空気電池

空気電池(くうきでんち)とは正極活物質として空気中の酸素、負極活物質として金属を用いる電池の総称である。金属空気電池とも呼ばれ、燃料電池の一種として分類される。
概要.
正極には表面積を増やすため多孔質にしたガス拡散電極が用いられる。負極に亜鉛を使用した電池が古くから利用されており、近年アルミニウム、マグネシウム、リチウム等を用いる形式が注目されている。充電は充電専用電極または負極と電解液を交換するメカニカルチャージが使用される。現在利用されている方式としてはシールで密封した状態で提供され、使用開始時にシールを剥がし空気穴をあけることで放電が始まる一次電池の乾電池形式のものだが、負極の活物質を補充することで燃料電池としての性格も持たせられるため、電気自動車向けとして近年研究が進められている。
特徴.
正極側の活物質が酸素なので電池容器内に正極活物質を充填する必要が無い。そのために電池容器内の大部分の空間に負極側活物質を充填することができ、放電容量を大きくすることができる。これは原理的に化学電池の中で最も大きなエネルギー密度にできることを意味する。そのため、同規模の体積の場合リチウムイオン電池と比べても大容量化が可能である。一方、正極は空気を取り入れるので構造が複雑になる。電解液が徐々に蒸発するので密閉化(シールドバッテリー)が困難。
放電容量の比較.
負極活物質となる金属によって電池としての性能は異なる。2010年において自動車向けに使用される一般的なリチウムイオン電池は200Wh/kg程度であるため、重量あたりの電気容量は飛躍的に増大しうる。
実用化への課題.
空気亜鉛電池が古くから利用されているにもかかわらず、他のよりエネルギー密度の高い金属を用いた空気電池の実用化への道は険しい。詳しくは個々の記事に記載されているので、本記事では全般的な課題を述べる。