(57)【要約】【課題】電解液が漏れ出すおそれのない金属空気電池を提供する。【解決手段】空気正極５は水平状態で下面のみ電解液２の表面に接した状態となるため、空気正極５の上面から酸素を取り込むことができ、発電能力を十分に発揮することができる。空気正極５は下面が電解液２の表面に接しているだけなので、水圧が加わることがなく電解液２が漏れ出すおそれがない。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属負極と空気正極とを電解液を保持した容器に組み合わせ、金属負極と空気正極との間に電解液を存在させて起電力を得る金属空気電池であって、
金属負極を下に空気正極を上にした状態で両極をそれぞれ水平状態で絶縁性を有するホルダに固定し、
該ホルダを金属負極は電解液中に浸漬し且つ空気正極は下面のみ電解液に接する状態で容器に組み合わせたことを特徴とする金属空気電池。
【請求項２】
空気正極の下面が通気性及び防水性を有する平板状の炭素板で形成されていることを特徴とする請求項１記載の金属空気電池。
【請求項３】
金属負極がマグネシウムに少なくともカルシウムを混ぜたマグネシウム合金で形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の金属空気電池。
【請求項４】
金属負極に不溶性溶解物を落下させる開口が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項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ものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より金属負極と空気正極を組み合わせた金属空気電池が知られている。金属負極はマグネシウム等の金属板で、容器に保持された電解液内に垂直状態で浸漬される。空気正極は電解液を保持する容器の側面の一部を構成し、金属負極と同様に垂直状態で設置される。具体的には容器の側面に形成した開口に空気正極を構成する部材を嵌め込んで周囲を封止する。
【０００３】
このように垂直に設置された空気正極の内面は電解液に接し外面は大気に接する。空気正極を通して酸素を電解液内に取り込むことができる。金属負極は電子を放出して金属イオンとなり電解液中に溶出する。空気正極ではその電子を受け取り起電力が発生する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１３４１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような従来の技術にあっては、電解液を保持した容器の側面に空気正極を組み込むため、周囲を封止したとしても、特に空気正極の下部において電解液の水圧が加わり、電解液が漏れ出すおそれがある。
【０００６】
本発明は、このような従来の技術に着目してなされたものであり、電解液が漏れ出すおそれのない金属空気電池を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の特徴によれば、金属負極と空気正極とを電解液を保持した容器に組み合わせ、金属負極と空気正極との間に電解液を存在させて起電力を得る金属空気電池であって、金属負極を下に空気正極を上にした状態で両極をそれぞれ水平状態で絶縁性を有するホルダに固定し、該ホルダを金属負極は電解液中に浸漬し且つ空気正極は下面のみ電解液に接する状態で容器に組み合わる。
【０００８】
本発明の第２の特徴によれば、空気正極の下面が通気性及び防水性を有する平板状の炭素板で形成される。
【０００９】
本発明の第３の特徴によれば、金属負極がマグネシウムに少なくともカルシウムを混ぜたマグネシウム合金で形成されている。
【００１０】
本発明の第４の特徴によれば、金属負極に不溶性溶解物を落下させる開口が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の第１の特徴によれば、金属負極は電解液内に十分浸漬し、空気正極は水平状態で下面のみ電解液の表面に接した状態となるため、空気正極の上面から酸素を取り込むことができ、発電能力を十分に発揮することができる。空気正極は下面が電解液の表面に接しているだけなので、水圧が加わることがなく電解液が漏れ出すおそれがない。
【００１２】
本発明の第２の特徴によれば、空気正極の下面をある程度の強度を有する炭素板で形成するため、空気正極の形成が容易である。炭素板が平板状のため、電解液の表面と隙間なく接することができる。
【００１３】
本発明の第３の特徴によれば、金属負極を主としてマグネシウムで形成するため安価である。またカルシウムの合金化により金属負極の表面に不動態被膜が形成されるのを抑制することができる。
【００１４】
本発明の第４の特徴によれば、金属負極に開口が形成されているため、金属負極の上面から発生する不溶性溶解物を開口を通して落下させることができる。不溶性溶解物を金属負極から排除することができるため、金属負極の機能を維持することができると共に不溶性溶解物の回収が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】金属空気電池を示す断面図。
【図２】空気正極を示す分解斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１及び図２は本発明の好適な実施形態を示す図である。
【００１７】
容器１には電解液２が満たされている。電解液２は塩化ナトリウム水溶液等が好適である。濃度は海水程度から飽和まで使用可能であるが５〜１５重量％が好適である。ｐＨは７〜１１に調整されている。容器１には上部に長方形の取付口３が形成されている。
【００１８】
この取付口３内に金属負極４と空気正極５を保持したホルダ６が上から設置されている。ホルダ６は絶縁性を有する樹脂製で上部にフランジ７を有する角筒形状である。ホルダ６は上下に貫通する構造で、下部に金属負極４が、上部に空気正極５が保持されている。
【００１９】
金属負極４はマグネシウム合金で、マグネシウム金属にアルミニウムやカルシウム等の成分が合金化されている。金属負極４はホルダ６の下部に形成された凹部８内に嵌め込まれている。
【００２０】
金属負極４には斜め角度を有するスリット状の開口９が複数形成されている。この斜めに形成された複数の開口９は上下方向でオーバーラップしており、空気正極５側から見て金属負極４が存在していない部分がない。つまり空気正極５の全面に対面するように金属負極４が存在している。
【００２１】
ホルダ６の内面上部には上下一対の凸部１０、１１が形成され、その凸部１０、１１の上にそれぞれ平板状の炭素板１２、１３が設置されている。炭素板１２、１３は通気性と防水性を兼ね備えている。尚、上側の炭素板１３は防水性がなくても良い。下側の炭素板１２と凸部１０との間には防水シール材１４が施されている。
【００２２】
上下一対の炭素板１２、１３とホルダ６の内面とで空間が形成されてるため、そこに炭素粉末１５が充填されている。この炭素粉末１５には、触媒１６としての白金や図示せぬ導電性粉体が分散されている。また銅製の集電体１７が炭素粉末１５中に設けられている。これらの上下一対の炭素板１２、１３とその間に充填された成分により空気正極５が構成される。
【００２３】
このような空気正極５と金属負極４とを備えたホルダ６を、容器１の取付開口３内に設置することにより、金属負極４は十分に電解液２の中に浸漬した状態となる。
【００２４】
また空気正極５は炭素板１２で形成される下面のみが電解液２の表面に接した状態となる。空気正極５の下面と電解液２の表面は完全に一致する必要はなく、空気正極５の下面の方が電解液２の表面よりも若干下方に位置する方が、空気正極５の下面が電解液２と確実に接するため好適である。
【００２５】
特にこの実施形態では、平板状の炭素板１２を用いたため、下側の炭素板１２と電解液２とが隙間なく接する。このように空気正極５は電解液２の表面と接しているだけなので、大きな水圧が加わることがなく電解液２が漏れ出すおそれがない。
【００２６】
空気正極５の上面は空気に接しており、上部の炭素板１３から酸素を取り込むことができる。従って電解液２中の金属負極４の表面からはマグネシウムイオンが溶出して電子を電解液２中に放出し、その電子を空気正極５から取り込んだ酸素で受け取ることができるため起電力が発生する。
【００２７】
電解液２のｐＨは７〜１１に調整され、７以上のアルカリであることにより金属負極４から水素が発生しずらく、１１以下であることにより金属負極４の表面に不動態被膜が発生しずらい。またカルシウムの合金化によっても金属負極４の表面に不動態被膜が形成されるのを抑制することができる。
【００２８】
空気正極５に対する全面に金属負極４が存在しているため、金属負極４の全面から確実にマグネシウムイオンが溶出する。溶出したマグネシウムイオンは不溶性溶解物（水酸化マグネシウム）となって容器１の底部に沈殿する。金属負極４の上面側からも不溶性溶解物が発生するが、その不溶性溶解物はスリット状の開口９を通って落下する。このように金属負極４を水平に設置したとしても、不溶性溶解物が金属負極４の上部に堆積することはない。そのため不溶性溶解物を金属負極４から排除することができ、金属負極４の機能を維持することができると共に、不溶性溶解物の回収が容易となる。
【符号の説明】
【００２９】
１  容器
２  電解液
４  金属負極
５  空気正極
６  ホルダ
９  開口
【図１】
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【図２】
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