(57)【要約】【目的】  一次／二次共に共通の方法によって性能を向上させた一次電池と二次電池を提供することを目的とする。【解決手段】  少なくとも正極および負極の電極と、電解液と、電極間を絶縁するためのセパレータからなる一次電池または二次電池の任意の部材に、空気中測定において１ｃｃ当り３０万個以上のマイナストリウムイオンを発生可能なトリウム含有物質を付加する。一次電池の具体的な一例としては、マンガン乾電池１の負極の電極２をマンガンとトリウム含有物質の混合材から形成する。  これにより、一次電池また二次電池の使用時間を延長できまた高電圧を発生でき、そして、二次電池の充電時間を短縮できる。【選択図】  図１【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも正極および負極の電極と、電解液と、電極間を絶縁するためのセパレータからなる一次電池であって、該電池の任意の部材に、空気中測定において１ｃｃ当り３０万個以上のマイナストリウムイオンを発生可能なトリウム含有物質を付加してなる一次電池
【請求項２】
前記トリウム含有物質を負極の電極に付加してなることを特徴とする請求項１の一次電池
【請求項３】
前記負極の電極がカーボンから成り、その表面にトリウムを塗布してなるものであることを特徴とする請求項２の一次電池
【請求項４】
前記負極の電極がカーボンを主材とし、且つトリウムを混合してなるものであることを特徴とする請求項２の一次電池
【請求項５】
前記トリウム含有物質を電解液に付加してなることを特徴とする請求項１の一次電池
【請求項６】
前記トリウム含有物質をセパレータに付加してなることを特徴とする請求項１の一次電池
【請求項７】
前記トリウム含有物質を任意のフィルムに固定し、且つそのフィルムを電池に内装してなることを特徴とする請求項１の一次電池
【請求項８】
前記フィルムがアルミ素材からなることを特徴とする請求項７の一次電池
【請求項９】
少なくとも正極および負極の電極と、電解液と、電極間を絶縁するためのセパレータからなる二次電池であって、該電池の任意の部材に、空気中測定において１ｃｃ当り３０万個以上のマイナストリウムイオンを発生可能なトリウム含有物質を付加してなる二次電池
【請求項１０】
前記トリウム含有物質を負極の電極に付加してなることを特徴とする請求項９の二次電池
【請求項１１】
前記負極の電極がカーボンから成り、その表面にトリウムを塗布してなるものであることを特徴とする請求項１０の二次電池
【請求項１２】
前記負極の電極がカーボンを主材とし、且つトリウムを混合してなるものであることを特徴とする請求項１０の二次電池
【請求項１３】
前記トリウム含有物質を電解液に付加してなることを特徴とする請求項９の二次電池
【請求項１４】
前記トリウム含有物質をセパレータに付加してなることを特徴とする請求項９の二次電池
【請求項１５】
前記トリウム含有物質を任意のフィルムに固定し、且つそのフィルムを電池に内装してなることを特徴とする請求項９の二次電池
【請求項１６】
前記フィルムがアルミ素材からなることを特徴とする請求項９の二次電池
【請求項１７】
前記負極の電極がコーヒー豆の活性カーボン材からなるものであることを特徴とする請求項３、４の一次電池または請求項１１、１２の二次電池
【請求項１８】
前記負極の電極がイチョウの葉の活性カーボン材からなるものであることを特徴とする請求項３、４の一次電池または請求項１１、１２の二次電池
【請求項１９】
電池の筐体にトリウム含有物質が付加されていることを特徴とする請求項１の一次電池または請求項９の二次電池
【請求項２０】
電池に装着可能に構成され、且つ空気中測定において１ｃｃ当り３０万個以上のマイナストリウムイオンを発生可能なトリウム含有物質が固定されていることを特徴とするフィルム
【請求項２１】
前記フィルムがアルミ素材からなることを特徴とする請求項２０のフィルム
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１次電池および２次電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電池には使い切りの一次電池と、充電によって繰り返し使用できる２次電池があり、それらの電池は、懐中電灯そしてノートパソコンや携帯電話機等の携帯機器の電源として種々の形態のものが用いられている。一次電池の具体的なものは、マンガン電池やアルカリ電池で、また、二次電池では鉛電池／ニッカド電池／水素イオン電池／リチウムイオン電池／リチウムポリマー電池等がある。
そして、今日では携帯機器の更なる小型化や軽量化の要求が高まるにつれ、その駆動電源となる電池も日々改良や開発が進められており、小型で高電圧を出力でき、さらには電力を長時間供給することができる電池も出てきている。特に、二次電池においてこの種の電池が多い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、電池は用途や適応する機器によって一次／二次の電池が選ばれるのであって、電池を使う側においては、一次／二次のどちらを選ぶかは二の次であって、自分が使おうとする電池の性能が向上していることを一番に望んでいるのである。その性能とは、電池を長く使用できる／充電時間を短縮できる／高電圧を発生できる等の性能であった。
従って、本発明は上述のことに鑑みてなされたものであり、本出願人は、一次／二次に関係無く電池の性能向上に寄与する素材があるか鋭意検討した。その結果、空気中の水分を電気エネルギーに変換することができるトリウムに着目し、このトリウムによって性能を向上させた一次／二次の両電池を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の要旨とするところは、少なくとも正極および負極の電極と、電解液と、電極間を絶縁するためのセパレータからなる一次電池であって、該電池の任意の部材に、空気中測定において１ｃｃ当り３０万個以上のマイナストリウムイオンを発生可能なトリウム含有物質を付加してなる一次電池である。
また、少なくとも正極および負極の電極と、電解液と、電極間を絶縁するためのセパレータからなる二次電池であって、該電池の任意の部材に、空気中測定において１ｃｃ当り３０万個以上のマイナストリウムイオンを発生可能なトリウム含有物質を付加してなる二次電池である。【０００５】
本発明の電池をさらに詳しく説明すると、一次電池は、使い切りの電池であって、マンガン／アルカリ電池等であり、また、二次電池は、充電によって繰り返し使用できる電池であって、鉛電池／ニッカド電池／水素イオン電池／リチウムイオン電池／リチウムポリマー電池等である。
これらは普通に用いられている既存の電池であり、その内部構造も、正極および負極の電極と、電解液と、電極間を絶縁するためのセパレータからなる。また、電解液は適宜の部材に保持されている場合もあり、その部材が、電極間を絶縁可能に介在する。【０００６】
本発明によれば、これら現在用いられている電池の基本的な構造を変更することなく、空気中測定において１ｃｃ当り３０万個以上のマイナストリウムイオンを発生可能なトリウム含有物質を電池に付加することによって電池（一次／二次）の性能を向上させるものである。付加する部位としては、電極の特に負電極、電解液、セパレータ、さらには、電池の筐体、そして、トリウム含有物質を固定したフィルムを電池に内装する。
トリウム（Ｔｈ）とは、トルマリンという石から採取される元素であり、このトリウムを適宜に負極の電極に付加する。含有物質は、トリウム100％のものも含む。【０００７】
一次電池に用いる場合、トリウム含有物質の電極への付加としては、カーボンを主材とする負極の電極材料となる素材にトリウム含有物質を混合して電極を形成するようにしてもよい。
その混合方法も特に限定するものではなく、具体的には、電極に形成する前のマンガン素材とすり潰したトリウム含有物質を適宜に混ぜ合わせて、その混合素材を適宜に固化させて負極の電極にしてもよい。【０００８】
また、他のトリウム含有物質の電極への付加としては、電池に既設するカーボンから成る負極の電極の表面にトリウム含有物質を塗布するようにしてもよい。
その塗布の方法や塗布する際のトリウムの形態も特に限定するものではなく電極から剥れないように塗布すればよい。勿論、その塗布に際して、トリウム含有物質がより強く電極に固着できるように電極を適宜に処理するようにしてもよい。【０００９】
二次電池に用いる場合、負極の電極へのトリウム含有物質の付加としては、電池に既設するカーボンから成る負極の電極の表面にトリウム含有物質を塗布するようにしてもよい。
その塗布の方法や塗布する際のトリウム含有物質の形態も特に限定するものではなく電極から剥れないように塗布すればよい。勿論、その塗布に際して、トリウム含有物質がより強く電極に固着できるように電極を適宜に処理するようにしてもよい。【００１０】
また、他のトリウム含有物質の電極への付加としては、カーボンを主材とする負極の電極材料となる素材にトリウム含有物質を混合して電極を形成するようにしてもよい。
その混合方法も特に限定するものではなく、具体的には、電極素材に形成する前のカーボン材（活性カーボン）とすり潰したトリウム含有物質を適宜に混ぜ合わせて、その混合素材を適宜に固化させて負極の電極にしてもよい。【００１１】
そのカーボン材は、電池に既設する電極に用いられているカーボン素材に混合してもよいが、他の所望のカーボン材と混合し、その混合素材を適宜に固化させて負極の電極にしてもよい。そのカーボン材の具体的なものは、コーヒー豆から作られるコーヒー豆の活性カーボン材、また、イチョウの葉から作られるイチョウの葉の活性カーボン材である。【００１２】
電解液に付加してもよく、その場合は、トリウム含有物質を２５％以上含有させるのがよい。これにより、空気中測定において１ｃｃ当り３０万個以上のマイナストリウムイオンが発生可能となる。
さらに、セパレータに付加してもよい。この場合は、セパレータにトリウム含有物質を塗布したり、トリウム含有物質を混合さればよい。
さらには、トリウム含有物質を任意のフィルムに固定して、そのフィルムを電池に内装してもよい。フィルムはアルミ素材からなるものがよい。【００１３】
そして、空気中測定において１ｃｃ当り３０万個以上のマイナストリウムイオンを発生可能なトリウム含有物質をフィルムに固定し、そのフィルムを一次電池または二次電池の本体に巻き付けたり、あるいは、貼り付けて使用してもよい。
巻き付けおよび貼り付けにおいては、電池の正負両端子を避けて電池本体に取り付ければよい。固定とは、トリウムがフィルムから脱落しないように設けることであり、例えば、塗布／貼り付け／混合等による固定方法が上げられる。フィルムはアルミ素材からなるものがよい。【００１４】
従って、本発明の電池は、トリウム含有物質を付加したことによって以下の結果が得られた。一次電池では、電池電圧の上昇が確認され、また、負荷の接続による電圧降下が少ないことが確認された。また、２次電池では、一次電池と同様に電池電圧の上昇が確認され、また、負荷の接続による電圧降下が少ないことが確認された。そして、充電時間が短縮することが確認された。【００１５】
しかしながら、負極の電極に付加されたトリウム含有物質から放出されたトリウムイオンの行動について、トリウムイオンが電解液の中で単独で行動しているのか、また、トリウムイオンが電池の既存のイオンに何らかの影響を与えて行動しているのか、あるいは、トリウムイオンと電池の既存のイオンの２つのイオンが共に行動しているのかは定かではない。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の電池は以上のように、電池の基本的な構造を変更することなく、電池の負電極、電解液、セパレータ、さらには、電池の筐体、そして、トリウム含有物質を固定したフィルムを電池に内装することによって性能を向上させているので、従来から普通に使用されている一次また二次の電池に対して容易に適用することができる。
また、電池の製造に関しては、従来の製造ラインを大幅に変更することもなく負極の電極を製造する部分を少し変更するだけで済むことから、製造変更に掛かる負担も極めて少なく経済的にも極めて有利である。
そして、本一次電池また二次電池は、使用時間を延長できまた高電圧を発生でき、また、二次電池の充電時間を短縮できるため、従来使用者が望んでいた性能を十分に満足することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るマンガン乾電池の負極の電極の一例を示す図
【図２】本発明に係るリチウムイオン電池を示す図
【図３】電池に貼り付けたアルミフィルムを示す図
【符号の説明】
【００１８】
１−マンガン乾電池，２−負極の電極，２１−電池の負極端子，３−正極の電極３１−電池の正極端子，４−セパレータ，５−リチウムイオン電池，６−負極の電極，６１−電池の負極端子，７−正極の電極，７１−電池の正極端子，８−セパレータ，９−アルミフィルム，９１−両面テープ，１０−トリウム含有物質
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の電池を以下図面に従って説明すると、図１は、本発明に係るマンガン乾電池の負極の電極の一例を示す図であり、１はマンガン乾電池、２はマンガンとトリウムの混合材から形成した負極の電極、３は電池の正極端子、４はセパレータである。また、２１は電池の負極端子、３１は電池の正極端子である。
そして、普通に市販されているマンガン乾電池の負極の電極を、マンガンとトリウムの混合材から形成した本負極の電極２に変えて実験を行った。勿論、負極の電極２を除く他の部材は普通に市販されているマンガン乾電池と同一である。【００２０】
使用するマンガン乾電池のタイプは単三とし、マンガン（ＭｎＯ３）とトリウム（Ｔｈ）の混合比を約２．３５：１（マンガン１４０ｇ：トリウム６０ｇ）として形成し、これを負極の電極に用いた。その結果を以下に示す。
・端子電圧が１．５Ｖ（従来電池）から６．０Ｖ（本願電池）に上昇した。
・電球負荷で０．５Ｖの電圧降下に至る時間が３０分（従来電池）から６０分本願電池）に延長した。
・電池の端子電圧が４Ｖ以下にならないように、１日１回電球負荷を点灯（時
間的には約５分間）させ、それを１年間続けてから電池の端子電圧を測定した結果４．２Ｖであった。これは、トリウムが有する空気中の水分を電気エ
ネルギーに変換する作用だと思われる。【００２１】
図２は、本発明に係るリチウムイオン電池を示す図であり、本図のリチウムイオン電池は角形電池である。５はリチウムイオン電池、６は負極の電極、７は正極の電極、８はセパレータである。また、６１は電池の負極端子、７１は電池の正極端子である。図では示していないが電池には電解液が収容されている。
そして、普通に市販されているリチウムイオン電池の負極の電極を、コーヒー豆の活性カーボン材とトリウムの混合材から形成した本負極の電極６に変えて実験を行った。勿論、負極の電極６を除く他の部材は普通に市販されているものと同一である。【００２２】
コーヒー豆の活性カーボン材とトリウム（Ｔｈ）の混合比を約３．３４：１（コーヒー豆の活性カーボン材１００ｇ：トリウム３０ｇ）として形成し、これを負極の電極に用いた。その結果を異化に示す。
・端子電圧が３．７Ｖ（従来電池）から４．２Ｖ（本願電池）に上昇した。
・持続時間が６００ｍＡＨ（従来電池）から１２００ｍＡＨ（本願電池）に上昇した。
・充電時間が０から４．２Ｖまで達するのに７分である。【００２３】
図３は、電池に貼り付けたアルミフィルムを示す図であり、左図は、アルミフィルムの断面であり、アルミフィルム９の表面にトリウム１０を塗布したものである。また、９１は貼り付け用の両面テープである。
このアルミフィルム９をマンガン乾電池１とリチウムイオン電池５のそれぞれに貼り付けて実験を行った。
１．マンガン乾電池に貼り付けた際の結果
・端子電圧が１．５Ｖ（従来電池）から２．０Ｖ（本願電池）に上昇した。
・電球負荷で０．５Ｖの電圧降下に至る時間が３０分（従来電池）から４５分（本願電池）に延長した。
２．リチウムイオン電池に貼り付けた際の結果
・持続時間が６００ｍＡＨ（従来電池）から９００ｍＡＨ（本願電池）に上昇した。
・充電時間が０から３．７Ｖまで達するのに３時間（従来電池）から３０分（本願電池）に短縮した。【００２４】
鉛二次電池の電解液をトリウム含有物質を２５％含有する電解液に交換した結果を以下に示す。本測定をするための試験回路は、本二次電池の両極（プラス／マイナス）に適当な負荷を接続して電圧の時間経過の変化を測定した。
１．普通の電解液を入れた鉛二次電池の結果
・満充電電圧１８．１２Ｖで、放電電流１Ａでの１０時間後の電圧は、６．５０Ｖであった。
２．トリウム含有物質を２５％含有する電解液の結果
・満充電電圧１８．１２Ｖで、放電電流１Ａでの１０時間後の電圧は、９．８８Ｖであった。
また、１．の６．５０Ｖ付近まで降下するまでは、さらに５〜６時間を要した。（１５時間後の電圧は、６．７８Ｖ／１６時間後の電圧は、６．３０Ｖ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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