CN106133996B - 镁燃料体、镁空气电池以及电子设备 - Google Patents

Abstract

镁燃料体(100)是具备镁薄板(101)、正面分隔件(102)以及背面分隔件(103)，并作为镁空气电池的燃料起作用的燃料体。以正面分隔件(102)和背面分隔件(103)被折叠、多个镁薄板(101)被层叠的方式配置。若将镁薄板(101)向与正面平行的方向移动，则正面分隔件(102)和背面分隔件(103)被展开。

Description

镁燃料体、镁空气电池以及电子设备

技术领域

本发明涉及镁燃料体、镁空气电池以及电子设备。

背景技术

作为将空气中的氧设为正极活性物质、将镁设为负极活性物质的镁空气电池的一个例子，专利文献1中公开了筒装型的镁空气电池。具体而言，对于专利文献1中记载的镁空气电池，镁薄膜的各端部与一对卷轴连接，通过使卷轴旋转来卷绕镁薄膜，并且卷轴间的镁薄膜和位于其附近的正极配合发电。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2012-15013号公报

发明内容

技术问题

在镁空气电池中，镁的厚度影响反应速度、持续时间，是决定电池特性的重要因素之一。为了研发出具备各种特性的电池，需要使用各种厚度的镁。然而，若镁的厚度超过100μm，则难以将镁卷绕成圆筒状。因此，对于如专利文献1中记载的镁空气电池那样将镁薄膜卷绕于卷轴的结构，存在能够使用的镁的厚度被限制在100μm左右的问题。

为了使包括超过100μm的那样的镁在内的任意厚度的镁向电极部的连续导入和引出成为可能而构成镁空气电池，需要采用将镁薄膜卷绕于卷轴的结构以外的新结构。

本发明是鉴于上述的课题而完成的，目的在于提供一种能够向电极附近连续导入和引出且能够设计为任意的厚度的镁燃料体、具备该镁燃料体的镁空气电池以及具备该镁空气电池的电子设备。

技术方案

为了实现上述目的，本发明的第一观点的镁燃料体的特征在于，具备：

多个镁薄板，包含镁；

正面分隔件，连接到上述多个镁薄板的各自的正面，并沿着上述多个镁薄板的各自的正面、一侧的侧面以及背面折弯；以及

背面分隔件，连接到上述多个镁薄板的各自的背面，并沿着上述多个镁薄板的各自的正面、另一侧的侧面以及背面折弯，

以上述正面分隔件和上述背面分隔件被折叠，上述多个镁薄板被层叠的方式配置，

若将上述多个镁薄板中的一个向与正面平行的方向移动，则连接到该镁薄板的上述正面分隔件和上述背面分隔件被展开。

上述正面分隔件可以连接到上述多个镁薄板的各自的正面的中央部，并能够折叠成波纹状，

上述背面分隔件可以连接到上述多个镁薄板的各自的背面的中央部，并能够折叠成波纹状。

上述正面分隔件和上述背面分隔件中的至少一方可以由使离子透过的透过膜形成。

上述正面分隔件和上述背面分隔件中的至少一方可以具备与驱动装置啮合的孔，上述驱动装置使上述镁薄板移动。

本发明的第二观点的镁空气电池的特征在于，具备：

本发明的第一观点的镁燃料体；和

电极部，

多个镁薄板中的一个插入到上述电极部，将该镁薄板作为燃料产生电动势，

反应后的该镁薄板被从上述电极部引出。

反应前的上述多个镁薄板和反应后的上述多个镁薄板可以分别以层叠的方式配置。

上述电极部可以具备：供上述镁薄板插入的导入口、供上述镁薄板引出的排出口、具有导电性且向氧供给电子的正极、以及含浸并保持电解液，且与上述正极和上述镁燃料体接触的电解液保持件。

上述正极可以由碳、金属、锰氧化物中的至少一个形成。

本发明的第三观点的电子设备的特征在于，具备本发明的第二观点的镁空气电池。

电子设备还具备能够充电的二次电池，

在上述二次电池的剩余电量为阈值以下的情况下，可以使上述镁空气电池产生电动势而对上述二次电池进行充电。

发明效果

根据本发明，能够提供能够向电极附近连续导入和引出且能够设计为任意的厚度的镁燃料体、具备该镁燃料体的镁空气电池以及具备该镁空气电池的电子设备。

附图说明

图1A是表示实施方式的镁燃料体在折叠状态下的示意结构的侧视图。

图1B是表示实施方式的镁燃料体在折叠状态下的示意结构的俯视图。

图2是表示实施方式的镁燃料体在一部分被展开的状态下的示意结构的侧视图。

图3是表示实施方式的镁燃料体在一部分被展开的状态下的示意结构的侧视图。

图4A是表示实施方式的电极部的示意结构的侧视图。

图4B是表示实施方式的电极部的示意结构的剖视图。

图5是表示实施方式的镁空气电池的示意结构的侧视图。

图6是表示实施方式的镁空气电池的示意结构的侧视图。

图7是表示实施方式的镁空气电池的示意结构的侧视图。

图8是表示实施方式的镁空气电池的示意结构的侧视图。

图9是表示实施方式的镁空气电池的示意结构的侧视图。

图10是表示实施方式的镁燃料体在展开状态下的示意结构的俯视图。

图11是表示实施方式的电子设备的示意结构的立体图。

符号说明

100：镁燃料体

101、101A-101D：镁薄板

102：正面分隔件

103：背面分隔件

104：孔

200：镁空气电池

300：电极部

301：导入口

302：排出口

303：正极

304：负极

305：电解液保持件

400：电子设备

401：二次电池

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

首先，对镁燃料体100的构成进行说明。图1A是表示镁燃料体100的在折叠状态下的示意结构的侧视图，图1B是其俯视图。如图1所示，镁燃料体100具备多个镁薄板101、正面分隔件102以及背面分隔件103。镁燃料体100作为镁空气电池的燃料起作用。

镁薄板101是被形成为长边的长度为L、厚度为T的条状的金属镁的薄板。镁薄板101在一个面(正面)的中央部，即距离短边L/2的位置的位置A处与正面分隔件102连接。另外，在另一个面(背面)的中央部的位置B处与背面分隔件103连接。多个镁薄板101被正面分隔件102和背面分隔件103以大致相等的间隔连接，其间隔为(L+T)。

正面分隔件102和背面分隔件103作为镁空气电池的分隔件起作用。正面分隔件102和背面分隔件103是使氧化还原反应所必需的离子透过，且具有可挠性的透过膜，例如由无纺布、离子交换树脂等形成。正面分隔件102在位置A处被折弯，并且以与镁薄板101密合的方式沿着镁薄板101的正面、一侧的侧面、以及背面折弯。同样地，背面分隔件103以与镁薄板101密合的方式沿着镁薄板101的正面、另一侧的侧面、以及背面折弯，并且在位置B处折弯。作为整体，正面分隔件102和背面分隔件103呈波纹状折叠。

图2是表示镁燃料体100在一部分被展开的状态下的示意结构的侧视图。若镁薄板101A向与正面平行且与长边平行的方向(图的箭头的方向)移动，则镁薄板101的正面侧的被折弯的正面分隔件102和背面分隔件103被展开。

由图2所示的状态可知，若移动了的镁薄板101A向与箭头相反的方向移动，则被展开的正面分隔件102和背面分隔件103再次被折弯，返回到图1所示的状态。

由图2所示的状态可知，如图3所示若移动了的镁薄板101A的上方的镁薄板101B向箭头的方向移动，则被展开的镁薄板101A和镁薄板101B之间的正面分隔件102和背面分隔件103再次被折弯，并且镁薄板101B的正面侧的被折弯的正面分隔件102和背面分隔件103被展开，镁薄板101A和镁薄板101B再次重叠。

这样，通过任意的镁薄板101向与正面平行且与长边平行的方向移动，能够从重叠的状态移动至展开的状态，或再次移动至重叠的状态。

接下来，对将镁燃料体100用作燃料的镁空气电池200进行说明。

镁空气电池200具备电极部300，将镁燃料体100作为燃料来产生电动势。

图4A是表示电极部300的示意结构的侧视图，图4B是图4A的A-A'箭头方向的剖视图。电极部300具备导入口301、排出口302、正极303、负极304以及电解液保持件305。

导入口301形成于电极部300的一个侧面。镁薄板101从导入口301向电极部300的内部沿着箭头I的方向插入，作为镁空气电池200的燃料来使用，由此镁空气电池200产生电动势。

排出口302形成于电极部300的形成有导入口301的侧面的相反的侧面。用作燃料而消耗的镁薄板101从排出口302沿箭头O的方向引出。

正极303由具有导电性的原材料形成，向作为镁空气电池200的正极活性物质的空气中的氧供给电子。对于正极303，为了促进将氧还原的反应，优选表面积大且易于吸附氧的材料。作为形成正极303的原材料，例如可举出碳、金属、锰化合物以及将它们组合而成的材料等，但并不限于此。其中，关于碳，可以采用活性炭、碳粉末、碳纤维、碳纳米管、碳毡等形态。

负极304由具有导电性的原材料形成，与插入到电极部300的镁燃料体100电连接。在该实施方式中，与镁薄板101的侧面电连接。

电解液保持件305含浸并保持电解液。电解液保持件305以夹于镁燃料体100和正极303之间并分别与它们接触的方式设置。作为形成电解液保持件305的原材料，例如可举出滤纸、无纺布、毡、碳毡、凝胶等，但并不限于此。

电解液是能够进行镁燃料体100和正极303之间的离子交换的电解液。另外，电解液中所含的水用于在正极303将氧还原的反应。电解液例如为氯化钠水溶液，但并不限于此。

接下来，参照图5-图9，对将镁燃料体100用作镁空气电池200的燃料的方法进行说明。图5-图9是表示镁空气电池200的示意结构的侧视图。应予说明，在图5-图9中，省略了镁薄板101与正面分隔件102和背面分隔件103之间的连接位置的图示。

首先，如图5所示，镁燃料体100设置在电极部300的附近。此时，镁燃料体100的最下方的镁薄板101C设置成与导入口301对齐。应予说明，对于最下方的镁薄板101C，正面分隔件102也在与背面分隔件103相同的位置连接到镁薄板101C。

接下来，如图6所示，镁薄板101C向与正面平行且与长边平行的方向(图的箭头的方向)移动，通过导入口301而插入到电极部300。此时，连接到镁薄板101C且被折弯的正面分隔件102和背面分隔件103被缓缓展开。

接下来，如图7所示，镁薄板101C移动完成，完全插入到电极部300。同时，镁燃料体100整体向下移动，将从下数第二个镁薄板101D设置在与导入口301对齐的位置，正面分隔件102和背面分隔件103被完全展开。

在图7的状态下，正面分隔件102和背面分隔件103被完全展开，并且以正面分隔件102与镁薄板101C的正面、背面分隔件103与镁薄板101C的背面分别密合的方式覆盖镁薄板101C。在该状态下，在电极部300，正面分隔件102作为镁空气电池的分隔件起作用，电解液进行离子的交换，由此发生将空气中的氧作为正极活性物质，将镁薄板101C中所含的镁作为负极活性物质的氧化还原反应，从而产生电动势。伴随着反应的进行，插入到电极部300的镁薄板101C逐渐被消耗。

如图8所示，若伴随着反应的进行，镁薄板101C被消耗完，则镁薄板101C被从电极部300引出。同时，后续的镁薄板101D插入到电极部300，镁燃料体100整体向下移动。

在存在被消耗且被引出的镁薄板101的状态下将后续的被消耗的镁薄板101引出时，之前引出的镁薄板101向下移动，与使用前同样地进行层叠。如图9所示，若伴随着反应的进行，镁薄板101D被消耗完，则镁薄板101D被从电极部300引出。同时，之前引出的镁薄板101C向下移动，连接在镁薄板101C和镁薄板101D之间，并展开的正面分隔件102和背面分隔件103再次被折叠。

这样，通过镁燃料体100依次插入到电极部300并且从电极部300引出，能够将任意厚度的镁作为燃料，使镁空气电池200持续产生电动势。另外，由于使用前和使用后的镁燃料体100是被层叠的，所以能够将镁燃料体100本身及使用镁燃料体100的镁空气电池200形成为较小。

对于在将镁薄板101插入到电极部300时和从电极部300引出时使镁薄板101移动的方法，可以采用任意的方法。例如，如图10所示，可以在正面分隔件102和背面分隔件103中的至少一方(图10中为正面分隔件102)以一定间隔开孔104，并在孔104处啮合齿轮作为驱动装置，通过使该齿轮旋转而使镁薄板101移动。另外，可以通过将镁薄板101从侧面或正面推入而使其移动。

接下来，对使用镁空气电池200作为电子设备的电源的方法进行说明。

图11是表示将镁空气电池200作为电源的电子设备400的示意结构的立体图。如图11所示，电子设备400具备二次电池401，并安装有镁空气电池200。

电子设备400是通过由电池供给的电力进行动作的电子设备，例如是移动电话、智能手机、个人计算机等。电子设备400例如通过电缆或连接适配器等(未图示)与镁空气电池200进行电连接。

二次电池401是能够充电的二次电池，例如是锂离子二次电池等。二次电池401构成使电子设备400动作的直接电源。

电子设备400通过由二次电池401供给的电力进行动作。电子设备400监视二次电池401的剩余电量，若二次电池401的剩余电量为阈值以下，则使镁空气电池200产生电动势。这可以通过导入到电子设备400的应用软件而执行。通过导入该应用软件，无论是何种电子设备都能够通过镁空气电池200进行动作。

这样通过使用镁空气电池200，能够将镁空气电池200作为电子设备400的电源来使用。

利用将镁空气电池200安装于电子设备400的外部的构成，即使是作为电源而具备二次电池401的电子设备，也能够将镁空气电池200作为电源来使用。另外，由于镁空气电池200的外观能够自由地构成，所以也能够构成为对电子设备400进行装饰。

使用后的镁空气电池200例如可以在便利店等回收，并通过更换镁燃料体100进行再利用。此时回收的反应后的镁燃料体100可以用作制造新的镁燃料体100时的原料。

镁空气电池的电量与同程度大小的锂离子二次电池相比可以设为较大，由此如上所述如果使用镁空气电池，则可以长时间不进行来自交流电源的充电而利用电子设备。

应予说明，正面分隔件102和背面分隔件103可以在镁燃料体100的上端部，即最上方的镁薄板101的正面形成为一体。此时，正面分隔件102和背面分隔件103形成为一体的带状。在镁燃料体100的下端部也同样。另外，可以在镁燃料体100的上端部和下端部这两者均形成为一体。此时，正面分隔件102和背面分隔件103形成为一体的环状。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限于上述的实施方式。

例如，镁薄板101由金属镁形成，但并不限于此。即，镁薄板101只要是熔析出镁离子的材料即可，也可以由包含镁的合金或镁化合物形成。

另外，镁薄板101在正面的中央部与正面分隔件102连接，但并不限于此。即，可以在正面的中央部以外的位置进行连接，也可以在两个以上的位置进行连接。对于背面分隔件103也同样。但是，如果是正面分隔件102和背面分隔件103在各自的面的中央部连接的构成，则能够容易地折叠正面分隔件102和背面分隔件103。

另外，正面分隔件102和背面分隔件103使氧化还原反应所必需的离子透过，但并不限于此。即，正面分隔件102和背面分隔件103中的至少一方使氧化还原反应所必需的离子透过即可。此时，另一方的分隔件例如可以由绝缘性膜、导电性膜等形成。在由导电性膜形成另一方的分隔件的情况下，也能够设置成使电极部300的负极304与该分隔件接触。

另外，对电极部300分别具备一个正极303和一个电解液保持件305的情况进行了说明，但并不限于此。即，也可以分别具备两个正极303和两个电解液保持件305，并以隔着镁燃料体100的方式进行设置。此时，正面分隔件102和背面分隔件103均使氧化还原反应所必需的离子透过。如果连接两个正极，则镁空气电池成为并联连接，能够增加流出的电流。

另外，电子设备400在二次电池401的剩余电量为阈值以下时使镁空气电池200产生电动势，但并不限于此。即，可以根据电子设备400的耗电量，例如应用软件的使用状态等，使镁空气电池200产生电动势，对二次电池401进行充电。

另外，在电子设备400安装了镁空气电池200，但并不限于此。即，镁空气电池200可以配置在电子设备400的内部。

另外，电子设备400具备二次电池401，镁空气电池200对二次电池401进行充电，但并不限于此。即，也可以不通过二次电池401，而利用镁空气电池200所供给的电力使电子设备400直接动作。

本申请基于在2014年4月2日申请的日本专利申请2014-075911号。在本说明书中，作为参照而引用日本专利申请2014-075911号的整个说明书、权利要求书、附图。

Claims (11)

1.一种镁燃料体，其特征在于，具备：

多个镁薄板，包含镁；

正面分隔件，连接到所述多个镁薄板的各自的正面，并沿着所述多个镁薄板的各自的正面、一侧的侧面以及背面折弯；以及

背面分隔件，连接到所述多个镁薄板的各自的背面，并沿着所述多个镁薄板的各自的正面、另一侧的侧面以及背面折弯，

以所述正面分隔件和所述背面分隔件被折叠，所述多个镁薄板被层叠的方式配置，

若将所述多个镁薄板中的一个向与正面平行的方向移动，则连接到该镁薄板的所述正面分隔件和所述背面分隔件被展开。

2.根据权利要求1所述的镁燃料体，其特征在于，

所述正面分隔件连接到所述多个镁薄板的各自的正面的中央部，并能够折叠成波纹状，

所述背面分隔件连接到所述多个镁薄板的各自的背面的中央部，并能够折叠成波纹状。

3.根据权利要求1或2所述的镁燃料体，其特征在于，

所述正面分隔件和所述背面分隔件中的至少一方由使离子透过的透过膜形成。

4.根据权利要求1或2所述的镁燃料体，其特征在于，

所述正面分隔件和所述背面分隔件中的至少一方具备与使所述镁薄板移动的驱动装置啮合的孔。

5.根据权利要求3所述的镁燃料体，其特征在于，

所述正面分隔件和所述背面分隔件中的至少一方具备与使所述镁薄板移动的驱动装置啮合的孔。

6.一种镁空气电池，其特征在于，具备：

权利要求1～5中任一项所述的镁燃料体；和

电极部，

多个镁薄板中的一个插入到所述电极部，将该镁薄板作为燃料产生电动势，

反应后的该镁薄板从所述电极部引出。

7.根据权利要求6所述的镁空气电池，其特征在于，

反应前的所述多个镁薄板和反应后的所述多个镁薄板分别以层叠的方式配置。

8.根据权利要求6或7所述的镁空气电池，其特征在于，

所述电极部具备：供所述镁薄板插入的导入口、供所述镁薄板引出的排出口、具有导电性且向氧供给电子的正极、以及含有电解液使电解液浸透并保持电解液，且与所述正极和所述镁燃料体接触的电解液保持件。

9.根据权利要求8所述的镁空气电池，其特征在于，

所述正极由碳、金属、锰氧化物中的至少一个形成。

10.一种电子设备，其特征在于，具备权利要求6～9中任一项所述的镁空气电池。

11.根据权利要求10所述的电子设备，其特征在于，

所述电子设备还具备能够充电的二次电池，

在所述二次电池的剩余电量为阈值以下的情况下，使所述镁空气电池产生电动势而对所述二次电池进行充电。