JP6333072B2

JP6333072B2 - Magnesium metal battery

Info

Publication number: JP6333072B2
Application number: JP2014113331A
Authority: JP
Inventors: 渡辺　順子; 順子渡辺; 広之斉藤; 成明内田
Original assignee: 株式会社ペガソス・エレクトラ; 株式会社ヴィド; 株式会社Ｍａｒｓ
Priority date: 2014-05-30
Filing date: 2014-05-30
Publication date: 2018-05-30
Anticipated expiration: 2034-05-30
Also published as: JP2015228317A

Description

本発明は、マグネシウム金属電池に関するものである。 The present invention relates to a magnesium metal battery.

一般に、マグネシウム金属電池は、マグネシウムのイオン化を利用して電気化学的にマグネシウムの還元状態（金属単体）と酸化状態との間の化学ポテンシャルを電気エネルギーとして取り出す素子（電池）である。この電池ではマグネシウムは負極と呼ばれ、イオン化により電子を発生する。負極から発生する電子を受け取る電極（正極と呼ばれる）が存在すれば、電気エネルギーを取り出す基本構造を構成できる。そして、負極と正極との間にエネルギーを利用する負荷（モータなど）と電解液部とが並列に設けられると回路が成立する。この回路において、負荷に電流が流れることにより、電気エネルギーを機械運動、光、熱などの形で取り出すことができる。 In general, a magnesium metal battery is an element (battery) that electrochemically extracts a chemical potential between a reduced state (metal alone) and an oxidized state of magnesium as electric energy by using ionization of magnesium. In this battery, magnesium is called a negative electrode and generates electrons by ionization. If there is an electrode (referred to as a positive electrode) that receives electrons generated from the negative electrode, a basic structure for extracting electric energy can be configured. When a load (such as a motor) that uses energy and the electrolyte part are provided in parallel between the negative electrode and the positive electrode, a circuit is established. In this circuit, when a current flows through a load, electric energy can be extracted in the form of mechanical motion, light, heat, or the like.

上記電解液部は、液中で電荷移動を担う電解質（溶質）とそのイオン化を促す溶媒とで構成される液体を有する。特に、本明細書では溶媒を活性液と呼ぶ。 The electrolytic solution part has a liquid composed of an electrolyte (solute) responsible for charge transfer in the liquid and a solvent that promotes ionization thereof. In particular, in this specification, the solvent is referred to as an active liquid.

一般に、金属は表面近傍に酸素が存在すると酸化反応が進み、所謂錆による腐食が進む。これにより金属を電極とする電池の性能（主に蓄積エネルギー量）は使用しなくても経年変化により劣化する。その点、マグネシウムは表面の酸化により不働態と呼ばれる保護膜が生成し、それ以上の酸化反応は進まなくなる。マグネシウム金属電池内に電解液が満たされると不働態の溶解により新鮮なマグネシウム面が電解液に露出し、イオン化が開始する。このような性質はマグネシウムなど一部の金属に見られる特徴である。適当な反応性を有するマグネシウム金属電池は、長期間の保存後、簡単な操作で活性化し発電を開始するユニークな特長を持つ。 In general, when oxygen is present near the surface of a metal, an oxidation reaction proceeds, and so-called rust corrosion proceeds. As a result, the performance (mainly, the amount of stored energy) of a battery using a metal as an electrode deteriorates due to aging even when not used. In that respect, a protective film called passive state is generated by oxidation of the surface of magnesium, and further oxidation reaction does not proceed. When the electrolytic solution is filled in the magnesium metal battery, a fresh magnesium surface is exposed to the electrolytic solution due to dissolution of the passive state, and ionization starts. Such a property is a characteristic found in some metals such as magnesium. A magnesium metal battery having an appropriate reactivity has a unique feature of being activated by a simple operation and starting power generation after long-term storage.

マグネシウム金属電池の性能は、負極のイオン化と正極の電子吸収とを効率よく行う組成および構造、電解液の性能を決定する電解質（溶質）と溶媒（活性液）の組み合わせ、ならびに、電解液の機能を発現させる活性化の手段、などにより決定される。 The performance of the magnesium metal battery is the composition and structure that efficiently performs ionization of the negative electrode and electron absorption of the positive electrode, the combination of the electrolyte (solute) and the solvent (active solution) that determines the performance of the electrolyte, and the function of the electrolyte It is determined by the activation means for expressing

なお、従来から特許文献１に開示のマグネシウム金属電池が知られている。 Conventionally, a magnesium metal battery disclosed in Patent Document 1 is known.

特許５１９２６１３号公報Japanese Patent No. 5192613

特許文献１に開示のマグネシウム金属電池は以下のような特性を有しており、改良の余地がある。 The magnesium metal battery disclosed in Patent Document 1 has the following characteristics, and there is room for improvement.

（１）特許文献１に記載の電池では、正極電極にマンガンなどの触媒が必要である。このことは、乾電池と同様に、エネルギー素子としてのコスト上昇および廃棄物処理問題の要因となっている。これは負極電極（マグネシウム）を活性化する物質が有機酸塩類の大部分を占める総称的なカルボン酸塩としか表記されていないことからも分かる通り、その機能が最適化されていないためである。 (1) In the battery described in Patent Document 1, a catalyst such as manganese is required for the positive electrode. This is a cause of cost increase as an energy element and a waste disposal problem, as in the case of a dry battery. This is because the function of the negative electrode (magnesium) is not optimized, as can be seen from the fact that the generic carboxylate occupying the majority of organic acid salts is described. .

（２）特許文献１に記載の電池で用いられている触媒は、それが機能するための活性化物質の条件が水、塩化物水溶液などに限られており（活性液）、かつ、特定のｐＨ値を示す活性液が必要である。そのため、非常時用に電池を活性化させるために清水または塩水の準備が必要になるなど、使用制限がある。 (2) In the catalyst used in the battery described in Patent Document 1, the condition of the activating substance for its function is limited to water, chloride aqueous solution, etc. (active solution), and a specific An active liquid exhibiting a pH value is required. Therefore, there are restrictions on use, such as preparation of fresh water or salt water is necessary to activate the battery for emergency use.

（３）特許文献１に記載の電池を活性化する場合には、電極に注入する活性液の量に適正値が存在する。したがって、電池の活性化にはこのような活性液量を適正に制御する機構が必要である。 (3) When the battery described in Patent Document 1 is activated, there is an appropriate value for the amount of the active liquid injected into the electrode. Therefore, a mechanism for appropriately controlling the amount of the active liquid is necessary for battery activation.

（４）特許文献１に記載の電池を用いて任意の出力電圧値を発生するには、一対の正極と負極とを組み合わせたセルを必要数積層（スタック）する。この時、隣り合うセル間の漏電を防止するため絶縁層（板）を付加する必要がある。このことは、電池重量およびコストの増大要因となる。 (4) In order to generate an arbitrary output voltage value using the battery described in Patent Document 1, a required number of cells in which a pair of positive electrodes and negative electrodes are combined are stacked. At this time, it is necessary to add an insulating layer (plate) to prevent leakage between adjacent cells. This increases the battery weight and cost.

上記の問題を解決するため、本発明の一態様によるマグネシウム金属電池は、
マグネシウムまたはマグネシウム合金からなる負極と、
吸液性誘電体からなるセパレータと、
導電性多孔質体からなり、負極から発生する電子を受け取る正極と、
を有し、
前記セパレータと前記正極との少なくとも一方に、電解質体が塗布されており、
前記電解質体は、海塩、グルタミン酸ナトリウム、炭酸カルシウムおよびクエン酸三ナトリウムからなり、
前記電解質体が液体に浸漬されることによって活性化する、
マグネシウム金属電池である。 In order to solve the above problem, a magnesium metal battery according to one embodiment of the present invention is provided.
A negative electrode made of magnesium or a magnesium alloy;
A separator made of a liquid-absorbing dielectric;
A positive electrode made of a conductive porous body and receiving electrons generated from the negative electrode;
Have
An electrolyte body is applied to at least one of the separator and the positive electrode,
The electrolyte body is composed of sea salt, sodium glutamate, calcium carbonate and trisodium citrate,
The electrolyte body is activated by being immersed in a liquid,
Magnesium metal battery.

図１は、本発明の実施の形態に係るマグネシウム金属電池の構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a magnesium metal battery according to an embodiment of the present invention. 図２は、本発明の実施の形態に係るマグネシウム金属電池を液中に浸漬した状態の例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a state in which the magnesium metal battery according to the embodiment of the present invention is immersed in a liquid. 図３Ａは、本発明の実施の形態に係るマグネシウム金属電池を含む電気ロウソクの構成例を示す図である。FIG. 3A is a diagram showing a configuration example of an electric candle including the magnesium metal battery according to the embodiment of the present invention. 図３Ｂは、図３Ａの電気ロウソクの底面図である。FIG. 3B is a bottom view of the electric candle of FIG. 3A. 図３Ｃは、図３ＡのＡ−Ａ部の断面を示す図である。FIG. 3C is a diagram illustrating a cross-section of the AA portion of FIG. 3A. 図４は、電気ロウソクを液中に浸漬した状態の例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a state in which an electric candle is immersed in a liquid.

（構成）
以下に、実施形態に係るマグネシウム金属電池を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。 (Constitution)
Below, the magnesium metal battery which concerns on embodiment is demonstrated in detail based on drawing. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.

図１は、この発明の実施の形態に係るマグネシウム金属電池を示す構成例を示す図である。このマグネシウム金属電池１は、負極１１、セパレータ１２、正極１４を積層した構造になっている。負極１１、正極１４には、それぞれ、端子Ｔ１、Ｔ２が電気的に接続されている。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration example showing a magnesium metal battery according to an embodiment of the present invention. The magnesium metal battery 1 has a structure in which a negative electrode 11, a separator 12, and a positive electrode 14 are laminated. Terminals T1 and T2 are electrically connected to the negative electrode 11 and the positive electrode 14, respectively.

負極１１は、マグネシウムまたはマグネシウム合金によって構成される。負極１１は、イオン化により電子を発生する。 The negative electrode 11 is made of magnesium or a magnesium alloy. The negative electrode 11 generates electrons by ionization.

セパレータ１２は、毛細管現象による吸液性（吸水性）を有する誘電体である。代表的な素材は紙フィルタなどである。セパレータ１２は、電解質を含んでいるときに導電性を実現する。セパレータ１２は、例えば、乾燥時の面密度０．００４７ｇ／ｃｍ^２を満たす紙（フィルタ、しかしそれに限定するものではない）によって構成する。 The separator 12 is a dielectric having liquid absorption (water absorption) due to a capillary phenomenon. A typical material is a paper filter or the like. The separator 12 achieves conductivity when it contains an electrolyte. The separator 12 is made of, for example, paper (filter, but not limited to) that satisfies a surface density of 0.0047 g / cm ² when dried.

正極１４は、負極１１から発生する電子を受け取る電極である。例えば、微細中空高電導炭素粒であるケッチェンブラック（登録商標）を板状に固めた材料を、正極１４に使用する。この材料を用いることにより、正極反応（電子の吸収）をスムーズに行い、かつ、積層された場合には隣のセルへの漏電を防ぐことができる。これにより、積層された場合でもセル間の絶縁物を用いずに電池性能を最大化できる。正極１４は、導電性多孔質体に、電池を活性化するために用いる電解質を塗布することによって構成してもよい。電解質には、海塩の他、グルタミン酸ナトリウムおよびクエン酸三ナトリウムを用いる。外部から液体が注入されることにより、電解質の作用によって電池としての機能が活性化する。上記電解質は、正極１４と、セパレータ１２との、少なくとも一方に塗布すればよい。 The positive electrode 14 is an electrode that receives electrons generated from the negative electrode 11. For example, a material obtained by solidifying Ketjen Black (registered trademark), which is fine hollow high-conductivity carbon particles, into a plate shape is used for the positive electrode 14. By using this material, the positive electrode reaction (absorption of electrons) can be smoothly performed, and when stacked, the leakage to the adjacent cell can be prevented. Thereby, even when laminated, battery performance can be maximized without using an insulator between cells. The positive electrode 14 may be configured by applying an electrolyte used to activate the battery to the conductive porous body. In addition to sea salt, sodium glutamate and trisodium citrate are used as the electrolyte. When the liquid is injected from the outside, the function as a battery is activated by the action of the electrolyte. The electrolyte may be applied to at least one of the positive electrode 14 and the separator 12.

また、誘電体であるセパレータ１２および導電性多孔質体である正極１４には、上記の海塩の他、グルタミン酸ナトリウムおよびクエン酸三ナトリウムからなる電解質とともに、または、前記電解質体に代えて、炭酸カルシウムとクエン酸との組み合わせからなる電解質を塗布してもよい。炭酸カルシウムとクエン酸との組み合わせを塗布することにより、ｐＨ調整機能を持たせることができる。これにより、種々の液体を、活性液として使用できるようにする。 In addition, the separator 12 which is a dielectric and the positive electrode 14 which is a conductive porous body, together with the sea salt, an electrolyte made of sodium glutamate and trisodium citrate, or in place of the electrolyte, An electrolyte composed of a combination of calcium and citric acid may be applied. By applying a combination of calcium carbonate and citric acid, a pH adjusting function can be provided. As a result, various liquids can be used as the active liquid.

なお、導電性を高めるための炭素粉が塗布されていないので、炭素粉が正極１４から剥がれ落ちたり、炭素粉が電池外部に漏れて環境を汚染したりすることはない。 In addition, since the carbon powder for improving electroconductivity is not applied, the carbon powder is not peeled off from the positive electrode 14 or the carbon powder does not leak outside the battery and pollute the environment.

次に、このマグネシウム金属電池１の動作について説明する。マグネシウム金属電池１は、液中に浸漬することによって、発電する。図２は、マグネシウム金属電池１を、液中に浸漬した状態の例を示す図である。図２に示すように、例えば、容器２０に満たされた液体１０に、マグネシウム金属電池１の少なくとも一部を浸漬する。これにより、マグネシウム金属電池１は、電池としての機能が活性化する。なお、液体１０には、例えば、真水、水道水などの他、金属塩化物水溶液以外の液体を、ｐＨに関わりなく用いることができる。 Next, the operation of the magnesium metal battery 1 will be described. The magnesium metal battery 1 generates electricity by being immersed in the liquid. FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a state in which the magnesium metal battery 1 is immersed in a liquid. As shown in FIG. 2, for example, at least a part of the magnesium metal battery 1 is immersed in the liquid 10 filled in the container 20. Thereby, as for the magnesium metal battery 1, the function as a battery is activated. As the liquid 10, for example, fresh water, tap water, or the like, or a liquid other than the metal chloride aqueous solution can be used regardless of the pH.

マグネシウム金属電池１において、電解液の機能を最大限に発揮するためには電解液の濃度が重要である。電解液の濃度は、予め電池に含まれる溶質量と活性液の液量とにより決まる。
製品としての電池個々の性能ばらつきを抑えて安定かつ確実に提供するために活性液注入量自動調節機能を設けてもよい。この機能は、例えば、次のように実現する。すなわち、セパレータ１２の仕様と電池スタック全体を内包する容器の特殊構造とにより毛細管現象を発現させ、その特性を制御することにより、適切な活性水量を電池内部に導入することによって、実現する。具体的には、電極スタック構造をその厚さ方向に圧縮する構造をケース内部に設け、セパレータ１２内の微細構造（の大きさ）を制御し所要の毛細管現象量を得ることにより適量の活性化液量導入を実現する。 In the magnesium metal battery 1, the concentration of the electrolytic solution is important in order to maximize the function of the electrolytic solution. The concentration of the electrolytic solution is determined in advance by the dissolved mass contained in the battery and the amount of the active solution.
An active liquid injection amount automatic adjustment function may be provided in order to suppress variations in performance of individual batteries as products and provide them stably and reliably. This function is realized as follows, for example. That is, it is realized by introducing an appropriate amount of active water into the battery by causing the capillary phenomenon to occur by controlling the characteristics of the separator 12 and the special structure of the container that encloses the entire battery stack. Specifically, a structure that compresses the electrode stack structure in the thickness direction is provided inside the case, and an appropriate amount of activation is obtained by controlling the microstructure (size) in the separator 12 and obtaining the required amount of capillary action Realize liquid volume introduction.

図３Ａは、マグネシウム金属電池１を含む電気ロウソク１００の構成例を示す図、図３Ｂは図３Ａの電気ロウソク１００の底面図、図３Ｃは図３ＡのＡ−Ａ部の断面を示す図である。 3A is a view showing a configuration example of the electric candle 100 including the magnesium metal battery 1, FIG. 3B is a bottom view of the electric candle 100 in FIG. 3A, and FIG. 3C is a view showing a cross section of the AA portion in FIG. 3A. .

本例では、図３Ａに示すように、マグネシウム金属電池１は、容器２に収容されている。容器２は中空になっており、その内部にマグネシウム金属電池１が収容される。図３Ｂに示すように、容器２は、底面が略楕円形になっている。図３Ａ〜図３Ｃに示すように、マグネシウム金属電池１と容器２の中空部分との間には空隙５があり、容器２の底面から空隙５に液体が浸入できる。この構造により、活性液の注入を簡便にかつ確実に実行でき、電池の性能を最大限引き出し、安定かつ確実に性能を出すことができる。 In this example, as shown in FIG. 3A, the magnesium metal battery 1 is accommodated in a container 2. The container 2 is hollow, and the magnesium metal battery 1 is accommodated therein. As shown in FIG. 3B, the bottom surface of the container 2 is substantially elliptical. As shown in FIGS. 3A to 3C, there is a gap 5 between the magnesium metal battery 1 and the hollow portion of the container 2, and liquid can enter the gap 5 from the bottom surface of the container 2. With this structure, the injection of the active liquid can be performed easily and reliably, the battery performance can be maximized, and the performance can be stably and reliably achieved.

図３Ａに示すように、本例では、マグネシウム金属電池１は、容器２の底面側を挿入口とし、矢印Ｙ１の方向に、容器２の内部へ挿入される。容器２の内部は、挿入口である底面側が広く、上部へ向かうにしたがって狭くなっている。さらに、図３Ｃに示すように、容器２の内部の上端は、内寸がマグネシウム金属電池１の外寸とほぼ同じになっている。このような構造であるため、マグネシウム金属電池１を容器２の内部へ挿入しやすく、かつ、挿入された状態でマグネシウム金属電池１が容器２の所定位置に固定される。 As shown in FIG. 3A, in this example, the magnesium metal battery 1 is inserted into the container 2 in the direction of the arrow Y1 with the bottom surface side of the container 2 as an insertion port. The inside of the container 2 is wide on the bottom side, which is an insertion port, and narrows toward the top. Furthermore, as shown in FIG. 3C, the inner size of the upper end inside the container 2 is substantially the same as the outer size of the magnesium metal battery 1. Due to such a structure, the magnesium metal battery 1 can be easily inserted into the container 2, and the magnesium metal battery 1 is fixed to a predetermined position of the container 2 in the inserted state.

図３Ｂに示すように、容器２は、その内部に、マグネシウム金属電池１の挿入方向に長さを有する凹部２１および凸部２２を備えている。このため、これら凹部２１および凸部２２に沿って、液体が浸入しやすい構造になっている。 As shown in FIG. 3B, the container 2 includes a concave portion 21 and a convex portion 22 having a length in the insertion direction of the magnesium metal battery 1 therein. For this reason, it has a structure in which liquid easily enters along the concave portion 21 and the convex portion 22.

電気ロウソク１００の光源は、本例では、発光ダイオード（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ；以下、ＬＥＤと略称する）４である。ＬＥＤ４は、アノード端子側がマグネシウム金属電池１の負極１１に、カソード端子側がマグネシウム金属電池１の正極１４に、それぞれ電気的に接続されている。本例では、ＬＥＤ４は、端子以外の部分が容器２から上部に突出するように設けられている。なお、ＬＥＤ４は、マグネシウム金属電池１を容器２の内部へ挿入した後でマグネシウム金属電池１に取り付けてもよいし、容器２の内部へ挿入する前にマグネシウム金属電池１に取り付けてもよい。 The light source of the electric candle 100 is a light emitting diode (hereinafter abbreviated as LED) 4 in this example. The LED 4 has an anode terminal side electrically connected to the negative electrode 11 of the magnesium metal battery 1 and a cathode terminal side electrically connected to the positive electrode 14 of the magnesium metal battery 1. In this example, LED4 is provided so that parts other than a terminal may protrude from the container 2 to the upper part. The LED 4 may be attached to the magnesium metal battery 1 after the magnesium metal battery 1 is inserted into the container 2, or may be attached to the magnesium metal battery 1 before being inserted into the container 2.

本例の電気ロウソク１００は、容器２の上部に、容器２に対して脱着可能なカバー３を備えている。本例の容器２には凸部６１、６２が設けられており、カバー３には凹部３１、３２が設けられている。凸部６１と凹部３１、凸部６２と凹部３１、がそれぞれ係合することによって、カバー３が容器２に固定される。 The electric candle 100 of this example includes a cover 3 that can be attached to and detached from the container 2 at the top of the container 2. The container 2 of this example is provided with convex portions 61 and 62, and the cover 3 is provided with concave portions 31 and 32. The cover 3 is fixed to the container 2 by engaging the convex portion 61 and the concave portion 31, and the convex portion 62 and the concave portion 31, respectively.

カバー３は、透光性を有している。このため、ＬＥＤ４から発せられる光は、カバー３を透過して電気ロウソク１００の周囲に到達する。これにより、電気ロウソク１００は、それが置かれた場所の周囲を照らすことができる。なお、容器２およびカバー３は、例えば、合成樹脂によって成形することができる。 The cover 3 has translucency. For this reason, the light emitted from the LED 4 passes through the cover 3 and reaches the periphery of the electric candle 100. This allows the electric candle 100 to illuminate the area around where it is placed. In addition, the container 2 and the cover 3 can be shape | molded, for example with a synthetic resin.

ここで、図３Ａ〜図３Ｃにおいて用いるマグネシウム金属電池１は、電極層を圧縮した構造を採用してもよい。例えば、負極１１、セパレータ１２、および、正極１４からなるセルを三段積み重ね、厚さ８．７ｍｍに調整する。 Here, the magnesium metal battery 1 used in FIGS. 3A to 3C may adopt a structure in which an electrode layer is compressed. For example, the cells composed of the negative electrode 11, the separator 12, and the positive electrode 14 are stacked in three stages and adjusted to a thickness of 8.7 mm.

吸湿性多孔質体であるセパレータ１２には、適切な毛細管現象を発現するために、例えば面密度が５ミリグラム／平方センチの紙フィルタを用いる。また、導電性多孔質体である正極１４は、例えば、微細中空高電導炭素粒であるケッチェンブラック（登録商標）をバインダとともに不織布に塗布することによって製作する。塗布面密度は、例えば、５０ｍｇ／ｃｍ２である。不織布の面密度は、例えば、０．００３６ｇ／ｃｍ^２である。 For the separator 12 which is a hygroscopic porous material, for example, a paper filter having a surface density of 5 milligrams / square centimeter is used in order to develop an appropriate capillary phenomenon. Moreover, the positive electrode 14 which is a conductive porous body is manufactured by, for example, applying ketjen black (registered trademark) which is fine hollow high-conductivity carbon particles to a nonwoven fabric together with a binder. An application surface density is 50 mg / cm <2>, for example. The surface density of the nonwoven fabric is, for example, 0.0036 g / cm ² .

以上の構成を有する電気ロウソク１００は、液中に浸漬することによって、発電することができる。図４は、電気ロウソク１００を液中に浸漬した状態の例を示す図である。例えば、図４に示すように、容器２０に満たされた液体１０に、電気ロウソク１００の少なくとも一部を浸漬する。これにより、電気ロウソク１００内のマグネシウム金属電池１が電池として機能し、ＬＥＤ４が点灯する。つまり、電気ロウソク１００は、マグネシウム金属電池１によって得られる電力によって、光源であるＬＥＤ４を点灯する構成である。 The electric candle 100 having the above configuration can generate electric power by being immersed in the liquid. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a state in which the electric candle 100 is immersed in the liquid. For example, as shown in FIG. 4, at least a part of the electric candle 100 is immersed in the liquid 10 filled in the container 20. Thereby, the magnesium metal battery 1 in the electric candle 100 functions as a battery, and the LED 4 is lit. That is, the electric candle 100 is configured to light up the LED 4 that is a light source by the electric power obtained by the magnesium metal battery 1.

液体１０には、例えば、真水、水道水などの他、金属塩化物水溶液以外の液体を、ｐＨに関わりなく用いることができる。このため、災害発生時に、電気ロウソク１００を液体１０中に浸漬することによって、明かりとして使用することができる。 As the liquid 10, for example, fresh water, tap water, and the like, and liquids other than the metal chloride aqueous solution can be used regardless of pH. For this reason, it can be used as a light by immersing the electric candle 100 in the liquid 10 when a disaster occurs.

以上説明したマグネシウム金属電池１は、以下の特徴を有する。 The magnesium metal battery 1 described above has the following characteristics.

（１）マグネシウム金属電池１は、マンガンなどの触媒を介さずに電子の吸収を促進するためグルタミン酸ナトリウム、クエン酸三ナトリウムを電解質として構成される。電解質の液中ではグルタミン酸は電荷移動を、クエン酸はヒドロキシ基に由来するｐＨ調整や電子受容体の役割を果たすと考えられる。マンガンなど金属触媒を用いずに発電が行えるので、電解質の構成の最適化を行い、これにより電池の材料コスト低減および廃棄物処理の問題を解決できる。 (1) The magnesium metal battery 1 includes sodium glutamate and trisodium citrate as an electrolyte in order to promote the absorption of electrons without using a catalyst such as manganese. It is considered that glutamic acid plays a role in charge transfer in the electrolyte solution, and citric acid plays a role in pH adjustment and electron acceptor derived from a hydroxy group. Since power generation can be performed without using a metal catalyst such as manganese, the configuration of the electrolyte can be optimized, thereby reducing battery material cost and waste disposal problems.

（２）マグネシウム金属電池１は、活性液の種類、特性（ｐＨ）に関わらず電池を活性化しマグネシウムのイオン化を促すために炭酸カルシウムとクエン酸との組み合せを利用する。クエン酸の作用により炭酸カルシウムは溶質となり、マグネシウムの電池反応を促進すると考えられる。これにより、マグネシウム電池の電極利用効率（すなわち、電池内マグネシウム総量のうち電気エネルギーに変換される割合）を向上させることができる。 (2) The magnesium metal battery 1 uses a combination of calcium carbonate and citric acid to activate the battery and promote magnesium ionization regardless of the type and characteristics (pH) of the active liquid. It is considered that calcium carbonate becomes a solute by the action of citric acid and promotes the cell reaction of magnesium. Thereby, the electrode utilization efficiency (namely, the ratio converted into electric energy among the total amount of magnesium in a battery) of a magnesium battery can be improved.

（他の実施形態）
なお、上記のグルタミン酸ナトリウムは、他の適当なアミノ酸塩で置き換えてもよい。また、上記のクエン酸ナトリウムは他の適当なヒドロキシ酸塩で置き換えてもよい。 (Other embodiments)
In addition, you may substitute said sodium glutamate with another suitable amino acid salt. The sodium citrate may be replaced with other suitable hydroxy acid salts.

本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although the embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples, and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the invention described in the claims and equivalents thereof as well as included in the scope and gist of the invention.

１マグネシウム金属電池
２容器
３カバー
４ＬＥＤ
５空隙
１０液体
１１負極
１２セパレータ
１４正極
２０容器
１００電気ロウソク
Ｔ１、Ｔ２端子

1 Magnesium metal battery 2 Container 3 Cover 4 LED
5 Void 10 Liquid 11 Negative electrode 12 Separator 14 Positive electrode 20 Container 100 Electric candle T1, T2 Terminal

Claims

マグネシウムまたはマグネシウム合金からなる負極と、
吸液性誘電体からなるセパレータと、
導電性多孔質体からなり、前記負極から発生する電子を受け取る正極と、
を有し、
前記セパレータと前記正極との少なくとも一方に、電解質体が塗布されており、
前記電解質体は、海塩、グルタミン酸ナトリウム、炭酸カルシウムおよびクエン酸三ナトリウムからなり、
前記電解質体が液体に浸漬されることによって活性化する、
マグネシウム金属電池。 A negative electrode made of magnesium or a magnesium alloy;
A separator made of a liquid-absorbing dielectric;
A positive electrode made of a conductive porous body and receiving electrons generated from the negative electrode;
Have
An electrolyte body is applied to at least one of the separator and the positive electrode,
The electrolyte body is composed of sea salt, sodium glutamate, calcium carbonate and trisodium citrate,
The electrolyte body is activated by being immersed in a liquid,
Magnesium metal battery.

前記液体は、外部から注入される、
請求項１に記載のマグネシウム金属電池。 The liquid is injected from the outside,
The magnesium metal battery according to claim 1.

前記正極は、微細中空高電導炭素粒をバインダとともに不織布に塗布されることによって製作された、
請求項１または請求項２に記載のマグネシウム金属電池。 The positive electrode was produced by applying fine hollow high-conductivity carbon particles to a nonwoven fabric together with a binder,
The magnesium metal battery according to claim 1 or 2.

前記セパレータは、紙フィルタによって構成される、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のマグネシウム金属電池。 The separator is constituted by a paper filter;
The magnesium metal battery according to any one of claims 1 to 3.

前記正極は、微細中空高電導炭素粒を板状に固めてなる、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のマグネシウム金属電池。 The positive electrode is formed by solidifying fine hollow high-conductivity carbon particles into a plate shape,
The magnesium metal battery according to any one of claims 1 to 4.

前記電解質体とともに、または、前記電解質体に代えて、炭酸カルシウムとクエン酸との組み合わせからなる電解質体を、前記セパレータと前記正極とに塗布した、
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のマグネシウム金属電池。 With the electrolyte body, or instead of the electrolyte body, an electrolyte body composed of a combination of calcium carbonate and citric acid was applied to the separator and the positive electrode.
The magnesium metal battery according to any one of claims 1 to 5.

請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のマグネシウム金属電池と、
前記マグネシウム金属電池によって得られる電力によって点灯する光源と、
を含む電気ロウソク。

The magnesium metal battery according to any one of claims 1 to 6,
A light source that is lit by electric power obtained by the magnesium metal battery;
Including electric candles.