JP2013149452A

JP2013149452A - 空気電池

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Publication number: JP2013149452A
Application number: JP2012008597A
Authority: JP
Inventors: Shin Nagayama; 森長山; Hirotaka Chiba; 啓貴千葉; Yoshiko Tsukada; 佳子塚田; Atsushi Miyazawa; 篤史宮澤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2012-01-19
Filing date: 2012-01-19
Publication date: 2013-08-01

Abstract

【課題】従来の空気電池は、多数の単位セルから成る電池に対して、電解液を電池外部で順環させているので、装置全体が非常に複雑で大型になるという問題点があった。
【解決手段】正極１と、金属負極２と、電解液３が注入された電解液保持容器４を備え、電解液保持容器４が、正極１と金属負極２との間に介在する電極部４Ａと、電池外側へ延出する放熱部４Ｂを備えると共に、電極部４Ａと放熱部４Ｂとの間で電解液３が循環可能である空気電池Ｃ１としたことで、電解液３から生じた析出物Ｑの分離を単一の電池内部で行うことができ、当該空気電池を多数個を用いて空気電池モジュールＭを構成した場合でも、装置全体の小型軽量化を実現する。
【選択図】図１

Description

本発明は、酸素を正極活物質として利用する空気電池の改良に関するものである。

従来の空気電池としては、例えば、特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に記載の空気電池は、多数の単位セルから成る電池を備え、充電時には、貯液タンクの電解液を電池に循環供給すると共に、放電時には、貯液タンクを切り離して電池に付設した排液受槽内の電解液を電池に循環供給するものである。

この空気電池は、貯液タンクと電解液供給用の圧送ポンプとの間に、電解液を通すフィルタを備えており、また、貯液タンク内に、還流液流入パイプが臨む沈澱槽を備えると共に、貯液タンク内の底面に、攪拌用パイプの多数の噴出口を配置している。そして、充電に先立ち、攪拌用パイプから噴出する圧送液により、貯液タンク内に沈降した電解液添加剤を攪拌溶解させ、充電に際して、放電時に電池内に蓄積した脱落亜鉛や酸化亜鉛を沈澱槽内で攪拌溶解させるようにしている。

特公昭５８−３２７５０号公報

ところで、この種の空気電池においては、放電に伴って電解液から金属塩が析出するために、その析出物により伝導度の低下が起こり、出力が低下することがある。これに対して、上記従来の空気電池にあっては、析出物をフィルタで除去することが可能であるものの、多数の単位セルから成る電池に対して、圧送ポンプ、貯液タンク、排液受槽、沈殿槽、攪拌用パイプ及び各配管類を夫々配置し、電解液を電池外部に流通させて順環利用しているので、装置全体が非常に複雑で大型になるという問題点があり、このような問題点を解決することが課題であった。

本発明は、上記従来の状況に鑑みて成されたものであって、電解液から生じた析出物の分離を単一の電池内部で行うことができ、多数個を用いて空気電池モジュールを構成した場合でも、装置全体の小型軽量化を実現することができる空気電池を提供することを目的としている。

本発明の空気電池は、正極と、金属負極と、電解液が注入された電解液保持容器を備えている。そして、空気電池は、電解液保持容器が、正極と金属負極との間に介在する電極部と、電池外側へ延出する放熱部を備えると共に、電極部と放熱部との間で電解液が循環可能である構成としており、上記構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。

本発明の空気電池は、上記構成を採用したことから、電解液から生じた析出物の分離を単一の電池内部で行うことができる。これにより、当該空気電池を多数個を用いて空気電池モジュールを構成した場合でも、装置全体の小型軽量化を実現することができる。

本発明に係る空気電池の一実施形態を説明する断面図（Ａ）及び正極側の正面図（Ｂ）である。本発明の空気電池の他の実施形態を示す正極側の正面説明図である。本発明の空気電池のさらに他の実施形態を示す正極側の正面説明図である。本発明の空気電池のさらに他の実施形態を説明する断面図である。本発明の空気電池のさらに他の実施形態を説明する断面図である。本発明の空気電池のさらに他の実施形態を説明する断面図である。本発明の空気電池のさらに他の実施形態を説明する正面図である。本発明の空気電池のさらに他の実施形態を説明する正面図である。本発明の空気電池のさらに他の実施形態を説明する正面図である。本発明の空気電池のさらに他の実施形態を説明する正面図である。本発明の空気電池を備えた空気電池モジュールの一実施形態を説明する断面図である。

図１に示す空気電池Ｃ１は、正極１（空気極）１と、金属負極２と、電解液３が注入された電解液保持容器４を備えている。そして、空気電池Ｃ１は、電解液保持容器４が、正極１と金属負極２との間に介在する電極部４Ａと、電池外側へ延出する放熱部４Ｂを備えると共に、電極部４Ａと放熱部４Ｂとの間で電解液３が循環可能な構造である。

正極１は、詳細な図示を省略したが、正極部材と、最外層に配置した液密通気部材を備えている。正極部材は、例えば、触媒成分、及び触媒成分を担持する導電性の触媒担体を含むものである。

触媒成分としては、具体的には、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、タングステン（Ｗ）、鉛（Ｐｂ）、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）、ガリウム（Ｇａ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属及びこれらの合金などから選択することができる。

触媒成分の形状や大きさは、特に限定されるものではなく、従来公知の触媒成分と同様の形状及び大きさを採用することができる。ただし、触媒成分の形状は、粒状であることが好ましい。触媒粒子の平均粒子径は、１〜３０ｎｍであることが好ましい。触媒粒子の平均粒子径がこのような範囲内の値であると、電気化学反応が進行する有効電極面積に関連する触媒利用率と担持の簡便さとのバランスを適切に制御することができる。

触媒担体は、上述した触媒成分を担持するための担体、及び触媒成分と他の部材との間での電子の授受に関与する電子伝導パスとして機能する。触媒担体としては、触媒成分を所望の分散状態で担持させるための比表面積を有し、充分な電子伝導性を有しているものであればよく、主成分がカーボンであることが好ましい。触媒担体としては、具体的には、カーボンブラック、活性炭、コークス、天然黒鉛、人造黒鉛などからなるカーボン粒子が挙げられる。触媒担体のサイズについても特に限定されないが、担持の簡便さ、触媒利用率、触媒層の厚みを適切な範囲で制御するなどの観点からは、平均粒子径を５〜２００ｎｍ程度、好ましくは１０〜１００ｎｍ程度とするとよい。

正極部材において、触媒成分の担持量は、電極触媒の全量に対して、好ましくは１０〜８０質量％、より好ましくは３０〜７０質量％であるが、これらに限定されるものではなく、空気電池に適用される従来公知の材料を適用することができる。

液密通気部材は、電解液３に対して液密性（水密性）を有し、且つ酸素に対して通気性を有する部材である。この液密通気部材は、電解液３が外部へ漏出するのを阻止し得るように、ポリオレフィンやフッ素樹脂などの撥水膜を用いており、一方、正極部材に酸素を供給し得るように多数の微細孔を有している。

金属負極２は、標準電極電位が水素より卑な金属単体又は合金から成る負極活物質を含むものである。標準電極電位が水素より卑な金属単体としては、例えば亜鉛（Ｚｎ）、鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、マンガン（Ｍｎ）、ケイ素（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、バナジウム（Ｖ）などを挙げることができる。また、合金としては、これらの金属元素に１種以上の金属元素又は非金属元素を加えたものを挙げることができる。しかしながら、これらに限定されるものではなく、空気電池に適用される従来公知の材料を適用することができる。

電解液３は、例えば塩化カリウム、塩化ナトリウム、水酸化カリウムなどの水溶液を適用することができるが、これらに限定されるものではなく、空気電池に適用される従来公知の電解液を適用することができる。電解液３の量は、当該空気電池Ｃ１の放電時間、放電時に生じる金属塩の析出量、電解液保持容器４の空孔の総容積、及び一定の組成を維持し得る流通量などを考慮して決定される。

電解液保持容器４は、例えば撥水処理を行っていないグラスペーパー、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィンからなる多孔質膜セパレータを含むことができる。しかしながら、これらに限定されるものではなく、空気電池に適用される従来公知の材料を適用することができる。

また、電解液保持容器４は、正極及び負極以外の構成要素として、とくに電池外側となる放熱部４Ｂ、及びケーシング４Ｃを有している。ケーシング４Ｃは、その材料が限定されるものではないが、熱抵抗の少ない金属で形成することが望ましく、例えば、銅（Ｃｕ）若しくは銅合金や、アルミニウム（Ａｌ）若しくはアルミニウム合金を採用することができる。

この実施形態の空気電池Ｃ１は、電解液保持容器４の放熱部４Ｂがヒートシンク５を備えている。図示例のヒートシンク５は、放熱部４Ｂを形成するケーシング４Ｃに一体形成した放熱板であって、複数枚が一定の間隔で設けてある。このヒートシンク５としては、放熱板のほか、棒状などの適宜形状を有するものや、多孔質体から成るものを採用することができる。

また、空気電池Ｃ１は、電解液保持容器４が、放電時に電解液３から生じた析出物を放熱部４Ｂ内に蓄積する構造を有しており、この実施形態では、前記析出物を放熱部４Ｂ内に蓄積する構造として、電極部４Ａの下側に放熱部４Ｂが設けてある。すなわち、図示例の空気電池Ｃ１は、析出物をその自重によって放熱部４Ｂの下部に沈殿させる構造である。

さらに、空気電池Ｃ１は、図（Ａ）中に仮想線で示すように、正極１、金属負極２及び電解液保持容器４の電極部４Ａを保温する電極保温手段６を備えている。電極保温手段６は、その構成がとくに限定されるものではなく、周知の遮熱シート等のように内部を保温し得る適宜の部材を採用することができる。

さらに、空気電池Ｃ１は、図示の如く、初期状態において電解液保持容器４に電解液３が充填してある。この場合には、自己放電をしないように、当該電池を図示しないケースに気密的に収容したり、正極１を剥離可能な気密シートで被覆したりして、正極１への酸素供給を遮断しておく必要がある。

上記の構成を備えた空気電池Ｃ１は、正極１に空気（酸素）を導入することで放電を開始する。この際、空気電池Ｃ１は、放電に伴って電解液３から金属塩（析出物）が析出する。この析出物は、放電反応の低下をもたらす原因になるのであるが、その一方で、電解液３の温度が高いほど溶解量が増加する（析出物が溶け易い）ことが判明している。

そこで、空気電池Ｃ１は、正極１及び負極電極２に挟まれた電極部４Ａと、電池外部に延出した放熱部４Ｂを備えた電解液保持容器４とすることで、電極部４Ａ内の電解液３と放熱部４Ｂ内の電解液３とに温度差を設けている。これにより、温度が高い電極部４Ａでは、析出物の溶解量が大きく（析出量が少なく）なり、析出物の影響を受けない良好な放電が行われる。また、温度が低く且つ放電に寄与しない放熱部４Ｂでは、析出物の溶解量が小さく（析出量が多く）なり、図１（Ａ）に示すように、電解液３から析出物Ｑが分離されることとなる。

このようにして、上記の空気電池Ｃ１は、電解液３から生じた析出物Ｑの分離を単一の電池内部で行うことができる。これにより、当該空気電池を多数個を用いて空気電池モジュールを構成した場合でも、装置全体の小型軽量化を実現することができる。

また、上記の空気電池Ｃ１は、電解液保持容器４の放熱部４Ｂがヒートシンク５を有していることから、放熱部４Ｂにおける放熱作用がさらに向上し、電極部４Ａと放熱部４Ｂとの温度差がより大きくなり、析出物Ｑの析出及び分離をより確実に行うことができる。

さらに、上記の空気電池Ｃ１は、電解液保持容器４の放熱部４Ｂ（ケーシング４Ｃ）が熱抵抗の少ない銅やアルミニウムなどの金属で形成してあることから、これによっても放熱部４Ｂにおける放熱作用が向上し、電極部４Ａと放熱部４Ｂとの温度差がより大きくなり、析出物Ｑの析出及び分離をより確実に行うことができる。

さらに、上記の空気電池Ｃ１は、電解液保持容器４における電極部４Ａと放熱部４Ｂとの温度差により、電解液３の対流が発生する。これにより、電極部４Ａには、放熱部４Ｂにおいて析出物Ｑを分離した電解液３が還流となって循環することとなり、電極部４Ａ側における良好な放電反応と、放熱部４Ｂ側における析出物Ｑの析出及び分離とが継続して行われる。

さらに、上記の空気電池Ｃ１は、電解液保持容器４が、電解液３から生じた析出物Ｑを放熱部４Ｂ内に蓄積する構造を有しており、これにより、析出物Ｑが電極部４Ａに流入して放電反応を妨げるような事態を未然に防止する。この実施形態では、析出物Ｑを放熱部４Ｂ内に蓄積する構造として、電極部４Ａの下側に放熱部４Ｂを設け、析出物Ｑを自重により沈殿させるので、極めて簡単な構造で析出物Ｑを分離することができる。

さらに、上記の空気電池Ｃ１は、正極１、金属負極２及び電解液保持容器４の電極部４Ａを保温する電極保温手段６を備えているので、電極部４Ａと放熱部４Ｂとの温度差がより一層大きいものとなり、電極部４Ａにおける析出物Ｑの溶解を促進すると共に、放熱部４Ｂにおける析出物Ｑの析出及び分離をより確実に行うことができる。

図２〜図１１は、本発明に係る空気電池の他の実施形態を説明する図である。なお、以下の各々の実施形態において、先の実施形態と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図２に示す空気電池Ｃ２は、気体又は液体が流れる流体流路７を備え、この流体流路７内に電解液保持容器４の放熱部４Ｂを配置したものとなっている。また、この実施形態では、流体流路７に流れる流体が空気であって、流体流路７を通過した空気を正極１に供給する空気供給経路８を備えている。流体流路７の入口には、空気を圧送するためのファン９が設けてある。

上記の空気電池Ｃ２は、流体である空気で放熱部４Ｂを冷却することで、電解液保持容器４における電極部４Ａの電解液３と放熱部４Ｂ電解液３との温度差をより大きくし、電極部４Ａにおける析出物Ｑの溶解を促進すると共に、放熱部４Ｂにおける析出物Ｑの析出及び分離をより確実に行うことができる。また、流体流路７においては、放熱部４Ｂと空気との間で熱交換が行われ、予熱した空気を正極１に供給することで、放電効率をより高めることができる。

図３に示す空気電池Ｃ３は、気体又は液体が流れる流体流路７を備え、この流体流路７内に電解液保持容器４の放熱部４Ｂを配置したものとなっている。また、この実施形態では、流体流路７に流れる流体が電解液３であって、流体流路７を通過した電解液３を電解液保持容器４に供給する電解液供給経路１０を備えている。この場合、流体流路７の入口側には、電解液の供給手段１１が設けてあり、また、電解液保持容器４には、電解液３排出手段１２が設けてある。供給手段１１及び排出手段１２には、電解液のタンクや、適宜の配管及びバルブ機構が含まれる。

上記の空気電池Ｃ３は、流体である電解液で放熱部４Ｂを冷却することで、電解液保持容器４における電極部４Ａの電解液３と放熱部４Ｂ電解液３との温度差をより大きくし、電極部４Ａにおける析出物Ｑの溶解を促進すると共に、放熱部４Ｂにおける析出物Ｑの析出及び分離をより確実に行うことができる。また、流体流路７においては、放熱部４Ｂと電解液との間で熱交換が行われ、予め加熱した電解液を正極１に供給することで、放電効率をより高めることができる。

図４に示す空気電池Ｃ４は、電解液保持容器４の放熱部４Ｂが、複数のヒートパイプ１３を備えている。ヒートパイプ１３は、パイプ内に揮発性の液体を封入した周知の構造を有するものであって、電解液保持容器４の壁部に貫通状態で設けることにより内部の熱を外部に放出する。

上記も空気電池Ｃ４は、放熱部４Ｂにヒートパイプ１３を設けたことで、電解液保持容器４における電極部４Ａの電解液３と放熱部４Ｂ電解液３との温度差をより大きくし、電極部４Ａにおける析出物Ｑの溶解を促進すると共に、放熱部４Ｂにおける析出物Ｑの析出及び分離をより確実に行うことができる。

図５に示す空気電池Ｃ５は、金属負極２が、電池外側へ延出して電解液保持容器４の放熱部４Ｂに接合状態となる放熱促進部２Ａを備えている。また、空気電池Ｃ５は、金属負極２と電解液保持容器４の放熱部４Ｂ（ケーシング４Ｃ）とが、同一金属であるとともに一体化してある。金属負極２及び放熱部４Ｂの材料としては、アルミニウム（Ａｌ）若しくはアルミニウム合金である。また、図示例の金属負極２の放熱促進部２Ａには、放熱用の複数のフィン２Ｂが一体成形してある。

上記の空気電池Ｃ５は、金属負極２の放熱促進部２Ａにより、電解液保持容器４の放熱部４Ｂの放熱機能が向上し、この際、金属負極２と放熱部４Ｂ（ケーシング４Ｃ）を同一金属で一体化したので、放熱部４Ｂの放熱機能がさらに向上する。しかも、金属負極２及び放熱部４Ｂの材料にアルミニウム若しくはアルミニウム合金を採用したので、熱抵抗が小さいものとなり、放熱部４Ｂの放熱機能のさらなる向上を実現する。

これにより、空気電池Ｃ５は、電解液保持容器４における電極部４Ａの電解液３と放熱部４Ｂ電解液３との温度差を大きくし、電極部４Ａにおける析出物Ｑの溶解を促進すると共に、放熱部４Ｂにおける析出物Ｑの析出及び分離をより確実に行うことができる。

図６に示す空気電池Ｃ６は、電解液保持容器４の放熱部４Ｂが、他の固体構造物に対して熱伝導可能に接続してある。固体構造物は、当該電池を収容する外装材１４や、当該電池を電源とする機器本体１５などである。

上記の空気電池Ｃ６は、先の実施形態では、放熱部４Ｂの熱を気体や液体である流体に放出するのに対して、放熱部４Ｂの熱を外装材１４や機器本体１５である固体（固体構造物）に放出する。これにより、電解液保持容器４における電極部４Ａの電解液３と放熱部４Ｂ電解液３とに温度差を設け、電極部４Ａにおける析出物Ｑの溶解を促進すると共に、放熱部４Ｂにおける析出物Ｑの析出及び分離をより確実に行うことができる。

図７に示す空気電池Ｃ７は、電解液保持容器４が、中央部に、電極部４Ａを有すると共に、その両側に、放熱部４Ｂを有している。放熱部４Ｂには、放熱板等のヒートシンク５が設けてある。また、空気電池Ｃ７は、電解液保持容器４が、電解液３から生じた析出物Ｑを放熱部４Ｂ内に蓄積する構造を有している。

上記の空気電池Ｃ７では、電解液３が、電解液保持容器４における電極部４Ａと放熱部４Ｂとの温度差により対流を生じて、電極部４Ａと放熱部４Ｂとの間を循環する。このような電解液３の循環は、例えば図１に示す空気電池（Ｃ１）でも発生する。しかし、図１に示す空気電池（Ｃ１）では、電極部４Ａと放熱部４Ｂを上下に配置しているので、例えば、各部の温度分布等に応じて対流が発生する。よって、循環流は一様ではない。

これに対して、上記の空気電池Ｃ７は、図中に矢印で示すように、中央の電極部４Ａの上部から両側の放熱部４Ｂ，４Ｂに流れて、各放熱部４の下部から電極部４Ａに戻る一様の循環流が発生する。これにより、空気電池Ｃ７は、電極部４Ａでは、析出物Ｑの溶解を促進すると共に、放熱部４Ｂでは、析出物Ｑの析出及び分離を行う。とくに、放熱部４Ｂでは、析出物Ｑを自重及び循環流で沈殿させて、電解液３から分離することができる。

図８に示す空気電池Ｃ８は、図７に示すものと同様の電解液保持容器４を備えていると共に、電解液保持容器４が、電極部４Ａと放熱部４Ｂとの間で電解液３を循環させる循環流発生手段１６を備えている。循環流発生手段１６としては、例えば、ポンプ、スクリュー及び各種の攪拌子などを採用することができる。また、空気電池Ｃ８は、電解液保持容器４が、電解液３から生じた析出物Ｑを放熱部４Ｂ内に蓄積する構造を有している。

上記の空気電池Ｃ８は、循環流発生手段１６により、図中の矢印で示す循環流を積極的に形成し、電極部４Ａにおける析出物Ｑの溶解や、放熱部４Ｂにおける析出物Ｑの析出及び分離の効率をより一層高めることができる。とくに、放熱部４Ｂでは、析出物Ｑを自重及び循環流で沈殿させて、電解液３から分離することができる。

図９に示す空気電池Ｃ９は、図７に示すものと同様の電解液保持容器４を備えていると共に、電解液保持容器４が、電解液３から生じた析出物Ｑを放熱部４Ｂ内に蓄積する構造を有している。この実施形態では、析出物Ｑを放熱部４Ｂ内に蓄積する構造として、放熱部４Ｂ内にフィルタ１７が配置してある。図示例のフィルタ１７は、放熱部４Ｂ内の中央部のやや下位側に配置してあると共に、蓄積した析出物Ｑが外部に流出しないように、上側を開放した箱形状を成している。

上記の空気電池Ｃ９は、電解液３が、電解液保持容器４における電極部４Ａと放熱部４Ｂとの温度差により対流を生じて、電極部４Ａと放熱部４Ｂとの間を循環する。これにより、空気電池Ｃ９は、電極部４Ａにおいて析出物Ｑの溶解を促進すると共に、放熱部４Ｂにおいて析出物Ｑの析出及び分離を行う。そして、放熱部４Ｂでは、循環流及びフィルタ１７により、析出物Ｑを電解液３から確実に分離させて、これを蓄積することができる。

図１０に示す空気電池Ｃ１０は、図７に示すものと同様の電解液保持容器４を備えていると共に、電解液保持容器４が、電解液３から生じた析出物Ｑを放熱部４Ｂ内に蓄積する構造を有している。この実施形態では、析出物Ｑを放熱部４Ｂ内に蓄積する構造として、放熱部４Ｂ内の下部に、析出物Ｑの収容空間１８が設けてある。

上記の空気電池Ｃ１０は、電解液３が、電解液保持容器４における電極部４Ａと放熱部４Ｂとの温度差により対流を生じて、電極部４Ａと放熱部４Ｂとの間を循環する。これにより、空気電池Ｃ１０は、電極部４Ａにおいて析出物Ｑの溶解を促進すると共に、放熱部４Ｂにおいて析出物Ｑの析出及び分離を行う。そして、放熱部４Ｂでは、析出物Ｑを自重及び循環流で沈殿させて収容空間１８に収容し、析出物Ｑを電解液３から確実に分離させて蓄積しておくことができる。

図１１は、本発明に係る空気電池を備えた空気電池モジュールの一実施形態を示す図である。図示の空気電池モジュールＭは、図１に示す空気電池Ｃ１を複数（図示例では５個）備えており、複数の空気電池Ｃ１を直列に接続した構造である。この空気電池モジュールＭは、各空気電池Ｃ１の放熱部４Ｂが、複数の放熱板から成るヒートシンク５を備えると共に、気体又は液体が流れる流体流路７を備えている。そして、流体流路７内に各空気電池Ｃ１の放熱部４Ｂを配置している。

上記の流体流路７に流す流体は、とくに限定されることはなく、放熱部４Ｂを冷却し得るものであれば良い。また、図２及び図３に示した実施形態のように、流体に空気や電解液を用いることも当然可能であり、これにより空気や電解液が予熱されるので、流体に空気や電解液を用いることは放電効率の向上に有効である。

上記の空気電池モジュールＭでは、個々の空気電池Ｃ１において、電極部４Ａでの析出物Ｑの溶解の促進、放熱部４Ｂでの析出物Ｑの析出及び分離が行われるので、従来の装置のように電池の外部で電解液を循環させる構成は一切不要になり、装置構造の簡略化や、小型軽量化を実現することができる。

また、上記の空気電池モジュールＭは、自動車、列車及び船舶などの移動体に搭載する原電として用いることができ、上記したように装置構造の簡略化及び型軽量化を実現するので、搭載空間が狭く限られている移動体用電源に非常に好適である。

本発明の空気電池及び空気電池モジュールは、その構成が上記の実施形態に限定されるものではなく、各構成部位の材料、形状及び数などの構成の細部を適宜変更することができる。また、空気電池は、各実施形態の特徴的な構成、すなわち、金属負極２の放熱促進部２Ａ、ヒートシンク５、電極保温手段６、ヒートパイプ１３、固体構造物（１４，１５）、循環流発生手段１６、フィルタ１７及び析出物Ｑの収容空間１８等の構成を適宜組み合わせると共に、システム化することが可能であり、これにより、電極部４Ａにおける析出物の溶解を促進、放熱部４Ｂにおける析出物の析出及び分離の機能のさらなる向上を図ることができる。さらに、空気電池モジュールは、必要に応じて、各空気電池又は空気電池群を互いに並列接続することも可能である。

Ｃ１〜Ｃ１０空気電池
Ｍ空気電池モジュール
１正極
２金属負極
２Ａ放熱促進部
３電解液
４電解液保持容器
４Ａ電極部
４Ｂ放熱部
５ヒートシンク
７流体流路
８空気供給経路
１０電解液供給経路
１３ヒートパイプ
１４外装材（固体構造物）
１５機器本体（固体構造物）
１６循環流発生手段
１７フィルタ
１８収容空間

Claims

正極と、金属負極と、電解液が注入された電解液保持容器を備え、
電解液保持容器が、正極と金属負極との間に介在する電極部と、電池外側へ延出する放熱部を備えると共に、電極部と放熱部との間で電解液が循環可能であることを特徴とする空気電池。
気体又は液体が流れる流体流路を備え、この流体流路内に電解液保持容器の放熱部を配置したことを特徴とする請求項１に記載の空気電池。
前記流体流路に流れる流体が空気であって、流体流路を通過した空気を正極に供給する空気供給経路を備えていることを特徴とする請求項２に記載の空気電池。
前記流体流路に流れる流体が電解液であって、流体流路を通過した電解液を電解液保持容器に供給する電解液供給経路を備えていることを特徴とする請求項２に記載の空気電池。
前記電解液保持容器の放熱部が、ヒートパイプを備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気電池。
前記電解液保持容器の放熱部が、ヒートシンクを備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の空気電池。
前記電解液保持容器の放熱部が、熱抵抗の少ない金属で形成してあることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の空気電池。
前記金属負極が、電池外側へ延出して電解液保持容器の放熱部に接合状態となる放熱促進部を備えていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の空気電池。
前記金属負極と電解液保持容器の放熱部とが、同一金属であるとともに一体化してあることを特徴とする請求項８に記載の空気電池。
前記電解液保持容器の放熱部が、他の固体構造物に対して熱伝導可能に接続してあることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の空気電池。
前記固体構造物が、当該電池体を収容する外装材であることを特徴とする請求項１０に記載の空気電池。
前記固体構造物が、当該電池を電源とする機器本体であることを特徴とする請求項１０に記載の空気電池。
前記電解液が、電解液保持容器における電極部と放熱部との温度差により対流を生じて、電極部と放熱部との間を循環することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の空気電池。
前記電解液保持容器が、電極部と放熱部との間で電解液を循環させる循環流発生手段を備えていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の空気電池。
前記電解液保持容器が、電解液から生じた析出物を放熱部内に蓄積する構造を有していることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の空気電池。
前記析出物を放熱部内に蓄積する構造として、電極部の下側に放熱部が設けてあることを特徴とする請求項１５に記載の空気電池。
前記析出物を放熱部内に蓄積する構造として、放熱部内にフィルタが配置してあることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の空気電池。
前記析出物を放熱部内に蓄積する構造として、放熱部内に析出物の収容空間が設けてあることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の空気電池。
前記正極、金属負極及び電解液保持容器の電極部を保温する電極保温手段を備えたことを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項に記載の空気電池。
前記金属負極が、アルミニウム若しくはアルミニウム合金であることを特徴とする請求項１〜１９のいずれか１項に記載の空気電池。
請求項１〜２０のいずれか１項に記載の空気電池を複数備えたことを特徴とする空気電池モジュール。
複数の空気電池が直列に接続してあることを特徴とする請求項２１に記載の空気電池モジュール。
移動体に搭載する電源として用いられることを特徴とする請求項２２に記載の空気電池モジュール。