CN102812590A - 金属空气电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种金属空气电池。该金属空气电池(1)具备：负极(2)，其从由金属Li、Zn、Mg、Al和Fe组成的群中选出的一种金属构成；正极(3)，其包含碳素材料和储氧材料的混合物；以及电解质，其配设在所述负极(2)和所述正极(3)之间。隔膜(4)受电解质浸渍。负极(2)由金属Li构成。储氧材料是钇和锰的复合氧化物。储氧材料优选具有六方晶结构。本发明的金属空气电池能够获得比现有的金属空气电池更大的充放电容量。

Description

金属空气电池
技术领域
本发明涉及金属空气电池。
背景技术
在现有技术中，作为电池反应，已知有利用正极处的氧的氧化还原反应的一种金属空气电池。在所述金属空气电池中，有从空气中获取氧进行所述氧化还原反应的一种金属空气电池和在正极中具备储氧材料、并利用该储氧材料释放出来的氧来进行所述氧化还原反应的一种金属空气电池。
在正极处具备储氧材料的金属空气电池的场合，放电时，在负极处金属被氧化成金属离子，并且该金属向正极一侧移动。另一方面，在正极处，所述储氧材料释放出的氧被还原成氧离子，与所述金属离子结合形成金属氧化物。另外，在所述金属空气电池中，充电时，所述负极和所述正极处，发生所述反应的逆反应。
作为这种金属空气电池，已知有将含氧的锰络合物使用为所述储氧材料的一种金属空气电池(例如，参照专利文献1：日本特开2009－230985号公报)。或是使用了具有钙钛矿型(perovskite)型结构的铁系金属复合氧化物的一种金属空气电池(例如，参照专利文献2：日本特开2009－283381号公报)。
然而，在正极具备所述储氧材料的金属空气电池的场合，存在电池反应的反应速度受氧分子和氧离子向该储氧材料扩散的扩散速度主导的问题。其结果，在正极处具备所述储氧材料的金属空气电池的所述电池反应的反应速度下降，过电压上升。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够解决上述问题，使所述电池反应的反应速度到达高速化，抑制过电压上升的金属空气电池。
为了达到所述目的，本发明的金属空气电池的特征在于具备：负极，其从由金属Li、Zn、Mg、Al和Fe组成的群中选出的一种金属构成；正极，其包含含氧化学物种的碳素材料与储氧材料的混合物；以及电解质，其配设在所述负极和所述正极之间。
在本发明的金属空气电池中，构成负极的金属优选为从Li、Zn、Fe组成的群中选出的一种金属，更为优选的是由金属Li构成该负极。所述负极使用金属Zn、金属Fe的金属空气电池与使用了其他金属的金属空气电池相比，能够获得更高的理论电压以及电化当量，而使用了金属Li的金属空气电池则能够获得更高的理论电压以及电化当量。
使用本发明的金属空气电池的场合，放电时，在负极处所述金属被氧化，生成该金属的离子的同时，生成的金属离子藉由所述电解质向正极移动。另一方面，在正极处，所述碳素材料及储氧材料的混合物中储存的所述含氧化学物种与所述金属离子结合形成金属化合物。其结果，能够获得电动势。同时，在充电时，发生与所述放电时相反的逆反应。
在本发明的金属空气电池中，与所述金属离子结合而形成金属化合物时起到作用的所述含氧化学物种可以是所述储氧材料所吸收储存的物质，但是可以让吸附在所述碳素材料及储氧材料的混合物表面上的含氧化学物种发挥主导作用。只是吸附在所述碳素材料与储氧材料的混合物表面上的所述含氧化学物种没有必要扩散到所述储氧材料中。
所以，根据本发明的金属空气电池，能够使所述电池反应的反应速度达到高速化。其结果，能够抑制过电压的上升。
在本发明的金属空气电池中，作为储存在所述混合物中的所述含氧化学物种可以举出：从由O2、O2-、CO、CO2、CO3 2-、HCO3 -、CH3COO-组成的群中选出的至少一种分子或阴离子。
根据所述含氧化学物种，放电时，在正极处能够形成构成负极的金属氧化物、碳氧化物、碳酸氢化物、醋酸盐。
在本发明的金属空气电池中，所述储氧材料优选为钇和锰的复合氧化物，或是具有六方晶结构的化合物。其结果，所述储氧材料能够在其表面上吸附更多量的所述含氧化学物种。
作为所述储氧材料，例如能够举出由化学式YMnO3表述的复合氧化物，该复合氧化物更为优选的是具有六方晶结构的化合物。
另外，在本发明的金属空气电池中，所述正极优选的是由所述碳素材料及所述储氧材料的混合物和粘结剂构成。通过所述粘结剂将所述碳素材料和所述储氧材料粘结，所述正极能够简单地形成所述混合物。
此外，在本发明的金属空气电池中，优选为所述储氧材料的平均粒径在50μm以下，该储氧材料在受所述碳素材料负载的同时，该储氧材料的质量是在所述正极的总质量的10～90%的范围内。
当所述储氧材料的平均粒径比50μm大时，其表面无法充分吸附所述含氧化学物种，因此会导致无法充分地促进充放电反应，会有过电压增大从而导致容量降低的可能性。
同时，当所述储氧材料的质量未满所述正极总质量的10%时，在本发明的金属空气电池中，有可能无法充分获得充放电容量。而另一方面，当所述储氧材料的质量超过所述正极的总质量的90%时，该正极的电子传导性会降低，从而可能产生无法获得充分的充放电容量的问题。
另外，在本发明的金属空气电池中，所述混合物优选为具有10～90%的孔隙率，更为理想的是具有40～80%的孔隙率。
所述混合物在所述孔隙率未满10%时，氧则无法充分地扩散。放电时，在正极生成的金属化合物的析出会受到阻碍。同时，当所述孔隙率超过90%时，催化剂上的Li离子等负极金属离子和氧之间的反应会进行得不充分。并且，所述混合物在所述孔隙率超过90%时，机械性强度降低，循环特性发生恶化。
附图说明
图1是表示本发明的金属空气电池第一形态的构成例的示意性断面图。
图2是表示本发明的金属空气电池第二形态的构成例的示意性断面图。
图3是表示本发明的金属空气电池中使用的储氧材料的X射线衍射测定结果的图表。
图4是表示本发明的金属空气电池中使用的储氧材料的粒度分布的图表。
图5是表示本发明的金属空气电池中使用的储氧材料和氧化铈(CeO2)之间进行的吸附氧量的比较的图表。
图6是表示本发明第一实施例中的金属空气电池中使用的正极混合物的孔隙率的图表。
图7是表示本发明的第一实施例的金属空气电池的放电容量和充电容量的图表。
图8是表示本发明的第二实施例的金属空气电池的放电容量和充电容量的图表。
图9是表示本发明的第三实施例的金属空气电池的放电容量的图表。
图10是表示本发明的第四实施例的金属空气电池的放电容量的图表。
图11是表示本发明第二形态的金属空气电池中使用的正极混合物的孔隙率的图表。
图12是表示本发明的第五实施例的金属空气电池的放电容量以及充电容量的图表。
图13是表示本发明的第六至第九实施例的金属空气电池的放电容量的图表。
符号说明
1：金属空气电池；2：负极；3：正极；4：浸渍了电解质的隔膜
具体实施方式
以下，参照附图进一步详细地说明本发明的实施方式。
如图1所示，本实施方式的金属空气电池1是圆柱状，具备负极2、正极3和设置在负极2及正极3之间的隔膜4。隔膜4受电解质浸渍。
负极2从由金属Li、Zn、Mg、Al、Fe组成的群中选择一种金属构成，优选为从由金属Li、Fe、Zn组成的群中选择一种金属构成。负极2更为优选的是由金属锂构成。负极2藉由不锈钢、镍丝网(Ni-mesh)等构成的负极集电体5被装入到不锈钢制的负极容器6中。
正极3是由碳素材料、储氧材料和粘结剂组成的混合物构成的多孔体，受由铝网(Al-mesh)、镍(Ni)制多孔体等构成的正极集电体7挤压并粘接。正极3藉由正极集电体7被装入到不锈钢制的正极容器8中。负极容器6和正极容器8通过设置在隔膜4周围的绝缘树脂构件9被互相电气绝缘。
隔膜4例如由聚丙烯膜、玻璃纤维滤纸等构成。另外，作为所述电解质，例如可以举出以下的溶液：在碳酸亚乙酯(ethylene carbonate)和碳酸乙酯(diethyl carbonate)的混合液中，溶解作为支持电解质的六氟磷酸锂(lithium hexafluorophosphate／LiPF6)。隔膜4受所述电解质浸渍。
在正极3中，所述碳素材料起到导电材料的作用的同时，起到所述储氧材料的载体的作用。作为这种碳素材料，例如可以举出科琴导电碳黑(Ketjen black／狮王(LION)株式会社制)等。
作为所述储氧材料，例如可以举出由化学式YMnO3表述的具有六方晶结构的钇和锰的复合氧化物。另外，所述储氧材料优选其质量是在正极总质量的10～90%范围内。
所述复合氧化物例如可以通过以下方式制成：在钇盐和锰盐的混合物中另外添加有机酸，在加热的环境下使其反应规定时间，并将反应生成物捣碎混合后进行焚烧。作为所述钇盐，可以使用钇的硝酸盐或醋酸盐。作为锰盐，可以使用锰的硝酸盐或醋酸盐。作为所述有机酸，例如可以使用苹果酸等。通过这种方式制成的所述复合氧化物优选为其平均粒径在50μm以下。
所述粘结剂可以让正极3中的所述碳素材料和所述储氧材料的混合处于良好状态。作为这种粘结剂，例如可以使用聚四氟乙烯(polytetra fluoroethylene／略称PTFE)等。
另外，所述碳素材料、所述储氧材料和所述粘结剂构成的混合物优选具有10～90%的孔隙率、更为优选的是具有40～80%范围的孔隙率。可以利用将所述混合物挤压并粘接到正极集电体7上时的压力来调整该混合物的所述孔隙率。
在具有上述构成的本实施方式的金属空气电池1中，所述金属在负极2处氧化生成的金属离子在正极3处生成金属化合物时，储存在所述混合物中的所述含氧化学物种被利用到。这时，所述混合物将所述含氧化学物种吸附到所述储氧材料中的同时，该混合物的表面吸着所述含氧化学物种并将其附着在表面上。
这里，只是吸着在所述碳素材料和储氧材料的混合物表面的所述含氧化学物种与吸附在所述储氧材料上的含氧化学物种不同，该含氧化学物种不必扩散到所述储氧材料内部，与所述混合物的结合能也较低。
其结果，根据本实施方式中的金属空气电池1，所述金属离子在正极3处生成金属化合物时，吸着在所述碳素材料和储氧材料的表面上的所述含氧化学物种能够起到支配性的作用。
其结果，根据金属空气电池1，由于所述电池反应的反应速度达到高速化，能够抑制过电压的上升，所以，与现有的金属空气电池相比，能够获得较大的充放电容量。
另外，如图2所示，本实施方式的金属空气电池1的正极容器8可以具备：装入有正极3和支承体的孔部10、以及与孔部10连通的圆筒状气穴11。这时，正极容器8在其底部具有不锈钢制的按压构件12，该按压构件12将正极3和正极集电体7推压向隔膜4。按压构件12具备使孔部10和气穴11连通的贯穿孔13。
本实施方式的金属空气电池1具有具备如图2所示的气穴11的构成的情况下，也与如图1所示的构成一样，与现有的金属空气电池相比，能够获得较大的充放电容量。
以下，出示本发明的实施例以及比较例。
(实施例1)
在本实施例中，如下所述，制成具有如图1所示构成的金属空气电池1。
首先，作为储氧材料，调制由化学式YMnO3表述的复合氧化物。在调制所述复合氧化物时，首先将硝酸钇五水合物、硝酸锰六水合物和苹果酸以摩尔比1:1:6的形式捣碎并混合。然后，将获得的混合物置于250度温度下使其反应30分钟后，置于300度温度下反应30分钟，再在350度温度下反应一个小时。接着，将反应生成物的混合物捣碎并混合后，置于1000度温度下焚烧一个小时，从而获得所述复合氧化物。
接着，测定在本实施方式中获得的所述复合氧化物的X射线衍射图。测定中使用X射线衍射装置(德国布鲁克AXS公司制)，管电压为50kV、管电流为150mA、衍射仪的速度为4°/分、计测范围(2θ)为10～90°。结果如图3所示。从图3中可知，本实施方式中获得的所述复合氧化物是由化学式YMnO3表述的复合氧化物，具有六方晶结构。
然后，测定通过本实施方式获得的所述复合氧化物的粒径分布。测定中，使用激光衍射／散乱式粒度分布测定装置(株式会社堀场制作所制)，以乙醇为溶剂，计算出平均粒径D50。结果如图4所示。从图4中可知，本实施方式中获得的所述复合氧化物的平均粒径为5．75μm。
接着，将重量0.1g的通过本实施方式获得的所述复合氧化物放入到石英制的采样管中，将该采样管放置到管状炉内。从所述采样管的入口一侧，将含有3%的H2的氩气(Ar gas)以100ml／分的流量导入到该采样管中。并且，在所述采样管的出口一侧测定氢气(H2)的浓度，直到氢气浓度被维持在恒定。
然后，在向所述采样管导入含有所述H2的氩气(Ar gas)的同时，使所述管状炉以10℃／分的速度升温到600℃，在该管状炉升温时测定采样管的出口一侧排出的气体中的H2O浓度，并根据测得的H2O浓度确定所述复合氧化物的吸附氧量的含量。
接着，代替本实施方式中使用的所述复合氧化物而采用CeO2。其他的条件以与采用本实施例中获得的所述复合氧化物的情形完全相同的方式，测定CeO2的吸附氧量。结果显示于图5中。
从图5明显可知，通过本实施例获得的所述复合氧化物的吸附氧量是采用CeO2时的吸附氧量的三倍以上，因而通过本实施例获得的所述复合氧化物具有优异的氧吸附能力。
然后，将通过本实施例获得的所述复合氧化物40质量份、科琴导电碳黑(Ketjenblack／狮王(LION)株式会社制)50质量份以及作为粘结剂的PTFE(大金工业株式会社制)10质量份混合，获得正极材料混合物。以5MPa的压力将上述获得的正极材料混合物按压到由直径15mm的铝网(Al mesh)构成的正极集电体7上，制成直径是15mm、厚度是1mm的正极3。
确认到通过本实施例获得的正极3利用水银压入法具有80%的孔隙率。结果表示于图6中。
然后，藉由直径为15mm的不锈钢构成的负极集电体5，将直径是15mm、厚度是1mm的由金属Li构成的负极2装入到内径为15mm的有底圆筒状的不锈钢制负极容器6中。
接着，在负极2上面放置由直径15mm的聚丙烯膜(Tapyrus株式会社制／TapyrusCo.,Ltd)构成的隔膜4。然后，将正极3和正极集电体7以使正极3与隔膜4相接触的形式放置到隔膜4上。
之后，向隔膜4注入电解质。所述电解质是指以下一种溶液(岸田(KISHIDA)化学株式会社制)：在碳酸亚乙酯(ethylene carbonat-e)30质量份和碳酸乙酯(diethylcarbonate)70质量份的混合液中，以1摩尔/升的浓度溶解作为支持电解质的六氟磷酸锂(lithium hexafluoro-phosphate／LiPF6)。
然后，用正极容器8对正极3和正极集电体7进行封盖，获得具有图1中所示构成的金属空气电池1。在金属空气电池1中，正极容器8和负极容器6通过设置在隔膜4周围的绝缘树脂构件9被互相电气绝缘。绝缘树脂构件9是外径为32mm、内径为30mm以及厚度为5mm的环状，由PTFE构成。
接着，将通过本实施例获得的金属空气电池1设置到电气化学测定装置(东方技研株式会社制)上，在负极2和正极3之间施加0.1mA／cm2的电流，进行放电，直到槽电压变成2.0V。槽电压与容量之间的关系见图7(a)。
并且，将通过本实施例获得的金属空气电池1设置到电气化学测定装置(东方技研株式会社制)上，在负极2和正极3之间施加0.1mA／cm2的电流，进行放电，直到槽电压变成4.1V。槽电压与容量之间的关系见图7(b)。
(实施例2)
在本实施例中，首先，与实施例1中的条件相同，调制由化学式YMnO3表述的复合氧化物作为储氧材料。确认到通过本实施例获得的所述复合氧化物是通过化学式YMnO3表述的复合氧化物，具有六方晶结构。
接着，将通过本实施例获得的所述复合氧化物80质量份、科琴导电碳黑(Ketjenblack／狮王(LION)株式会社制)10质量份以及作为粘结剂的PTFE(大金工业株式会社制)10质量份混合，获得正极材料混合物。以5MPa的压力将上述获得的正极材料混合物按压到由直径15mm的铝网(Al mesh)构成的正极集电体7上，制成直径是15mm、厚度是1mm的正极3。
确认到通过本实施例获得的正极3利用水银压入法具有70%的孔隙率。结果表示于图6中。
然后，除了使用通过本实施例获得的正极3以外，其余的以与实施例1的条件完全相同的方式，制成具有图1所示构成的金属空气电池1。
接着，将通过本实施例获得的金属空气电池1放置到电气化学装置(东方技研株式会社制)上，在负极2和正极3之间施加0.1mA／cm2的电流，进行放电，直到槽电压变成2.0V。槽电压与容量之间的关系见图8(a)。
并且，将通过本实施例获得的金属空气电池1放置到电气化学装置(东方技研株式会社制)上，在负极2和正极3之间施加0.1mA／cm2的电流，进行放电，直到槽电压变成4.0V。槽电压与容量之间的关系见图8(b)。
(实施例3)
在本实施例中，除了使用直径是15mm、厚度是0.5mm的金属铁作为负极2以及使用6摩尔／升的氢氧化钾(KOH)水溶液作为电解质以外，其他的与实施例1的条件完全相同，制成具有图1构成的金属空气电池1。
接着，将通过本实施例获得的金属空气电池1放置到电气化学测定装置(东方技研株式会社制)上，在负极2和正极3之间施加0.1mA／cm2的电流，进行放电，直到槽电压变成0.1V。槽电压与容量之间的关系见图9。
(实施例4)
在本实施例中，除了使用直径是15mm、厚度是0.5mm的金属锌作为负极2以及使用6摩尔／升的氢氧化钾(KOH)水溶液作为电解质以外，其他的与实施例1的条件完全相同，制成具有图1构成的金属空气电池1。
接着，将通过本实施例获得的金属空气电池1放置到电气化学测定装置(东方技研株式会社制)上，在负极2和正极3之间施加0.1mA／cm2的电流，进行放电，直到槽电压变成0.5V。槽电压与容量之间的关系见图10。
(实施例5)
在本实施例中，按以下方式制成具有图2所示构成的金属空气电池1。
首先，以与实施例1相同条件的方式，调制由化学式YMnO3表述的复合氧化物作为储氧材料。确认到通过本实施例获得的所述复合氧化物是通过化学式YMnO3表述的复合氧化物，具有六方晶结构。
接着，将通过本实施例获得的所述复合氧化物10质量份、科琴导电碳黑(Ketjenblack／狮王(LION)株式会社制)80质量份以及PT FE(大金工业株式会社制)10质量份混合，获得正极材料混合物。以5MPa的压力将上述获得的正极材料混合物按压并粘接到镍(Ni)制多孔体构成的正极集电体7上。所述镍制多孔体具有0.45mm的孔径和8000m2／m3的比表面积。
然后，使用全自动细孔分布测定装置(Quantachrome公司制)，利用水银压入法测定所述混合物的孔隙率。结果表示于图11中。根据图11可知，本实施例中的所述正极材料混合物的孔隙率为66%。
接着，藉由直径为15mm的镍(Ni)制网格状体构成负极集电体5，将直径为15mm、厚度为1mm的由金属锂(Li)构成的负极2放入到内径为15mm的有底圆筒状的不锈钢制的负极容器6中。
然后，在负极2上放置由直径是15mm的玻璃纤维滤纸(ADVANTEC东洋株式会社制，商品名：GA200)构成的隔膜4。接着，在隔膜4上，以正极3与隔膜4相接触的形式放置正极3和正极集电体7。
然后，将电解质注入到隔膜4中。所述电解质是以下一种溶液(岸田(KISHIDA)化学株式会社制))：在碳酸亚乙酯(ethylene carbo-nate)50质量份和碳酸乙酯(diethylcarbonate)50质量份的混合溶液中，溶解了作为支持电解质的浓度为1摩尔／升的六氟磷酸锂(LiPF6)。
接着，用不锈钢制的正极容器8对正极3和正极集电体7进行封盖，获得具有图2中所示构成的金属空气电池1。
如图2所示的金属空气电池1中，正极容器8是内周一侧具备孔部10的有底圆筒状物体，具备多个与孔部10的底部连通的圆筒状气穴11。孔部10中容纳有正极3、正极集电体7和按压构件12。按压构件12具备内周一侧与气穴11连通的多个贯穿孔13。
另外，在金属空气电池1中，正极容器8和负极容器6通过设置在隔膜4周围的绝缘树脂构件9被互相电气绝缘。绝缘树脂构件9为外径是32mm、内径是30mm以及厚度是5mm的环状，由PTFE构成
接着，将通过本实施例获得的金属空气电池1放置到电气化学测定装置(英国Solartron公司制，商品名：S11287)上，在负极2和正极3之间施加0.1mA／cm2的电流，进行放电，直到槽电压变成2.0V。槽电压与容量之间的关系见图12(a)。
并且，将通过本实施例获得的金属空气电池1放置到电气化学测定装置(英国Solartron公司制，商品名：S11287)上，在负极2和正极3之间施加0.1mA／cm2的电流，进行放电，直到槽电压变成4.0V。槽电压与容量之间的关系见图12(b)。
(比较例)
在本比较例中，除了用二氧化锰代替实施例5中的所述储氧材料进行使用以外，其他的条件以与实施例5完全相同的方式，制成具有图2所示构成的金属空气电池1。
然后，除了使用通过本比较例获得的金属空气电池1以外，其他的条件以与实施例5完全相同的方式，测定通过本实施例获得的金属空气电池1的放电性能以及充电性能。放电性能的测定结果表示于图12(a)，充电性能的测定结果表示于图12(b)。
从图12(a)以及图12(b)明显可知，与将二氧化锰用做正极3的现有的金属空气电池相比，本发明的实施例5的金属空气电池1能够获得更大的放电容量。
(实施例6)
在本实施例中，将正极材料混合物按压并粘接到由镍(Ni)制多孔制体构成的正极集电体7上时，除了压力设定在1MPa以外，其他的条件以与实施例5完全相同的方式，获得正极3。其中，所述正极混合物由通过实施例5获得的所述复合氧化物、碳黑以及PTFE构成。然后，除了使用通过本实施例获得的正极3以外，其他的以与实施例5条件完全相同的方式，测定所述正极材料混合物的孔隙率。其结果表示于图11。从图11中明显可知，本实施例中的所述正极材料混合物的孔隙率为78%。
接着，除了使用通过本实施例获得的正极3以外，其他的以与实施例5条件完全相同的方式，制成金属空气电池1。
然后，除了使用通过本实施例获得的金属空气电池1以外，其他的以与实施例5的条件完全相同的方式，测定通过本实施例获得的金属空气电池1的放电性能。结果示于图13。
(实施例7)
在本实施例中，将正极材料混合物按压并粘接到由镍(Ni)制多孔制体构成的正极集电体7上时，除了压力设定在10MPa以外，其他的条件以与实施例5完全相同的方式，获得正极3。然后，除了使用通过本实施例获得的正极3以外，其他的以与实施例5的条件完全相同的方式，测定所述混合物的孔隙率。其结果表示于图11中。
从图11中明显可知，本实施例中的所述正极材料混合物的孔隙率为44%。另外，从图11中明显可知，在将所述正极材料混合物按压并粘接到由镍(Ni)制多孔制体构成的正极集电体7上时，通过将压力设定在1～10MPa范围内，能够将该正极材料混合物的孔隙率调整在40～80%的范围内。
然后，除了使用通过本实施例获得的正极3以外，其他的以与实施例5条件完全的方式，制成金属空气电池1。
接着，除了使用通过本实施例获得的金属空气电池1以外，其他的以与实施例5条件完全相同的方式，测定通过本实施例获得的金属空气电池1的放电性能。其结果表示于图13中。
(实施例8)
在本实施例中，除了代替空气而是将含90%容量的氧且残留部分是氮(N2)的气体注入到气穴11中以外，其他的以与实施例5条件完全相同的方式，制成金属空气电池1。
接着，除了使用通过本实施例获得的金属空气电池1以外，其他的以与实施例5条件完全相同的方式，测定通过本实施例获得的金属空气电池1的放电性能。其结果表示于图13。
(实施例9)
在本实施例中，除了将通过实施例5获得的所述复合氧化物90质量份、科琴导电碳黑(Ketjen black／狮王(LION)株式会社制)5质量份以及PTFE(大金工业株式会社制)5质量份混合制成正极材料混合物以外，其他的以与实施例5条件完全相同的方式制成金属空气电池1。
接着，除了使用通过本实施例获得的金属空气电池1以外，其他的以与实施例5条件完全相同的方式，测定通过本实施例获得的金属空气电池1的放电性能。其结果表示于图13。
从图13明显可知，根据将所述混合物的孔隙率调整在40～80%范围内的实施例6以及实施例7的金属空气电池1，能够获得与实施例5的金属空气电池1同等的充放电容量。另外，明显可知，根据实施例8的金属空气电池1，能够获得稳定的槽电压和优异的放电容量。其中，实施例8中，代替空气而是使用含90%容量的氧且残留部分是氮(N2)的气体。此外，明显可知，根据实施例9的金属空气电池1，能够获得实施例5～7和实施例8的中等程度的放电容量。其中，实施例9的所述正极材料混合物中的储氧材料含有量比实施例5的正极材料混合物中的储氧材料的要高。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种金属空气电池，其特征在于具备：负极，其从由金属Li、Zn、Mg、Al和Fe组成的群中选出的一种金属构成；正极，其包含储存氧的化学物种的碳素材料和储氧材料的混合物；以及电解质，其配设在所述负极和所述正极之间，
所述储氧材料是钇和锰的复合氧化物。
2.根据权利要求1所述的金属空气电池，其特征在于，所述负极由从由金属Li、Zn、Fe组成的群中选出的一种金属构成。
3.根据权利要求1所述的金属空气电池，其特征在于，所述负极由金属Li构成。
4.根据权利要求1所述的金属空气电池，其特征在于，储存在所述混合物表面的所述含氧化学物种是从由O2、O2-、CO、CO2、CO3 2-、HCO3 -、CH3COO-组成的群中选出的至少一种分子或阴离子。
5.(删除)
6.根据权利要求1所述的金属空气电池，其特征在于，所述储氧材料具有六方晶结构。
7.根据权利要求1所述的金属空气电池，其特征在于，所述正极由所述碳素材料与所述储氧材料的混合物以及粘结剂构成。
8.根据权利要求1所述的金属空气电池，其特征在于，所述储氧材料的平均粒径在50μm以下，所述储氧材料受所述碳素材料负载，该储氧材料的质量在所述正极总质量的10～90%的范围内。
9.根据权利要求1所述的金属空气电池，其特征在于，所述混合物具有10～90%的孔隙率。
10.根据权利要求9所述的金属空气电池，其特征在于，所述混合物具有40～80%的孔隙率。

Claims (10)

1.一种金属空气电池，具备：负极，其从由金属Li、Zn、Mg、Al和Fe组成的群中选出的一种金属构成；正极，其包含含氧化学物种的碳素材料与储氧材料的混合物；以及电解质，其配设在所述负极和所述正极之间。
2.根据权利要求1所述的金属空气电池，其特征在于，所述负极由从由金属Li、Zn、Fe组成的群中选出的一种金属构成。
3.根据权利要求1所述的金属空气电池，其特征在于，所述负极由金属Li构成。
4.根据权利要求1所述的金属空气电池，其特征在于，储存在所述混合物表面的所述含氧化学物种是从由O2、O2-、CO、CO2、CO3 2-、HCO3 -、CH3COO-组成的群中选出的至少一种分子或阴离子。
5.根据权利要求1所述的金属空气电池，其特征在于，所述储氧材料是钇和锰的复合氧化物。
6.根据权利要求1所述的金属空气电池，其特征在于，所述储氧材料具有六方晶结构。
7.根据权利要求1所述的金属空气电池，其特征在于，所述正极由所述碳素材料与所述储氧材料的混合物以及粘结剂构成。
8.根据权利要求1所述的金属空气电池，其特征在于，所述储氧材料的平均粒径在50μm以下，所述储氧材料受所述碳素材料负载，该储氧材料的质量在所述正极总质量的10～90%的范围内。
9.根据权利要求1所述的金属空气电池，其特征在于，所述混合物具有10～90%的孔隙率。
10.根据权利要求9所述的金属空气电池，其特征在于，所述混合物具有40～80%的孔隙率。
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