特許 6019338 空気電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6019338

(24)【登録日】2016年10月14日

(45)【発行日】2016年11月2日

(54)【発明の名称】空気電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 12/06 20060101AFI20161020BHJP

【ＦＩ】

   H01M12/06 Z

   H01M12/06 G

   H01M12/06 F

【請求項の数】7

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-111633(P2016-111633)

(22)【出願日】2016年6月3日

【審査請求日】2016年6月6日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】311006216

【氏名又は名称】津田 真理

(74)【代理人】

【識別番号】100183575

【弁理士】

【氏名又は名称】老田 政憲

(72)【発明者】

【氏名】津田 真理

【審査官】 植前 充司

(56)【参考文献】

【文献】 特許第５９３６１６３（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開２０１５−４１４９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１３７８６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−７５２６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２０３５５２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ １２／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

負極活物質となる金属を含む負極と、
上記負極の金属をイオン化させる電解質と導電性粒子とを含んだ固体状に形成されて酸素を正極活物質とする正極と、
上記正極及び上記負極の間に介在されており、上記正極に含まれている電解質を上記負極へ透過させ且つ上記負極で生じた金属イオンを上記正極へ透過させるシート層とを備え、
上記シート層は、電解液を含んでおらず且つ吸湿性を有する材料によって構成され、上記正極に含まれている電解質は、空気中の水分を吸収した上記シート層に浸透して上記負極へ移動可能になると共に、上記負極で生じた金属イオンは、空気中の水分を吸収した上記シート層に浸透して上記正極へ移動可能になっており、
上記正極は、上記電解質及び上記導電性粒子を担持すると共に多数の孔を有する基材を備えている、空気電池。

【請求項2】

請求項１に記載の空気電池において、
上記基材は、多数の繊維材が集合して一体に形成され、該繊維材同士の間に間隙が設けられることにより上記多数の孔が形成されている、空気電池。

【請求項3】

請求項２に記載の空気電池において、
上記繊維材は、和紙を構成する繊維材である、空気電池。

【請求項4】

請求項１乃至３の何れか１つに記載の空気電池において、
上記電解質を含む電解質層が、上記正極の表面部分に設けられている、空気電池。

【請求項5】

請求項４に記載の空気電池において、
上記電解質層は、印刷により形成されている、空気電池。

【請求項6】

請求項１乃至５の何れか１つに記載の空気電池において、
上記電解質には塩化ナトリウムが含まれており、
上記導電性粒子は炭素材料からなる、空気電池。

【請求項7】

請求項１乃至６の何れか１つに記載の空気電池において、
上記電解質には、炭酸水素ナトリウムが含まれている、空気電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空気電池に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、空気電池は、負極と、正極と、負極及び正極の間に設けられた電解液層とを備えている。例えば、特許文献１及び２には、電解液層の一例が記載されている。すなわち、特許文献１には、塩化カリウム、塩化ナトリウム、水酸化カリウム等の水溶液を電解液として保持する電解液保持層が開示されている。

【0003】

また、特許文献２には、所定量のカーボン粒子、固体電解質粒子、及びバインダーに適量のエタノール等の溶媒を加えて混合し、得られた混合物をロールプレスで所定の厚みに圧延して、乾燥及び切断して正極層を形成することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１５−４１４９９号公報

【特許文献2】特開２０１４−７５２６９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、上記特許文献１に記載の空気電池では、電解液が蒸発又は揮発すると電池性能が著しく低下するという問題や、電極に設けた端子が腐食してしまうという問題がある。そのため、電解液の蒸発又は揮発を防いだり、電解液を適宜補充するという電解液の減少を防ぐ対策を講じなければならなかった。

【0006】

また、上記特許文献２に記載の空気電池は、正極が圧延して形成された構成となっているので、正極の内部へ空気を取り込むことができず、正極の表面だけが空気に接触するものである。したがって、空気電池１の発電効率を高めることが難しいという問題がある。

【0007】

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、空気電池について、電解液を不要にし且つ発電効率を大幅に高めようとすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る空気電池は、負極活物質となる金属を含む負極と、上記負極の金属をイオン化させる電解質と導電性粒子とを含んだ固体状に形成されて酸素を正極活物質とする正極と、上記正極及び上記負極の間に介在されており、上記正極に含まれている電解質を上記負極へ透過させ且つ上記負極で生じた金属イオンを上記正極へ透過させるシート層とを備え、上記シート層は、電解液を含んでおらず且つ吸湿性を有する材料によって構成され、上記正極に含まれている電解質は、空気中の水分を吸収した上記シート層に浸透して上記負極へ移動可能になると共に、上記負極で生じた金属イオンは、空気中の水分を吸収した上記シート層に浸透して上記正極へ移動可能になっている。そして、上記正極は、上記電解質及び上記導電性粒子を担持すると共に多数の孔を有する基材を備えている。

【0009】

上記基材は、多数の繊維材が集合して一体に形成され、該繊維材同士の間に間隙が設けられることにより上記多数の孔が形成されていることが好ましい。さらに、上記繊維材は、和紙を構成する繊維材であることが望ましい。

【0010】

上記電解質を含む電解質層が、上記正極の表面部分に設けられていることが望ましい。さらに、上記電解質層は、印刷により形成されていることが好ましい。

【0011】

上記電解質には塩化ナトリウムが含まれており、上記導電性粒子は炭素材料からなることが好ましい。また、上記電解質には、炭酸水素ナトリウムが含まれていることが望ましい。

【発明の効果】

【0012】

本発明に係る空気電池は、シート層が電解液を含んでおらず且つ吸湿性を有する。そして、正極の電解質は、空気中の水分を吸収したシート層に浸透して負極へ移動し、負極の金属をイオン化させて電子を発生させる。一方、負極で生じた金属イオンは、空気中の水分を吸収したシート層に浸透して正極へ移動する。また、金属イオンは、正極内で導電性粒子を伝って移動する。正極では酸素が電子を受け取って金属イオンと反応する。こうして、空気電池により発電が行われる。

【0013】

このように、本発明に係る空気電池では、電解質が含まれた固体状の正極とシート層と負極とを備えており、電解液を有しない構成としたので、電解液を減少させないための対策を不要としながらも安定した電池性能を得ることができる。さらに、電解液を用いないので、空気電池の取り扱いが容易になる効果を得ることもできる。しかも、正極と負極との間にシート層を介在させるという構成にしたので、空気電池の厚み大幅に薄くすることができる。その結果、空気電池を設置する場所の自由度を高めることができる。

【0014】

そのことに加え、正極が多数の孔を有する基材を備え、その基材が電解質及び導電性粒子を担持する構成としたので、周囲の空気を孔から基材の内部へ取り込むことができる。よって、正極と空気との接触面積が増大し、発電の効率を大幅に高めることが可能になる。

【0015】

さらに、基材を多数の繊維材の集合体により形成すれば、繊維材の密度を調整することで繊維材同士の間に間隙を容易に形成できる。よって、その間隙からなる孔を多数有する基材を好適に形成することが可能となる。特に、和紙を構成する繊維材を用いれば、耐久性が高くて軽い基材が得られるのでより好適である。

【0016】

ここで、正極に配線等を接続するために金属板等の端子を正極に設けることが望ましい。しかし、正極の電解質が端子に接触すると、端子が腐食するおそれがある。そこで、電解質を含む電解質層を正極における特定の表面部分に設けるようにすれば、電解質層と端子とを互いに離隔して配置し、端子側への電解質の浸透を抑制することが可能になる。よって、電解質による端子の腐食が抑制される。また、電解質層は印刷により好適に形成することができる。

【0017】

さらにまた、電解質として塩化ナトリウムを含み、導電性粒子を炭素とすることによって、良好な電池性能を得ることができる。特に、電解質として炭酸水素ナトリウムを含むようにすれば、発電効率をより高めることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、本実施形態における空気電池を模式的に示す側面図である。

【図2】図２は、本実施形態おける空気電池を示す正面図である。

【図3】図３は、図２におけるIII−III線断面図である。

【図4】図４は、本実施形態おける空気電池の負極近傍を拡大して示す断面図である。

【図5】図５は、本実施形態における正極の構造を拡大して示す模式図である。

【図6】図６は、その他の実施形態における空気電池の構造を示す断面図である。

【図7】図７は、本実施形態における複数の空気電池が並列に接続された構造を示す正面図である。

【図8】図８は、本実施形態における複数の空気電池が直列に接続された構造を示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。

【0020】

図１は、本実施形態１における空気電池１の原理を模式的に示している。図１に示すように、空気電池１は、酸素を正極活物質とする正極１１と、負極活物質となる金属を含む負極１２と、正極１１及び負極１２の間に介在されたシート層１３とを備えている。シート層１３は、正極１１及び負極１２のそれぞれに接触している。

【0021】

負極１２に含まれる負極活物質としての金属は、例えばアルミニウムである。例えば矩形状のアルミニウム板やアルミニウム箔によって負極１２を構成することが可能である。負極１２は、空気電池１による発電（放電）が進むにつれて厚みが減少していく。そのため、空気電池１を使用する期間に応じて厚みを設定すればよい。負極１２の厚みは、例えば３ｍｍ程度としてもよい。尚、負極１２に含まれる金属は、アルミニウム以外にも例えばマグネシウムや金属リチウム等の他の金属であってもよい。

【0022】

正極１１は、負極１２の金属をイオン化させる電解質と導電性粒子とを含んだ固体状に形成されている。正極１１は、後に詳述するように、多数の孔３７を有する基材３５を備えている。

【0023】

正極１１に含まれている導電性粒子は、負極１２で生じた金属イオン及び電子を正極１１内で移動可能にする。導電性粒子は、例えば活性炭の粒子である。この導電性粒子には、活性炭以外の炭素材料（例えばカーボンブラックやグラファイト等）利用することも可能である。しかし、正極１１に酸素を取り入れやすくするためには、多孔質である活性炭を利用することが望ましい。また、金属等の他の導電性材料を上記導電性粒子としてもよい。

【0024】

正極１１に含まれている電解質は、例えば塩化ナトリウムである。電解質としての塩化ナトリウムには、天然塩等の粒子が比較的粗い塩（粗塩）を用いることが望ましい。そのことにより、空気電池１の電池性能を高められることが本願発明者の実験により分かっている。すなわち、天然塩等の粗塩を用いると、負極１２の金属の分解速度が速くなり、また負極１２の全体を略均一に分解することができる。尚、電解質は、塩化ナトリウム以外にも、負極１２の金属材料に応じてその金属材料をイオン化させやすい電解質を適用すればよい。

【0025】

シート層１３は、正極１１に含まれている電解質を負極１２へ透過させると共に、負極１２で生じた金属イオンを正極１１へ透過させるように構成されている。また、シート層１３は、絶縁材料によって形成されている。

【0026】

例えば、シート層１３は、紙や布等の吸湿性を有する材料によって形成されている。シート層１３の厚みは例えば０．５ｍｍ程度である。シート層１３が吸湿性を有しているので、空気中の水分を吸収したシート層１３に正極１１の電解質が浸透し、その電解質が正極１１から負極１２へ移動可能となる。さらに、空気中の水分を吸収したシート層１３に負極１２で生じた金属イオンが浸透し、その金属イオンが負極１２から正極１１へ移動可能となる。

【0027】

さらに、シート層１３は、例えば紙、布及び樹脂等の各材料からなる場合であっても、複数の貫通孔（図示省略）を形成しておくことが望ましい。そのことにより、電解質及び金属イオンをより透過させやすくなるので、電池性能をより高めることができる。

【0028】

シート層１３は、空気電池１の使用前において電解質を含んでいない。しかしながら、シート層１３は、正極１１に含まれる電解質と同じ電解質を空気電池１の使用前から予め含ませておくことが可能である。そのことにより、空気電池１の使用開始直後から速やかに電解質を負極１２へ供給して電池反応をスムーズに開始させることができる。

【0029】

予め電解質を含むシート層１３は、例えば５重量％程度の電解質（塩化ナトリウム等）を含む水溶液に紙や布等からなるシート材を浸漬し、その後にシート材を乾燥させることによって作成できる。

【0030】

そして、上記空気電池１では、図１に矢印Ａで示すように、正極１１に含まれる電解質（塩化ナトリウム）がシート層１３を透過して負極１２へ移動する。負極１２へ到達した塩化ナトリウムは、負極１２を構成している金属（アルミニウム）をイオン化させると共に、電子を発生させる。

【0031】

負極１２で生じた電子は、図１に矢印Ｂで示すように、正極１１へ向かって配線１４を流れる。一方、負極１２で生じた金属イオン（アルミニウムイオン）は、図１に矢印Ｃで示すように、シート層１３を透過して正極１１へ移動する。正極１１に到達したアルミニウムイオンは、正極１１に含まれている導電性粒子（活性炭）を伝って正極１１内を移動する。そして、正極１１周りにおける空気中の酸素が電子を受け取ってアルミニウムイオンと反応する。こうして、空気電池１により発電が行われる。

【0032】

空気電池１は、例えば建物（図示省略）における壁の内部、床下、及び天井裏等に収容することができる。空気電池１を１年間発電させると、アルミニウムの厚みは約０．１ｍｍ減少する。したがって、建物の耐用年数を５０年として想定すると、アルミニウムの厚みを約５ｍｍとすることにより、この建物において空気電池１を電源として５０年間使用することができる。

【0033】

空気電池１を建物における壁の内部、床下、及び天井裏に収容すれば、建物の室内や室外から空気電池１が視認されないようにしつつ、壁の内部、床下及び天井裏におけるスペースを有効に利用することができる。さらに、太陽電池のように日当たりを考慮する必要がないので、建物に電池を設置できる範囲が広くなり、昼夜を問わず発電できるので１日当たりの発電量を大幅に増加させることができる。

【0034】

ここで、図２〜図８は、本実施形態における空気電池１を示している。図２は、空気電池１の要部外観を示し、図３は、図２におけるIII−III線断面を示している。空気電池１は、図２及び図３に示すように、帯状の正極１１と、正極１１の一端側にシート層１３を介して設けられた負極１２とを備えている。

【0035】

シート層１３は、正極１１の一端側部分に巻き付けられている。負極１２は、例えばアルミニウム箔等の金属箔であり、上記シート層１３に巻き付けられている。このようにして、シート層１３が正極１１と負極１２との間に介在されており、正極１１と負極１２がシート層１３によって絶縁されている。

【0036】

正極１１の負極１２が配置されていない他端側には、配線１４を接続するための端子１５が設けられている。一方、負極１２には、配線１４を接続するための端子１６が設けられている。端子１５，１６は例えば銅等の金属層からなる。

【0037】

次に、正極１１について詳述する。正極１１は、多数の孔３７を有する基材３５を備えている。図５は、正極１１の一部を拡大して模式的に示している。図５に示すように、基材３５は、多数の繊維材３６が集合して一体に形成され、その繊維材３６同士の間に間隙が設けられることにより多数の孔３７が形成されている。

【0038】

繊維材３６は、例えば和紙を構成する繊維材３６であることが好ましい。和紙を構成する繊維材３６とは、楮（こうぞ）、三椏（みつまた）、及び雁皮（がんぴ）等の繊維材である。さらに、和紙と同様にトロロアオイの根を「ねり」として用いる。しかし、基材３５は、通常の和紙よりも繊維材３６の密度が低い。したがって、上述のように繊維材３６同士の間には、比較的大きな間隙（つまり孔３７）が多数形成されている。このように、基材３５は、和紙とは異なり、多くの孔３７が形成されることによって空気が容易に透過できるようになっている。

【0039】

基材３５は、電解質及び導電性粒子を担持している。電解質には塩化ナトリウムが含まれており、導電性粒子は活性炭などの炭素材料からなることが好ましい。また、電解質には、例えば炭酸水素ナトリウム（重曹）が含まれていることが望ましい。炭酸水素ナトリウムは両性電解質であって、これを塩化ナトリウムと共に電解質として含むことにより、電解質が塩化ナトリウムのみである場合に比べて空気電池１の出力を高めることができる。

【0040】

炭酸水素ナトリウムは、２％以上３７％以下の添加量とすることが好ましい。本出願人が実験したところによると、炭酸水素ナトリウムの添加量が２％未満であると出力は顕著に高まらなかった。炭酸水素ナトリウムの添加量を２％から上げていくと出力も上がる傾向にあったが、３７％を超えると空気電池１の出力が低下する傾向となった。これは、基材３５に担持される炭酸水素ナトリウムの量が多くなりすぎて電子の移動が阻害されることが原因だと考えられる。よって、炭酸水素ナトリウムの添加量は、２％以上３７％以下であることが好ましい。

【0041】

本実施形態では、図３及び図４に示すように、塩化ナトリウム及び炭酸水素ナトリウムを含む電解質層３９が正極１１の表面部分に設けられている。電解質層３９は、シルク印刷等の印刷により形成されている。電解質層３９をシルク印刷する場合、電解質と繊維材３５との混合材料を基材３５の一端側の表面部分に印刷すればよい。

【0042】

尚、図５に示すように、正極１１の一端側部分を、基材３５の表面から内部に亘って電解質が含まれた電解質含有部４０とした構成としてもよい。電解質含有部４０は、活性炭を担持した基材３５の一端側を電解質の水溶液に浸漬し乾燥させることによって形成できる。

【0043】

このように正極１１が電解質含有部４０を有する構成としても、空気電池１の正極１１として機能するが、長時間使用しているうちに電解質含有部４０の電解質が基材３５を浸透して正極１１の他端側の端子１５へ到達し、この端子１５が腐食する虞がある。これに対し、電解質層３９を印刷した構成とすれば、電解質の移動が抑制されるので、端子１５の腐食を好適に防止することが可能になる。

【0044】

次に、正極１１の製造方法について説明する。
＜製造方法１＞
正極１１の製造方法１では、まず、楮（こうぞ）、三椏（みつまた）、及び雁皮（がんぴ）の少なくとも一種を含む繊維材３６と、トロロアオイの根から抽出した「ねり」とを水に分散させた溶液を用意する。この溶液における繊維材３６及び「ねり」の濃度は、通常の和紙を製造する溶液の濃度に対して、３２％以上５５％以下とすることが望ましい。さらに、この溶液に活性炭等を加えて分散させる。

【0045】

繊維材３６及び「ねり」の濃度が３２％未満であると、正極１１とした場合に孔３７が大きくなりすぎて電流が流れにくくなった（つまり正極１１の内部抵抗が大きくなりすぎてしまう）。一方、繊維材３６及び「ねり」の濃度が５５％を超えると、特に「ねり」の影響が大きくなり、活性炭の孔を塞いでしまうことから、空気電池１の出力が低下する傾向が大きくなった。よって、繊維材３６及び「ねり」の溶液濃度は、通常の和紙を製造する溶液の濃度に対して、３２％以上５５％以下とすることが望ましい。

【0046】

この繊維材３６と「ねり」と活性炭等との混合溶液を網状の簀（す）を用いて和紙の紙漉きと同様に漉く。続いて、漉かれた繊維材３６等を簀から乾燥台へ移して乾燥させる。こうして、基材３５を製造する。その後、例えば塩化ナトリウム及び炭酸水素ナトリウムを含む電解質層３９をシルク印刷等により基材３５に形成する。一方、基材３５の一端側部分を上記電解質の水溶液に浸漬して乾燥させることにより、電解質含有部４０を形成してもよい。こうして、正極１１を製造する。

【0047】

＜製造方法２＞
正極１１の製造方法２では、まず、楮（こうぞ）、三椏（みつまた）、及び雁皮（がんぴ）の少なくとも一種を含む繊維材３６と、トロロアオイの根から抽出した「ねり」とを水に分散させた溶液を用意する。この溶液における繊維材３６及び「ねり」の濃度は、通常の和紙を製造する溶液の濃度に対して、４０％以上１００％以下とすることが望ましい。

【0048】

次に、繊維材３６と「ねり」との混合溶液を網状の簀（す）を用いて和紙の紙漉きと同様に漉く。続いて、簀に漉かれた繊維材３６等の全体に活性炭等を振りかける。次に、この繊維材３６等を、活性炭等が振りかけられた面が下になるように乾燥台へ移す。その後、乾燥台に移された繊維材３６等の表面に活性炭等を振りかける。このことにより、漉かれた繊維材３６等の両面に活性炭等が付与されて浸透する。続いて、活性炭等が付与された繊維材３６等を乾燥台にて乾燥させる。こうして、基材３５を製造する。

【0049】

その後、製造方法１と同様に、例えば塩化ナトリウム及び炭酸水素ナトリウムを含む電解質層３９をシルク印刷等により基材３５に形成する。一方、基材３５の一端側部分を上記電解質の水溶液に浸漬して乾燥させることにより、電解質含有部４０を形成してもよい。こうして、正極１１を製造する。

【0050】

この製造方法２において、繊維材３６及び「ねり」の濃度は、１００％から低くするにつれて空気電池１の出力が大きくなったが、４０％未満にすると、正極１１とした場合に孔３７が大きくなりすぎて電流が流れにくくなった。よって、繊維材３６及び「ねり」の溶液濃度は、通常の和紙を製造する溶液の濃度に対して、４０％以上１００％以下とすることが望ましい。

【0051】

次に、空気電池１の使用方法について説明する。
図７及び図８に示すように、複数の空気電池１を接続することによって所望の出力及び容量を得ることができる。例えば、図７に示すように、複数の空気電池１を横に並んで配置させた状態で、各端子１６を配線板４５によって接続する。こうして、複数の空気電池１を並列に接続する。配線板４５は、絶縁材料からなる絶縁板に複数の貫通孔（図示省略）が形成されていて、その貫通孔に金属膜が形成されている。そのことにより、配線板４５の表側と裏側との間で導通が取れるようになっている。

【0052】

次に、並列に接続した空気電池１を複数組作成し、これらの並列接続された空気電池１の組を、図８に示すように、左右の向きを交互に反対向きとしながら上下に積層する。このとき、下側の空気電池１における正極１１の端子１６は、上側の空気電池１における負極１２の端子１５に配線板４５を介して接続される。一方、上側の負極１２と下側の正極１１との間には絶縁板４６を介在させる。こうして、並列接続された空気電池１の組同士を直列に接続する。空気電池１の積層方向の固定には、例えばスプリングビスを用いることが好ましい。そのことにより、空気電池１に使用に伴って負極１２の厚みが減少しても、各空気電池１を確実に固定することが可能になる。

【0053】

以上説明したように、本実施形態の空気電池１によると、電解質が含まれた固体状の正極１１とシート層１３と負極１２とを備えており、電解液を有しない構成としたので、電解液の蒸発や揮発を防止するための構造や、電解液を補充する構成等、電解液を減少させないための対策を不要としながらも安定した電池性能を得ることができる。しかも、正極１１と負極１２との間にシート層１３を介在させるという構成にしたので、空気電池１の厚みを大幅に薄くすることができる。その結果、空気電池１を設置する場所の自由度を高めることができる。

【0054】

特に、シート層１３が電解液を含んでおらず且つ空気中の水分を吸収することによって、正極１１の電解質を当該シート層１３に浸透させて負極１２へ移動させると共に負極１２の金属イオンを当該シート層１３に浸透させて正極１１へ移動させる構成であるため、空気中の水分及び酸素を利用した電解液を有しない空気電池を、取り扱いが非常に容易な形で実現できる。

【0055】

そのことに加え、空気電池１の正極１１が多数の孔３７を有する基材３５を備え、その基材３５が電解質及び活性炭等を担持する構成とすることにより、周囲の空気を孔３７から基材３５の内部へ取り込むことができるので、正極１１と空気との接触面積が増大し、発電の効率を大幅に高めることができる。

【0056】

ここで、従来のように電解液層を備えた空気電池では、電解液層に接触する正極が本実施形態のように多数の孔３７を有する構成であると、電解液層の電解液を正極によって保持できず、電解液が正極を透過して外部へ漏れ出てしまう問題がある。これに対し、本実施形態の空気電池１は、電解液を含んでおらず、シート層１３を備えた構成であるので、このように多数の孔３７が形成された正極１１を備えることができる。

【0057】

さらにまた、基材３５を多数の繊維材３６の集合体により形成したことにより、繊維材３６の密度を調整することで繊維材３６同士の間に間隙を容易に形成できる。よって、その間隙からなる孔３７を多数有する基材３５を好適に形成できる。特に、和紙を構成する繊維材３６を用いることにより、耐久性が高くて軽い基材３５が得られるのでより好適である。

【0058】

さらに、電解質を含む電解質層３９を正極１１における一端側の表面部分に設けるようにしたので、電解質層３９と端子１５とを互いに離隔して配置し、端子１５側への電解質の浸透を抑制することができる。よって、電解質による端子１５の腐食を抑制できる。また、電解質層３９は、シルク印刷等の印刷によって好適に形成することができる。

【0059】

さらに、電解質として塩化ナトリウム及び炭酸水素ナトリウムを含むようにしたので、空気電池１の発電効率を大幅に高めることができる。尚、炭酸水素ナトリウムのみを正極１１の電解質としてもよい。炭酸水素ナトリウムのみを用いる場合、添加量を約１２．５％とすることが好ましい。さらに、添加量が約５％の塩化ナトリウムと、添加量が約７％の炭酸水素ナトリウムとを混合して用いることがより好ましい。

【0060】

尚、空気電池１の形状は、矩形板状以外にも、設置場所に応じて例えば円盤状や三角板状等の他の任意の形状とすることが可能である。また、空気電池１は建物に限らず、例えば自動車、船、及び飛行機等のように内部空間を有する個体や移動体等に幅広く設置することができる。さらに、上記空気電池１を蓄電池として利用することも可能である。

【産業上の利用可能性】

【0061】

以上説明したように、本発明は、空気電池について有用である。

【符号の説明】

【0062】

１ 空気電池
１１ 正極
１２ 負極
１３ シート層
３５ 基材
３６ 繊維材
３７ 孔
３９ 電解質層

【要約】

【課題】空気電池について、電解液を不要にし且つ発電効率を大幅に高める。
【解決手段】空気電池１は、正極１１及び負極１２の間に介在されたシート層１３を備えている。シート層１３は、電解液を含んでおらず且つ吸湿性を有する材料によって構成され、正極１１に含まれている電解質を負極１２へ透過させると共に、負極１２で生じた金属イオンを正極１１へ透過させる。正極１１は、電解質及び導電性粒子を担持すると共に多数の孔を有する基材３５を備えている
【選択図】図３

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】