解液３と共に回収部３７へ排出した。そして、回収部３７において電解液をろ過し、残渣４４とろ液（電解液３）を得た。そして、ろ液４５として回収した電解液３を電解液槽２に戻し、金属空気電池による放電を再開した。
従って、この金属空気電池では、析出物１７の排出時期を知ることができたため、適切な時期に電解液槽２内から微粒子状の析出物１７を排出することができた。
なお、析出物１７の蓄積量は、電解液槽２内から析出物１７を排出した後、ゼロにリセットした。
【００７７】
次に、比較例３として、第１計測部２４、演算回路２６、記憶媒体２８および通知部２７を備えていない亜鉛空気電池を作製した。他の構成は、実施例３の亜鉛空気電池と同様である。
作製した亜鉛空気電池により放電を行った。そして、放電を５０時間行った後、電解液槽２内から析出物１７を電解液３と共に回収部３７へ排出し、析出物１７と電解液３の分離を行った。すると、回収部３７から析出物１７があふれ出し、亜鉛空気電池による放電を再開するまでに時間を要した。
比較例３の亜鉛空気電池では、析出物１７の排出時期を知ることができず、析出物１７が回収可能量を超えて析出したと考えられる。
【００７８】
放電実験４
実施例４として、第１計測部２４であるｐＨ計を設け、ｐＨ計の計測結果に基づき通知部２７であるディスプレイに電解液の液量が低下していることが表示されるようにした亜鉛空気電池を作製した。また、電解液には、酸化亜鉛を溶かしていない７ＭのＫＯＨ水溶液を用いた。他の構成は、実施例１の亜鉛空気電池と同様である。
亜鉛空気電池により長時間放電を行うと、電解液槽２内の電解液に含まれる水分が徐々に失われ、電解液の量は徐々に減少する。電解液に含まれる水分が徐々に失われると、相対的に電解液のイオン濃度は上昇するため、電解液中のＯＨ-イオン濃度も徐々に上昇する。従って、このＯＨ-イオン濃度を反映するｐＨを連続的に計測することにより、電解液槽２内の電解液量の減少を検知することができる。
本実験では、ｐＨ計により測定されるｐＨが１５を超える値を示した場合にディスプレイに電解液の液量が低下していることが表示されるように通知部２７を設けた。
作製した亜鉛空気電池により放電を行った。そして、通知部２７に電解液の液量の低下が表示されるたびに、電解液槽中に水を補給し、１ヶ月間放電を続けた。
この亜鉛空気電池では、放電初日の放電容量と、放電開始後１ヶ月の放電容量との差は、５％未満であった。
通知部２７に電解液の液量の低下が表示されたため、適切な時期に適切な量の水を電解液槽２中に補給することができた。
【００７９】
次に、比較例４として、第１計測部２４、演算回路２６、記憶媒体２８および通知部２７を備えていない亜鉛空気電池を作製した。他の構成は、実施例４の亜鉛空気電池と同様である。
作製した亜鉛空気電池により１ヶ月間放電を行った。なお、この放電期間中、電解液槽中に水は補給していない。
この亜鉛空気電池では、放電初日の放電容量に対して、放電開始後１ヶ月の放電容量は、約１０％減少していた。また、放電期間中に電解液の総量が約５％減少していた。また、放電開始後１ヶ月の電解液のｐＨは１５．５と通常よりも高かった。
放電開始後１ヶ月の放電容量が減少していた理由としては、電解液量が減少し、電解液と触れる金属電極５の表面積が減少していたためと考察される。
【符号の説明】
【００８０】
１：筐体    ２：電解液槽    ３：電解液    ５：金属電極    ７：空気極触媒層    ８：ガス拡散層    ９：空気極    １０：空気極端子    １１：金属極端子    １４：セパレータ    １７：析出物（使用済み活物質）    ２３：空孔    ２４：第１計測部    ２５：第２計測部    ２６：演算回路    ２７：通知部    ２８：記憶媒体    ３０：金属空気電池    ３５：バルブ    ３７：回収部    ４１：型部材    ４２：ろ材    ４４：残渣    ４５：ろ液    ４６：電解液回収容器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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