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発電池用の負極、胃酸電池、金属イオン二次電池、システム、及び、電池の使用方法 新技術説明会

国内特許コード P200016922
掲載日 2020年5月22日
出願番号 特願2019-034587
公開番号 特開2020-004700
登録番号 特許第6656697号
出願日 平成31年2月27日(2019.2.27)
公開日 令和2年1月9日(2020.1.9)
登録日 令和2年2月7日(2020.2.7)
優先権データ
  • 特願2018-117085 (2018.6.20) JP
発明者
  • 本間 格
出願人
  • 国立大学法人東北大学
発明の名称 発電池用の負極、胃酸電池、金属イオン二次電池、システム、及び、電池の使用方法 新技術説明会
発明の概要 【課題】水素の発生および電池性能の低下を抑制することができ、長時間安定した発電が可能な発電池用の負極、胃酸電池、金属イオン二次電池、システム、及び、電池の使用方法を提供する。
【解決手段】標準電極電位が標準水素電極電位より卑である金属、合金または化合物から成る負極粉末と、導電性ポリマーとを含む混合物から成っている。負極粉末は、例えば、亜鉛またはマグネシウムの粉末から成っている。導電性ポリマーは、例えば、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂と導電助剤とを含んでいる。混合物は、負極粉末を60重量%~90重量%含み、それ以外は、導電性ポリマーや導電助剤からなっている。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要

本発明は、特に、水素の発生が問題となる電池や、長時間発電が必要な電池に好適な技術であるが、以下では、一つに例として、飲み込み型のセンシングデバイスに用いられる電池を例に説明を行う。
従来、高い生体適合性および小型化が求められる飲み込み型のセンシングデバイスでは、電源としてボタン電池が用いられてきたが、近年、ボタン電池に代わる新たな電源として、胃酸を電解質溶液とする胃酸電池が開発されている。胃酸電池としては、例えば、胃酸が導入される筒状のケースの内面に、望ましくは白金で構成される陽極と、望ましくは亜鉛で構成される陰極とを設けたものがある(例えば、特許文献1参照)。

胃酸電池は、人体に有害な電解液を使用せず、使用者自身の体液を使用するため、液漏れによる胃腸液の損傷の危険性が無い。また、構造が比較的単純になるため、小型化が可能である。また、電極材料として、摂取しても人体に悪影響のない金属を使用することにより、生体適合性を高めることができ、さらに、電極や構造体を環境負荷が小さい材料にすることにより、排泄後に回収せずにそのまま下水に流すことも可能になる。

産業上の利用分野

本発明は、一次、又は、二次電池用の負極に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
標準電極電位が標準水素電極電位より卑である金属、合金または化合物から成る負極粉末と、導電性ポリマーとから成り、前記負極粉末を分散して固定するように、前記導電性ポリマーが分布した負極材料を含む負極であって、
前記負極材料は、前記負極粉末を60重量%以上90重量%以下の割合で含有することを特徴とする水系発電池用の負極。

【請求項2】
電解液と前記負極粉末の反応に伴い、前記電解液が前記負極内部に浸透することを特徴とする請求項1に記載の水系発電池用の負極。

【請求項3】
前記導電性ポリマーは、導電助剤として炭素を含む請求項1または2に記載の水系発電池用の負極。

【請求項4】
前記負極粉末は、亜鉛またはマグネシウムの粉末から成ることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の水系発電池用の負極。

【請求項5】
前記導電性ポリマーは、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂と導電助剤とを含んでいることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の水系発電池用の負極。

【請求項6】
正極と、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の負極とを備えた胃酸電池。

【請求項7】
正極と、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の負極とを備えた、金属イオン二次電池。

【請求項8】
正極と、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の負極とを備えた発電池と、前記負極の放電電流を制御する制御装置を備えたシステムであって、
前記制御装置は、前記負極からの水素の発生を抑制する放電電流で制御することを特徴とするシステム。

【請求項9】
正極と、標準電極電位が標準水素電極電位より卑である金属、合金または化合物から成る負極粉末及び導電性ポリマーからなり、前記負極粉末を分散して固定するように、前記導電性ポリマーが分布した負極とを含む電池準備する工程、
前記電池の前記正極及び前記負極を酸性電解液に浸漬する工程、
前記負極上の反応により水素の発生が抑制されながら発電する工程、
を含む、電池の使用方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2019034587thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) 本間研究室|東北大学多元物質科学研究所
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