(57)【要約】【課題】  適用上の構造的制限を無くし、安定に発電することが可能なフレキシブル電池及び発電方法を提供する。【解決手段】  発電部が、少なくとも、第１の電極が配置された酸性媒体と、第２の電極が配置された塩基性媒体とを備え、  酸性媒体及び塩基性媒体が互いに隣接もしくは近設されてなり、酸性媒体及び塩基性媒体の少なくともいずれかに反応物質が含有されてなり、  第１の電極及び酸性媒体、並びに、第２の電極及び塩基性媒体がフレキシビリティーを有することを特徴とするフレキシブル電池である。  また、第１の電極及び酸性媒体、並びに、第２の電極及び塩基性媒体がフレキシビリティーを有し、  酸性媒体と塩基性媒体とを互いに隣接もしくは近設させた状態で、酸性媒体及び前記塩基性媒体の少なくともいずれかに含有されてなる反応物質により、酸性媒体中での酸化反応及び／または塩基性媒体中での還元反応を生じさせて、発電を行うことを特徴とする発電方法である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電部が、少なくとも、第１の電極が配置された酸性媒体と、第２の電極が配置された塩基性媒体とを備え、
前記酸性媒体及び前記塩基性媒体が互いに隣接もしくは近設されてなり、前記酸性媒体及び前記塩基性媒体の少なくともいずれかに反応物質が含有されてなり、
全体がフレキシビリティーを有することを特徴とするフレキシブル電池。
【請求項２】
前記発電部の少なくとも一部が、フレキシビリティーを有する外装材に覆われてなることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル電池。
【請求項３】
前記外装材が、ポリマー樹脂、白金、白金黒、酸化白金被覆白金、銀、金、表面を不動態化したチタン、表面を不動態化したステンレス、表面を不動態化したニッケル、表面を不動態化したアルミニウム、炭素構造体、アモルファスカーボン、及びグラッシーカーボンからなる群より選択される１以上の材料から構成されることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル電池。
【請求項４】
前記反応物質が、前記酸性媒体及び前記塩基性媒体のそれぞれに含有されてなることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル電池。
【請求項５】
前記酸性媒体に含有される前記反応物質としての第１の物質と、前記塩基性媒体に含有される前記反応物質としての第２の物質とが、同一の物質であることを特徴とする請求項４に記載のフレキシブル電池。
【請求項６】
前記反応物質が、過酸化水素であることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル電池。
【請求項７】
前記反応物質が、当該反応物質を含有する液体もしくは固体、あるいは、化学変化によって当該反応物質を生成する液体もしくは固体、の状態で供給されてなることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル電池。
【請求項８】
前記酸性媒体が酸性水溶液からなり、かつ、前記塩基性媒体が塩基性水溶液からなることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル電池。
【請求項９】
前記酸性水溶液が、硫酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、塩化水素酸、ヨウ化水素酸、臭化水素酸、過塩素酸、過ヨウ素酸、オルトリン酸、ポリリン酸、硝酸、テトラフルオロホウ酸、ヘキサフルオロ珪酸、ヘキサフルオロリン酸、ヘキサフルオロ砒酸、ヘキサクロロ白金酸、酢酸、トリフルオロ酢酸、クエン酸、蓚酸、サリチル酸、酒石酸、マレイン酸、マロン酸、フタル酸、フマル酸、及びピクリン酸からなる群より選択される酸を１以上含むことを特徴とする請求項８に記載のフレキシブル電池。
【請求項１０】
前記塩基性水溶液が、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化マグネシウム、水酸化アンモニウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラプロピルアンモニウム、及び水酸化テトラブチルアンモニウムを含む群から選択される塩基を１以上含む、又は、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸カリウム、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、トリポリリン酸ナトリウム、トリポリリン酸カリウム、アルミン酸ナトリウム、及びアルミン酸カリウムを含む群から選択されるアルカリ金属塩を１以上含むことを特徴とする請求項８に記載のフレキシブル電池。
【請求項１１】
前記酸性媒体が酸性のイオン交換部材から構成され、かつ、前記塩基性媒体が塩基性のイオン交換部材から構成されることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル電池。
【請求項１２】
前記イオン交換部材が、ポリビニルスチレン系のイオン交換樹脂、ポリフルオロヒドロカーボンポリマー系の高分子電解質膜、ポリビニルスチレン系のイオン交換膜、及び繊維状ポリスチレン系のイオン交換濾紙からなる群より選択されることを特徴とする請求項１１に記載のフレキシブル電池。
【請求項１３】
前記酸性媒体が酸性のイオン伝導性ゲルから構成され、かつ、前記塩基性媒体が塩基性のイオン伝導性ゲルから構成されることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル電池。
【請求項１４】
前記酸性のイオン伝導性ゲルが、酸性水溶液を水ガラス、無水二酸化ケイ素、架橋ポリアクリル酸、寒天、又はその塩類によりゲル化してなることを特徴とする請求項１３に記載のフレキシブル電池。
【請求項１５】
前記塩基性のイオン伝導性ゲルが、塩基性水溶液をカルボキシメチルセルロース、架橋ポリアクリル酸、又はその塩類によりゲル化してなることを特徴とする請求項１３に記載のフレキシブル電池。
【請求項１６】
前記第１の電極が、白金、白金黒、酸化白金被覆白金、銀、金、表面を不動態化したチタン、表面を不動態化したステンレス、表面を不動態化したニッケル、表面を不動態化したアルミニウム、炭素構造体、アモルファスカーボン、及びグラッシーカーボンからなる群より選択される１以上の材料から構成されることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル電池。
【請求項１７】
前記第２の電極が、白金、白金黒、酸化白金被覆白金、銀、金、表面を不動態化したチタン、表面を不動態化したステンレス、表面を不動態化したニッケル、表面を不動態化したアルミニウム、炭素構造体、アモルファスカーボン、及びグラッシーカーボンからなる群より選択される１以上の材料から構成されることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル電池。
【請求項１８】
前記第１の電極及び第２の電極が、板状、薄膜状、網目状、又は繊維状であることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル電池。
【請求項１９】
前記第１の電極及び前記第２の電極が、無電解メッキ法、蒸着法、又はスパッタ法により、前記酸性媒体及び前記塩基性媒体のそれぞれ配置されてなることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル電池。
【請求項２０】
第１の電極及び酸性媒体、並びに、第２の電極及び塩基性媒体がフレキシビリティーを有し、
前記酸性媒体と、前記塩基性媒体とを互いに隣接もしくは近設させた状態で、前記酸性媒体及び前記塩基性媒体の少なくともいずれかに含有されてなる反応物質により、前記酸性媒体中での酸化反応及び／または前記塩基性媒体中での還元反応を生じさせて、発電を行うことを特徴とする発電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレキシブル電池及び発電方法に関し、特に、酸性媒体とそれに接した塩基性媒体とを利用したフレキシブル電池及び発電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電池は、物質が持つ化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換する装置である。また、その化学エネルギーを使い切るまで電力を提供する一次電池、使い切った後に充電操作によって化学エネルギーを再び蓄えて再使用が可能な二次電池、更に、外部から化学エネルギーを有する物質を継続的に供給することで電気エネルギーを得る燃料電池に分類できる。現在、多種類の電池が開発されているが、各電池はそれぞれ、環境安全性、経済性、供給できる電気エネルギー量、携帯性や貯蔵性、使用環境対応性、リサイクル性等の各項目について長所と短所が異なるので、使用目的に合わせて電池が選択され、実用に供されている。いずれの電池においても共通の重要な技術要素は、どのような化学物質の反応を利用するのか、その反応をどのようにして促進するのか、また、その化学物質をどのような形態で貯蔵・供給・回収するのかという点にある。
【０００３】
電池では、還元反応（相手に電子を与えるか、若しくは酸素を引き抜く）を引き起こす還元剤と、酸化反応（相手から電子を引き抜くか、若しくは酸素を与える）を引き起こす酸化剤と、の２種の化学物質を使用する。その化学反応を、相対する２つの電極で別々に引き起こすことによって、発生した電子のエネルギーを外部に取り出す（電子の発生に伴って両極で生成したイオンは電池内部で中和される）。それらの反応効率は、使用する化学物質の種類と反応様式、電極材質や活性度、また、電解質を含めた反応場の環境に依存する。更に、どのような物質を選択して電池を構成するかは、前述した使用時のみならず、製造時・廃棄時も含めた電池システム全体の良否に関わるポイントである。
【０００４】
例えば、マンガン系や水銀系の一次電池の場合、電極に亜鉛や水銀あるいはリチウムといった非常に有害性の物質を一部含んでいる。これらの電池は、経済性や化学物質の貯蔵性に優れるが、使用後にそれらの重金属類を放置すると環境に悪影響を与えてしまうため、厳密な回収が必要になる。加えて、液漏れを起こすと有害物質が外部に流れ出てしまうので、反応を担う物質や電極を厳重にパッキングする必要がある。また、電極やパッキング材料は金属であるため、小さくするか、あるいは、薄くするといった電池の形状及び大きさに制限を受けてしまう。また、充電による再利用ができないため、使用後の電池廃棄や再資源化に多くのコストがかかってしまう。
【０００５】
近年電池は、様々なデバイスに使用されている。例えば、携帯電話や、時計、パソコンの基板などである。当然、電池の需要先が多種多様になるに従って、電池の形状も様々な形状に対応しなければならない。さらには、電池自体の形状にある程度柔軟性を持たせ、様々な場所に設置できるといった必要性が出てきた。しかしながら、従来の一次電池は、有害な金属を含むため、それらを電池外に漏出しないように厳重な外装が必要であった。それ故、電池の形状を始めとした構造上の制限があった。
また、液漏れ防止のため、外装の強度を高めなければならず、金属や金属フィルムが用いられている。ところが、これらを用いると、ある程度の厚みが必要なため、電池自体の重量が大きくなってしまい、結果として電池の重量エネルギー密度が小さくなってしまう。さらには、外装材自体がある程度の強度、重量が必要なため、小さくすることは非常に困難であった。また、これらで外装した電池は、当然、フレキシビリティーに欠ける。金属フィルムを用いて薄型の電池が開発されているが（例えば、特許文献１参照）、まだまだ剛直であり柔軟性に欠けるという欠点もある。さらに、短絡や感電のおそれが生じてしまう。
【特許文献１】特開平１０−１２５３３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上から、本発明は上記従来の課題を解決することを目的とする。
すなわち、本発明は、フレキシビリティーを有することで適用上の構造的制限を無くし、また、フレキシビリティーを有するにも関わらず、安定に発電することが可能で、新規な構成のフレキシブル電池及び発電方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は下記の本発明により達成される。
すなわち、本発明は、発電部が、少なくとも、第１の電極が配置された酸性媒体と、第２の電極が配置された塩基性媒体とを備え、
前記酸性媒体及び前記塩基性媒体が互いに隣接もしくは近設されてなり、前記酸性媒体及び前記塩基性媒体の少なくともいずれかに反応物質が含有されてなり、
全体がフレキシビリティーを有することを特徴とするフレキシブル電池である。
【０００８】
本発明のフレキシブル電池においては、下記第１〜第１８の態様が少なくとも１つ適用されていることが好ましい。
（１）第１の態様は、前記発電部の少なくとも一部が、フレキシビリティーを有する外装材に覆われてなる態様である。
（２）第２の態様は、前記外装材が、ポリマー樹脂、白金、白金黒、酸化白金被覆白金、銀、金、表面を不動態化したチタン、表面を不動態化したステンレス、表面を不動態化したニッケル、表面を不動態化したアルミニウム、炭素構造体、アモルファスカーボン、及びグラッシーカーボンからなる群より選択される１以上の材料から構成される態様である。
【０００９】
（３）第３の態様は、前記反応物質が、前記酸性媒体及び前記塩基性媒体のそれぞれに含有されてなる態様である。
（４）第４の態様は、前記酸性媒体に含有される前記反応物質としての第１の物質と、前記塩基性媒体に含有される前記反応物質としての第２の物質とが、同一の物質である態様である。
（５）第５の態様は、前記反応物質が、過酸化水素である態様である。
（６）第６の態様は、前記反応物質が、当該反応物質を含有する液体もしくは固体、あるいは、化学変化によって当該反応物質を生成する液体もしくは固体、の状態で供給されてなる態様である。
（７）第７の態様は、前記酸性媒体が酸性水溶液からなり、かつ、前記塩基性媒体が塩基性水溶液からなる態様である。
【００１０】
（８）第８の態様は、前記酸性水溶液が、硫酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、塩化水素酸、ヨウ化水素酸、臭化水素酸、過塩素酸、過ヨウ素酸、オルトリン酸、ポリリン酸、硝酸、テトラフルオロホウ酸、ヘキサフルオロ珪酸、ヘキサフルオロリン酸、ヘキサフルオロ砒酸、ヘキサクロロ白金酸、酢酸、トリフルオロ酢酸、クエン酸、蓚酸、サリチル酸、酒石酸、マレイン酸、マロン酸、フタル酸、フマル酸、及びピクリン酸からなる群より選択される酸を１以上含む態様である。
【００１１】
（９）第９の態様は、前記塩基性水溶液が、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化マグネシウム、水酸化アンモニウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラプロピルアンモニウム、及び水酸化テトラブチルアンモニウムを含む群から選択される塩基を１以上含む、又は、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸カリウム、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、トリポリリン酸ナトリウム、トリポリリン酸カリウム、アルミン酸ナトリウム、及びアルミン酸カリウムを含む群から選択されるアルカリ金属塩を１以上含む態様である。
【００１２】
（１０）第１０の態様は、前記酸性媒体が酸性のイオン交換部材から構成され、かつ、前記塩基性媒体が塩基性のイオン交換部材から構成される態様である。
（１１）第１１の態様は、前記イオン交換部材が、ポリビニルスチレン系のイオン交換樹脂、ポリフルオロヒドロカーボンポリマー系の高分子電解質膜、ポリビニルスチレン系のイオン交換膜、及び繊維状ポリスチレン系のイオン交換濾紙からなる群より選択される態様である。
（１２）第１２の態様は、前記酸性媒体が酸性のイオン伝導性ゲルから構成され、かつ、前記塩基性媒体が塩基性のイオン伝導性ゲルから構成される態様である。
（１３）第１３の態様は、前記酸性のイオン伝導性ゲルが、酸性水溶液を水ガラス、無水二酸化ケイ素、架橋ポリアクリル酸、又はその塩類によりゲル化してなる態様である。
（１４）第１４の態様は、前記塩基性のイオン伝導性ゲルが、塩基性水溶液をカルボキシメチルセルロース、架橋ポリアクリル酸、寒天、又はその塩類によりゲル化してなる態様である。
【００１３】
（１５）第１５の態様は、前記第１の電極が、白金、白金黒、酸化白金被覆白金、銀、金、表面を不動態化したチタン、表面を不動態化したステンレス、表面を不動態化したニッケル、表面を不動態化したアルミニウム、炭素構造体、アモルファスカーボン、及びグラッシーカーボンからなる群より選択される１以上の材料から構成される態様である。
【００１４】
（１６）第１６の態様は、前記第２の電極が、白金、白金黒、酸化白金被覆白金、銀、金、表面を不動態化したチタン、表面を不動態化したステンレス、表面を不動態化したニッケル、表面を不動態化したアルミニウム、炭素構造体、アモルファスカーボン、及びグラッシーカーボンからなる群より選択される１以上の材料から構成される態様である。
【００１５】
（１７）第１７の態様は、前記第１の電極及び第２の電極が、板状、薄膜状、網目状、又は繊維状である態様である。
（１８）第１８の態様は、前記第１の電極及び前記第２の電極が、無電解メッキ法、蒸着法、又はスパッタ法により、前記酸性媒体及び前記塩基性媒体のそれぞれ配置されてなる態様である。
【００１６】
また、本発明は、第１の電極及び酸性媒体、並びに、第２の電極及び塩基性媒体がフレキシビリティーを有し、前記酸性媒体と前記塩基性媒体とを互いに隣接もしくは近設させた状態で、前記酸性媒体及び前記塩基性媒体の少なくともいずれかに含有されてなる反応物質により、前記酸性媒体中での酸化反応及び前記塩基性媒体中での還元反応を生じさせて、発電を行うことを特徴とする発電方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、フレキシビリティーを有することで適用上の構造的制限を大幅に軽減し、また、フレキシビリティーを有するにも関わらず、安定に発電することが可能で、新規な構成のフレキシブル電池及び発電方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明のフレキシブル電池及び発電方法について詳細に説明する。
【００１９】
＜フレキシブル電池＞
本発明のフレキシブル電池は、その発電部が、第１の電極が配置された酸性媒体と、第２の電極が配置された塩基性媒体とを備えてなる。そして、酸性媒体及び塩基性媒体は互いに隣接もしくは近設してなり、酸性媒体及び塩基性媒体の少なくともいずれかに反応物質が含有されてなる。
本発明の電池は、上述の各部材を備える構成を有するバイポーラー型の一次電池である。なお、本発明において、バイポーラー型の電池とは、酸性媒体と塩基性媒体が隣接もしくは近設し、これらの中に電気エネルギーを取り出すための物質（反応物質）と電極が含まれる構成を有するものである。
【００２０】
酸性媒体または塩基性媒体に含有される反応物質は、下記のような作用により正極側及び／または負極側での電極反応を生じさせ、効率のよい電気エネルギーの発生を可能とする。すなわち、かかる反応物質が、酸性媒体または塩基性媒体に存在しないと、電池としての十分な起電力が得られないことになる。
【００２１】
例えば、上記反応物質が、酸性媒体及び塩基性媒体のそれぞれに含有されてなる場合、酸性媒体中の反応物質である第１の物質は、その酸性媒体中に含まれる水素イオンを伴って第１の電極から電子を奪う反応を生じさせる。一方、塩基性媒体中の反応物質である第２の物質は、その塩基性媒体中に含まれる水酸化物イオンを伴って第２の電極へと電子を供与する反応を生じさせる。
【００２２】
特に、本発明におけるフレキシブル電池は、まず、（１）上記の酸性媒体中またはこれに接触する電極近傍で第１の物質及び水素イオンが共存し、共に反応系物質として第１の電極から電子を奪う（酸化する）反応を引き起こす。また、（２）上記塩基性媒体中或いはこれに接触する電極近傍で第２の物質及び水酸化物イオンが共存し、共に反応系物質として電極に電子を与える（還元する）反応を引き起こす。このような（１）及び（２）の反応が同時に進行して、外部回路を駆動する電気エネルギーを発生する。
【００２３】
なお、本発明の電池は、バイポーラー型反応場において、酸性媒体中の水素イオンは、第１の物質による第１の電極から電子を奪う反応に加わり、また、その濃度増加は反応を促進する（化学平衡を生成系方向にずらす）作用を有する。一方、塩基性媒体を構成する水酸化物イオンは、第２の物質による第２の電極へと電子を供与する反応に加わり、また、その濃度増加は反応を促進する作用を有する。このため、水素イオン濃度或いは水酸化物イオン濃度を高くする、即ち、酸性媒体中ではｐＨを低くし、塩基性媒体ではｐＨを高くすることで反応を増強させることが可能となり、出力を高めることが可能な構成を有している点でも有効である。
【００２４】
また、本発明のフレキシブル電池を構成する各部材（第１の電極及び酸性媒体、並びに、第２の電極及び前記塩基性媒体）は、フレキシビリティーを有する。これらがフレキシビリティーを有することで、少なくとも発電部が全体としてフレキシビリティーを有することとなる。そのため、適用する部材の形状に対し自由度を広げることができるので、構造上の制限が大幅に軽減することになる。その結果、ある程度の柔軟性や伸縮性を要するような場所にも、問題なく適用することができる。
ここで、上記「フレキシビリティー」とは、柔軟性、融通性のことを意味する。具体的には、「フレキシビリティーと有する」とは、撓める、折る、曲げる等の変形が容易に可能である様子や、容易に他の形状に追随可能である様子をいう。本発明においては、特に、発電部の一部を基点に折り曲げて（例えば、折り曲げ角度３０°以下）使用しても、実用上問題なく電池として使用し得る程度に、それぞれの部材が変形しやすいことをいう。  以下、本発明のフレキシブル電池を構成する各部材について、詳細に説明する。
【００２５】
（酸性媒体及び塩基性媒体）
本発明において、酸性媒体は、ｐＨ７未満（好ましくは、ｐＨが３以下）である媒体を指し、水素イオンが存在する酸性反応場を形成し得ることが好ましい。また、塩基性媒体はｐＨ７を超える（好ましくは、ｐＨが１１以上）媒体を指し、水酸化物イオンが存在する塩基性反応場を形成し得ることが好ましい。
これらの酸性媒体及び塩基性媒体としては、それぞれが独立に、液体状態、ゲル状態、固体状態のいずれの態様であってもよいが、両媒体が同じ態様であることが好ましい。また、酸性媒体及び塩基性媒体としては、有機化合物、無機化合物の種類に関らず用いることができる。
なお、いずれの場合でも、後述するような材料を使用してフレキシビリティーを持たせる。
【００２６】
酸性媒体と塩基性媒体との好ましい組み合わせは、例えば、硫酸や塩酸、リン酸等の酸性水溶液と、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア、アンモニウム化合物等の塩基性水溶液と、の水溶液の組み合わせ；それらの水溶液をゲル化剤によってゲル化したイオン伝導性ゲルの組み合わせ；スルホン酸基やリン酸基を有する酸性のイオン交換部材と、４級アンモニウム基を有する塩基性のイオン交換部材と、のイオン交換部材（イオン交換樹脂を用いた膜、濾紙などの形態を含む）の組み合わせ；硫酸処理した酸化ジルコニアや貴金属含有酸化ジルコニア等の固体超強酸及び固体酸と、酸化バリウム等の固体超強塩基及び固体塩基と、の固体物の組み合わせ；などが挙げられる。
【００２７】
より具体的には、酸性水溶液としては、硫酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、塩化水素酸、ヨウ化水素酸、臭化水素酸、過塩素酸、過ヨウ素酸、オルトリン酸、ポリリン酸、硝酸、テトラフルオロホウ酸、ヘキサフルオロ珪酸、ヘキサフルオロリン酸、ヘキサフルオロ砒酸、ヘキサクロロ白金酸、酢酸、トリフルオロ酢酸、クエン酸、蓚酸、サリチル酸、酒石酸、マレイン酸、マロン酸、フタル酸、フマル酸、及びピクリン酸からなる群より選択される酸を１以上含む水溶液を用いることが好ましく、中でも、強酸である、硫酸、塩酸、硝酸、リン酸を含むことがより好ましい。
【００２８】
また、塩基性水溶液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化マグネシウム、水酸化アンモニウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラプロピルアンモニウム、及び、水酸化テトラブチルアンモニウムを含む群から選択される塩基を１以上含む、又は、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸カリウム、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、トリポリリン酸ナトリウム、トリポリリン酸カリウム、アルミン酸ナトリウム、及びアルミン酸カリウムを含む群から選択されるアルカリ金属塩を１以上含む水溶液を用いることができ、中でも、強塩基である、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムを含むことがより好ましい。
【００２９】
さらに、酸性媒体としての酸性のイオン伝導性ゲルは、上記のような酸性水溶液を、水ガラス、無水二酸化ケイ素、架橋ポリアクリル酸、又はその塩類などのゲル化剤を用いて、ゲル化したものが好ましい。
一方、塩基性媒体としての塩基性のイオン伝導性ゲルは、上記のような塩基性水溶液を、例えば、カルボキシメチルセルロース、架橋ポリアクリル酸やその塩類、をゲル化剤として用いて、ゲル化したものが好ましい。
なお、上記の酸や塩基は、１種のみを用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。また、ゲル化剤の使用方法も同様である。
【００３０】
また、前記の酸性のイオン交換部材及び塩基性のイオン交換部材としては、イオン交換樹脂を用いた、イオン交換膜、固体高分子電解質膜、濾紙などの形態を含む。好適なものとしては、スルホン酸基やリン酸基などの強酸性基を有する強酸性イオン交換樹脂や、４級アンモニウム基などの強塩基性基を有する強塩基性イオン交換樹脂を用いた各イオン交換部材である。より具体的には、例えば、製品名ダウエックス（Ｄｏｗ社製）や、製品名ダイヤイオン（三菱化学社製）、製品名アンバーライト（Ｒｏｈｍ  ａｎｄ  Ｈａｓｓ社製）に代表されるポリビニルスチレン系のイオン交換樹脂や、製品名ナフィオン（ＤｕＰｏｎｔ社製）、製品名フレミオン（旭ガラス社製）、製品名アシプレックス（旭化成工業社製）に代表されるポリフルオロヒドロカーボンポリマー系の固体高分子電解質膜、製品名ネオセプタ（トクヤマ社製）、製品名ネオセプタＢＰ−１（トクヤマ社製）に代表されるポリビニルスチレン系のイオン交換膜、ポリスチレン系の繊維状イオネックスイオン交換体で形成されたイオン交換濾紙製品名ＲＸ−１（東レ社製）等が挙げられる。
【００３１】
更に、固体超強酸として好適なものとしては、硫酸処理した酸化ジルコニアや貴金属含有酸化ジルコニア等が挙げられる。その他、固体酸として、カオリナイトやモンモリナイト等の粘度鉱物、ゼオライト、複合酸化物、水和酸化物、また酸性物質を添着した活性炭を用いることもできる。
固体超強塩基として好適なものとしては、酸化バリウム、酸化ストロンチウム、酸化カルシウム等が挙げられる。その他、固体塩基として、酸化マグネシウム等の金属酸化物及びそれらを含む複合酸化物、水酸化カルシウムのように水への溶解度の低い水酸化物、アルカリ金属やアルカリ土類金属イオン交換ゼオライト、また塩基性物質を添着した活性炭を用いることもできる。
【００３２】
本発明のフレキシブル電池において、酸性媒体及び塩基性媒体は、互いに隣接もしくは近設することを必須とするが、これは、酸性媒体中で水素イオンを放出することにより生成した対陰イオンと、塩基性媒体中で水酸化物イオンを放出したことにより生成した対陽イオンと、により塩を形成させて電荷のバランスをとることを可能とするためである。そのため、例えば、上述のように、両媒体が、酸性水溶液と塩基性水溶液とからなる場合、生成した陽イオン及び／又は陰イオンを透過可能な特性を有している膜、あるいは、生成した陽イオン及び／又は陰イオンが移動可能な塩橋を用いれば、酸性媒体と塩基性媒体との間が分離される態様であってもかまわない。また、それぞれの全体が隣接している必要はなく、その一部が隣接していればよい。
【００３３】
（反応物質）
反応物質は、酸性媒体中に含有させる場合は、当該酸性媒体中で、水素イオンを伴って第１の電極から電子を奪う酸化反応を生成させる物質（酸化剤）であれば、如何なるものをも用いることができる。一方、塩基性媒体中に含有させる場合は、当該塩基性媒体中で、水酸化物イオンを伴って第２の電極へと電子を供与する還元反応を生成させる物質（還元剤）であれば、如何なるものをも用いることができる。
ここでは、好ましい態様として、酸性媒体に含有される反応物質としての第１の物質、及び、塩基性媒体に含有される反応物質としての第２の物質を例に、以下詳細に説明する。
【００３４】
第１の物質としては、水素イオン濃度が高い場合に反応が促進される物質であることが好ましい。具体的には、過酸化水素や酸素の他、次亜塩素酸、次亜臭素酸、次亜ヨウ素酸等の次亜ハロゲン酸等をもちいることができる。また、これらの物質を含有する液体もしくは固体、あるいは、化学変化によってこれらの物質を放出する液体もしくは固体、の状態で第１の物質を供給するようにしてもよい。
【００３５】
また、第２の物質としては、水素イオン濃度が高い場合に反応が促進される物質であることが好ましい。具体的には、過酸化水素、水素、ヒドラジン等を用いることができる。また、これらの物質を含有する液体もしくは固体、あるいは、化学変化によってこれらの物質を放出する液体もしくは固体、の状態で第２の物質を供給するようにしてもよい。
【００３６】
第１の物質または第２の物質としては、鉄、マンガン、クロム、バナジウムといった酸化・還元反応によって価数を変化できる金属イオンや、それらの金属錯体を用いることができ、やはりこれらを含有する液体や固体等を用いてこれらの物質を供給することもできる。
【００３７】
上記の中でも、第１の物質及び第２の物質が、同一成分からなることが好ましい。このような物質は、酸性媒体中で、水素イオンを伴って第１の電極から電子を奪う酸化反応を生成させ、塩基性媒体中では、水酸化物イオンを伴って第２の電極へと電子を供与する還元反応を生成させる性質を有する。この場合には、電池の構成が容易になり、従来の電池で大きな課題であった正極側と負極側の化学物質の分離膜の選択の自由度が拡がるとともに、酸性媒体と塩基性媒体が混合されない状態に保てる場合には必ずしも分離膜を必要としない。
【００３８】
酸化剤及び還元剤のどちらにも使用できる物質としては、特に過酸化水素が好ましい。この理由については後で詳細に説明する。なお、過酸化水素を含有する液体もしくは固体、あるいは、化学変化によって過酸化水素を放出する液体もしくは固体を用いて、過酸化水素を供給することが、取り扱いがより簡易になる点で好ましい。
第１の物質及び第２の物質の供給手段の１つである上記「液体」は、溶液（溶媒として、水、有機溶媒等を含む）、分散液、ゲルの形態のいずれであってもよい。また、これらの使用形態は、上述した酸性媒体及び塩基性媒体の形態との好ましい組み合わせにより選択されることが望ましい。
また、第１の物質及び第２の物質は、過酸化水素の場合は、それぞれ、酸性媒体および塩基性媒体中の水素イオン濃度および水酸化物イオン濃度のそれぞれに対して、モル比（「水素イオン」または「水酸化物イオン」：「過酸化水素」）で、２：１となるように含有されることが最も好ましい。これは、後述する発電反応から、上記比率で含有された場合が、過酸化水素が過不足なく反応するからである。
【００３９】
本発明のフレキシブル電池によれば、電極での反応に水素イオンＨ+と水酸化物イオンＯＨ-が関与する場合、酸性媒体中で第１の物質が水素イオンＨ+を伴って第１の電極から電子を奪う酸化反応を生じさせ、塩基性媒体中で第２の物質が水酸化物イオンＯＨ-を伴って電極へと電子を供与する還元反応を生じさせる。このとき、酸性媒体中での酸化反応による起電力は、塩基性媒体中で酸化反応させるよりも、原理的に大きくなる。これは、水素イオンＨ+が反応系の物質であるため、水素イオン濃度の高い酸性媒体中では化学平衡が生成系に傾き、結果として酸化電位を高くするためである。また、塩基性媒体中での還元反応による起電力は、酸性媒体中で還元反応させるよりも、原理的に大きくなる。これは、水酸化物イオンＯＨ-が反応系の物質であるため、水酸化物イオン濃度の高い塩基性媒体中では化学平衡が生成系に傾き、結果として酸化電位を低くするためである。
このため、本発明のバイポーラー型電池の構成では、電極における酸化・還元反応により生ずる起電力が、電池から得られる電圧の主体的な源であり、電池内部の中和反応の発生箇所が変動する性質を有する領域での起電力が主体的となるバイポーラー型の電池と比べて、安定に電力を発生させることができる。
【００４０】
（第１の電極及び第２の電極）
本発明において、第１の電極は正極であり、第２の電極は負極として機能する。これら第１の電極及び第２の電極の材質としては、従来の電池における電極と同様のものを用いることができるが、フレキシビリティーを持たせるため、後述する材料や厚み等を適宜調整する。より具体的には、第１の電極（正極）として、白金、白金黒、酸化白金被覆白金、銀、金等が挙げられる。また、表面を不動態化したチタン、ステンレス、ニッケル、アルミニウム等が挙げられる。さらに、グラファイトやカーボンナノチューブ等の炭素構造体、アモルファスカーボン、グラッシーカーボン等が挙げられる。ただし、耐久性の点から、白金、白金黒、酸化白金被覆白金がより好ましい。
【００４１】
第２の電極（負極）としては、白金、白金黒、酸化白金被覆白金、銀、金等が挙げられる。また、表面を不動態化したチタン、ステンレス、ニッケル、アルミニウム等が挙げられる。さらに、グラファイトやカーボンナノチューブ等の炭素構造体、アモルファスカーボン、グラッシーカーボン等が挙げられる。ただし、耐久性の点から、白金、白金黒、酸化白金被覆白金がより好ましい。
【００４２】
本発明において、第１の電極及び第２の電極のいずれもが、フレキシビリティーを持たせて電池を様々な形状に変形させるため、板状、薄膜状、網目状、又は繊維状であることが好ましい。特に、本発明の実施形態の場合は、電池内で発生した気体の排出流路となるべく、網目状であることが好ましい。ここで、「網目状」とは、少なくとも、排出しようとする気体が通り抜けられる貫通路が存在する多孔質状態であることを指す。
【００４３】
網目状の電極として、具体的には、金属製のメッシュやパンチングメタル板、発泡金属シートに、上記の電極用材料を、無電解メッキ法、蒸着法、又はスパッタ法によって付着させてもよいし、また、セルロースや合成高分子製の紙類に、同様の方法或いはその組合せを用いて上記の電極用材質を付着させてもよい。
また、第１の電極及び第２の電極が、イオン交換樹脂やイオン伝導性ゲルのような形状保持性の高い両媒体に配置される場合、かかるイオン交換樹脂やイオン伝導性ゲルの表面に、所望の電極用材料を、無電解メッキ法、蒸着法、又はスパッタ法を用いて配置することも好ましい態様である。
【００４４】
（外装材）
本発明では、少なくとも発電部の一部を外装材で覆うことが好ましい。外装材で覆うことで、外部からの衝撃や腐食等から内部を保護することができる。本発明のフレキシブル電池は、フレキシビリティーを有するため、一定の形状に変形することが可能である。従って、所定の部材にフレキシブル電池を組み込むため、外装材をその部材の適用個所に適合する形状に成型しておき、その外装材に本発明のフレキシブル電池を設置して、使用してもよい。
このような用途で使用する場合、外装材の材料としては、後述のような材料のほかに、セラミック等の硬質材料を使用することができる。
【００４５】
また、外装材にフレキシビリティーを持たせてもよい。外装材にフレキシビリティーを持たせることで、フレキシブル電池の適用範囲をより広くすることができる。すなわち、フレキシビリティーを有する材料で外装することによって、柔軟性を持つ電池とすることができる。これは、本発明では、既述のように、各部材がフレキシビリティーを有することで、発電部自体もフレキシビリティーを有するからである。
【００４６】
フレキシビリティーを有する材料で外装する際も、本発明の電池は有害金属を含まないので、比較的簡易な外装ですむ。従って、例えば電池を曲げても、有害物質が漏れ出す危険性はない。さらに、外装材が軽いために、電池自体が非常に軽くなる利点がある。さらには、有害物質を含まず、かつ、外装材に金属を使用しなければ、使用済み電池を別途回収する必要もない。
【００４７】
フレキシビリティーを有する材料としては、種々のものを使用することができるが、酸、アルカリに耐性をもつ材料であることが好ましい。
具体的には、ポリマー樹脂が挙げられる。例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエステル、ポリエチレン、ポリスチレン、エポキシ樹脂、ポリイミド、ポリアミド、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリエーテル等が用いることが出来る。
その他には、白金、白金黒、酸化白金被覆白金、銀、金、表面を不動態化したチタン、表面を不動態化したステンレス、表面を不動態化したニッケル、表面を不動態化したアルミニウム、炭素構造体、アモルファスカーボン、及びグラッシーカーボンからなる群より選択される１以上の材料も用いることが出来る。
【００４８】
これらの使用形態としては、外装材は薄膜状にして用いるのが好ましい。なぜなら、その方が材料として柔軟性（フレキシビリティーの１つの条件）が向上するからである。例えば、金属である白金を用いた場合には、外装材として、厚さを０．５ｍｍ以下にすれば、比較的柔軟性を有する外装材となる。あるいは、外装材を蛇腹構造にして、構造的にフレキシビリティーを付与してもよい。
【００４９】
（本発明のフレキシブル電池の好ましい実施形態）
以下、本発明のフレキシブル電池の好ましい実施形態の一例としてゲル型電池を例に挙げ、説明するが、本発明はこれらの限定されるものではない。
【００５０】
ゲル型電池は酸性媒体として、酸性水溶液をゲル化したイオン伝導性ゲルと、塩基性媒体として、塩基性水溶液をゲル化したイオン伝導性ゲルと、を隣接配置してなり、酸−塩基バイポーラー反応場を有する。具体的な構成に関して、図２に示されるゲル型電池の概略断面図を用いて説明する。
【００５１】
図２に示されるゲル型電池は、第１の電極１及び酸性媒体２からなる酸性反応場と、第２の電極３及び塩基性媒体４からなる塩基性反応場と、が接触しており、酸性媒体２に不図示の第１の物質を、塩基性媒体４に不図示の第２の物質を含有させた構成を有する。
【００５２】
例えば、第１の物質及び第２の物質が過酸化水素である場合、過酸化水素水溶液を、酸性媒体２又は塩基性媒体４、あるいはその両方に共存させておく。これにより、酸性反応場における酸化反応と、塩基性反応場における還元反応が生じ、起電力が発現する。
また電極は、媒体に対して片面から若しくは両面から接触していればよく、その形状は、電池内で発生した気体の排出流路となるべく、網目状であることが好ましい。
さらに、その外側に前記物質すべてを内包する外装材５が全体を覆うことによって、電池の形状を決定している。その際、第１の電極１及び第２の電極３の一部のみが露出する構造になっている。
【００５３】
外装材５の形状を変えることによって、例えば、直方体の外装材や、円筒状の外装材を作製し、その形状に合わせた第１の電極１及び第２の電極３を用いれば、酸性媒体２及び塩基性媒体４は自由に形状は変えられるので、直方体の電池や円筒形の電池が作製できる。さらには、外装材がフレキシビリティーを有していれば、電池内部には、ゲルもしくは水溶液等といったフレキシビリティーを有する媒体と薄膜状の電極とだけであるので、非常に柔軟性を有する電池が構成できる。
【００５４】
このようなゲル型電池は、発電に伴って、導電性ゲルに含まれる水素イオンや水酸化物イオン、また、過酸化水素水溶液が消費され（同時に塩が生成する）、それらが無くなった時点で電力の供給は止まる。また、これらの消費される物質は、外部から再供給できないため、一次電池となるが、構成が単純であることに加え、両反応場として、自己保持性の高いゲル状態を利用するため、その反応場を安定に維持することができる。そのため、携帯性・経済性に優れた様々な電池形態をとることが可能である。
【００５５】
＜発電方法＞
本発明の発電方法は、第１の電極及び酸性媒体、並びに、第２の電極及び塩基性媒体といった構成部材がフレキシビリティーを有することで全体がフレキシビリティーを有し、、第１の電極が配置された酸性媒体と、第２の電極が配置された塩基性媒体とを互いに隣接もしくは近設させた状態で、前記酸性媒体及び前記塩基性媒体の少なくともいずれかに含有されてなる反応物質により、前記酸性媒体中での酸化反応及び前記塩基性媒体中での還元反応を生じさせて、発電を行うものである。
本発明の発電方法によれば、上述の如く、電極における酸化・還元反応により生ずる起電力が、電池から得られる電圧の主体的な源となり、その結果、安定に電力を発生させることができる。また、本発明の発電方法は、例えば、本発明の二次電池を使用することで実施することができる。
【００５６】
本発明のフレキシブル電池を用い、既述の第１の物質及び第２の物質を使用した場合、本発明の発電方法における発電機構は、以下に説明する通りになると考えられる。
すなわち、酸性媒体に含有される第１の物質が水素イオンを伴って第１の電極から電子を奪う反応を生じさせ、かつ、塩基性媒体に含有される第２の物質が水酸化イオンを伴って第２の電極へと電子を供与する反応を生じさせて発電が起こると考えられる。
この反応により、第１物質及び第２の物質が内部エネルギーの低い複数の物質に化学変化することによって、その分のエネルギーを外部に電気エネルギーとして放出して電力を得ることができる。
【００５７】
特に、酸性媒体が酸性水溶液、塩基性媒体が塩基性水溶液からなり、第１の物質及び第２の物質が、いずれも過酸化水素である場合、過酸化水素は、分解反応によって水と酸素を生成する。この化学反応を、本発明の電池のように、別々の電極で酸化反応と還元反応に分離して行うと、起電力が生じる。即ち、過酸化水素は、酸性反応場では酸化作用を有し、一方で、塩基性反応場では還元作用を有するため、起電力が発生する。このような、酸−塩基バイポーラー反応場を利用することで、本発明の発電方法が実現される。
【００５８】
より具体的に、本発明の発電方法について、図１を参照して説明する。図１に示されるように、正極（第１の電極）が配置されている酸性反応場（酸性媒体）では、過酸化水素が酸化剤として働き、下記（式１）に示されるように、過酸化水素の酸素原子が電極から電子を受け取り、水を生成する。また、負極（第２の電極）が配置されている塩基性反応場（塩基性媒体）では、過酸化水素が還元剤として働き、下記（式２）に示されるように、過酸化水素の酸素原子が電極に電子を供与して、酸素と水を生成する。これら反応により、起電力が発生し、発電が行われる。
【００５９】
Ｈ2Ｏ2（ａｑ）＋２Ｈ+＋２ｅ- →  ２Ｈ2Ｏ          ・・・（式１）
Ｈ2Ｏ2（ａｑ）＋２ＯＨ-  →  Ｏ2＋２Ｈ2Ｏ＋２ｅ-  ・・・（式２）
上記式中、「（ａｑ）」とは水和状態を示す（下記（式３）も同様）。
【００６０】
なお、反応場内においては、酸性媒体中に存在する水素イオンの対アニオン（図１中では、硫酸イオンＳＯ42-に相当する）と、塩基性媒体中に存在する水酸化物イオンの対カチオン（図１中では、ナトリウムイオンＮａ+）と、が両媒体の界面で塩を形成することで、電荷のバランスを取ることができる。このとき、形成される塩は、水溶液中では通常イオン化する方が安定であるため、塩の形成による起電力への効果は、電極における酸化或いは還元反応における起電力と比べるとはるかに小さい。この結果、電極反応が主体的となる本発明のバイポーラー型電池は、酸性・塩基性媒体界面における中和反応を主体としたバイポーラー型電池と比べ、安定した発電を行える性質を有することとなる。
【００６１】
上記（式１）と（式２）の半反応式をまとめたイオン反応式（電荷のバランスが、酸性・塩基性媒体界面での水のイオン分解によって取られる場合）を下記（式３）に示す。
【００６２】
Ｈ2Ｏ2（ａｑ）  →  Ｈ2Ｏ＋１／２Ｏ2  ・・・（式３）
【００６３】
熱力学計算によると、この反応のエンタルピー変化（ΔＨ）、エントロピー変化（ΔＳ）、ギブスの自由エネルギー変化（ΔＧ、温度Ｔ：単位はケルビン（Ｋ））は、それぞれ、ΔＨ＝−９４．７ｋＪ／ｍｏｌ、ΔＳ＝２８Ｊ／Ｋｍｏｌ、ΔＧ＝ΔＨ−ＴΔＳ＝−１０３．１ｋＪ／ｍｏｌとなる。
【００６４】
また、理論起電力（ｎは反応に関る電子数、Ｆはファラデー定数）と理論最大効率（η）は、それぞれ、Ｅ＝−ΔＧ／ｎＦ＝１．０７Ｖ、η＝ΔＧ／ΔＨ×１００＝１０９％と計算される。この反応の理論的特徴は、過酸化水素分解反応でエントロピーが増加してΔＳの符号が正になることである。そのため、ΔＧの絶対値がΔＨより大きくなり、理論最大効率が１００％を超える。これとは異なり、水素−酸素系やダイレクトメタノール系等、他の燃料電池反応では、ΔＳの符号は負である。
【００６５】
これらのことから、本発明の発電方法において、第１の物質及び第２の物質に過酸化水素を用いた場合の理論的特徴を以下に挙げる。
従来より知られている他の燃料電池では、原理的に、エントロピー変化量ＴΔＳを発電に利用できず熱として放出する。一方、本機構では、外界から熱を吸収して得たエントロピーの増加分を発電に利用することができる。そして、反応温度Ｔが高い場合の方が、ΔＧの絶対値が大きくなり起電力が高くなる。
【００６６】
実用電池では、イオン反応式の理論起電力だけで出力電圧が決まるのではなく、過電圧等によって電圧が低下し同時に熱を発生する。例えば、単位電池をスタックして集積化する場合、或いは、電池を製品内部に組み込む場合に、この熱が大きな問題になる。しかし、上述のように、本発明の発電方法によれば、理論的にはその熱を発電に再利用することができ、全体的な熱発生が少なくなる可能性がある。また、発電に利用できるエネルギー総量に相当するΔＧは水素・酸素燃料電池に比較して半分程度であるが、ｎ＝１（水素−酸素系の燃料電池の場合はｎ＝２）であるために理論起電力は同程度となる。
【００６７】
また、上記のことから、本発明のフレキシブル電池及び本発明の発電方法において、第１の物質及び第２の物質に過酸化水素を用いた場合には、既述のような効果の他に、下記のような効果が得られる。
【００６８】
（１）過酸化水素は、化学エネルギーを電気エネルギーに変換する反応に伴って二酸化炭素を放出せず、その代わりに酸素を放出する。また、電池内の構造要素に、発火物・可燃物や有害な重金属類等を使用しないため、容易な外装で電池を構成できる。それ故、製造・使用・廃棄の製品サイクル全体に渡って環境安全性に優れる。
（２）過酸化水素は、常温常圧で液体であるため、貯蔵のために重い金属ボンベ等を必要としないし、水と自由に混合できるためゲル化が容易であり、貯蔵性・携帯性が優れている。
（３）酸化剤として酸素を使用する必要が無いため、空気量の限られた閉鎖環境下、また空気中に塵やゴミ等が多く含まれる過酷環境下でも、その使用に支障がない。
（４）過酸化水素は、その工業的製造方法として有機法（アントラキノンを中間体（何度も再利用するので消費しない）として、触媒による水素の接触還元と空気酸化とによって合成する方法）等がすでに確立されており、現状でも安定的に安価で供給されている。これに加え、周辺部品が少なくシンプルな構造で電池を構成し得るため、電池システム全体の重量及び体積を小さくでき、かつ低コスト化や高耐久性を図れる。
【００６９】
上記においては、第１の物質及び第２の物質として過酸化水素を用いた発電方法について述べたが、両物質に他の物質（化合物）を用いた場合にも、電極側で酸化・還元反応を生じさせる点では実質的に同じである。
そのため、本発明のフレキシブル電池電池及び本発明の発電方法によれば、その発電機構により、安定した発電が可能となる。
【００７０】
また、本発明の電池及び本発明の発電方法において、電極反応で生成した生成物は、電極間ではなく電極近傍に生成される。そのため、これらを除去する必要がある場合には、電池構造を内包する外装材の外側から容易に除去することが可能となる。また、電極反応で生成した生成物が水であって、酸性媒体或いは塩基性媒体が水溶液である場合、若しくは、第１の物質及び第２の物質を水溶液に混合、溶解、分散させて用いる場合には、生成された水を両媒体中に拡散させることや、電池外に排出することで、容易に電極近傍から除去することができる。
【００７１】
以上、本発明のフレキシブル電池及び発電方法について説明したが、本発明の構成は、既述のような構成に限定されるものではない。
例えば、上記構成の電池と、従来の水素燃料やメタノール燃料による電池を組み合せて複合発電機として使用することも可能である。
【実施例】
【００７２】
以下に本発明の効果を実施例及び比較例により具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００７３】
（実施例１）
図２に示されるゲル型電池を下記材料を使用して作製した。すなわち、酸性媒体２として、５ｍｏｌ／ｌの硫酸、及び反応物質である第１の物質として５ｍｏｌ／ｌの過酸化水素を同量混合し、それを１０質量％の無水二酸化ケイ素でゲル化したものを酸性媒体２として使用した。５ｍｏｌ／ｌの水酸化ナトリウム、及び、反応物質である第２の物質として５ｍｏｌ／ｌの過酸化水素を２：１（体積比）で混合し、それを８質量％の架橋ポリアクリル酸ナトリウムでゲル化したものを塩基性媒体４として使用した。第１の電極１及び第２の電極３としては、４．５ｃｍ2（１．８×２．５ｃｍ）の白金黒メッシュ（１００メッシュのニッケルメッシュ表面を白金黒化したもの）を使用し、それぞれを、酸性媒体２及び塩基性媒体４に密着させて配置した。このようにして作製したゲル型電池を、縦、横の長さそれぞれ２ｃｍ、厚さ２ｍｍのＰＥＴフィルム製直方体の外装材５で外装し、第１の電極１及び第２の電極３のそれぞれの先端５ｍｍのみ外装材５外部に露出させた。
以上のようにして、ゲル型の一次電池であるフレキシブル電池を作製した。
【００７４】
作製したフレキシブル電池について、下記条件にて発電実験を行った。すなわち、このフレキシブル電池を１Ωから１ＭΩまでの抵抗器に接続し、そのとき流れる電流及び印加される電圧をデジタルマルチメーター（ＫＥＩＴＨＬＥＹ製２０００）を用いて測定した。
【００７５】
上記の実験条件の電池を用いて得られた電流−電圧特性を図３に示す。図３から、本実施例の場合、開放電圧８３３ｍＶ、また、最大出力１４ｍＷ／ｃｍ2（起電圧：５０４ｍＶ、電流２８ｍＡ／ｃｍ2の時）が得られた。かかる結果より、本実施例のフレキシブル電池は、十分に実用可能であることが確認できた。
【００７６】
（実施例２）
上記の実施例１と同じ電池を用いて、さらに、その電池を中心を基点に３０°折り曲げて、実施例１と同様の評価を行った。結果を図３に示す。また、折り曲げた状態の当該電池の断面を図４に示す。本実施例の場合、開放電圧７５６ｍＶ、また、最大出力１１ｍＷ／ｃｍ2（起電圧：４５８ｍＶ、電流２５ｍＡ／ｃｍ2の時）が得られた。また、かかる結果より、本実施例のフレキシブル電池は、変形した状態でも良好な電池特性が発揮され、十分に実用可能であることが確認できた。
【００７７】
（比較例１）
反応物質である過酸化水素を使用しなかった以外は実施例１と同様にしてゲル型フレキシブル電池を作製した。当該電池について、実施例１と同様の評価を行った。電流−電圧特性の結果を図３に示す。比較例１では、酸性、塩基性媒体間に生じる電圧による開放電力（１００ｍＶ）は測定されたものの、有意な電流は得られなかった。
【００７８】
以上、実施例１及び２のフレキシブル電池では、図３に示すように、良好な電圧及び電流が得られており、本発明の新規な構成の電池、及び該電池を用いた発電方法により、発電が行われて、電気エネルギーを供給できることが判明した。加えて、実施例２の様に変形を加えた状態でも十分に実用に供することが可能である事が確認された。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明のフレキシブル電池を用いた発電機構（発電方法）を示す説明図である。
【図２】ゲル型電池の概略断面図である。
【図３】ゲル型電池を用いた実施例１，２及び比較例１における電流−電圧特性の結果を示す図である。
【図４】実施例２で用いたゲル型電池の概略断面図である。
【符号の説明】
【００８０】
１・・・第１の電極
２・・・酸性媒体
３・・・第２の電極
４・・・塩基性媒体
５・・・外装材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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