(57)【要約】  本発明は、空気亜鉛電池に関し、より具体的に、ケース内に空気電極部、セパレーター、および負極電極部を順次に含む空気亜鉛電池において、前記負極電極部は、粉末形態の水酸化カリウム（ＫＯＨ）を含み、前記ケースの少なくとも一領域に開口部が形成されており、前記開口部が多孔性膜で覆われている空気亜鉛電池に関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース内に空気電極部、セパレーター、および負極電極部を順次に含む空気亜鉛電池において、
前記負極電極部は、粉末形態の水酸化カリウム（ＫＯＨ）を含み、
前記ケースの少なくとも一領域に開口部が形成されており、前記開口部が多孔性膜で覆われている空気亜鉛電池。
【請求項２】
前記負極電極部は、粉末形態の亜鉛をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の空気亜鉛電池。
【請求項３】
前記開口部は、ケースの負極電極部が占める領域のうち少なくとも一領域に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の空気亜鉛電池。
【請求項４】
前記多孔性膜は、ポア（ｐｏｒｅ）のサイズが亜鉛（Ｚｎ）粉末および水酸化カリウム（ＫＯＨ）粉末の粒子サイズより小さいことを特徴とする請求項２に記載の空気亜鉛電池。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の空気亜鉛電池を内蔵した海難救助用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平常時に保管性に優れていると共に、水環境に露出したとき、有効に電気発生が可能な空気亜鉛電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気機器に対する電力供給のための手段として電池（ｂａｔｔｅｒｙ）が広く使用された。従来には、電池として、マンガン乾電池、アルカリマンガン乾電池、空気亜鉛（ｚｉｎｃ−ａｉｒ）電池などの１次電池と、ニッケルカドミウム（Ｎｉ−Ｃｄ）電池、ニッケル水素（Ｎｉ−Ｈ）電池、リチウムイオン電池などの２次電池が使用された。これらのうち、空気亜鉛電池は、１．４Ｖの相対的に高い電圧を提供し、エネルギー密度が高くて、放電容量が大きいという長所を有する。また、電池の放電が完了するまでほぼ一定の放電特性を示して、重金属の含有で使用が抑制されている水銀電池を代替できる乾電池として考えられている。
【０００３】
前記のような利点により、空気亜鉛電池は、軍用武器、産業装備など多様な分野に適用されてきており、本発明の発明者は、海難救助用装置のように海水に露出する装置または装備にも空気亜鉛電池を活用できる方案を模索するようになり、このためには、次のような点などに対する解決方法を探す必要がある。
【０００４】
まず、海難救助用装置の場合、危急の状況でない平常時には作動する必要がないが、人が海におぼれた場合のように救助が必要な状況に有効適切に作動をすることが大変重要な属性であり、したがって、海難救助用装置は、このような属性に最適化したバッテリーを使用することが重要であると見られる。
【０００５】
しかしながら、既存のリチウムイオン電池を使用する場合には、危急の状況でない平常時に自然的に放電が起こるようになって、通常、保管期間が長期間である点を考慮する時、海難救助が必要な危急の状況が発生した時点では、電池がほとんど放電されて、救助用装置が作動不能状態になり得る問題がある。
【０００６】
また、既存の空気亜鉛電池をバッテリーに使用する場合にも、平常時に外部空気に露出する状況により、前記リチウムイオン電池と同様に保管期間中に大部分が放電されて、危急の状況で良好に救助用装置が作動しなくなる事態が発生し得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前記のような問題点を解決するためになされたものであって、外部からの水分流入がない平常時には、放電がほとんど起こらないため、保管安定性に優れており、海におぼれるなど外部から水が電池内に流入し得る環境に置かれる場合に限って、電気を発生させることができるので、海難救助用装置など水環境に露出する環境で電気発生が必要な装置または装備に有用に適用できる空気亜鉛電池を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による空気亜鉛電池は、ケース内に空気電極部、セパレーター、および負極電極部を順次に含む空気亜鉛電池において、前記負極電極部は、粉末形態の水酸化カリウム（ＫＯＨ）を含み、前記ケースの少なくとも一領域に開口部が形成されており、前記開口部が多孔性膜で覆われていることにより達成される。
【０００９】
また、前記負極電極部は、粉末形態の亜鉛をさらに含むことができる。
【００１０】
また、前記開口部は、ケースの負極電極部が占める領域のうち少なくとも一領域に形成されていてもよい。
【００１１】
また、前記多孔性膜は、ポア（ｐｏｒｅ）のサイズが亜鉛（Ｚｎ）粉末および水酸化カリウム（ＫＯＨ）粉末の粒子サイズより小さくてもよい。
【００１２】
また、本発明は、本発明による空気亜鉛電池を内蔵した海難救助用装置を含むことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明による空気亜鉛電池によれば、外部からの水分流入がない平常時には、放電がほとんど起こらないため、長期保管安定性に非常に優れており、海におぼれるなど外部から水が電池内に流入し得る環境に置かれる場合に限って、電気を発生させることができるので、海難救助用装置など水環境に露出する環境で電気発生が必要な装置または装備に有用に適用できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の一例による空気亜鉛電池の外観を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示された本発明の一例による空気亜鉛電池を示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、多様な変換を加えることができ、様々な実施例を有することができるところ、特定の実施例を図面に例示し、詳細な説明で詳細に説明しようとする。しかし、これは、本発明を特定の実施形態に対して限定しようとするものではなく、本発明の思想および技術範囲に含まれるすべての変換、均等物ないし代替物を含むものと理解されなければならない。本発明を説明するに際して、関連した公知の技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を不明にすることができると判断される場合、その詳細な説明を省略する。
【００１６】
本出願で使用した用語は、単に特定の実施例を説明するために使用されたものであって、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は、文脈上明白に異なって意味しない限り、複数の表現を含む。本出願で、「含む」または「有する」等の用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものなどの存在または付加可能性をあらかじめ排除しないものと理解されなければならない。
【００１７】
第１、第２等の用語は、多様な構成要素を説明するに使用され得るが、前記構成要素は、前記用語によって限定されるものではない。前記用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的にのみ使用される。
【００１８】
本発明は、空気亜鉛電池に関し、より具体的に、ケース内に空気電極部、セパレーター、および負極電極部を順次に含む空気亜鉛電池において、前記負極電極部は、粉末形態の水酸化カリウム（ＫＯＨ）を含み、前記ケースの少なくとも一領域に開口部が形成されており、前記開口部が多孔性膜で覆われている空気亜鉛電池に関する。
【００１９】
本発明で前記空気電極部は、外部空気が流入して正極の役割をする通常の空気亜鉛電池の正極電極部に該当するものであって、空気拡散層、触媒活性層などが含まれる。
【００２０】
本発明で前記セパレーターは、空気電極部と負極電極部との間に位置して、空気電極部および負極電極部間の短絡を防止するためのものであって、前記セパレーターの材質としては、ポリプロピレン等イオン透過性を有する材質を使用することが好ましい。
【００２１】
本発明の空気−亜鉛電池は、外部の水が負極電極部に供給されたとき、電気を発生させることができるようにするために、前記負極電極部が粉末形態の水酸化カリウム（ＫＯＨ）を含むことが好ましい。本発明の負極電極部は、粉末形態の水酸化カリウム（ＫＯＨ）粉末を含むので、海水、淡水などのような外部の水分が負極電極部に流入する場合、水酸化カリウム（ＫＯＨ）粉末が水酸化カリウム（ＫＯＨ）電解液の形態になって、負極電極部内に存在する亜鉛（Ｚｎ）を濡らして、負極活物質として活性を帯びるようになる。
【００２２】
前記負極電極部は、金属として亜鉛（Ｚｎ）を含み、前記亜鉛（Ｚｎ）は、その形態において特に制限的なものではないか、負極活物質としての活性表面積を最大化するためには、粉末形態の亜鉛粉末を含むことが好ましい。
【００２３】
前記ケースは、空気亜鉛電池の外装材として内部に含まれた前記空気電極部、セパレーターおよび負極電極部を外部環境から保護する機能をする。本発明で前記ケースは、負極電極部が占める領域のうち少なくとも一領域に開口部が形成されており、前記開口部が多孔性膜で覆われている。前記開口部は、海水、淡水などのような外部の水分が負極電極部内に流入し得るようにする通路機能をするものであって、前記開口部を介して外部の水分が負極電極部に流入すると、負極電極部内に存在する水酸化カリウム（ＫＯＨ）粉末が水酸化カリウム（ＫＯＨ）電解液の形態になって、負極電極部内に存在する亜鉛（Ｚｎ）を濡らして、負極活物質として活性を帯びるようになる。
【００２４】
前記開口部は、空気電極部およびセパレーターに水分が流入することを最小化するために、ケースの負極電極部が占める領域に限定して形成されることが好ましく、前記開口部の形状、大きさ、個数などは、特に制限的なものではなく、多様な形状、大きさ、個数の開口部を形成することができる。
【００２５】
ただし、前記開口部は、ケース内部の負極電極部の亜鉛（Ｚｎ）粉末、水酸化カリウム（ＫＯＨ）粉末などがケースの外部に流出することを防止するために、外部の水は通過可能であるが、内部の負極電極部の亜鉛（Ｚｎ）粉末、水酸化カリウム（ＫＯＨ）粉末などは通過しない多孔性膜で覆われていることが好ましい。したがって、前記開口部を覆う多孔性膜は、ポア（ｐｏｒｅ）のサイズが粉末形態の亜鉛（Ｚｎ）粉末および水酸化カリウム（ＫＯＨ）粉末の粒子サイズより小さいものが好ましく、前記多孔性膜の材質は、繊維、金属などいかなる材質でも構わない。
【００２６】
前記ケースは、内部の空気電極部に外部空気の流入が可能となるように空気電極部が占める領域のうち少なくとも一領域に空気孔が形成され得、前記ケースには、内部の空気電極部および負極電極部とそれぞれ電気的に連結される正極端子および負極端子が形成され得る。
【００２７】
本発明による空気亜鉛電池は、平常時には負極電極部に水分供給がないため、放電が起こらないが、ケースの開口部を介して負極電極部に水を少なくとも一回以上流入させる場合、電気を発生させることができるので、多様な応用分野に適用可能であり、例えば海難救助用装置に適用することができる。より具体的に適用例を説明すると、海難救助用ベストにＧＰＳ位置追跡装置を付着する場合、前記ＧＰＳ位置追跡装置のバッテリーとして既存のリチウムイオン電池などを使用する場合、保存期間が長くなるほどすでにほとんど放電されて、海難救助が必要な時点には、ＧＰＳ位置追跡装置が作動しないことがあるが、本発明の空気−亜鉛電池を前記ＧＰＳ位置追跡装置のバッテリーとして内蔵する場合には、外部からの水分流入がない平常時には、放電がほとんど起こらず、海上事故で人が海におぼれるようになると、外部の水が前記空気−亜鉛電池の負極電極部に流入して電気を発生させることができるので、ＧＰＳ位置追跡装置が正常に作動し、これに伴って、海におぼれた人の位置追跡を通じて迅速な救助が可能な利点がある。
【００２８】
他の例として、海難救助用ベストの心臓と当接する部分に発熱装置（ｈｅａｔｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅｓ）を付着する場合、本発明の空気亜鉛電池を前記発熱装置のバッテリーとして内蔵するようになると、外部からの水分流入がない平常時には、放電がほとんど起こらず、海上事故で人が海におぼれるようになると、外部の水が前記空気亜鉛電池の負極電極部に流入して電気を発生させることができるので、前記発熱装置が正常に作動し、これに伴って、海におぼれた人の心臓部に熱を加えることができ、海難事故時に人の生命と直結した最も大きい問題の一つである低体温症を適時に抑制することができ、人命救助時間を最大限確保することができる長所がある。
【００２９】
以下では、本発明に対する理解を助けるために図面を参照して説明する。下記図面は、本発明の理解を助けるための一例に過ぎず、これによって本発明の範囲が制限されるものではない。
【００３０】
図１は、本発明の一例による空気亜鉛電池の外観を示す斜視図である。図１を参照すると、本発明の一例による空気亜鉛電池は、直方体形状のケース１００の上部面に内部に位置する空気電極部２１０に空気が流入し得るように複数の空気孔１１０が形成されており、前記ケース１００の一側面には、内部に位置する負極電極部２３０に水が流入し得るように開口部１２０が形成されており、前記開口部１２０は、内部の負極電極部２３０の亜鉛（Ｚｎ）粉末および水酸化カリウム（ＫＯＨ）粉末が外部に流出することを防止するために多孔性膜１３０が形成されている。
【００３１】
以下では、図１に示された空気−亜鉛電池の内部構造について図２に示された側断面図を参照して説明する。図２を参照すると、本発明による空気−亜鉛電池は、ケース１００内部の上部に空気電極部２１０が位置して、ケース１００の上部面に形成されている複数の空気孔１１０と連通し、前記空気電極部２１０の真下にセパレーター２２０が位置し、前記セパレーター２２０の真下には、負極電極部２３０が位置する。前記負極電極部２３０には、粉末形態の亜鉛（Ｚｎ）粉末および水酸化カリウム（ＫＯＨ）粉末を含んでいて、外部の水分がケース１００の側面に形成されている開口部１２０を介して流入すると、亜鉛（Ｚｎ）粉末と水酸化カリウム（ＫＯＨ）電解液の混合形態になって、負極活物質としての活性を帯びるようになり、本発明の空気−亜鉛電池が電気を発生させることができるようになる。
【００３２】
以上説明したように、本発明の属する技術分野における当業者は、本発明がその技術的思想や必須特徴を変更することなく、他の具体的な形態で実施され得ることを理解することができる。本発明の範囲は、前記の詳細な説明よりは後述する特許請求範囲により示され、特許請求範囲の意味および範囲そしてその等価概念から導き出されるすべての変更または変形された形態が本発明の範囲に含まれると解釈されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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