特開2009-117126,
出願人:株式会社豊田中央研究所,
【概要】
「大容量且つ高出力が得られる化学電池を提供する。」ことが課題されている。
解決手段は,
「プロピレンカーボネートとジエチルカーボネートとを体積比が1:1となるように混合した後マグネシウムパークロレートとヨウ素とを溶解した電解液に、炭素正極と金属マグネシウムからなる負極とを配置することにより、化学電池を作製した。この化学電池につき、0.5mAの電流で開放端電圧が0.3Vになるまで放電を行い、放電容量を測定したところ、放電容量は5780mAh/gであった。」
とされている。
↑一次電池,二次電池の区別に関する記載はないが,実施例から判断すれば,
非水系(液体電解質系)のマグネシウム一次電池になっている。
ただし,化学電池には,一次電池,二次電池が含まれるので,
一次電池と限定する必要はないという判断なのかもしれない。
実施例的には,一次電池のものとなる。
↓また,マグネシウムイオン電池,マグネシウムーハロゲン電池の区別に関する記載はないが,
「本発明の化学電池において、負極は、マグネシウムイオンを放出する材料を負極活物質とする。ここで、マグネシウムイオンを放出する材料としては、例えば、金属マグネシウムやマグネシウム合金などが挙げられる。マグネシウム合金としては、例えば、アルミニウムやシリコン、ガリウム、亜鉛、マンガンなどとマグネシウムとの合金が挙げられる。」
とされていることから,マグネシウムイオン一次電池が想定されているように思われる。
しかし,化学電池の放電反応としては,以下の式1が示されており,
この場合,マグネシウムイオンの電解質溶液内での移動の必要はなく,
以下の化学反応は,マグネシウム電極表面で起こればよいので,マグネシウムイオンの電解質溶液への溶出(放出)は必要ではない。放電機構的には,マグネシウムーヨウ素(ハロゲン)電池という判断もできるように思う。
ただ,マグネシウムパークロレートが存在することから,マグネシウムイオンの介在を言っていると思われる。
(実施例に,マグネシウムイオンの無い,他の金属塩を用いた場合に関しても,結果が知りたく思った。多分,マグネシウム塩でなくても放電容量は落ちないと思われる。この系がマグネシウムイオン一次電池であった場合,電解質塩のマグネシウムイオンが消費されていくことになるので,電解質溶液の抵抗は連続的に上がっていってしまう。溶液中のマグネシウムイオン濃度を負極のマグネシウム電極からのマグネシウムイオンの放出で補うとすれば,その放出(溶出)の機構・ドライビングフォースは何なのだろうか。)
https://www.j-platpat.inpit.go.jp/gazette_work3/domestic/A/421117000/421117100/421117120/421117126/65C2806E397BA4AE8ED742B951B259D96C017A74AB431D68316D77D07EAC59DF/text/JPA%20421117126_i_000003.jpg
電池容量はかなり大きいものの,以下のような二段階の放電電圧になっている。
(この2段階の放電機構は,それぞれどのようなものか,興味深い。)
代表図面
https://www.j-platpat.inpit.go.jp/gazette_work3/domestic/A/421117000/421117100/421117120/421117126/65C2806E397BA4AE8ED742B951B259D96C017A74AB431D68316D77D07EAC59DF/text/JPA%20421117126_i_000002.jpg?version=202309121420
(上記の式1と代表図面は,電池特性について把握する上で必須であったため,直リンクさせていただきました。)
ヨウ素が加えられなかった場合が,比較例1として示されており,
「図6に示すように、正極材料当たりの放電容量は、32mAh/gであった。実施例1と比較例1とから、電解液に添加したヨウ素が、高出力且つ大容量を得るための一助となっていることが分かる。
↓やはり,ヨウ素によるマグネシウム電極表面の不動態皮膜の除去あるいは成長抑制の効果があると思われる。
「比較例2~6(ヨウ素添加がない場合)のマグネシウム空気電池では、放電電流が0.02mAと小さいときには2000mAh/gを超える大きな放電容量が得られるが、放電電流が0.05mA以上になると放電容量は急激に小さくなる。これに対して、実施例1~6のマグネシウムハロゲン電池では、放電容量が0.05mA以上であっても(つまり高出力であっても)、大きな放電容量が得られる。」
この出願の後に,
特開2013-037993,
非水系マグネシウム電池
出願人:株式会社豊田中央研究所
があるが,
マグネシウム電池としては,
マグネシウムーハロゲン電池
マグネシウムー空気電池
マグネシウムイオン電池
の構成とした実施例が示されており,
実施例から判断すれば,マグネシウムイオン電池の特性は芳しくなく,マグネシウムーハロゲン電池において,放電電圧の改善が示されている。
請求項は2項で,すべて化学電池に関するクレームとなっている。
論理式:[電池/CL]*[マグネシウム/CL]*[ヨウ素/CL]