DE102012216323A1

DE102012216323A1 - Metall-Sauerstoff-Batterie

Info

Publication number: DE102012216323A1
Application number: DE102012216323A
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Tanaami; Hiroshi Sakai; Bunichi Saito; Takuya TANIUCHI; Mao Hori; Tomohiro Kinoshita; Satoshi Nakada; Izuru Kanoya
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2011-09-13
Filing date: 2012-09-13
Publication date: 2013-03-14
Anticipated expiration: 2032-09-14
Also published as: US8993180B2; DE102012216323B4; JP5254483B2; US20130095394A1; JP2013077553A

Abstract

Es wird eine Metall-Sauerstoff-Batterie zur Verfügung gestellt, bei der eine ausgezeichnete Batteriekapazität gewonnen werden kann, wenn sie durch Aufladen in Betrieb genommen wird. Bei einer Metall-Sauerstoff-Batterie 1, die mit einer positiven Elektrode 2, die ein Sauerstoff einlagerndes Material und Lithium-Sauerstoffverbindungen enthält, und bei der Sauerstoff als Aktivmaterial benutzt wird, einer negativen Elektrode 3, die Lithium-Ionen absorbieren und freisetzen kann, und einer Elektrolyt-Schicht 4, die von der positiven Elektrode 2 und der negativen Elektrode 3 begrenzt wird, ausgestattet ist, und bei der die positive Elektrode 2, die negative Elektrode 3 und die Elektrolyt-Schicht 4 in einem Behälter 5 luftdicht untergebracht sind, ist die Menge des Sauerstoffs, der bei Aufladebeginn in dem genannten Sauerstoff einlagernden Material eingelagert ist, reduziert.

Description

[Technisches Gebiet, zu dem die Erfindung gehört]
Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um eine Metall-Sauerstoff-Batterie.
[Hintergrund der Erfindung]
Metall-Sauerstoff-Batterien sind bisher mit einer positiven Elektrode, bei der Sauerstoff als Aktivmaterial benutzt wird, einer negativen Elektrode, bei der ein Metall als Aktivmaterial benutzt wird, und einer Elektrolyt-Schicht, die von der positiven und der negativen Elektrode begrenzt wird, versehen.
Bei den genannten Metall-Sauerstoff-Batterien werden beim Entladen an der negativen Elektrode durch die Oxidation des Metalls Metall-Ionen erzeugt, die zu der positiven Elektrode wandern, während andererseits an der positiven Elektrode durch die Reduktion von Sauerstoff Sauerstoff-Ionen erzeugt werden, die sich mit den genannten Metall-Ionen zu Metalloxiden verbinden. Beim Aufladen wird dann das genannte Metalloxid, das beim Entladen entstanden ist, an der positiven Elektrode in Metall- und Sauerstoff-Ionen zerlegt. Die so erzeugten Metall-Ionen wandern zu der negativen Elektrode, an der sie andererseits reduziert und auf der sie ausgefällt werden.
Durch die Verwendung von metallischem Lithium für das genannte Metall lässt sich bei den genannten Metall-Sauerstoff-Batterien eine große Auf- und Entlade-Kapazität erreichen, da bei metallischem Lithium die theoretische Spannung hoch und das elektrochemische Äquivalent groß ist. Außerdem kann die auf die Batteriemasse bezogene Energiedichte vergrößert werden, weil die Batterie nicht mit aktivem Material für die positive Elektrode gefüllt werden muss, wenn Luft als Sauerstofflieferant verwendet wird.
Aber wenn bei der genannten Metall-Sauerstoff-Batterie die positive Elektrode gegenüber der Atmosphäre geöffnet wird, um den Luftsauerstoff als Aktivmaterial für die positive Elektrode zu nutzen, ergibt sich das Problem, dass das in der Luft enthaltene Wasser, Kohlendioxid usw. in die Batterie eindringt und sich die Elektrolyt-Schicht, die negative Elektrode usw. verschlechtern.
Als Lösung für das genannte Problem kennt man eine Metall-Sauerstoff-Batterie, die in einem luftdichten Behälter eine positive Elektrode, die ein Sauerstoffabsorbierendes und speicherndes Material enthält, das bei Lichteinfall Sauerstoff freisetzt, eine negative Elektrode aus metallischem Lithium und eine Elektrolyt-Schicht enthält und mit einem lichtdurchlässigen Teil ausgestattet ist, das Licht zu dem Sauerstoffabsorbierenden und speichernden Material lässt (siehe z. B. die Publikation der japanischen Patentoffenlegung Nr. 2009-230985 ).
Bei dieser mit einem lichtdurchlässigen Teil ausgestatteten Metall-Sauerstoff-Batterie kann man dadurch, dass man Licht durch das genannte lichtdurchlässige Teil auf das genannte Sauerstoffabsorbierende und speichernde Material fallen lässt, Sauerstoff in dem Sauerstoffabsorbierenden und speichernden Material freisetzen und Sauerstoff als Aktivmaterial für die positive Elektrode gewinnen, ohne die genannte positive Elektrode der Atmosphäre auszusetzen. So kann verhindert werden, dass das in der Luft enthaltene Wasser, Kohlendioxid usw. in die Batterie eindringt und sich die Elektrolyt-Schicht, die negative Elektrode usw. verschlechtern.
Aber bei dieser bisherigen Metall-Sauerstoff-Batterie wird die Sauerstoffversorgung instabil, wenn keine Lichtbestrahlung stattfindet, und es besteht die Gefahr, dass das lichtdurchlässige Teil, das schwächer als der Rest des luftdichten Behälters ist, zerstört wird und elektrolytische Lösung ausläuft.
Als Folge kann man in Erwägung ziehen, für die positive Elektrode der genannten Metall-Sauerstoff-Batterie ein Sauerstoff einlagerndes Material zu verwenden, das in der Lage ist, unabhängig von der Lichtbestrahlung Sauerstoff chemisch zu absorbieren und freizugeben oder physikalisch zu adsorbieren und zu desorbieren. Dieses Sauerstoff einlagernde Material besitzt die Funktion, Sauerstoff zu absorbieren und zu speichern und freizugeben, und ist außerdem fähig, Sauerstoff an seiner Oberfläche zu adsorbieren und zu desorbieren. Sauerstoff, der an der Oberfläche des genannten Sauerstoff einlagernden Materials adsorbiert und desorbiert wird, diffundiert anders als Sauerstoff, der absorbiert und gespeichert und freigesetzt wird, nicht in das genannte Sauerstoff einlagernde Material. Dementsprechend wird Sauerstoff, der an der Oberfläche des genannten Sauerstoff einlagernden Materials adsorbiert und desorbiert wird, in der genannten Batteriereaktion mit niedrigerer Energie genutzt als Sauerstoff, der absorbiert und gespeichert und wieder freigesetzt wird, so dass erwartet wird, dass er sich vorteilhaft in der genannten Batteriereaktion auswirkt.
Im Übrigen wird eine Metall-Sauerstoff-Batterie im Allgemeinen durch Entladen in Betrieb genommen, aber vorstellbar ist auch ein Verfahren, bei dem die Inbetriebnahme durch Aufladen erfolgt Es ist denkbar, dass in diesem Fall ein Metalloxid zu der positiven Elektrode hinzugefügt wird, damit beim ersten Zyklus die Zerlegungsreaktion des genannten Metalloxids an der genannten positiven, Elektrode stattfinden kann.
Aber wenn eine Metall-Sauerstoff-Batterie, die mit einer positiven Elektrode, die ein Sauerstoffeinlagerndes Material und Lithium-Sauerstoffverbindungen enthält, ausgestattet und in einem Behälter untergebracht ist, durch Aufladen in Betrieb genommen wird, besteht der Nachteil, dass sich keine ausreichende Batteriekapazität gewinnen lässt, weil die Auf- und Entlade-Überspannungen groß sind.
[Zusammenfassung der Erfindung]
Die vorliegende Erfindung hat das Ziel, diesen Nachteil zu vermeiden und eine Metall-Sauerstoff-Batterie zur Verfügung zu stellen, bei der eine ausgezeichnete Batteriekapazität gewonnen wird, wenn sie durch Aufladen in Betrieb genommen wird.
Die Autoren der vorliegenden Erfindung haben intensiv untersucht, warum eine Metall-Sauerstoff-Batterie, die mit einer positiven Elektrode, die ein Sauerstoff einlagerndes Material und Lithium-Sauerstoffverbindungen enthält, ausgestattet und in einem Behälter untergebracht ist, bei einer Inbetriebnahme durch Aufladen hohe Auf- und Entlade-Überspannungen aufweist, und erkannt, dass dies darauf zurückzuführen ist, dass sich der durch die Zerlegung des genannten Lithiumoxids entstehende Sauerstoff schlecht durch das genannte Sauerstoff einlagernde Material absorbieren und speichern lässt.
Denn bei einer Metall-Sauerstoff-Batterie, die mit einer positiven Elektrode, die ein Sauerstoffeinlagerndes Material und Lithium-Sauerstoffverbindungen enthält, ausgestattet und in einem Behälter untergebracht ist, wird bei einer Inbetriebnahme durch Aufladen das genannte Lithiumoxid, das in der genannten positiven Elektrode enthalten ist, an dieser Elektrode in Lithium- und Sauerstoff-Ionen zerlegt. Die so erzeugten Lithium-Ionen wandern zu der negativen Elektrode, während für die so erzeugten Sauerstoff-Ionen die Einlagerung durch das genannte Sauerstoff einlagernde Material stattfindet.
Dabei kann das genannte Sauerstoff einlagernde Material den durch die Zerlegung der genannten Lithium-Sauerstoffverbindungen erzeugten Sauerstoff nur ungenügend einlagern, weil in der Phase vor dem Aufladen bereits viel Sauerstoff an der Oberfläche des genannten Sauerstoff einlagernden Materials haftet. Es ist vorstellbar, dass aus diesem Grund bei einer Inbetriebnahme durch Aufladen die Zerlegungsreaktion der genannten Lithium-Sauerstoffverbindungen der vorliegenden Metall-Sauerstoff-Batterie an der genannten positiven Elektrode nicht vorankommt und die Auflade-Überspannung zunimmt.
Weiter werden, wenn die Batterie nach der Inbetriebnahme durch Aufladen entladen wird, an der negativen Elektrode durch die Oxidation des metallischen Lithiums Lithium-Ionen und Elektronen erzeugt, von denen die Lithium-Ionen durch die Elektrolyt-Schicht dringen und zur positiven Elektrode wandern. An der genannten positiven Elektrode reagieren die hinüber gewanderten Lithium-Ionen mit Sauerstoff-Ionen, die von dem genannten Sauerstoff einlagernden Material freigesetzt oder desorbiert werden, so dass Lithiumoxid oder Lithiumperoxid entsteht.
Da bei dem genannten Aufladen die Zerlegungsreaktion der genannten Lithium-Sauerstoffverbindungen an der genannten positiven Elektrode nicht vorankommt und deshalb die Menge der genannten Lithium-Ionen, die zu der negativen Elektrode wandern, klein ist, ist auch die Menge der Lithium-Ionen, die von der genannten negativen zu der positiven Elektrode wandern, klein. Es ist vorstellbar, dass aus diesem Grund die Reaktion zur Erzeugung des genannten Lithiumoxids und Lithiumperoxids an der genannten positiven Elektrode nicht vorankommt und die Entlade-Überspannung zunimmt, wenn die vorliegende Metall-Sauerstoff-Batterie entladen wird, nachdem sie durch Aufladen in Betrieb genommen wurde.
Man kann deshalb daran denken, zunächst die Menge des Sauerstoffs, der an der Oberfläche des genannten Sauerstoff einlagernden Materials haftet, in der Phase vor der Inbetriebnahme zu reduzieren.
Die vorliegende Erfindung wurde auf Basis dieser Erkenntnis gemacht und ist dadurch gekennzeichnet, dass man bei einer Metall-Sauerstoff-Batterie, die mit einer positiven Elektrode, die ein Sauerstoffeinlagerndes Material und Lithium-Sauerstoffverbindungen enthält und Sauerstoff als Aktivmaterial benutzt, einer negativen Elektrode, die Lithium-Ionen absorbieren und freisetzen kann, und einer Elektrolyt-Schicht, die von der positiven und negativen Elektrode begrenzt wird, versehen ist und bei der die positive Elektrode, die negative Elektrode und die Elektrolyt-Schicht in einem Behälter luftdicht untergebracht sind, zur Realisierung des genannten Ziels dafür sorgt, dass die Menge des Sauerstoffs, der bei Aufladebeginn in dem genannten Sauerstoff einlagernden Material eingelagert ist, reduziert ist.
Bei der Metall-Sauerstoff-Batterie der vorliegenden Erfindung werden bei einer Inbetriebnahme durch Aufladen die genannten Lithium-Sauerstoffverbindungen, die in der genannten positiven Elektrode enthalten sind, an dieser Elektrode in Lithium- und Sauerstoff-Ionen zerlegt. Die so erzeugten Metall-Ionen wandern zu der negativen Elektrode, während die erzeugten Sauerstoff-Ionen als solche von dem genannten Sauerstoff einlagernden Material absorbiert und gespeichert werden oder nach der Oxidation durch Freisetzung von Elektronen in Form von Sauerstoffmolekülen an der Oberfläche des genannten Sauerstoff einlagernden Materials adsorbiert werden.
Auf der anderen Seite werden die genannten Lithium-Ionen, die zu der genannten negativen Elektrode gewandert sind, an dieser Elektrode zu metallischem Lithium reduziert und ausgefällt oder als solche von dieser Elektrode absorbiert.
Das genannte Sauerstoff einlagernde Material, bei dem die Sauerstoffmenge, die bei Aufladebeginn eingelagert ist, reduziert ist, kann dabei den Sauerstoff, der durch die genannte Zerlegung der Lithium-Sauerstoffverbindungen entstanden ist, besser absorbieren und speichern oder adsorbieren. Dadurch kann, wenn die Metall-Sauerstoff-Batterie der vorliegenden Erfindung durch Aufladen in Betrieb genommen wird, die Zerlegungsreaktion der genannten Lithium-Sauerstoffverbindungen an der positiven Elektrode weiter vorangebracht und die Auflade-Überspannung gesenkt werden.
Wenn die Batterie dann nach der Inbetriebnahme durch Aufladen entladen wird, wird metallisches Lithium, das wie oben ausgeführt an der negativen Elektrode ausgefällt worden war, zu Lithium-Ionen oxidiert oder Lithium-Ionen, die wie ausgeführt von der negativen Elektrode absorbiert worden waren, werden als solche abgeschieden. Die genannten Lithium-Ionen dringen durch die genannte Elektrolyt-Schicht und wandern zu der positiven Elektrode.
Die hinüber gewanderten Lithium-Ionen reagieren andererseits an der genannten positiven Elektrode mit den Sauerstoff-Ionen, die von dem genannten Sauerstoff einlagernden Material freigesetzt oder desorbiert werden, so dass Lithiumoxid oder Lithiumperoxid entsteht.
Und so kann durch den Anschluss einer Leitung an die negative und positive Elektrode elektrische Energie entnommen werden.
Dabei kann dadurch, dass wie ausgeführt die Zerlegungsreaktion der genannten Lithium-Sauerstoffverbindungen an der genannten positiven Elektrode beim Aufladen vorankommen und so sichergestellt werden konnte, dass eine ausreichende Menge der genannten Lithium-Ionen zu der negativen Elektrode wandert, nun ebenfalls sichergestellt werden, dass eine ausreichende Menge von Lithium-Ionen von der genannten negativen zu der positiven Elektrode wandert. Dadurch kann bei der Metall-Sauerstoff-Batterie der vorliegenden Erfindung beim Entladen die Reaktion zur Erzeugung des Lithiumoxids oder Lithiumperoxids an der genannten positiven Elektrode vorangebracht und die Entlade-Überspannung gesenkt werden.
Weiter kann bei der Metall-Sauerstoff-Batterie der vorliegenden Erfindung dadurch, dass die genannte positive Elektrode usw. in dem genannten Behälter luftdicht untergebracht sind, der Zustand, dass der Sauerstoffgehalt des genannten Sauerstoff einlagernden Materials bei Aufladebeginn reduziert ist, sicher aufrechterhalten werden.
Dementsprechend kann mit der Metall-Sauerstoff-Batterie der vorliegenden Erfindung eine ausgezeichnete Batteriekapazität gewonnen werden, wenn sie durch Aufladen in Betrieb genommen wird.
Bei der Metall-Sauerstoff-Batterie der vorliegenden Erfindung kann das genannte Sauerstoff einlagernde Material dadurch gewonnen werden, dass ein komplexes Metalloxid in einer Wasserstoffatmosphäre gehalten und erhitzt wird und so Sauerstoff von der Oberfläche des genannten komplexen Metalloxids entfernt wird.
Dabei werden dem oben aufgeführten Sauerstoff einlagernden Material Sauerstoff-Moleküle, die an der Oberfläche des genannten komplexen Metalloxids adsorbiert sind, dadurch, dass das komplexe Metalloxid in einer Wasserstoffatmosphäre gehalten und erhitzt wird, in Form von Wasser-Molekülen entzogen. Auf diese Weise lässt sich ein Sauerstoff einlagerndes Material gewinnen, an dessen Oberfläche extrem wenig Sauerstoff-Moleküle adsorbiert sind.
Für einer Inbetriebnahme der Metall-Sauerstoff-Batterie der vorliegenden Erfindung durch Aufladen ist es wünschenswert, dass die Sauerstoffmenge, die bei Aufladebeginn in dem genannten Sauerstoff einlagernden Material eingelagert ist, im Bereich von 0 bis 6 mmol/g liegt, um die genannten Auf- und Entlade-Überspannungen zu senken.
Ein Wert der genannten Sauerstoffmenge des genannten Sauerstoff einlagernden Materials über 6 mmol/g erschwert, dass die Sauerstoff-Ionen, die beim Aufladen durch die Zerlegungsreaktion der Lithium-Sauerstoffverbindungen entstehen, von dem genannten Sauerstoff einlagernden Material absorbiert und gespeichert oder als Sauerstoff-Moleküle an der Oberfläche des genannten Sauerstoff einlagernden Materials adsorbiert werden. Da dadurch der Fortschritt der Zerlegungsreaktion der genannten Lithium-Sauerstoffverbindungen behindert wird, kann es vorkommen, dass die Auf- und Entlade-Überspannungen nicht genügend gesenkt werden, wenn die Inbetriebnahme durch Aufladen erfolgt.
Weiter sollte das genannte Sauerstoff einlagernde Material der Metall-Sauerstoff-Batterie der vorliegenden Erfindung ein komplexes Metalloxid sein, das Y und Mn enthält. Ein solches komplexes Metalloxid besitzt eine ausgezeichnete Fähigkeit, Sauerstoff zu absorbieren und zu speichern und wieder freizugeben sowie zu adsorbieren und zu desorbieren, so dass sich die Sauerstoffmenge, die von dem genannten Sauerstoff einlagernden Material absorbiert und gespeichert oder adsorbiert werden kann, vergrößern lasst. Dementsprechend lassen sich durch die Verwendung eines komplexen Metalloxids, das Y und Mn enthält, als das genannte Sauerstoff einlagernde Material der Metall-Sauerstoff-Batterie der vorliegenden Erfindung die Auf- und Entlade-Überspannungen bei einer Inbetriebnahme durch Aufladen sicher senken.
[Vereinfachte Erläuterung der Figuren]
1 zeigt zur Erläuterung einen Schnitt durch ein Aufbaubeispiel der Metall-Sauerstoff-Batterie der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt ein Diagramm mit dem Zusammenhang zwischen der Aufladekapazität und der Zellenspannung der Metall-Sauerstoff-Batterie eines Ausführungsbeispiels.
3 zeigt ein Diagramm mit der Zyklusleistung der Metall-Sauerstoff-Batterie eines Ausführungsbeispiels.
[Ausführungsformen der Erfindung]
Als Nächstes werden anhand der beigefügten Figuren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich erläutert.
Die Metall-Sauerstoff-Batterie 1 ist in den vorgestellten Ausführungen wie in 1 gezeigt mit einer positiven Elektrode 2, die ein Sauerstoffeinlagerndes Material und Lithium-Sauerstoffverbindungen enthält, einer negativen Elektrode 3, die metallisches Lithium absorbieren und freisetzen kann, und einer Elektrolyt-Schicht 4, die von der positiven Elektrode 2 und der negativen Elektrode 3 begrenzt wird, ausgestattet, wobei die positive Elektrode 2, die negative Elektrode 3 und die Elektrolyt-Schicht 4 in einem Behälter 5 luftdicht untergebracht sind.
Der Behälter 5 besteht aus einem tassenförmigen Behälterkörper 6, einem Deckelkörper 7, der den Behälterkörper 6 verschließt, und einem ringförmigen Isolierharz 8 zwischen dem Behälterkörper 6 und dem Deckelkörper 7. Außerdem ist die positive Elektrode 2 im Raum unter der Decke des Deckelkörpers 7 mit einem Stromsammler 9 für die positive Elektrode und die negative Elektrode 3 im Raum über dem Boden des Behälterkörpers 6 mit einem Stromsammler 10 für die negative Elektrode versehen. Im Übrigen wirken bei der Metall-Sauerstoff-Batterie 1 der Behälterkörper 6 als negative Elektrodenplatte und der Deckelkörper 7 als positive Elektrodenplatte.
Die positive Elektrode 2 der Metall-Sauerstoff-Batterie 1 enthält zusätzlich zu dem genannten Sauerstoff einlagernden Material und den genannten Lithium-Sauerstoffverbindungen ein leitendes Material und ein Bindemittel.
Das genannte Sauerstoff einlagernde Material, das z. B. aus einem komplexen Metalloxid, das durch die chemische Formel YMnO₃ beschrieben wird, besteht, besitzt die Funktion, Sauerstoff zu absorbieren und zu speichern und freizugeben, und ist fähig, Sauerstoff an seiner Oberfläche zu adsorbieren und zu desorbieren. Die reduzierte Sauerstoffmenge, die in dem genannten Sauerstoff einlagernden Material eingelagert ist, liegt im Bereich von 0 bis 6 mmol/g. Als das genannte Sauerstoff einlagernde Material können komplexe Metalloxide der Seltene-Erden-Struktur Typ C wie Gd_0,70Y_0,26Ba_0,04O_2,96 usw., der Apatit-Struktur wie La_9,33Si₆O₂₆, La_8,33SrSiO_25,5 usw., der Delafossit-Struktur wie CuFeO₂, CuAlO₂, CuCrO₂, CuYO₂ usw., der Perowskit-Struktur wie LaMnO₃, SrMnO₃, SrFeO₃ usw. und der Fluorit-Struktur wie ZrO₂, CeO₂ usw. verwendet werden.
Für die genannten Lithium-Sauerstoffverbindungen kommen z. B. Lithiumoxid (Li₂O), Lithiumperoxid (Li₂O₂) usw. in Frage.
Für das genannte leitende Material kommen z. B. Kohlenstoffmaterialien wie Graphit, Acetylenruß, Ketjen Black, Kohlenstoffnanoröhren, mesoporöser Kohlenstoff und Kohlefasern in Frage.
Für das genannte Bindemittel kommen Polytetrafluoroethylen (PTFE), Polyvinylidenfluorid (PVDF) usw. in Frage.
Die positive Elektrode 2 wird nach dem folgenden Verfahren hergestellt. Zunächst wird das komplexe Metalloxid, bei dem es sich um eines der oben aufgeführten handelt, mit Wärme behandelt, indem es in einer Wasserstoffatmosphäre mit einem Druck zwischen 0,1 und 5 MPa (bei einer Wasserstoffkonzentration von ca. 100 Volumen%) und einer Temperatur zwischen 25 und 600°C für eine Dauer zwischen 15 Minuten und 2000 Stunden gehalten wird. Dadurch wird Sauerstoff, als Wasser, von der Oberfläche des genannten komplexen Metall-Oxids entfernt, wodurch sich das genannte Sauerstoff einlagernde Material mit einem Sauerstoffanteil von 0 bis 6 mmol/g gewinnen lässt.
Dann wird das genannte Sauerstoff einlagernde Material, das so gewonnen wurde, mit dem genannten Bindemittel und den Lithium-Sauerstoffverbindungen vermischt und das so gewonnene Gemisch auf eine Seite des Stromsammlers 9 für die positive Elektrode aufgetragen und einem Druck von 0,1 bis 5 MPa ausgesetzt. Auf diese Weise lässt sich eine pelletartige Elektrode 2 gewinnen.
Die negative Elektrode 3 besteht aus einem Material, das Lithium-Ionen absorbieren und freisetzen kann, wofür z. B. metallisches Lithium, Lithium-Legierungen und Kohlenstoffmaterialien, die wie Graphit usw. Lithium-Ionen absorbieren und freisetzen können, in Frage kommen. In der vorliegenden Ausführungsform wird metallisches Lithium für die negative Elektrode 3 verwendet.
Was die Elektrolyt-Schicht 4 betrifft, so kann diese z. B. dadurch hergestellt werden, dass ein Separator in eine nichtwässrige elektrolytische Lösung getaucht wird, oder sie kann ein Festkörper-Elektrolyt sein.
Als genannte nichtwässrige elektrolytische Lösung kann z. B. eine Lösung verwendet werden, die durch Auflösen eines Lithium-Salzes in einem nichtwässrigen Medium gewonnen wird. Für das genannte Lithium-Salz kommen z. B. Karbonat, Nitrat, Azetat usw. in Frage. Ferner kommen für das genannte nichtwässrige Medium z. B. ein Medium der Kohlensäureester-Gruppe, ein Medium der Ether-Gruppe, eine Ionenflüssigkeit usw. in Frage.
Für das genannte Medium der Kohlensäureester-Gruppe kommen z. B. Ethylen-Karbonat, Propylen-Karbonat, Dimethyl-Karbonat, Diethyl-Karbonat usw. in Frage. Dabei können auch 2 oder mehr Arten des genannten Mediums der Kohlensäureester-Gruppe gemischt verwendet werden.
Für das genannte Medium der Ether-Gruppe kommen z. B. Dimethoxyethan, Dimethyl-Trigram, Polyethylenglykol usw. in Frage. Auch bei dem genannten Medium der Ether-Gruppe können 2 oder mehr Arten gemischt verwendet werden.
Für die genannte Ionenflüssigkeit kommt z. B. ein Salz in Frage, das Kationen wie Imidazolium, Ammonium, Pyridinium, Piperidinium usw. und Anionen wie Bis(trifluoromethylsulfonyl)imid (TTSI), Bis(pentafluoroethylsulfonyl)imid (BETI), Tetrafluoroborat, Perchlorat, Halogen-Anionen usw. enthält.
Für den genannten Separator kommen z. B. Glasfaser, Papier aus Glas, Vlies aus Polypropylen, Vlies aus Polyimid, Vlies aus Polyphenylensulfid, perforierter Film aus Polyethylen usw. in Frage.
Weiter kommt für den genannten Festkörper-Elektrolyt z. B. ein Festkörper-Elektrolyt der Oxid-Gruppe, ein Festkörper-Elektrolyt der Sulfid-Gruppe usw. in Frage.
Für den genannten Festkörper-Elektrolyt der Oxid-Gruppe kommen z. B. das Komplex-Oxid Li₇La₃Zr₂O₁₂ von Lithium, Lanthan und Zirkonium, eine Glaskeramik mit Lithium, Aluminium, Silizium, Titan, Germanium und Phosphor als Hauptbestandteile und weitere in Frage. Was das genannte Li₇La₃Zr₂O₁₂ betrifft, so kann auch ein Teil des Lithium, Lanthan und Zirkonium jeweils durch ein Metall wie Strontium, Barium, Silber, Yttrium, Blei, Zinn, Antimon, Hafnium, Tantal, Niob usw. ersetzt werden.
Weiter können die Stromsammler 9 und 10 aus einem Gewebe aus Titan, Edelstahl, Nickel, Aluminium, Kupfer usw. bestehen.
Bei der Metall-Sauerstoff-Batterie 1 der vorliegenden Ausführung entstehen bei einer Inbetriebnahme durch Aufladen an der positiven Elektrode 2 wie in der nachfolgenden Formel dargestellt durch Zerlegung der in der genannten positiven Elektrode 2 enthaltenen Lithium-Sauerstoffverbindungen (Lithiumoxid oder Lithiumperoxid) Lithium- und Sauerstoff-Ionen. Die erzeugten Lithium-Ionen dringen durch die Elektrolyt-Schicht 4 und wandern zur negativen Elektrode 3, während die erzeugten Sauerstoff-Ionen als solche von dem genannten Sauerstoff einlagernden Material absorbiert und gespeichert werden oder nach der Oxidation durch Freisetzung von Elektronen in Form von Sauerstoffmolekülen an der Oberfläche des genannten Sauerstoff einlagernden Materials adsorbiert werden. Andererseits werden die genannten Lithium-Ionen, die zu der genannten negativen Elektrode 3 gewandert sind, an dieser Elektrode zu metallischem Lithium reduziert und ausgefällt oder als solche von dieser Elektrode absorbiert. (positive Elektrode) 2Li₂O → 4Li⁺ + 2O^2– Li₂O₂ → 2Li⁺ + 2O^2– (negative Elektrode) 4Li⁺ + 4e^– → 4Li
Dadurch, dass das genannte komplexe Metalloxid einer Wärmebehandlung in einer Wasserstoffatmosphäre unterzogen und so Sauerstoff von der Oberfläche des genannten komplexen Metalloxids entfernt wird, wird die Sauerstoffmenge, die in dem genannten Sauerstoff einlagernden Material eingelagert ist, reduziert. Sie liegt im Bereich von 0 bis 6 mmol/g. Dies ermöglicht, dass Sauerstoff bei der Metall-Sauerstoff-Batterie 1 der vorliegenden Ausführung bei einer Inbetriebnahme durch Aufladen besser von dem genannten Sauerstoff einlagernden Material absorbiert und gespeichert oder adsorbiert werden kann. Dadurch kann, wenn die Metall-Sauerstoff-Batterie 1 der vorliegenden Erfindung durch Aufladen in Betrieb genommen wird, die Zerlegungsreaktion der genannten Lithium-Sauerstoffverbindungen an der positiven Elektrode 2 weiter vorangebracht und die Auflade-Überspannung gesenkt werden.
Weiter wird, wenn die Batterie nach der Inbetriebnahme durch Aufladen entladen wird, an der negativen Elektrode 3 wie in der nachfolgenden Formel dargestellt metallisches Lithium oxidiert. Dadurch werden Lithium-Ionen und Elektronen freigesetzt. Die genannten Lithium-Ionen wandern in der Elektrolyt-Schicht 4 zur positiven Elektrode 2, während an der positiven Elektrode 2 Sauerstoff-Moleküle, die von der Oberfläche des genannten Sauerstoff einlagernden Materials desorbiert werden, zu Sauerstoff-Ionen reduziert oder Sauerstoff-Ionen von dem Inneren des genannten Sauerstoff einlagernden Materials freigesetzt werden. Die genannten Sauerstoff-Ionen verbinden sich dann mit den genannten Lithium-Ionen zu Lithium-Sauerstoffverbindungen.
Des Weiteren kann durch den Anschluss einer Leitung an die negative Elektrode 1 und die positive Elektrode 2 elektrische Energie entnommen werden. (negative Elektrode) 4Li → Li⁺ + 4e^– (positive Elektrode) O₂ + 4e^– → 2O^2– 4Li⁺ + 2O^2– → 2Li₂O 2Li⁺ + 2O^2– → Li₂O₂
Dadurch, dass die Zerlegungsreaktion der genannten Lithium-Sauerstoffverbindungen an der positiven Elektrode 2 bei dem genannten Aufladen vorankommen kann und so sichergestellt werden kann, dass eine ausreichende Menge der genannten Lithium-Ionen zu der negativen Elektrode 3 wandert, kann ebenfalls sichergestellt werden, dass eine ausreichende Menge von Lithium-Ionen von der negativen Elektrode 3 zu der positiven Elektrode 2 wandert. Dadurch kann bei der Metall-Sauerstoff-Batterie 1 der vorliegenden Ausführungsform beim Entladen die Reaktion zur Erzeugung des Lithiumoxids oder Lithiumperoxids an der genannten positiven Elektrode 2 vorangebracht und die Entlade-Überspannung gesenkt werden.
Weiter kann bei der Metall-Sauerstoff-Batterie der vorliegenden Ausführungsform dadurch, dass die genannte positive Elektrode 2 usw. in dem Behälter 5 luftdicht untergebracht sind, der Zustand, dass der Sauerstoffgehalt des genannten Sauerstoff einlagernden Materials bei Aufladebeginn reduziert ist, sicher aufrechterhalten werden.
Dementsprechend kann mit der Metall-Sauerstoff-Batterie der vorliegenden Ausführungsform eine ausgezeichnete Batteriekapazität gewonnen werden, wenn sie durch Aufladen in Betrieb genommen wird. Wenn die Sauerstoffmenge des genannten Sauerstoff einlagernden Materials in dem Moment, in dem die Batterie durch Aufladen in Betrieb genommen wird, 6 mmol/g übersteigt, wird der Vorgang gehemmt, bei dem die Sauerstoff-Ionen, die durch die Zerlegungsreaktion der Lithium-Sauerstoffverbindungen entstehen, von dem genannten Sauerstoff einlagernden Material absorbiert und gespeichert oder als Sauerstoff-Moleküle an der Oberfläche des genannten Sauerstoff einlagernden Materials adsorbiert werden. Da dadurch der Fortschritt der Zerlegungsreaktion der genannten Lithium-Sauerstoffverbindungen behindert wird, kann es vorkommen, dass die Auf- und Entlade-Überspannungen nicht genügend gesenkt werden, wenn die Inbetriebnahme durch Aufladen erfolgt.
Bei der Metall-Sauerstoff-Batterie 1 der vorliegenden Ausführungsform läuft beim Aufladen ab dem zweiten Zyklus bis auf den Unterschied, dass an der positiven Elektrode 2 zusätzlich zu den seit der Herstellung enthaltenen Lithium-Sauerstoffverbindungen solche, die durch die genannte Entladung entstanden sind, zerlegt werden, genau die gleiche Reaktion wie bei dem oben aufgeführten ersten Aufladezyklus ab.
Als Nächstes werden Ausführungs- und Vergleichsbeispiele vorgestellt.
[Ausführungsbeispiele]
[Ausführungsbeispiel 1]
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde ein komplexes Metalloxid-Materialgemisch dadurch gewonnen, dass Yttriumnitrat-Pentahydrat, Mangannitrat-Hexahydrat und Apfelsäure zerkleinert und im Mol-Verhältnis 1:1:6 gemischt wurden. Als Nächstes wurde das gewonnene komplexe Metalloxid-Materialgemisch für 30 Minuten bei einer Temperatur von 250°C, dann für 30 Minuten bei einer Temperatur von 300°C und schließlich für 1 Stunde bei einer Temperatur von 350°C zur Reaktion gebracht. Dann wurde das gewonnene Reaktionsproduktgemisch zerkleinert und gemischt und für 1 Stunde bei einer Temperatur von 1000°C gebrannt und so ein komplexes Metalloxid, das durch die chemische Formel YMnO₃ beschrieben wird, gewonnen.
Danach wurde das genannte komplexe Metalloxid mit Wärme behandelt, indem es in einen druckfesten Behälter gelegt und 15 Minuten lang einer Wasserstoffatmosphäre mit einem Druck von 2 MPa (die Wasserstoffkonzentration betrug ca. 100 Volumen%) bei einer Temperatur von 400°C ausgesetzt wurde. Als Nächstes wurde der Druck in dem genannten druckfesten Behälter mit Hilfe einer Vakuumpumpe innerhalb von 10 Sekunden von 2 MPa auf 1 Pa gesenkt und dann weitere 15 Minuten gewartet. Indem der aus der genannten Wärmebehandlung und der genannten Drucksenkung bestehende Zyklus insgesamt 100 Mal durchgeführt wurde, wurde ein Sauerstoff einlagerndes Material gewonnen.
Als Nächstes wurde das genannte gewonnene Sauerstoff einlagernde Material in ein Musterrohr aus Quarz mit einem Durchmesser von 12 mm gefüllt und dieses Musterrohr in einen röhrenförmigen Ofen gebracht. An der Einlassseite des genannten Musterrohrs wurde He-Gas mit einem H₂-Anteil von 10 Volumen% und einer Strömungsmenge von 40 ml/Minute in das Musterrohr geleitet. Dann wurde die H₂-Gaskonzentration an der Auslassseite des genannten Musterrohrs gemessen und gewartet, bis die H₂-Gaskonzentration konstant blieb.
Dann wurde der genannte röhrenförmige Ofen mit einer Geschwindigkeit von 5°C/Minute auf 600°C aufgeheizt, während das genannte H₂ enthaltende He-Gas in das genannte Musterrohr geleitet wurde, und dabei die H₂O-Konzentration des Gases gemessen, das während des Temperaturanstiegs am Auslass des Musterrohrs abgegebenen wurde. Dann wurde mit Hilfe der gemessenen H₂O-Konzentration die Menge des Sauerstoffs, der von dem genannten Sauerstoff einlagernden Material eingelagert ist, zu 3,5 mmol/g bestimmt. Die genannte Sauerstoffmenge entspricht im Übrigen der Sauerstoffmenge, die beim Aufladebeginn eingelagert war.
Als Nächstes wurde ein Gemisch für die positive Elektrode hergestellt, indem das genannte Sauerstoff einlagernde Material, das bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gewonnen wurde, Ketjen Black als leitendes Material, Polytetrafluoroethylen als Bindemittel (PTFE, hergestellt von Daikin Industries, Ltd.) und Lithiumperoxid (Li₂O₂, hergestellt von Kojundo Chemical Lab. Co., Ltd.) im Massenverhältnis 8:1:1:4 gemischt wurden. Dann wurde eine positive Elektrode 2 mit einem Durchmesser von 15 mm und einer Dicke von 1 mm gebildet, indem das gewonnene Gemisch für die positive Elektrode auf eine Seite eines Stromsammlers 9 für die positive Elektrode aus Aluminium-Gewebe aufgetragen und einem Druck von 5 MPa ausgesetzt wurde.
Als Nächstes wurde in einen zylindrischen mit einem Boden versehenen Behälterkörper 6 aus rostfreiem Stahl mit einem Innendurchmesser von 15 mm ein Stromsammler 10 für die negative Elektrode aus rostfreiem Stahlgewebe mit einem Durchmesser von 15 mm und darauf eine negative Elektrode 3 aus metallischem Lithium mit einem Durchmesser von 15 mm und einer Dicke von 0,1 mm gelegt.
Dann wurde auf die negative Elektrode 3 ein aus einer Flachmembrane aus Polyolefin bestehender Separatur (hergestellt von Asahi Kasei E-materials Corp.) mit einem Durchmesser von 15 mm gelegt. Als Nächstes wurde die positive Elektrode 2, die wie oben ausgeführt gewonnen wurde, mit dem Stromsammler 9 für die positive Elektrode so auf den genannten Separatur gelegt, dass die positive Elektrode 2 den betreffenden Separator berührte. Als Nächstes wurde in den genannten Separator eine nichtwässrige elektrolytische Lösung injiziert und so die Elektrolyt-Schicht 4 gebildet.
Für die genannte nichtwässrige elektrolytische Lösung wurde eine Lösung (hergestellt von Kishida Chemical Co., Ltd.) verwendet, für die Lithiumbis(trifluormethylsulfonyl)imid (LiTFSI) als Stützelektrolyt mit einer Konzentration von 1 Mol/Liter in Dimethoxyethan als Medium aufgelöst wurde.
Als Nächstes wurde der Behälterkörper 6 mit dem darin befindlichen Schichtkörper, der aus dem Stromsammler 10 für die negative Elektrode, der negativen Elektrode 3, der Elektrolyt-Schicht 4, der positiven Elektrode 2 und dem Stromsammler 9 für die positive Elektrode bestand, mit einem zylindrischen Deckelkörper 7 aus rostfreiem Stahl, der einen Innendurchmesser von 17 mm hatte und mit einer Decke versehen war, verschlossen. Die in 1 gezeigte Metall-Sauerstoff-Batterie 1 wurde dabei dadurch gewonnen, dass zwischen den Behälterkörper 6 und den Deckelkörper 7 ein Isolierharzring 8 aus Polytetrafluorethylen (PTFE) mit einem Außendurchmesser von 32 mm, einem Innendurchmesser von 30 mm und einer Dicke von 5 mm gelegt wurde. Bei der Metall-Sauerstoff-Batterie 1 sind die positive Elektrode 2, die negative Elektrode 3 und der Elektrolyt-Schicht 4 in einem Behälter 5 luftdicht untergebracht.
Als Nächstes wurde die gewonnene Metall-Sauerstoff-Batterie 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels in einer elektrochemischen Messvorrichtung (hergestellt von Toho Technical Research Co., Ltd.) befestigt und zwischen der negativen Elektrode 3 und der positiven Elektrode 2 ein konstanter Aufladestrom von 0,2 mA/cm² erzeugt, bis eine Zellenspannung von 3,9 V erreicht war. Ab dem Zeitpunkt, an dem die Zellenspannung 3,9 V betrug, wurde in einen Auflademodus bei konstanter Spannung gewechselt und aufgeladen, bis der Stromwert 0,015 mA/cm² erreichte. Als Nächstes wurde zwischen der negativen Elektrode 3 und der positiven Elektrode 2 ein Strom von 0,2 mA/cm² zum Fließen gebracht und entladen, bis eine Zellenspannung von 2,0 V erreicht war. 2 zeigt den Zusammenhang, der dabei zwischen der Aufladekapazität und der Zellenspannung bestand, und 3 zeigt den Zusammenhang, der dabei zwischen der Entladekapazität und der Zellenspannung bestand.
[Ausführungsbeispiel 2]
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde ein Sauerstoffeinlagerndes Material gewonnen, indem bis auf den Unterschied, dass das komplexe Metalloxid bei einer Temperatur von 500°C gehalten wurde, alles so wie bei Ausführungsbeispiel 1 gelassen wurde.
Als Nächstes wurde bis auf den Unterschied, dass das genannte Sauerstoff einlagernde Material, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel gewonnen wurde, verwendet wurde, alles so wie bei Ausführungsbeispiel 1 gelassen, und die eingelagerte Sauerstoffmenge zu 0,05 mmol/g bestimmt.
Als Nächstes wurde die Metall-Sauerstoff-Batterie 1 gewonnen, indem bis auf den Unterschied, dass das genannte im vorliegenden Ausführungsbeispiel gewonnene Sauerstoff einlagernde Material verwendet wurde, alles so wie bei Ausführungsbeispiel 1 gelassen wurde.
Bei den als Nächstes durchgeführten Auf- und Entladevorgängen wurde bis auf den Unterschied, dass die im vorliegenden Ausführungsbeispiel gewonnene Metall-Sauerstoff-Batterie 1 verwendet wurde, alles so wie bei Ausführungsbeispiel 1 gelassen. 2 zeigt den Zusammenhang, der dabei zwischen der Aufladekapazität und der Zellenspannung bestand, und 3 zeigt den Zusammenhang, der dabei zwischen der Entladekapazität und der Zellenspannung bestand.
[Ausführungsbeispiel 3]
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde ein Sauerstoffeinlagerndes Material gewonnen, indem bis auf den Unterschied, dass das komplexe Metalloxid bei einer Temperatur von 150°C gehalten wurde, alles so wie bei Ausführungsbeispiel 1 gelassen wurde.
Als Nächstes wurde bis auf den Unterschied, dass das genannte Sauerstoff einlagernde Material, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel gewonnen wurde, verwendet wurde, alles so wie bei Ausführungsbeispiel 1 gelassen, und die eingelagerte Sauerstoffmenge zu 5,85 mmol/g bestimmt.
Als Nächstes wurde die Metall-Sauerstoff-Batterie 1 gewonnen, wobei bis auf den Unterschied, dass das genannte im vorliegenden Ausführungsbeispiel gewonnene Sauerstoff einlagernde Material verwendet wurde, alles so wie bei Ausführungsbeispiel 1 gelassen wurde.
Bei den als Nächstes durchgeführten Auf- und Entladevorgängen wurde bis auf den Unterschied, dass die im vorliegenden Ausführungsbeispiel gewonnene Metall-Sauerstoff-Batterie 1 verwendet wurde, alles so wie bei Ausführungsbeispiel 1 gelassen. 2 zeigt den Zusammenhang, der dabei zwischen der Aufladekapazität und der Zellenspannung bestand, und 3 zeigt den Zusammenhang, der dabei zwischen der Entladekapazität und der Zellenspannung bestand.
[Vergleichsbeispiel 1]
Bei dem vorliegenden Vergleichsbeispiel wurde das genannte komplexe Metall-Oxid gewonnen, indem alles so wie bei Ausführungsbeispiel 1 gelassen wurde. Und das genannte komplexe Metal-Oxid wurde dann als solches ohne Wärmebehandlung für das Sauerstoff einlagernde Material verwendet. Das genannte Sauerstoff einlagernde Material befand sich dabei in einem Zustand, in dem die eingelagerte Sauerstoffmenge nicht reduziert war.
Als Nächstes wurde bis auf den Unterschied, dass das genannte Sauerstoff einlagernde Material, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel gewonnen wurde, verwendet wurde, alles so wie bei Ausführungsbeispiel 1 gelassen, und die eingelagerte Sauerstoffmenge zu 6,65 mmol/g bestimmt.
Als Nächstes wurde die Metall-Sauerstoff-Batterie gewonnen, wobei bis auf den Unterschied, dass das genannte im vorliegenden Vergleichsbeispiel gewonnene Sauerstoff einlagernde Material verwendet wurde, alles so wie bei Ausführungsbeispiel 1 gelassen wurde.
Bei den als Nächstes durchgeführten Auf- und Entladevorgängen wurde bis auf den Unterschied, dass die gewonnene Metall-Sauerstoff-Batterie des vorliegenden Vergleichsbeispiels verwendet wurde, alles so wie bei Ausführungsbeispiel 1 gelassen. 2 zeigt den Zusammenhang, der dabei zwischen der Aufladekapazität und der Zellenspannung bestand, und 3 zeigt den Zusammenhang, der dabei zwischen der Entladekapazität und der Zellenspannung bestand.
Aus 2 ist ersichtlich, dass die Metall-Sauerstoff-Batterien 1 der Ausführungsbeispiele 1 bis 3 eine im konstanten Bereich niedrigere Spannung, eine kleinere Auflade-Überspannung und eine bessere Aufladekapazität als die Metall-Sauerstoff-Batterie von Vergleichsbeispiel 1 besitzen. Außerdem ist aus 3 ersichtlich, dass die Metall-Sauerstoff-Batterie 1 der Ausführungsbeispiele 1 bis 3 eine im konstanten Bereich größere Spannung, eine kleinere Entlade-Überspannung und eine bessere Entladekapazität als die Metall-Sauerstoff-Batterie von Vergleichsbeispiel 1 besitzen.
[Erläuterung der Symbole]

1 ... Metall-Sauerstoff-Batterie, 2 ... positive Elektrode, 3 ... negative Elektrode, 4 ... Elektrolyt-Schicht, 5 ... Behälter.

Es wird eine Metall-Sauerstoff-Batterie zur Verfügung gestellt, bei der eine ausgezeichnete Batteriekapazität gewonnen werden kann, wenn sie durch Aufladen in Betrieb genommen wird. Bei einer Metall-Sauerstoff-Batterie 1, die mit einer positiven Elektrode 2, die ein Sauerstoff einlagerndes Material und Lithium-Sauerstoffverbindungen enthält, und bei der Sauerstoff als Aktivmaterial benutzt wird, einer negativen Elektrode 3, die Lithium-Ionen absorbieren und freisetzen kann, und einer Elektrolyt-Schicht 4, die von der positiven Elektrode 2 und der negativen Elektrode 3 begrenzt wird, ausgestattet ist, und bei der die positive Elektrode 2, die negative Elektrode 3 und die Elektrolyt-Schicht 4 in einem Behälter 5 luftdicht untergebracht sind, ist die Menge des Sauerstoffs, der bei Aufladebeginn in dem genannten Sauerstoff einlagernden Material eingelagert ist, reduziert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2009-230985 [0006]

Claims

Metall-Sauerstoff-Batterie, die mit einer positiven Elektrode, die ein Sauerstoff einlagerndes Material und Lithium-Sauerstoffverbindungen enthält und Sauerstoff als Aktivmaterial benutzt, einer negativen Elektrode, die Lithium-Ionen absorbieren und freisetzen kann, und einer Elektrolyt-Schicht, die von der positiven und negativen Elektrode begrenzt wird, versehen ist und bei der die positive Elektrode, die negative Elektrode und die Elektrolyt-Schicht in einem Behälter luftdicht untergebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des Sauerstoffs, der bei Aufladebeginn in dem genannten Sauerstoff einlagernden Material eingelagert ist, reduziert ist.
Metall-Sauerstoff-Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Sauerstoff einlagernde Material dadurch gewonnen wird, dass ein komplexes Metalloxid in einer Wasserstoffatmosphäre gehalten und erhitzt wird und dem genannten komplexen Metalloxid auf diese Weise Sauerstoff entzogen wird.
Metall-Sauerstoff-Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Sauerstoffmenge des genannten Sauerstoff einlagernden Materials im Bereich von 0 bis 6 mmol/g liegt.
Metall-Sauerstoff-Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Sauerstoff einlagernde Material ein komplexes Metalloxid ist, das Y und Mn enthält.