本發(fā)明涉及鎂燃料體、鎂空氣電池以及電子設(shè)備。

背景技術(shù)：

作為將空氣中的氧設(shè)為正極活性物質(zhì)、將鎂設(shè)為負(fù)極活性物質(zhì)的鎂空氣電池的一個(gè)例子，專利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了筒裝型的鎂空氣電池。具體而言，對(duì)于專利文獻(xiàn)1中記載的鎂空氣電池，鎂薄膜的各端部與一對(duì)卷軸連接，通過(guò)使卷軸旋轉(zhuǎn)來(lái)卷繞鎂薄膜，并且卷軸間的鎂薄膜和位于其附近的正極配合發(fā)電。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2012-15013號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問(wèn)題

在鎂空氣電池中，鎂的厚度影響反應(yīng)速度、持續(xù)時(shí)間，是決定電池特性的重要因素之一。為了研發(fā)出具備各種特性的電池，需要使用各種厚度的鎂。然而，若鎂的厚度超過(guò)100μm，則難以將鎂卷繞成圓筒狀。因此，對(duì)于如專利文獻(xiàn)1中記載的鎂空氣電池那樣將鎂薄膜卷繞于卷軸的結(jié)構(gòu)，存在能夠使用的鎂的厚度被限制在100μm左右的問(wèn)題。

為了使包括超過(guò)100μm的那樣的鎂在內(nèi)的任意厚度的鎂向電極部的連續(xù)導(dǎo)入和引出成為可能而構(gòu)成鎂空氣電池，需要采用將鎂薄膜卷繞于卷軸的結(jié)構(gòu)以外的新結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明是鑒于上述的課題而完成的，目的在于提供一種能夠向電極附近連續(xù)導(dǎo)入和引出且能夠設(shè)計(jì)為任意的厚度的鎂燃料體、具備該鎂燃料體的鎂空氣電池以及具備該鎂空氣電池的電子設(shè)備。

技術(shù)方案

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一觀點(diǎn)的鎂燃料體的特征在于，具備：

多個(gè)鎂薄板，包含鎂；

正面分隔件，連接到上述多個(gè)鎂薄板的各自的正面，并沿著上述多個(gè)鎂薄板的各自的正面、一側(cè)的側(cè)面以及背面折彎；以及

背面分隔件，連接到上述多個(gè)鎂薄板的各自的背面，并沿著上述多個(gè)鎂薄板的各自的正面、另一側(cè)的側(cè)面以及背面折彎，

以上述正面分隔件和上述背面分隔件被折疊，上述多個(gè)鎂薄板被層疊的方式配置，

若將上述多個(gè)鎂薄板中的一個(gè)向與正面平行的方向移動(dòng)，則連接到該鎂薄板的上述正面分隔件和上述背面分隔件被展開(kāi)。

上述正面分隔件可以連接到上述多個(gè)鎂薄板的各自的正面的中央部，并能夠折疊成波紋狀，

上述背面分隔件可以連接到上述多個(gè)鎂薄板的各自的背面的中央部，并能夠折疊成波紋狀。

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離子透過(guò)的透過(guò)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備與驅(qū)動(dòng)裝置嚙合的孔，上述驅(qū)動(dòng)裝置使上述鎂薄板移動(dòng)。

本發(fā)明的第二觀點(diǎn)的鎂空氣電池的特征在于，具備：

本發(fā)明的第一觀點(diǎn)的鎂燃料體；和

電極部，

多個(gè)鎂薄板中的一個(gè)插入到上述電極部，將該鎂薄板作為燃料產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，

反應(yīng)后的該鎂薄板被從上述電極部引出。

反應(yīng)前的上述多個(gè)鎂薄板和反應(yīng)后的上述多個(gè)鎂薄板可以分別以層疊的方式配置。

上述電極部可以具備：供上述鎂薄板插入的導(dǎo)入口、供上述鎂薄板引出的排出口、具有導(dǎo)電性且向氧供給電子的正極、以及含浸并保持電解液，且與上述正極和上述鎂燃料體接觸的電解液保持件。

上述正極可以由碳、金屬、錳氧化物中的至少一個(gè)形成。

本發(fā)明的第三觀點(diǎn)的電子設(shè)備的特征在于，具備本發(fā)明的第二觀點(diǎn)的鎂空氣電池。

電子設(shè)備還具備能夠充電的二次電池，

在上述二次電池的剩余電量為閾值以下的情況下，可以使上述鎂空氣電池產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)而對(duì)上述二次電池進(jìn)行充電。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠提供能夠向電極附近連續(xù)導(dǎo)入和引出且能夠設(shè)計(jì)為任意的厚度的鎂燃料體、具備該鎂燃料體的鎂空氣電池以及具備該鎂空氣電池的電子設(shè)備。

附圖說(shuō)明

圖1A是表示實(shí)施方式的鎂燃料體在折疊狀態(tài)下的示意結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。

圖1B是表示實(shí)施方式的鎂燃料體在折疊狀態(tài)下的示意結(jié)構(gòu)的俯視圖。

圖2是表示實(shí)施方式的鎂燃料體在一部分被展開(kāi)的狀態(tài)下的示意結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。

圖3是表示實(shí)施方式的鎂燃料體在一部分被展開(kāi)的狀態(tài)下的示意結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。

圖4A是表示實(shí)施方式的電極部的示意結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。

圖4B是表示實(shí)施方式的電極部的示意結(jié)構(gòu)的剖視圖。

圖5是表示實(shí)施方式的鎂空氣電池的示意結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。

圖6是表示實(shí)施方式的鎂空氣電池的示意結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。

圖7是表示實(shí)施方式的鎂空氣電池的示意結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。

圖8是表示實(shí)施方式的鎂空氣電池的示意結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。

圖9是表示實(shí)施方式的鎂空氣電池的示意結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。

圖10是表示實(shí)施方式的鎂燃料體在展開(kāi)狀態(tài)下的示意結(jié)構(gòu)的俯視圖。

圖11是表示實(shí)施方式的電子設(shè)備的示意結(jié)構(gòu)的立體圖。

符號(hào)說(shuō)明

100：鎂燃料體

101、101A-101D：鎂薄板

102：正面分隔件

103：背面分隔件

104：孔

200：鎂空氣電池

300：電極部

301：導(dǎo)入口

302：排出口

303：正極

304：負(fù)極

305：電解液保持件

400：電子設(shè)備

401：二次電池

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。

首先，對(duì)鎂燃料體100的構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。圖1A是表示鎂燃料體100的在折疊狀態(tài)下的示意結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖，圖1B是其俯視圖。如圖1所示，鎂燃料體100具備多個(gè)鎂薄板101、正面分隔件102以及背面分隔件103。鎂燃料體100作為鎂空氣電池的燃料起作用。

鎂薄板101是被形成為長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度為L(zhǎng)、厚度為T的條狀的金屬鎂的薄板。鎂薄板101在一個(gè)面(正面)的中央部，即距離短邊L/2的位置的位置A處與正面分隔件102連接。另外，在另一個(gè)面(背面)的中央部的位置B處與背面分隔件103連接。多個(gè)鎂薄板101被正面分隔件102和背面分隔件103以大致相等的間隔連接，其間隔為(L+T)。

正面分隔件102和背面分隔件103作為鎂空氣電池的分隔件起作用。正面分隔件102和背面分隔件103是使氧化還原反應(yīng)所必需的離子透過(guò)，且具有可撓性的透過(guò)膜，例如由無(wú)紡布、離子交換樹(shù)脂等形成。正面分隔件102在位置A處被折彎，并且以與鎂薄板101密合的方式沿著鎂薄板101的正面、一側(cè)的側(cè)面、以及背面折彎。同樣地，背面分隔件103以與鎂薄板101密合的方式沿著鎂薄板101的正面、另一側(cè)的側(cè)面、以及背面折彎，并且在位置B處折彎。作為整體，正面分隔件102和背面分隔件103呈波紋狀折疊。

圖2是表示鎂燃料體100在一部分被展開(kāi)的狀態(tài)下的示意結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。若鎂薄板101A向與正面平行且與長(zhǎng)邊平行的方向(圖的箭頭的方向)移動(dòng)，則鎂薄板101的正面?zhèn)鹊谋徽蹚澋恼娣指艏?02和背面分隔件103被展開(kāi)。

由圖2所示的狀態(tài)可知，若移動(dòng)了的鎂薄板101A向與箭頭相反的方向移動(dòng)，則被展開(kāi)的正面分隔件102和背面分隔件103再次被折彎，返回到圖1所示的狀態(tài)。

由圖2所示的狀態(tài)可知，如圖3所示若移動(dòng)了的鎂薄板101A的上方的鎂薄板101B向箭頭的方向移動(dòng)，則被展開(kāi)的鎂薄板101A和鎂薄板101B之間的正面分隔件102和背面分隔件103再次被折彎，并且鎂薄板101B的正面?zhèn)鹊谋徽蹚澋恼娣指艏?02和背面分隔件103被展開(kāi)，鎂薄板101A和鎂薄板101B再次重疊。

這樣，通過(guò)任意的鎂薄板101向與正面平行且與長(zhǎng)邊平行的方向移動(dòng)，能夠從重疊的狀態(tài)移動(dòng)至展開(kāi)的狀態(tài)，或再次移動(dòng)至重疊的狀態(tài)。

接下來(lái)，對(duì)將鎂燃料體100用作燃料的鎂空氣電池200進(jìn)行說(shuō)明。

鎂空氣電池200具備電極部300，將鎂燃料體100作為燃料來(lái)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。

圖4A是表示電極部300的示意結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖，圖4B是圖4A的A-A'箭頭方向的剖視圖。電極部300具備導(dǎo)入口301、排出口302、正極303、負(fù)極304以及電解液保持件305。

導(dǎo)入口301形成于電極部300的一個(gè)側(cè)面。鎂薄板101從導(dǎo)入口301向電極部300的內(nèi)部沿著箭頭I的方向插入，作為鎂空氣電池200的燃料來(lái)使用，由此鎂空氣電池200產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。

排出口302形成于電極部300的形成有導(dǎo)入口301的側(cè)面的相反的側(cè)面。用作燃料而消耗的鎂薄板101從排出口302沿箭頭O的方向引出。

正極303由具有導(dǎo)電性的原材料形成，向作為鎂空氣電池200的正極活性物質(zhì)的空氣中的氧供給電子。對(duì)于正極303，為了促進(jìn)將氧還原的反應(yīng)，優(yōu)選表面積大且易于吸附氧的材料。作為形成正極303的原材料，例如可舉出碳、金屬、錳化合物以及將它們組合而成的材料等，但并不限于此。其中，關(guān)于碳，可以采用活性炭、碳粉末、碳纖維、碳納米管、碳?xì)值刃螒B(tài)。

負(fù)極304由具有導(dǎo)電性的原材料形成，與插入到電極部300的鎂燃料體100電連接。在該實(shí)施方式中，與鎂薄板101的側(cè)面電連接。

電解液保持件305含浸并保持電解液。電解液保持件305以?shī)A于鎂燃料體100和正極303之間并分別與它們接觸的方式設(shè)置。作為形成電解液保持件305的原材料，例如可舉出濾紙、無(wú)紡布、氈、碳?xì)?、凝膠等，但并不限于此。

電解液是能夠進(jìn)行鎂燃料體100和正極303之間的離子交換的電解液。另外，電解液中所含的水用于在正極303將氧還原的反應(yīng)。電解液例如為氯化鈉水溶液，但并不限于此。

接下來(lái)，參照?qǐng)D5-圖9，對(duì)將鎂燃料體100用作鎂空氣電池200的燃料的方法進(jìn)行說(shuō)明。圖5-圖9是表示鎂空氣電池200的示意結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。應(yīng)予說(shuō)明，在圖5-圖9中，省略了鎂薄板101與正面分隔件102和背面分隔件103之間的連接位置的圖示。

首先，如圖5所示，鎂燃料體100設(shè)置在電極部300的附近。此時(shí)，鎂燃料體100的最下方的鎂薄板101C設(shè)置成與導(dǎo)入口301對(duì)齊。應(yīng)予說(shuō)明，對(duì)于最下方的鎂薄板101C，正面分隔件102也在與背面分隔件103相同的位置連接到鎂薄板101C。

接下來(lái)，如圖6所示，鎂薄板101C向與正面平行且與長(zhǎng)邊平行的方向(圖的箭頭的方向)移動(dòng)，通過(guò)導(dǎo)入口301而插入到電極部300。此時(shí)，連接到鎂薄板101C且被折彎的正面分隔件102和背面分隔件103被緩緩展開(kāi)。

接下來(lái)，如圖7所示，鎂薄板101C移動(dòng)完成，完全插入到電極部300。同時(shí)，鎂燃料體100整體向下移動(dòng)，將從下數(shù)第二個(gè)鎂薄板101D設(shè)置在與導(dǎo)入口301對(duì)齊的位置，正面分隔件102和背面分隔件103被完全展開(kāi)。

在圖7的狀態(tài)下，正面分隔件102和背面分隔件103被完全展開(kāi)，并且以正面分隔件102與鎂薄板101C的正面、背面分隔件103與鎂薄板101C的背面分別密合的方式覆蓋鎂薄板101C。在該狀態(tài)下，在電極部300，正面分隔件102作為鎂空氣電池的分隔件起作用，電解液進(jìn)行離子的交換，由此發(fā)生將空氣中的氧作為正極活性物質(zhì)，將鎂薄板101C中所含的鎂作為負(fù)極活性物質(zhì)的氧化還原反應(yīng)，從而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。伴隨著反應(yīng)的進(jìn)行，插入到電極部300的鎂薄板101C逐漸被消耗。

如圖8所示，若伴隨著反應(yīng)的進(jìn)行，鎂薄板101C被消耗完，則鎂薄板101C被從電極部300引出。同時(shí)，后續(xù)的鎂薄板101D插入到電極部300，鎂燃料體100整體向下移動(dòng)。

在存在被消耗且被引出的鎂薄板101的狀態(tài)下將后續(xù)的被消耗的鎂薄板101引出時(shí)，之前引出的鎂薄板101向下移動(dòng)，與使用前同樣地進(jìn)行層疊。如圖9所示，若伴隨著反應(yīng)的進(jìn)行，鎂薄板101D被消耗完，則鎂薄板101D被從電極部300引出。同時(shí)，之前引出的鎂薄板101C向下移動(dòng)，連接在鎂薄板101C和鎂薄板101D之間，并展開(kāi)的正面分隔件102和背面分隔件103再次被折疊。

這樣，通過(guò)鎂燃料體100依次插入到電極部300并且從電極部300引出，能夠?qū)⑷我夂穸鹊逆V作為燃料，使鎂空氣電池200持續(xù)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。另外，由于使用前和使用后的鎂燃料體100是被層疊的，所以能夠?qū)㈡V燃料體100本身及使用鎂燃料體100的鎂空氣電池200形成為較小。

對(duì)于在將鎂薄板101插入到電極部300時(shí)和從電極部300引出時(shí)使鎂薄板101移動(dòng)的方法，可以采用任意的方法。例如，如圖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(圖10中為正面分隔件102)以一定間隔開(kāi)孔104，并在孔104處嚙合齒輪作為驅(qū)動(dòng)裝置，通過(guò)使該齒輪旋轉(zhuǎn)而使鎂薄板101移動(dòng)。另外，可以通過(guò)將鎂薄板101從側(cè)面或正面推入而使其移動(dòng)。

接下來(lái)，對(duì)使用鎂空氣電池200作為電子設(shè)備的電源的方法進(jìn)行說(shuō)明。

圖11是表示將鎂空氣電池200作為電源的電子設(shè)備400的示意結(jié)構(gòu)的立體圖。如圖11所示，電子設(shè)備400具備二次電池401，并安裝有鎂空氣電池200。

電子設(shè)備400是通過(guò)由電池供給的電力進(jìn)行動(dòng)作的電子設(shè)備，例如是移動(dòng)電話、智能手機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)等。電子設(shè)備400例如通過(guò)電纜或連接適配器等(未圖示)與鎂空氣電池200進(jìn)行電連接。

二次電池401是能夠充電的二次電池，例如是鋰離子二次電池等。二次電池401構(gòu)成使電子設(shè)備400動(dòng)作的直接電源。

電子設(shè)備400通過(guò)由二次電池401供給的電力進(jìn)行動(dòng)作。電子設(shè)備400監(jiān)視二次電池401的剩余電量，若二次電池401的剩余電量為閾值以下，則使鎂空氣電池200產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。這可以通過(guò)導(dǎo)入到電子設(shè)備400的應(yīng)用軟件而執(zhí)行。通過(guò)導(dǎo)入該應(yīng)用軟件，無(wú)論是何種電子設(shè)備都能夠通過(guò)鎂空氣電池200進(jìn)行動(dòng)作。

這樣通過(guò)使用鎂空氣電池200，能夠?qū)㈡V空氣電池200作為電子設(shè)備400的電源來(lái)使用。

利用將鎂空氣電池200安裝于電子設(shè)備400的外部的構(gòu)成，即使是作為電源而具備二次電池401的電子設(shè)備，也能夠?qū)㈡V空氣電池200作為電源來(lái)使用。另外，由于鎂空氣電池200的外觀能夠自由地構(gòu)成，所以也能夠構(gòu)成為對(duì)電子設(shè)備400進(jìn)行裝飾。

使用后的鎂空氣電池200例如可以在便利店等回收，并通過(guò)更換鎂燃料體100進(jìn)行再利用。此時(shí)回收的反應(yīng)后的鎂燃料體100可以用作制造新的鎂燃料體100時(shí)的原料。

鎂空氣電池的電量與同程度大小的鋰離子二次電池相比可以設(shè)為較大，由此如上所述如果使用鎂空氣電池，則可以長(zhǎng)時(shí)間不進(jìn)行來(lái)自交流電源的充電而利用電子設(shè)備。

應(yīng)予說(shuō)明，正面分隔件102和背面分隔件103可以在鎂燃料體100的上端部，即最上方的鎂薄板101的正面形成為一體。此時(shí)，正面分隔件102和背面分隔件103形成為一體的帶狀。在鎂燃料體100的下端部也同樣。另外，可以在鎂燃料體100的上端部和下端部這兩者均形成為一體。此時(shí)，正面分隔件102和背面分隔件103形成為一體的環(huán)狀。

以上，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于上述的實(shí)施方式。

例如，鎂薄板101由金屬鎂形成，但并不限于此。即，鎂燃料體101只要是熔析出鎂離子的材料即可，也可以由包含鎂的合金或鎂化合物形成。

另外，鎂薄板101在正面的中央部與正面分隔件102連接，但并不限于此。即，可以在正面的中央部以外的位置進(jìn)行連接，也可以在兩個(gè)以上的位置進(jìn)行連接。對(duì)于背面分隔件103也同樣。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連接的構(gòu)成，則能夠容易地折疊正面分隔件102和背面分隔件103。

另外，正面分隔件102和背面分隔件103使氧化還原反應(yīng)所必需的離子透過(guò)，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還原反應(yīng)所必需的離子透過(guò)即可。此時(shí)，另一方的分隔件例如可以由絕緣性膜、導(dǎo)電性膜等形成。在由導(dǎo)電性膜形成另一方的分隔件的情況下，也能夠設(shè)置成使電極部300的負(fù)極304與該分隔件接觸。

另外，對(duì)電極部300分別具備一個(gè)正極303和一個(gè)電解液保持件305的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但并不限于此。即，也可以分別具備兩個(gè)正極303和兩個(gè)電解液保持件305，并以隔著鎂燃料體100的方式進(jìn)行設(shè)置。此時(shí)，正面分隔件102和背面分隔件103均使氧化還原反應(yīng)所必需的離子透過(guò)。如果連接兩個(gè)正極，則鎂空氣電池成為并聯(lián)連接，能夠增加流出的電流。

另外，電子設(shè)備400在二次電池401的剩余電量為閾值以下時(shí)使鎂空氣電池200產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，但并不限于此。即，可以根據(jù)電子設(shè)備400的耗電量，例如應(yīng)用軟件的使用狀態(tài)等，使鎂空氣電池200產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，對(duì)二次電池401進(jìn)行充電。

另外，在電子設(shè)備400安裝了鎂空氣電池200，但并不限于此。即，鎂空氣電池200可以配置在電子設(shè)備400的內(nèi)部。

另外，電子設(shè)備400具備二次電池401，鎂空氣電池200對(duì)二次電池401進(jìn)行充電，但并不限于此。即，也可以不通過(guò)二次電池401，而利用鎂空氣電池200所供給的電力使電子設(shè)備400直接動(dòng)作。

本申請(qǐng)基于在2014年4月2日申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)2014-075911號(hào)。在本說(shuō)明書中，作為參照而引用日本專利申請(qǐng)2014-075911號(hào)的整個(gè)說(shuō)明書、權(quán)利要求書、附圖。