DE102014209784A1 - CATHODE STRUCTURE OF A LITHIUM AIR ACCUMULATOR AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF - Google Patents

CATHODE STRUCTURE OF A LITHIUM AIR ACCUMULATOR AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF Download PDF

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Abstract

Ein Lithium-Luft-Akkumulator besitzt eine Kathode mit einer Struktur, die einen Kathodenanschluss und einen flachstückartigen Luft-Elektrodenkollektor, der eine Kohlenstofffaser enthält, aufweist, wobei in einem Zustand der Kontaktierung des Kathodenanschlusses mit dem Luft-Elektrodenkollektor der Luft-Elektrodenkollektor und der Kathodenanschluss mit einem thermoplastischen Harz wärme-verschweißt werden, und ein Umfangsrandbereich des Luft-Elektrodenkollektors mit dem wärmeaushärtbaren Harz imprägniert ist.A lithium-air battery has a cathode with a structure having a cathode terminal and a flat-like air electrode collector containing a carbon fiber, the air electrode collector and the cathode terminal being in a state of contacting the cathode terminal with the air electrode collector be heat-welded with a thermoplastic resin, and a peripheral edge portion of the air electrode collector is impregnated with the thermosetting resin.

Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Struktur einer Kathode eines Lithium-Luft-Akkumulators mit einem Kathodenanschluss und einem flachstückartigen Luft-Elektrodenkollektor, der eine Kohlenstofffaser enthält, ferner ein Verfahren zum Fertigen der Kathode des Lithium-Luft-Akkumulators.The present invention relates to a structure of a cathode of a lithium-air secondary battery having a cathode terminal and a flat-plate type air electrode collector including a carbon fiber, and a method of fabricating the cathode of the lithium-air secondary battery.

Stand der TechnikState of the art

Ein Lithium-Luft-Akkumulator oder eine Lithium-Luft-Zelle verwendet Lithium-Metall als aktives Anodenmaterial und verwendet Sauerstoff in der Luft als aktives Luft-Elektroden-(Kathoden-)Material. In der Theorie besitzt der Lithium-Luft-Akkumulator eine hohe Energiedichte, und es wird erwartet, dass er in der Lage ist, eine Energiedichte bereitzustellen, die um Vielfaches höher ist als diejenige einer Lithium-Ionen-Batterie, wie es beispielsweise für die weite Verbreitung elektrischer Fahrzeuge oder batteriebetriebener Autos benötigt wird.A lithium-air battery or a lithium-air cell uses lithium metal as the active anode material and uses oxygen in the air as the active air-electrode (cathode) material. In theory, the lithium-air battery has a high energy density, and is expected to be capable of providing an energy density many times higher than that of a lithium-ion battery, such as for the broad Distribution of electric vehicles or battery-powered cars is needed.

Die Lithium-Luft-Akkumulatoren lassen sich grob unterteilen in Lithium-Luft-Akkumulatoren, die von einem wässrigen Elektrolyten Gebrauch machen, und Lithium-Luft-Akkumulatoren, die von einem nichtwässrigen Elektrolyten Gebrauch machen. Obschon sich in der Vergangenheit Forschung und Entwicklung hauptsächlich auf Lithium-Luft-Akkumulatoren mit nicht-wässrigem Elektrolyten und einfachem Akkumulatorenaufbau konzentriert haben, werden Lithium-Luft-Akkumulatoren mit wässrigem Elektrolyten aus folgenden Gründen erforscht. Der Lithium-Luft-Akkumulator mit wässrigem Elektrolyten hat Vorteile hinsichtlich theoretischer Energiedichte, die höher ist als diejenige des Lithium-Luft-Akkumulators mit nicht-wässrigem Elektrolyten, wobei die Elektrolyten billig und nicht-brennbar sind. Insbesondere wurde ein Lithium-Luft-Akkumulator mit einer laminierten Zellenstruktur als Akkumulatorzelle für die effektivere Ausnutzung des Vorteils hoher Energiedichte vorgeschlagen.The lithium-air batteries can be roughly divided into lithium-air batteries, which make use of an aqueous electrolyte, and lithium-air batteries, which make use of a nonaqueous electrolyte. Although research and development in the past has focused mainly on non-aqueous electrolyte lithium-air batteries and simple accumulator construction, aqueous-electrolyte lithium-air batteries are being researched for the following reasons. The aqueous electrolyte lithium-air secondary battery has advantages in theoretical energy density higher than that of the non-aqueous electrolyte lithium-air secondary battery, and the electrolytes are inexpensive and non-combustible. In particular, a lithium-air secondary battery having a laminated cell structure has been proposed as an accumulator cell for more effectively utilizing the high energy density advantage.

Der Lithium-Luft-Akkumulator mit einer laminierten Zellenstruktur unter Einsatz eines wässrigen Elektrolyten ist zum Beispiel in der Nicht-Patentschrift 1 ( Report by GS Yuasa Corporation „Present Status and Issues for Lithium/Air Battery Using Aqueous Electrolyte” (Juni 2010) ) und in der Patenschrift 1 ( Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2010-192313 ) offenbart.The lithium-air secondary battery having a laminated cell structure using an aqueous electrolyte is disclosed, for example, in Non-Patent Document 1 (FIG. Report by GS Yuasa Corporation "Present Status and Issues for Lithium / Air Battery Using Aqueous Electrolyte" (June 2010) ) and in patent document 1 ( Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2010-192313 ) disclosed.

8 veranschaulicht einen Lithium-Luft-Akkumulator 100, wie er in der Nicht-Patentschrift 1 dargestellt ist. Der Lithium-Luft-Akkumulator 100 enthält eine Kathode 101, eine Verbundanode 102 und einen Elektrolyten 103. 8th illustrates a lithium-air battery 100 as shown in Non-Patent Document 1. The lithium-air battery 100 contains a cathode 101 , a composite anode 102 and an electrolyte 103 ,

Die Verbundanode 102 enthält ein Anodenelement 104 aus einem Werkstoff wie beispielsweise Lithium-Metall, einem Anodenanschluss 105 aus beispielsweise Kupfer, einer Anodenschutzschicht 106, und eine LTAP-Platte 107 aus einem Werkstoff wie beispielsweise Glaskeramik. Die Kathode 101 enthält einen flachstückartigen Luft-Elektrodenkollektor 108, der eine Kohlenstofffaser enthält, wobei der Luft-Elektrodenkollektor 108 in einem Beispiel aus einem Kohlenstofftuch gefertigt ist, ferner ein metallisches Maschengebilde 109 aus Platin, Aluminium oder Nickel, wobei das metallische Maschengebilde 109 auf dem Luft-Elektrodenkollektor 108 aufliegt. Die Kathode 101 enthält ferner einen aus beispielsweise Aluminium bestehenden Kathodenanschluss 110, der mit dem metallischen Maschengebilde 109 verbunden ist.The composite anode 102 contains an anode element 104 made of a material such as lithium metal, an anode terminal 105 from, for example, copper, an anode protective layer 106 , and an LTAP plate 107 from a material such as glass-ceramic. The cathode 101 contains a flat piece air-electrode collector 108 containing a carbon fiber, wherein the air-electrode collector 108 made in an example of a carbon cloth, also a metallic mesh 109 made of platinum, aluminum or nickel, the metallic mesh 109 on the air electrode collector 108 rests. The cathode 101 further includes a cathode terminal made of, for example, aluminum 110 , the one with the metallic mesh 109 connected is.

Der Elektrolyt 103 befindet sich zwischen der oben erläuterten Kathode 101 und der Verbundanode 102. Die Kathode 101 und die Verbundanode 102 sind von Gassperrfilmen 111 und 112 umwickelt, die beispielsweise als Aluminiumlaminatfilme ausgebildet sind und sich auf beiden Seiten in Beutelform befinden, um den Lithium-Luft-Akkumulator 100 zu vervollständigen. Der Gassperrfilm 111 ist mit einer Öffnung 113 ausgestattet, die als Lufteinlass fungiert.The electrolyte 103 is located between the above-explained cathode 101 and the composite anode 102 , The cathode 101 and the composite anode 102 are of gas barrier films 111 and 112 wrapped, for example, as aluminum laminate films and are on both sides in bag form to the lithium-air battery 100 to complete. The gas barrier film 111 is with an opening 113 equipped, which acts as an air intake.

Der in Patentschrift 1 beschriebene Lithium-Luft-Akkumulator ist gebildet, indem in einem kastenähnlichen Behälter in der im folgenden genannten Reihenfolge untergebracht sind: eine Anode, eine Pufferschicht, eine wasserdichte Schicht (Glaskeramik), ein Elektrolyt, eine Luftelektrode (Kathode) und ein sauerstoffdurchlässiges Material. In der Patentschrift 1 ist nichts über die Struktur der Kathode gesagt.The lithium-air secondary battery described in Patent Literature 1 is formed by accommodating in a box-like container in the following order: an anode, a buffer layer, a waterproof layer (glass-ceramic), an electrolyte, an air electrode (cathode) and a oxygen permeable material. In Patent Document 1, nothing is said about the structure of the cathode.

In der Kathode 101 des Lithium-Luft-Akkumulators 100 gemäß der Nicht-Patentschrift 1 ist das mit dem Kathodenanschluss 110 verbundene metallische Maschengebilde 109 an dem Luft-Elektrodenkollektor 108 platziert, wodurch es zu einem unzureichenden Haften zwischen dem Luft-Elektrodenkollektor 108 und dem metallischen Maschengebilde 109 kommt, was die elektrische Leitfähigkeit des Lithium-Luft-Akkumulators 100 verschlechtert.In the cathode 101 of the lithium-air battery 100 according to Non-Patent Document 1, this is with the cathode terminal 110 connected metallic meshes 109 at the air electrode collector 108 placed, causing insufficient adhesion between the air electrode collector 108 and the metallic mesh 109 comes what is the electrical conductivity of the lithium-air battery 100 deteriorated.

Wie in 9 zu sehen ist, ist zwischen einem Umfangsrandbereich 108A des Luft-Elektrodenkollektors 108 und einem Umfangsbereich der Öffnung 113 des Gassperrfilms 111 eine Lücke 114 vorhanden, so dass der Elektrolyt 103 durch die Lücke 114 entweichen kann.As in 9 is seen between a peripheral edge area 108A of the air electrode collector 108 and a peripheral portion of the opening 113 of the gas barrier film 111 a gap 114 present, so that the electrolyte 103 through the gap 114 can escape.

Aufgrund von Lithium-Hydroxiden und dergleichen, die durch eine Zellenreaktion entstehen, wird außerdem der wässrige Elektrolyt 103 stark alkalisch. Wenn das metallische Maschengebilde 109 aus einem Material wie beispielsweise Aluminium und/oder Nickel besteht, korrodiert der stark alkalische Elektrolyt 103 das metallische Maschengebilde 109. Wenn an dem Luft-Elektrodenkollektor 108 ein Korrosionsprodukt haftet, nimmt der elektrische Widerstand des Luft-Elektrodenkollektors 108 zu, und im Ergebnis muss man teures Platin mit hoher Korrosionsbeständigkeit für das metallische Maschengebilde 109 einsetzen, was zu gesteigerten Kosten des Lithium-Luft-Akkumulators 100 führt.Due to lithium hydroxides and the like, which are caused by a cell reaction, also becomes the aqueous electrolyte 103 strongly alkaline. If the metallic mesh 109 is made of a material such as aluminum and / or nickel, the highly alkaline electrolyte corrodes 103 the metallic mesh 109 , If at the air-electrode collector 108 a corrosion product adheres, the electrical resistance of the air-electrode collector decreases 108 to, and as a result, one has expensive platinum with high corrosion resistance for the metallic mesh 109 which leads to increased costs of the lithium-air battery 100 leads.

Wie in 8 dargestellt ist, besteht der Luft-Elektrodenkollektor 108 beispielsweise aus einem Kohlenstofftuch. Da das Kohlenstofftuch faserig ist, besitzt der Luft-Elektrodenkollektor 108 eine geringe Steifigkeit, wodurch es schwierig ist, den Luft-Elektrodenkollektor 108 mit anderen Elementen wie beispielsweise der Verbundanode 102 auszurichten. Im Ergebnis erhält man nur eine geringe Positioniergenauigkeit für den Luft-Elektrodenkollektor 108, was den Zusammenbau des Lithium-Luft-Akkumulators 100 erschwert.As in 8th is shown, there is the air-electrode collector 108 for example, from a carbon cloth. Since the carbon cloth is fibrous, has the air-electrode collector 108 a low rigidity, which makes it difficult to use the air-electrode collector 108 with other elements such as the composite anode 102 align. As a result, one obtains only a low positioning accuracy for the air electrode collector 108 What the assembly of the lithium-air battery 100 difficult.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben erläuterten Umstände gemacht, und es ist ihr Ziel, eine Struktur einer Kathode eines Lithium-Luft-Akkumulators anzugeben, bei der eine erhöhte Haftfähigkeit zwischen einem Luft-Elektrodenkollektor und einem Kathodenanschluss erreicht wird, um dadurch die elektrische Leitfähigkeit der Batterie zu steigern und gleichzeitig ein Lecken des Elektrolyten aus einem Umfangsrandbereich des Luft-Elektrodenkollektors zu vermeiden. Außerdem soll ein Fertigungsverfahren für eine derartige Kathode des Lithium-Luft-Akkumulators angegeben werden.The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and its object is to provide a structure of a cathode of a lithium-air secondary battery, in which an increased adhesiveness between an air-electrode collector and a cathode terminal is achieved, thereby increase electrical conductivity of the battery and at the same time to avoid leakage of the electrolyte from a peripheral edge region of the air-electrode collector. In addition, a manufacturing method for such a cathode of the lithium-air battery is to be specified.

Das oben genannte Ziel sowie weitere Ziele lassen sich erfindungsgemäß dadurch erreichen, dass gemäß einem Aspekt geschaffen wird: ein Kathodenanschluss; und ein flachstückähnlicher Luft-Elektrodenkollektor, der eine Kohlenstofffaser enthält, wobei in einen Zustand, in welchem der Kathodenanschluss in Berührung mit dem Luft-Elektrodenkollektur steht, der Luft-Elektrodenkollektor und der Kathodenanschluss mit einem thermoplastischen Harz wärmeverschweißt sind, und ein Umfangsrandbereich des Luft-Elektrodenkollektors mit einem wärmeaushärtenden Harz imprägniert ist.The above-mentioned aim and other objects can be achieved according to the invention by providing according to one aspect: a cathode connection; and a sheet-like air electrode collector including a carbon fiber, wherein, in a state where the cathode terminal is in contact with the air electrode assembly, the air electrode collector and the cathode terminal are heat-sealed with a thermoplastic resin, and a peripheral edge portion of the air Electrode collector is impregnated with a thermosetting resin.

Bei diesem Aspekt kann es bevorzugt sein, wenn der Kathodenanschluss aus einer Einzelsubstanz aus Aluminium oder Nickel oder einer Legierung daraus besteht.In this aspect, it may be preferable if the cathode terminal consists of a single substance of aluminum or nickel or an alloy thereof.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird geschaffen: ein Kathodenanschluss; und ein flachstückartiger Luft-Elektrodenkollektor, der eine Kohlenstofffaser enthält, wobei der Kathodenanschluss integral mit dem Luft-Elektrodenkollektor geformt ist und ein Umfangsrandbereich des Luft-Elektrodenkollektors mit einem thermoplastischen Harz imprägniert ist.According to another aspect of the invention, there is provided a cathode terminal; and a sheet-like air-electrode collector including a carbon fiber, wherein the cathode terminal is formed integrally with the air-electrode collector, and a peripheral edge portion of the air-electrode collector is impregnated with a thermoplastic resin.

Bei diesem Aspekt kann es bevorzugt sein, dass das thermoplastische Harz an zumindest eine Fläche des Kathodenanschlusses angeschweißt ist.In this aspect, it may be preferable that the thermoplastic resin is welded to at least one surface of the cathode terminal.

Gemäß weiteren Aspekten kann es auch bevorzugt sein, wenn der Umfangsrandbereich des Luft-Elektrodenkollektors mit einem thermoplastischen Harz imprägniert ist, das einen rahmenförmigen Harzfilm mit einer Öffnung bildet, und außerhalb des Luft-Elektrodenkollektors nach außen über die Öffnung freiliegend in dem Harzfilm ein poröses Harz mit wasserdichter Eigenschaft und Belüftungseigenschaft angeordnet ist.In other aspects, it may also be preferable that the peripheral edge portion of the air-electrode collector is impregnated with a thermoplastic resin forming a frame-shaped resin film having an opening and a porous resin outside the air-electrode collector exposed outside the opening in the resin film is arranged with waterproof property and ventilation property.

Das obige Ziel lässt sich auch dadurch erreichen, dass man gemäß einem weiteren Aspekt ein Verfahren zum Herstellen einer Kathode eines Lithium-Luft-Akkumulators schafft, welches folgende Schritte enthält: Erstellen eines Kathodenanschlusses und eines flachstückartigen Luft-Elektrodenkollektors, der eine Kohlenstofffaser enthält; Kontaktieren des Luft-Elektrodenkollektors mit dem Kathodenanschluss; Einfügen eines Umfangrandbereichs des Luft-Elektrodenkollektors und des Kathodenanschlusses zwischen eine Mehrzahl rahmenförmiger Harzfilme aus thermoplastischem Harz, wobei die rahmenförmigen Harzfilme eine Öffnung aufweisen; und Wärme-Verschweißen des Luft-Elektrodenkollektors und des Kathodenanschlusses mit den Harzfilmen, und Imprägnieren des Umfangsrandbereichs des Luft-Elektrodenkollektors mit dem thermoplastischen Harz.The above object can also be achieved by providing, in another aspect, a method of manufacturing a cathode of a lithium-air secondary battery including the steps of: preparing a cathode terminal and a sheet-like air electrode collector including a carbon fiber; Contacting the air-electrode collector with the cathode port; Inserting a peripheral edge portion of the air-electrode collector and the cathode terminal between a plurality of resin-molded frame films of thermoplastic resin, the frame-shaped resin films having an opening; and heat-welding the air-electrode collector and the cathode terminal to the resin films, and impregnating the peripheral edge portion of the air-electrode collector with the thermoplastic resin.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird außerdem ein Verfahren zum Fertigen einer Kathode eines Lithium-Luft-Akkumulators geschaffen, welches folgende Schritte enthält: Erstellen eines flachstückartigen Luft-Elektrodenkollektors, der eine Kohlenstofffaser enthält, und eines integral mit dem Luft-Elektrodenkollektor geformten Kathodenanschlusses; Einfügen eines Umfangsrandbereichs des Luft-Elektrodenkollektors zwischen mehrere rahmenförmige Harzfilme aus thermoplastischem Harz, wobei die rahmenförmigen Harzfilme eine Öffnung aufweisen; und Imprägnieren des Umfangsrandbereichs des Luft-Elektrodenkollektors mit dem thermoplastischen Harz.According to another aspect of the present invention, there is also provided a method of fabricating a cathode of a lithium-air secondary battery, comprising the steps of: preparing a sheet-like air-electrode collector including a carbon fiber and a cathode terminal integrally molded with the air-electrode collector ; Inserting a peripheral edge portion of the air-electrode collector between a plurality of thermoplastic resin frame-shaped resin films, the frame-shaped resin films having an opening; and impregnating the peripheral edge portion of the air-electrode collector with the thermoplastic resin.

Bei den obigen Verfahren kann es bevorzugt sein, dass weiterhin ein Schritt des Platzierens eines porösen Harzes mit wasserdichter Eigenschaft und Belüftungseigenschaft außerhalb des Luft-Elektrodenkollektors platziert wird, über die Öffnung in den Harzfilmen exponiert, gleichzeitig mit oder im Anschluss an das Wärme-Schweißen und/oder den Schritt des Imprägnierens.In the above methods, it may be preferable to further place a step of placing a porous resin having a waterproof property and a venting property outside the air-electrode collector, via the opening in FIG exposed to the resin films, simultaneously with or subsequent to the heat welding and / or the step of impregnation.

Gemäß der vorliegenden Erfindung sind bei den Strukturen und Merkmalen, wie sie oben angegeben wurden, der Luft-Elektrodenkollektor und der Kathodenanschluss integral durch Wärme-Verschweißung oder durch integriertes Formen gebildet. Dementsprechend wird das Haftvermögen zwischen dem Luft-Elektrodenkollektor und dem Kathodenanschluss verbessert, so dass die elektrische Leitfähigkeit des Akkumulators verbessert werden kann. Da außerdem der Umfangsrandbereich des Luft-Elektrodenkollektors mit einem thermoplastischen Harz imprägniert ist, bildet der Umfangsrandbereich des Luft-Elektrodenkollektors eine fluiddichte Struktur. Dies macht es möglich, ein Lecken des Elektrolyts aus dem Umfangsrandbereich zu unterbinden.According to the present invention, in the structures and features as mentioned above, the air electrode collector and the cathode terminal are integrally formed by heat welding or by integrated molding. Accordingly, the adhesiveness between the air-electrode collector and the cathode terminal is improved, so that the electrical conductivity of the secondary battery can be improved. In addition, since the peripheral edge portion of the air-electrode collector is impregnated with a thermoplastic resin, the peripheral edge portion of the air-electrode collector forms a fluid-tight structure. This makes it possible to suppress leakage of the electrolyte from the peripheral edge portion.

Die Besonderheit und weitere kennzeichnenden Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen.The particularity and other characteristic features of the present invention will become more apparent from the following description with reference to the accompanying drawings.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

1 ist eine auseinandergezogene, perspektivische Ansicht, die den Aufbau eines Lithium-Luft-Akkumulators veranschaulicht, bei dem eine erste Ausführungsform der Struktur einer Kathode eines Lithium-Luft-Akkumulators gemäß der Erfindung Anwendung findet; 1 Fig. 13 is an exploded perspective view illustrating the construction of a lithium-air secondary battery to which a first embodiment of the structure of a cathode of a lithium-air secondary battery according to the invention is applied;

2 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Kathodenstruktur nach 1 veranschaulicht; 2 FIG. 12 is a perspective view showing the cathode structure according to FIG 1 illustrated;

3 ist eine Querschnittansicht des Lithium-Luft-Akkumulators, in welchem die einzelnen Elemente oder Teile aus 1 zusammenlaminiert sind; 3 is a cross-sectional view of the lithium-air battery in which the individual elements or parts of 1 laminated together;

4 ist eine perspektivische Ansicht einer Struktur einer Kathode eines Lithium-Luft-Akkumulators, bei dem eine zweite Ausführungsform einer Struktur einer Kathode eines Lithium-Luft-Akkumulators gemäß der Erfindung Anwendung findet, wobei die Kathode derjenigen nach 2 entspricht; 4 Fig. 15 is a perspective view of a structure of a cathode of a lithium-air secondary battery to which a second embodiment of a structure of a cathode of a lithium-air secondary battery according to the invention is applied, the cathode of which 2 corresponds;

5A und 5B sind eine Frontansicht bzw. eine Rückansicht der Kathode nach 4; 5A and 5B are a front view and a rear view of the cathode according to 4 ;

6 ist eine Querschnittansicht, die einen Lithium-Luft-Akkumulator darstellt, bei dem eine dritte Ausführungsform einer Struktur einer Kathode eines Lithium-Luft-Akkumulators gemäß der Erfindung verwendet wird; 6 Fig. 12 is a cross-sectional view illustrating a lithium-air secondary battery to which a third embodiment of a structure of a cathode of a lithium-air secondary battery according to the invention is applied;

7 ist eine Querschnittansicht eines Lithium-Luft-Akkumulators nach einer modifizierten Version der dritten Ausführungsform; 7 Fig. 12 is a cross-sectional view of a lithium-air secondary battery according to a modified version of the third embodiment;

8 ist eine auseinandergezogene, perspektivische Ansicht, die einen herkömmlichen Lithium-Luft-Akkumulator veranschaulicht; und 8th Fig. 12 is an exploded perspective view illustrating a conventional lithium-air secondary battery; and

9 ist eine fragmentarische Schnittansicht des in 8 gezeigten Lithium-Luft-Akkumulators. 9 is a fragmentary sectional view of the in 8th shown lithium-air battery.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

Im folgenden werden Ausführungsformen zum Implementieren der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Weiterhin sei angemerkt, dass Begriffe wie „oben”, „unten”, „rechts”, „links” und dergleichen die hier verwendete Richtung in Bezug auf den in den Zeichnungen dargestellten Zustand oder in Bezug auf einen zusammengebauten Zustand eines Lithium-Luft-Akkumulators angeben.Embodiments for implementing the present invention will be described below with reference to the drawings. Further, it should be noted that terms such as "top", "bottom", "right", "left" and the like as used herein with respect to the state shown in the drawings or in relation to an assembled state of a lithium-air battery specify.

[Erste Ausführungsform (Fig. 1 bis Fig. 3)]First Embodiment (FIGS. 1 to 3)

1 ist eine auseinandergezogene, perspektivische Ansicht eines Lithium-Luft-Akkumulators gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Gemäß 1 enthält ein Lithium-Luft-Akkumulator 10 eine laminierte Zellenstruktur mit einer Kathode 11, einer Verbundanode 12 und einem Elektrolyten 13. Bei dieser Ausführungsform ist der Elektrolyt 13 ein wässriger Elektrolyt, beispielsweise eine Lithiumchloridlösung. Der Elektrolyt 13 fungiert auch zum Speichern eines Reaktionsprodukts. 1 FIG. 10 is an exploded perspective view of a lithium-air secondary battery according to a first embodiment of the present invention. FIG. According to 1 contains a lithium-air battery 10 a laminated cell structure with a cathode 11 , a composite anode 12 and an electrolyte 13 , In this embodiment, the electrolyte is 13 an aqueous electrolyte, for example, a lithium chloride solution. The electrolyte 13 also acts to store a reaction product.

Die Verbundstruktur 12 enthält ein Anodenelement 14, einen Anodenanschluss 15, eine organische Elektrolytlösung 16 und eine LTAP-Platte 17. Harzfilme wie beispielsweise Aluminiumlaminatfilme 18 und 19 umhüllen die oben angegebenen Komponenten in einer beutelähnlichen Form. Ein TBF-Klebeflachstück 20 befindet sich zwischen dem Aluminiumlaminatfilm 18 und der LTAP-Platte 17.The composite structure 12 contains an anode element 14 , an anode connection 15 , an organic electrolyte solution 16 and an LTAP plate 17 , Resin films such as aluminum laminate films 18 and 19 encapsulate the above components in a bag-like shape. A TBF adhesive flat piece 20 is located between the aluminum laminate film 18 and the LTAP plate 17 ,

Das Anodenelement 14 besteht aus einer Einzelsubstanz aus Lithium oder Natrium einer Alkalimetallgruppe oder dergleichen, oder ist aus einer Verbindung daraus hergestellt. Unter diesen Stoffen ist Lithium besonders geeignet, um einen Akkumulator mit einer hohen Energiedichte zu erhalten. Das Anodenelement 14 besteht bei dieser Ausführungsform aus einer einzelnen Substanz, nämlich Lithium. Der Anodenanschluss 15, der mit dem Element 14 vereint ist, besteht aus einem Metall hoher elektrischer Leitfähigkeit, zum Beispiel Kupfer.The anode element 14 It is composed of a single substance of lithium or sodium of an alkali metal group or the like, or is made of a compound thereof. Among these materials, lithium is particularly suitable for obtaining a high energy density accumulator. The anode element 14 In this embodiment, it consists of a single substance, namely lithium. The anode connection 15 that with the element 14 is composed of a metal of high electrical conductivity, for example copper.

Die LTAP-Platte 17, bei der es sich um ein Trennelement handelt, welches einen Luft-Elektrodenkollektor 22 (der weiter unten noch beschrieben wird) und das Element 14 trennt, besteht aus einer Glaskeramik mit hoher Leitfähigkeit für Lithiumionen. Die LTAP-Platte 17 hat auch die Funktion, das Eindringen von Wasser und dergleichen zu dem Element 14 zu unterbinden. Das TBF-Klebeflachstück 20 bindet die LTAP-Platte 17 an dem Aluminiumlaminatfilm 18. The LTAP plate 17 , which is a separator, which is an air-electrode collector 22 (which will be described later) and the element 14 consists of a glass ceramic with high conductivity for lithium ions. The LTAP plate 17 also has the function, the penetration of water and the like to the element 14 to prevent. The TBF adhesive flat piece 20 binds the LTAP plate 17 on the aluminum laminate film 18 ,

Die Aluminiumlaminatfilme 18 und 19 enthalten eine hitzebeständige Grundmaterialschicht aus einem thermoplastischen Harz (zum Beispiel Polyethylenterephthalat (PET)), eine Klebstoffschicht (beispielsweise Polypropylen (PP), Polyethylen (PE) und Ethylenvinylacetat (EVA)), wobei sich zwischen der Grundmaterialschicht und der Klebstoffschicht eine Aluminiumfolie befindet.The aluminum laminate films 18 and 19 include a refractory base material layer of a thermoplastic resin (for example, polyethylene terephthalate (PET)), an adhesive layer (for example, polypropylene (PP), polyethylene (PE), and ethylene vinyl acetate (EVA)) with an aluminum foil between the base material layer and the adhesive layer.

In dem Aluminiumlaminatfilm 18 befindet sich die Grundmaterialschicht auf einer Oberseite, die Klebstoffschicht befindet sich auf einer Unterseite. In dem Aluminiumlaminatfilm 19 befindet sich die Klebstoffschicht auf der Oberseite, und die Grundmaterialschicht befindet sich auf der Unterseite. Durch Verbinden der Klebstoffschichten der Aluminiumlaminatfilme 18 und 19 miteinander werden das Element 14, die organische Elektrolytlösung 16 und die LTAP-Platte 17 von den Aluminiumlaminatfilmen 18 und 19 wie in einem Beutel eingewickelt, um die Verbundstruktur 12 zu bilden.In the aluminum laminate film 18 the base material layer is on an upper side, the adhesive layer is on a lower side. In the aluminum laminate film 19 the adhesive layer is on the top and the base layer is on the bottom. By bonding the adhesive layers of the aluminum laminate films 18 and 19 each other becomes the element 14 , the organic electrolyte solution 16 and the LTAP plate 17 from the aluminum laminate films 18 and 19 as if wrapped in a bag, around the composite structure 12 to build.

Wie in den 1 bis 3 dargestellt ist, enthält die Kathode 11 einen Kathodenanschluss 21 und einen flachstückartigen Luft-Elektrodenkollektor 22, der eine Kohlenstofffaser enthält. In einem Zustand, in welchem eine Vorderseite oder eine Rückseite des Luft-Elektrodenkollektors 22 in Berührung steht mit einem Endbereich 21A des Kathodenanschlusses 21, sind der Luft-Elektrodenkollektor 22 und der Kathodenanschluss 21 mit einem thermoplastischen Harz wärme-verschweißt (thermisch verschmolzen), und das thermoplastische Harz imprägniert den gesamten Umfangsrandbereich 22A des Luft-Elektrodenkollektors 22, wodurch die Kathode 11 gebildet wird.As in the 1 to 3 is shown, contains the cathode 11 a cathode connection 21 and a sheet-like air-electrode collector 22 containing a carbon fiber. In a state in which a front side or a back side of the air-electrode collector 22 in contact with an end area 21A of the cathode connection 21 , are the air-electrode collector 22 and the cathode connection 21 with a thermoplastic resin heat-sealed (thermally fused), and the thermoplastic resin impregnates the entire peripheral edge portion 22A of the air electrode collector 22 , causing the cathode 11 is formed.

Bezugszeichen 23 in den 2 und 3 bezeichnet eine imprägnierte Zone, in der das thermoplastische Harz den Umfangsrandbereich 22A des Luft-Elektrodenkollektors 22 imprägniert. Bezugszeichen 25 bezeichnet eine geschmolzene (geschweißte) Zone, in der der Endbereich 21A des Kathodenanschlusses 21 an dem Luft-Elektrodenkollektor 22 wärme-geschweißt und fixiert ist.reference numeral 23 in the 2 and 3 denotes an impregnated zone in which the thermoplastic resin surrounds the peripheral edge portion 22A of the air electrode collector 22 impregnated. reference numeral 25 denotes a molten (welded) zone in which the end region 21A of the cathode connection 21 at the air electrode collector 22 heat-welded and fixed.

Der Kathodenanschluss 21 besteht aus einer Einzelsubstanz aus Aluminium oder Nickel oder einer Verbindung daraus. Der Luft-Elektrodenkollektor 22 besteht aus einem Werkstoff mit elektrischer Leitfähigkeit und Gas-Diffusität, so zum Beispiel einem Kohlenstofftuch, Kohlepapier, einem nicht-gewobenen Kohlenstoff-Tuchmaterial, porösem Nickel oder porösem Aluminium. Der Luft-Elektrodenkollektor 22 enthält einen Katalysator (zum Beispiel Platin) und einen Binder zur Reaktionsbeschleunigung, je nach Bedarf.The cathode connection 21 consists of a single substance of aluminum or nickel or a compound thereof. The air electrode collector 22 consists of a material with electrical conductivity and gas diffusion, such as a carbon cloth, carbon paper, a non-woven carbon cloth material, porous nickel or porous aluminum. The air electrode collector 22 contains a catalyst (for example, platinum) and a binder for accelerating the reaction, as needed.

Das Kohlenstofftuch besteht im wesentlichen aus einem Flachstück aus regelmäßig verwobenen Kohlenstofffasern. Das nicht-gewobene Kohlenstoff-Tuchmaterial ist ein Flachstück aus willkürlich miteinander verwobenen Kohlenstofffasern. Da Elektronen die Kohlenstofffasern durchdringen, besitzen die Kohlenstofffasern eine hohe elektrische Leitfähigkeit, und ihre Energiedichte ist höher als jene von Metallen. Daher sind die Kohlenstofffasern für den Luft-Elektrodenkollektor 22 der Kathode 11 geeignet. Der Luft-Elektrodenkollektor 22 dieser ersten Ausführungsform besteht aus einem Kohlenstofftuch mit einem Katalysator, beispielsweise Platin, der darin aufgenommen ist.The carbon cloth consists essentially of a flat piece of regularly interwoven carbon fibers. The non-woven carbon cloth material is a sheet of arbitrarily interwoven carbon fibers. As electrons penetrate the carbon fibers, the carbon fibers have high electrical conductivity and their energy density is higher than that of metals. Therefore, the carbon fibers are for the air-electrode collector 22 the cathode 11 suitable. The air electrode collector 22 This first embodiment consists of a carbon cloth with a catalyst, such as platinum, incorporated therein.

Das thermoplastische Harz zur Verwendung bei der Wärmeverschweißung des Endbereichs 21A des Kathodenanschlusses 21 mit dem Luft-Elektrodenkollektor 22 und zur Verwendung beim Imprägnieren des gesamten Umfangsrandbereichs 22A des Luft-Elektrodenkollektors 22 ist das gleiche thermoplastische Harz, welches die Laminatfilme 26 und 27 bildet, die als Harzfilme verwendet werden. Die Harzfilme bestehen aus thermoplastischem Harz und sind zu einer Fensterrahmenform mit einer im Mittelbereich befindlichen Öffnung 24 ausgebildet. Die Öffnung 24 des Laminatfilms 26 bildet einen Lufteinlass 28 der Kathode 11.The thermoplastic resin for use in heat-sealing the end portion 21A of the cathode connection 21 with the air electrode collector 22 and for use in impregnating the entire peripheral edge region 22A of the air electrode collector 22 is the same thermoplastic resin as the laminate films 26 and 27 which are used as resin films. The resin films are made of thermoplastic resin and have a window frame shape with a central area opening 24 educated. The opening 24 of the laminate film 26 forms an air inlet 28 the cathode 11 ,

Die Aluminiumlaminatfilme 26 und 27 enthalten eine hitzebeständige Grundmaterialschicht aus thermoplastischem Harz wie zum Beispiel Polyethylenterephthalat (PET), und eine Klebstoffschicht aus thermoplastischem Harz wie beispielsweise Polypropylen (PP), Polyethylen (PE) und Ethylenvinylacetat (EVA).The aluminum laminate films 26 and 27 include a heat-resistant thermoplastic resin base material layer such as polyethylene terephthalate (PET), and a thermoplastic resin adhesive layer such as polypropylene (PP), polyethylene (PE) and ethylene vinyl acetate (EVA).

In der Laminatschicht 26 befindet sich die Grundmaterialschicht auf der Oberseite, die Klebstoffschicht befindet sich auf der Unterseite. In dem Laminatfilm 27 befindet sich die Klebstoffschicht auf der Oberseite, die Grundmaterialschicht auf der Unterseite.In the laminate layer 26 the base material layer is on the upper side, the adhesive layer is on the lower side. In the laminate film 27 the adhesive layer is on the top, the base layer on the bottom.

Hergestellt wird die Kathode 11 unter Verwendung der Laminatfilme 26 und 27 in folgender Weise:
Kontaktierschritt: als erstes wird der Endbereich 21A des Kathodenanschlusses 21 beispielsweise mit einer Frontseite des Luft-Elektrodenkollektors 22 in Berührung gebracht.
Einfügungsschritt: als nächstes wird der Umfangsrandbereich 22A des Luft-Elektrodenkollektors 22 sowie der Endbereich 21A des Kathodenanschlusses 21 zwischen die Laminatfilme 26 und 27 aus vertikaler Richtung eingefügt und festgeklemmt.
Wärmeschweiß- und Imprägnierschritt: anschließend werden der Luft-Elektrodenkollektor 22 und der Endbereich 21A des Kathodenanschlusses 21 durch Wärmeverschweißung der Laminatfilme 26 und 27 mit Hilfe beispielsweise einer Heißpresse miteinander integriert, und der gesamte Umfangsrandbereich 22A des Luft-Elektrodenkollektors 22 wird mit dem thermoplastischen Harz der Laminatfilme 26 und 27 unter Bildung der Imprägnierzone 23 imprägniert. Die Heißverpressung in dem Wärmeschweiß- und Imprägnierschritt wird unter folgenden Bedingungen ausgeführt: für den Fall, dass die Klebstoffschichten der Laminatfilme 26 und 27 aus PP bestehen, besteht die Aufheiztemperatur 160 bis 180°C, und der Verschweißungsdruck beträgt 20 kgf/cm2 (während 30 Sekunden). Falls die Klebstoffschichten der Laminatfilme 26 und 27 aus EVA bestehen, beträgt die Aufheiztemperatur 140 bis 160°C bei einem Verschweißungsdruck von 20 kgf/cm2 (30 Sekunden).
The cathode is made 11 using the laminate films 26 and 27 in the following way:
Contacting step: first, the end area 21A of the cathode connection 21 For example, with a front side of the air electrode collector 22 brought into contact.
Insertion step: next becomes the peripheral edge area 22A of the air electrode collector 22 as well as the end area 21A of the cathode connection 21 between the laminate films 26 and 27 inserted from the vertical direction and clamped.
Heat-welding and impregnating step: subsequently the air-electrode collector 22 and the end area 21A of the cathode connection 21 by heat welding the laminate films 26 and 27 integrated with each other using, for example, a hot press, and the entire peripheral edge area 22A of the air electrode collector 22 becomes with the thermoplastic resin of the laminate films 26 and 27 forming the impregnation zone 23 impregnated. The hot-pressing in the heat-welding and impregnating step is carried out under the following conditions: in the case where the adhesive layers of the laminate films 26 and 27 made of PP, there is the heating temperature 160 to 180 ° C, and the welding pressure is 20 kgf / cm 2 (for 30 seconds). If the adhesive layers of the laminate films 26 and 27 made of EVA, the heating temperature is 140 to 160 ° C at a welding pressure of 20 kgf / cm 2 (30 seconds).

Wie in 1 dargestellt ist, befindet sich der Elektrolyt 13 zwischen der Kathode 11 mit dem oben beschriebenen Aufbau und der Verbundanode, die die ebenfalls oben beschriebene Struktur besitzt.As in 1 is shown, there is the electrolyte 13 between the cathode 11 having the structure described above and the composite anode having the structure also described above.

Die Klebstoffschichten in dem Laminatfilm 26 der Kathode 11 und in dem Aluminiumlaminatfilm 19 der Verbundanode werden miteinander verbunden. Im Ergebnis wird der Lithium-Luft-Akkumulator 10 mit einer laminierten Zellenstruktur fertiggestellt, in welcher die Kathode 11, die Verbundanode 12 und der Elektrolyt 13 als Einheit vorliegen.The adhesive layers in the laminate film 26 the cathode 11 and in the aluminum laminate film 19 the composite anode are connected together. The result is the lithium-air battery 10 finished with a laminated cell structure in which the cathode 11 , the composite anode 12 and the electrolyte 13 as a unit.

Aus diesem Grund erzielt die Kathode 11 des Lithium-Luft-Akkumulators 10 der ersten Ausführungsform die folgenden vorteilhaften Wirkungsweisen (1) bis (5):

  • (1) Da der Luft-Elektrodenkollektor 22 und der Endbereich 21A des Kathodenanschlusses 21 integriert durch den Wärmeschweißprozess gemäß 2 ausgebildet werden, wird die Klebekraft zwischen dem Luft-Elektrodenkollektor 22 und dem Kathodenanschluss 21 verstärkt, was wiederum die elektrische Leitfähigkeit des Lithium-Luft-Akkumulators 10 verbessert. Da es nicht notwendig ist, das metallische Maschengebilde 109 (8) an dem Luft-Elektrodenkollektor 22 vorzusehen, lässt sich daher eine Gewichtsreduzierung und auch eine Verringerung der Dicke des Lithium-Luft-Akkumulators 10 erreichen.
  • (2) Da der gesamte Umfangsrandbereich 22A des Luft-Elektrodenkollektors 22 mit dem thermoplastischen Harz imprägniert ist, welches die Laminatfilme 26 und 27 bildet, befindet sich die Imprägnierzone 23 an dem gesamten Umfangsrandbereich 22A des Luft-Elektrodenkollektors 22, wie in 3 gezeigt ist. Im Ergebnis kann der Umfangsrandbereich 22A des Luft-Elektrodenkollektors 22 eine fluiddichte Struktur darstellen, wodurch es möglich ist, ein Lecken des Elektrolyts 13 aus dem Umfangsrandbereich 22A und dessen Nahbereich zu unterbinden. Folglich lässt sich die Kathode 11 als Superstruktur einer laminierten Lithium-Luft-Akkumulatorzelle ausbilden, und man kann mehrere Lithium-Luft-Akkumulatoren 10 unter Verwendung der Kathode 11 schichten.
  • (3) Der Endbereich 21A des Kathodenanschlusses 21 ist mit thermoplastischem Harz beschichtet aufgrund der Wärmeverschweißung des Kathodenanschlusses 21 und des Luft-Elektrodenkollektors 22 mit dem thermoplastischen Harz, wie in 3 gezeigt ist. Im Ergebnis kann eine gegenseitige Berührung des Kathodenanschlusses 21 und des Elektrolyts 13 verhindert werden, wodurch es möglich ist, eine Korrosion des Kathodenanschlusses 21 zu unterdrücken, die verursacht würde durch den Elektrolyt 13, der aufgrund des durch die Zellenreaktion entstehenden Lithiumhydroxids stark alkalisch wird. Es ist also möglich, eine Zunahme des elektrischen Widerstands des Luft-Elektrodenkollektors zu unterbinden, die verursacht wird durch das Haften von Korrosionsprodukten an dem Luft-Elektrodenkollektor 22. Diese Korrosionsprodukte werden hervorgerufen durch Korrosion von Aluminium oder Nickel, welches Bestandteil des Kathodenanschlusses 21 ist. Dies wiederum macht es möglich, eine effektive Fläche zu verkleinern, die notwendig ist für eine Reaktion innerhalb des Lithium-Luft-Akkumulators 10. Die Beeinträchtigung der Eigenschaften des Lithium-Luft-Akkumulators 10, namentlich der Akkumulator-Kapazität und der Ausgangsleistung sowie Lebensdauer werden unterdrückt.
  • (4) Da die Korrosion des Kathodenanschlusses 21 durch den Elektrolyten 13 in der oben geschilderten Weise unterdrückt wird, ist es nicht notwendig, teures Platin als Werkstoff für den Kathodenanschluss 21 einzusetzen. Da Aluminium oder Nickel stattdessen verwendet werden kann, lassen sich die Kosten des Kathodenanschlusses 21 verringern.
  • (5) Wie in 2 zu sehen ist, ist der gesamte Umfangsrandbereich 22A des Luft-Elektrodenkollektors 22 mit dem thermoplastischen Harz imprägniert, welches die Laminatfilme 26 und 27 zur Bildung der Imprägnierzone 23 darstellt. Im Ergebnis wird der Umfangsrandbereich 22A des Luft-Elektrodenkollektors 22 verstärkt, seine Steifigkeit wird erhöht. Aus diesem Grund lässt sich die mit dem Luft-Elektrodenkollektor 22 ausgestattete Kathode 11 in einfacher Weise ausgerichtet mit anderen Elementen wie zum Beispiel der Verbundanode 12 positionieren, so dass eine hinreichende Positioniergenauigkeit und Montagefreundlichkeit der Kathode 11 erzielt werden kann. Im Ergebnis lässt sich die Fertigung des Lithium-Luft-Akkumulators 10 verbessern, während eine Verringerung der Ausbeute des Lithium-Luft-Akkumulators 10 vermieden werden kann. Hierdurch lässt sich das Schichten oder Laminieren mehrerer Lithium-Luft-Akkumulatoren 10 in einfacher Weise bewerkstelligen.
Because of this, the cathode achieves 11 of the lithium-air battery 10 In the first embodiment, the following advantageous modes of action (1) to (5):
  • (1) Since the air-electrode collector 22 and the end area 21A of the cathode connection 21 integrated by the heat welding process according to 2 are formed, the adhesive force between the air electrode collector 22 and the cathode terminal 21 amplified, which in turn increases the electrical conductivity of the lithium-air battery 10 improved. Since it is not necessary, the metallic mesh 109 ( 8th ) on the air electrode collector 22 Provide, therefore, can be a weight reduction and also a reduction in the thickness of the lithium-air battery 10 to reach.
  • (2) Because the entire peripheral edge area 22A of the air electrode collector 22 impregnated with the thermoplastic resin containing the laminate films 26 and 27 forms, is the impregnation zone 23 at the entire peripheral edge area 22A of the air electrode collector 22 , as in 3 is shown. As a result, the peripheral edge portion 22A of the air electrode collector 22 represent a fluid-tight structure, whereby it is possible to lick the electrolyte 13 from the peripheral edge area 22A and to prevent its proximity. Consequently, the cathode can be 11 form a superstructure of a laminated lithium-air battery cell, and you can use several lithium-air batteries 10 using the cathode 11 layers.
  • (3) The end area 21A of the cathode connection 21 is coated with thermoplastic resin due to the heat bonding of the cathode terminal 21 and the air-electrode collector 22 with the thermoplastic resin, as in 3 is shown. As a result, mutual contact of the cathode terminal 21 and the electrolyte 13 be prevented, whereby it is possible, a corrosion of the cathode terminal 21 to suppress that would be caused by the electrolyte 13 , which becomes highly alkaline due to the lithium hydroxide produced by the cell reaction. It is thus possible to suppress an increase in the electrical resistance of the air-electrode collector caused by the adhesion of corrosion products to the air-electrode collector 22 , These corrosion products are caused by corrosion of aluminum or nickel, which is part of the cathode connection 21 is. This, in turn, makes it possible to reduce an effective area necessary for a reaction within the lithium-air secondary battery 10 , The impairment of the properties of the lithium-air battery 10 , namely the accumulator capacity and the output power and life are suppressed.
  • (4) Since the corrosion of the cathode terminal 21 through the electrolyte 13 is suppressed in the above-described manner, it is not necessary expensive platinum as a material for the cathode connection 21 use. Since aluminum or nickel can be used instead, the cost of the cathode connection can be eliminated 21 reduce.
  • (5) As in 2 can be seen, is the entire peripheral edge area 22A of the air electrode collector 22 impregnated with the thermoplastic resin containing the laminate films 26 and 27 for the formation of the impregnation zone 23 represents. As a result, the peripheral edge area becomes 22A of the air electrode collector 22 reinforced, its rigidity is increased. Because of this, it can be used with the air-electrode collector 22 equipped cathode 11 easily aligned with other elements such as the composite anode 12 position so that sufficient positioning accuracy and ease of installation the cathode 11 can be achieved. The result is the manufacture of the lithium-air battery 10 improve while reducing the yield of the lithium-air battery 10 can be avoided. This allows the layers or lamination of several lithium-air batteries 10 accomplish in a simple manner.

[Zweite Ausführungsform (Fig. 4 und Fig. 5)]Second Embodiment (FIGS. 4 and 5)

4 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Kathode darstellt, entsprechend der Darstellung in 2, wobei die Kathode gebildet ist durch Anwenden einer zweiten Ausführungsform der Kathodenstruktur eines erfindungsgemäßen Lithium-Luft-Akkumulators. 4 FIG. 15 is a perspective view illustrating a cathode as shown in FIG 2 wherein the cathode is formed by applying a second embodiment of the cathode structure of a lithium-air secondary battery according to the invention.

In der zweiten Ausführungsform sind Komponenten oder Elemente identisch mit jenen der ersten Ausführungsform mit gleichen Bezugszeichen versehen, um die Beschreibung zu vereinfachen oder zu erübrigen.In the second embodiment, components or elements identical to those of the first embodiment are given the same reference numerals to simplify or eliminate the description.

Eine Kathode 30 in dem Lithium-Luft-Akkumulator 10 der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der Kathode 11 der ersten Ausführungsform dadurch, dass ein Kathodenanschluss 31 aus dem gleichen Material besteht wie der Luft-Elektrodenkollektor 22 und integriert mit diesem geformt ist, weiterhin dadurch, dass thermoplastisches Harz zumindest auf einer Fläche (Rückseite des Kathodenanschlusses 31 bei dieser zweiten Ausführungsform gemäß 5(B)) des Kathodenanschlusses 31 verschweißt ist. In 5(B) bezeichnet Bezugszeichen 32 eine mittels thermoplastischem Harz verschmolzene Zone auf der Rückseite des Kathodenanschlusses 31.A cathode 30 in the lithium-air battery 10 The second embodiment is different from the cathode 11 the first embodiment in that a cathode terminal 31 made of the same material as the air electrode collector 22 and integrally formed therewith, further characterized in that thermoplastic resin at least on one surface (back of the cathode terminal 31 in this second embodiment according to 5 (B) ) of the cathode terminal 31 is welded. In 5 (B) denotes reference numeral 32 a melted by thermoplastic resin zone on the back of the cathode terminal 31 ,

Wie in 5(A) dargestellt ist, ist ein Bereich der Seite des Luft-Elektrodenkollektors 22 auf der anderen Fläche des Kathodenanschlusses 31 (einer Frontseite des Kathodeanschlusses 31 dieser Ausführungsform), in welcher die verschmolzene Zone 32 nicht vorhanden ist, mit thermoplastischem Harz überzogen, um einen Kurzschluss durch den Elektrolyten 13 zu unterbinden. Ein Bezugszeichen 33 in 5(A) bezeichnet eine Zone, die mit thermoplastischem Harz auf der Vorderseite des Kathodenanschlusses 31 überzogen ist.As in 5 (A) is an area of the side of the air-electrode collector 22 on the other surface of the cathode terminal 31 (a front of the cathode connection 31 this embodiment), in which the fused zone 32 is absent, coated with thermoplastic resin to cause a short circuit through the electrolyte 13 to prevent. A reference number 33 in 5 (A) denotes a zone of thermoplastic resin on the front of the cathode terminal 31 is covered.

In der Kathode 30 ist der gesamte Umfangsrandbereich 22A des Luft-Elektrodenkollektors 22 wie bei der ersten Ausführungsform mit thermoplastischem Harz imprägniert. In 5(A) und 5(B) bezeichnet ein Bezugszeichen 34 eine Zone, die mit thermoplastischem Harz im gesamten Umfangsrandbereich 22A des Luft-Elektrodenkollektors 22 imprägniert ist. Eine gebrochene (gestrichelte) Linie 35 in den 5(A) und 5(B) zeigt eine integriert geformte Gestalt des Kathodenanschlusses 31 und des Luft-Elektrodenkollektors 22 vor der Wärmeverschweißung des und der Imprägnierung mit dem thermoplastischen Harz.In the cathode 30 is the entire peripheral edge area 22A of the air electrode collector 22 impregnated with thermoplastic resin as in the first embodiment. In 5 (A) and 5 (B) denotes a reference numeral 34 a zone covered with thermoplastic resin throughout the perimeter area 22A of the air electrode collector 22 impregnated. A broken (dashed) line 35 in the 5 (A) and 5 (B) shows an integrally formed shape of the cathode terminal 31 and the air-electrode collector 22 before the heat welding of and impregnation with the thermoplastic resin.

Das thermoplastische Harzmaterial, welches die imprägnierte Zone 34 in dem Umfangsrandbereich 22A des Luft-Elektrodenkollektors 22 bildet, ist ein fensterrahmenförmiger Bereich 38 der laminierten Filme 36 und 37, die als Harzfilm dienen, wie in 4 gezeigt ist. Das thermoplastische Harz, welches die beschichtete Zone 33 auf der Vorderseite des Kathodenanschlusses 31 bildet, bildet einen ersten Zungenabschnitt 39 des Laminatfilms 36. Weiterhin bildet das thermoplastische Harz die verschweißte Zone 32 auf der Rückseite des Kathodenanschlusses 31 in Form eines zweiten Zungenbereichs 40 des Laminatfilms 37.The thermoplastic resin material, which is the impregnated zone 34 in the peripheral edge area 22A of the air electrode collector 22 is a window frame shaped area 38 of laminated films 36 and 37 which serve as a resin film, as in 4 is shown. The thermoplastic resin which is the coated zone 33 on the front of the cathode connection 31 forms, forms a first tongue section 39 of the laminate film 36 , Furthermore, the thermoplastic resin forms the welded zone 32 on the back of the cathode connector 31 in the form of a second tongue area 40 of the laminate film 37 ,

Der fensterrahmenförmige Bereich 38 des Laminatfilms 36 ist in seiner Form identisch mit dem Laminatfilm 26 der ersten Ausführungsform, während der fensterrahmenförmige Bereich 38 des Laminatfilms 37 in der Form identisch ist mit dem Laminatfilm 27 der ersten Ausführungsform. Der Laminatfilm 36 mit dem fensterrahmenförmigen Bereich 38 und dem ersten Zungenbereich 39 ist im Material identisch mit dem Laminatfilm 26 der ersten Ausführungsform, während der Laminatfilm 37 mit dem fensterrahmenförmigen Bereich 38 und dem zweiten Zungenbereich 40 im Material identisch ist mit dem Laminatfilm 27 der ersten Ausführungsform.The window frame shaped area 38 of the laminate film 36 is identical in shape to the laminate film 26 the first embodiment, while the window frame-shaped area 38 of the laminate film 37 identical in shape with the laminate film 27 the first embodiment. The laminate film 36 with the window frame-shaped area 38 and the first tongue area 39 is identical in material to the laminate film 26 the first embodiment, during the laminate film 37 with the window frame-shaped area 38 and the second tongue area 40 in the material is identical to the laminate film 27 the first embodiment.

Die Kathode 30 des Lithium-Luft-Akkumulators 10 der zweiten Ausführungsform wird auf folgende Weise gefertigt.The cathode 30 of the lithium-air battery 10 The second embodiment is manufactured in the following manner.

Vorbereitungsschritt: als erstes werden der flachstückartige Luft-Elektrodenkollektor 22, der eine Kohlenstofffaser in Form beispielsweise eines Kohlenstofftuchs enthält, und der Kathodenanschluss 31, der integriert mit dem Luft-Elektrodenkollektor 22 geformt wird, vorbereitet. Das heißt, es werden der Luft-Elektrodenkollektor 22 und der Kathodenanschluss 31 vorbereitet, die integriert geformt sind.Preparation step: first, the sheet-like air-electrode collector 22 containing a carbon fiber in the form of, for example, a carbon cloth, and the cathode terminal 31 that integrates with the air-electrode collector 22 is formed, prepared. That is, it will be the air-electrode collector 22 and the cathode connection 31 prepared, which are integrally formed.

Einfügungsschritt: als nächstes wird der Umfangsrandbereich 22A des Luft-Elektrodenkollektors 22 zwischen den fensterrahmenförmigen Bereich 38 des Laminatfilms 36 und den fensterrahmenförmigen Bereich 38 des Laminatfilms 37 aus der vertikale Richtung eingefügt. Bei dem Einfügungsschritt tritt der erste Zungenbereich 39 des Laminatfilms 36 in Berührung mit einer Fläche auf der Seite des Luft-Elektrodenkollektors 22 an der Vorderseite des Kathodenanschlusses 31, während der zweite Zungenbereich 40 des Laminatfilms 37 in Berührung mit der gesamten Rückseite des Kathodenanschlusses 31 tritt.Insertion step: next becomes the peripheral edge area 22A of the air electrode collector 22 between the window frame area 38 of the laminate film 36 and the window frame area 38 of the laminate film 37 inserted from the vertical direction. At the insertion step, the first tongue area occurs 39 of the laminate film 36 in contact with an area on the side of the air-electrode collector 22 at the front of the cathode connector 31 while the second tongue area 40 of the laminate film 37 in contact with the entire back of the cathode terminal 31 occurs.

Imprägnierschritt: anschließend wird der gesamte Umfangsrandbereich 22A des Luft-Elektrodenkollektors 22 imprägniert, indem beispielsweise eine Heißpressung mit dem thermoplastischen Harz beider fensterrahmenförmigen Bereiche 38 der Laminatfilme 36 und 37 vorgenommen wird, um die imprägnierte Zone 34 zu erhalten. Im Zuge des Imprägnierschritts wird gleichzeitig mit dem Imprägnieren des Umfangsrandbereichs 22A des Luft-Elektrodenkollektors 22 mit dem thermoplastischen Harz das thermoplastische Harz in dem ersten Zungenbereich 39 des Laminatfilms 36 in einem Bereich der Seite des Luft-Elektrodenkollektors 22 an der Vorderseite des Kathodenanschlusses 31 zur Bildung der beschichteten Zone 33 verschmolzen, und weiterhin wird das thermoplastische Harz in dem zweiten Zungenbereich 40 des Laminatfilms 37 mit der gesamten Rückseite des Kathodenanschlusses 31 verschmolzen, um die Schmelzzone 32 zu bilden. Die Heißverpressung im Zuge des Imprägnierschritts erfolgt unter Bedingungen, die im wesentlichen identisch sind mit jenen des Heißverschmelzungs- und Imprägnierschritts der ersten Ausführungsform. Impregnation step: then the entire peripheral edge area 22A of the air electrode collector 22 impregnated, for example, by a hot pressing with the thermoplastic resin of both window frame-shaped areas 38 the laminate films 36 and 37 is made to the impregnated zone 34 to obtain. In the course of the impregnation step becomes simultaneous with the impregnation of the peripheral edge area 22A of the air electrode collector 22 with the thermoplastic resin, the thermoplastic resin in the first tongue portion 39 of the laminate film 36 in an area of the side of the air-electrode collector 22 at the front of the cathode connector 31 for the formation of the coated zone 33 fused, and further, the thermoplastic resin in the second tongue area 40 of the laminate film 37 with the entire back of the cathode connector 31 fused to the melting zone 32 to build. The hot pressing in the course of the impregnating step is carried out under conditions substantially identical to those of the heat-fusion and impregnating step of the first embodiment.

Aus diesem Grund kann die Kathode 30 des Lithium-Luft-Akkumulators 10 der zweiten Ausführungsform die gleichen vorteilhaften Wirkungsweisen (1) bis (5) wie bei der ersten Ausführungsform erreichen, zusätzlich noch die vorteilhaften Wirkungen (6) bis (8):

  • (6) Da der Kathodenanschluss 31 integriert mit dem flachstückähnlichen Luft-Elektrodenkollektor 22 geformt wird, der eine Kohlenstofffaser in Form beispielsweise eines Kohlenstofftuchs enthält, ist es nicht notwendig, das Haftvermögen zwischen dem Kathodenanschluss 31 und dem Luft-Elektrodenkollektor 22 zu berücksichtigen, so dass sich die Leitfähigkeit des Lithium-Luft-Akkumulators 10 zusätzlich steigern lässt.
  • (7) Der Kathodenanschluss 31, der eine Kohlenstofffaser enthält, weist eine hohe Korrosionsbeständigkeit gegenüber hoher Alkalität des Elektrolyts 13 auf, verursacht durch Lithiumhydroxid und dergleichen, entstehend bei einer Zellenreaktion. Als Ergebnis wird die Korrosion des Kathodenanschlusses 31 zusätzlich verhindert.
  • (8) In dem Kathodenanschluss 31, die eine Kohlenstofffaser enthält, lässt sich eine ausreichende Festigkeit des Anschlusses 31 erzielen, da das thermoplastische Harz auf die Rückseite des Anschlusses unter Bildung der Schmelzzone 32 aufgeschmolzen ist.
Because of this, the cathode can 30 of the lithium-air battery 10 of the second embodiment achieve the same advantageous effects (1) to (5) as in the first embodiment, in addition to the advantageous effects (6) to (8):
  • (6) Since the cathode connection 31 integrated with the sheet-like air-electrode collector 22 With a carbon fiber in the form of, for example, a carbon cloth, it is not necessary to form the adhesion between the cathode terminal 31 and the air-electrode collector 22 to take into account, so that the conductivity of the lithium-air battery 10 additionally increase.
  • (7) The cathode connection 31 containing a carbon fiber has a high corrosion resistance to high alkalinity of the electrolyte 13 caused by lithium hydroxide and the like arising in a cell reaction. As a result, the corrosion of the cathode terminal 31 additionally prevented.
  • (8) In the cathode port 31 , which contains a carbon fiber, can be sufficient strength of the terminal 31 because the thermoplastic resin is on the back of the port to form the melt zone 32 is melted.

[Dritte Ausführungsform (Fig. 6 und Fig. 7)]Third Embodiment (FIGS. 6 and 7)

6 ist eine Querschnittansicht, die einen Lithium-Luft-Akkumulator veranschaulicht, bei dem eine dritte Ausführungsform der Kathodenstruktur eines Lithium-Luft-Akkumulators gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird. Bei der dritten Ausführungsform sind Komponenten, die identisch mit jenen der ersten Ausführungsform sind, mit gleichen Bezugszeichen versehen, um die Beschreibung zu vereinfachen oder zu erübrigen. 6 Fig. 12 is a cross-sectional view illustrating a lithium-air secondary battery to which a third embodiment of the cathode structure of a lithium-air secondary battery according to the present invention is applied. In the third embodiment, components identical to those of the first embodiment are given the same reference numerals to simplify or eliminate the description.

Eine Kathode 50 des Lithium-Luft-Akkumulators 10 der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von der der ersten Ausführungsform dadurch, dass ein poröses Harz 51 mit Wasserdichtigkeit und Lüftungseigenschaft außerhalb des Luft-Elektrodenkollektors 22 angeordnet ist, nach außen exponiert über den Lufteinlass 28, der durch die Öffnung 24 des Laminats 26 gebildet ist.A cathode 50 of the lithium-air battery 10 The third embodiment differs from that of the first embodiment in that a porous resin 51 with watertightness and ventilation characteristic outside the air-electrode collector 22 is located exposed to the outside via the air inlet 28 passing through the opening 24 of the laminate 26 is formed.

Das poröse Harz 51 ist poröses Polyethylenharz (PE) oder poröses Harz auf Fluorbasis. Das poröse Harz 51 hat eine oder beide der folgenden Konfigurationen, von denen die eine darin besteht, dass der Umfangsrandbereich 51A des porösen Harzes 51 an einer Außenfläche des Laminatfilms 26 fixiert ist, wie in 6 dargestellt, während die andere Konfiguration vorsieht, dass der Umfangsrandbereich 51A sich zwischen dem Luft-Elektrodenkollektor 22 und dem Laminatfilm 26 befindet, wie in 7 gezeigt ist.The porous resin 51 is porous polyethylene resin (PE) or fluorine-based porous resin. The porous resin 51 has one or both of the following configurations, one of which is the peripheral edge area 51A of the porous resin 51 on an outer surface of the laminate film 26 is fixed, as in 6 while the other configuration provides for the peripheral edge area 51A between the air-electrode collector 22 and the laminate film 26 is located as in 7 is shown.

Wenn im Fall der 6 das poröse Harz 51 poröses PE-Harz ist, so ist es bevorzugt, einen Platzierungsschritt zum Platzieren porösen Harzes des Umfangsrandbereichs 51A des porösen Harzes 51 an der Außenfläche des Laminatfilms 26 durch Wärmeverschmelzung vorzunehmen, im Anschluss an den Heißverschmelzungs- und Imprägnierschritt des Heiß-Schweißens des Kathodenanschlusses 21 an dem Umfangsrandbereich 22A des Luft-Elektrodenkollektors 22 und des Imprägnierens des Umfangsrandbereichs 22A mit thermoplastischem Harz.If in the case of 6 the porous resin 51 porous PE resin, it is preferable, a placing step of placing porous resin of the peripheral edge portion 51A of the porous resin 51 on the outer surface of the laminate film 26 by heat fusion, following the hot-fusion and impregnation step of hot-welding the cathode terminal 21 at the peripheral edge area 22A of the air electrode collector 22 and impregnating the peripheral edge portion 22A with thermoplastic resin.

Wenn andererseits das poröse Harz 51 ein poröses Harz auf Fluorbasis ist, entsprechend 6, so ist es bevorzugt, den Platzierungsschritt für das poröse Harz mit Hilfe eines Primers, zum Beispiel eines Primers auf Polyolefinbasis, an der Außenfläche des Laminatfilms 26 vorzubereiten, um anschließend den Umfangsrandbereich 51A des porösen Harzes 51 an der Außenfläche des Laminatfilms 26 anzubringen, beispielsweise mit Hilfe eines Cyanacrylat-Klebstoffs, nachdem der Wärmeverschmelzungs- und Imprägnierschritt durchgeführt ist.On the other hand, if the porous resin 51 is a porous fluorine-based resin, accordingly 6 Thus, it is preferable that the placing step for the porous resin by means of a primer, for example, a polyolefin-based primer, on the outer surface of the laminate film 26 then prepare the peripheral edge area 51A of the porous resin 51 on the outer surface of the laminate film 26 for example, with the aid of a cyanoacrylate adhesive after the heat-fusion and impregnation step is performed.

Wenn im Fall der 7 das poröse Harz 51 ein poröses PE-Harz ist, so ist es bevorzugt, einen Platzierungsschritt für das poröse Harz zum Fixieren des Umfangsrandbereichs 51A des porösen Harzes 51 zwischen dem Laminatfilm 26 und dem Luft-Elektrodenkollektor 22 durch Warmverpressung und dergleichen gleichzeitig durchzuführen mit dem durch Warmverpressung realisierten Wärmeverschmelzungs- und Imprägnierschritt.If in the case of 7 the porous resin 51 a porous PE resin, it is preferable, a porous resin placing step for fixing the peripheral edge portion 51A of the porous resin 51 between the laminate film 26 and the air-electrode collector 22 by hot-pressing and the like at the same time with the heat-fusion and impregnation step realized by hot-pressing.

Wenn das poröse Harz 51 ein poröses Harz auf Fluorbasis ist, entsprechend der 7, so ist es bevorzugt, den Platzierungsschritt für das poröse Harz so durchzuführen, dass eine große Anzahl von Poren in dem Umfangsrandbereich 51A gebildet wird und der Umfangsrandbereich 51A des porösen Harzes 51 zwischen dem Laminatfilm 26 und dem Luft-Elektrodenkollektor 22 durch Warmverpressung und dergleichen fixiert wird, gleichzeitig mit dem Wärmeverschmelzungs- und Imprägnierschritt, der durch Heißverpressung und dergleichen vorgenommen wird. If the porous resin 51 is a porous fluorine-based resin, according to the 7 For example, it is preferable to perform the porous resin placing step so that a large number of pores are formed in the peripheral edge portion 51A is formed and the peripheral edge area 51A of the porous resin 51 between the laminate film 26 and the air-electrode collector 22 is fixed by hot-pressing and the like, simultaneously with the heat-fusion and impregnation step, which is performed by hot-pressing and the like.

Aus diesem Grund kann die Kathode 50 des Lithium-Luft-Akkumulators 10 der dritten Ausführungsform die gleichen Vorteile (1) bis (5) wie bei der ersten Ausführungsform erreichen, zusätzlich den folgenden vorteilhaften Effekt (9):

  • (9) Da das poröse Harz 51, welches Wasserdichtigkeit und Belüftungseigenschaften aufweist, sich außerhalb des Luft-Elektrodenkollektors 22 befindet, der zur Außenseite hin über den Lufteinlass 28 exponiert ist, lässt sich eine Akkumulatorstruktur mit hoher Wasserabweisung realisieren. Dies macht es möglich, in zuverlässiger Weise zu verhindern, dass der Elektrolyt 13 durch Verdampfung beeinträchtigt wird.
Because of this, the cathode can 50 of the lithium-air battery 10 of the third embodiment achieve the same advantages (1) to (5) as in the first embodiment, in addition to the following advantageous effect (9):
  • (9) Since the porous resin 51 , which has waterproofness and ventilation properties, outside the air-electrode collector 22 located to the outside via the air inlet 28 exposed, an accumulator structure can be realized with high water repellency. This makes it possible to reliably prevent the electrolyte 13 is affected by evaporation.

Weiterhin sei angemerkt, dass die vorliegende Erfindung, wie sie oben anhand verschiedener Ausführungsbeispiele erläutert wurde, nicht darauf beschränkt ist, sondern dass zahlreiche Änderungen, Modifikationen oder Abwandlungen möglich sind, ohne von dem durch die Ansprüche definierten Schutzumfang abzuweichen.Furthermore, it should be noted that the present invention, as explained above with reference to various embodiments, is not limited thereto, but that numerous changes, modifications or variations are possible without departing from the scope defined by the claims.

Obschon die vorliegenden Ausführungsformen den wässrigen Elektrolyten 13 verwenden, kann auch ein nicht-wässriger Elektrolyt 13 bei den Strukturen der Kathoden 11, 30 und 50 des Lithium-Luft-Akkumulators 10 eingesetzt werden. Ferner kann das poröse Harz 51 der dritten Ausführungsform auch außerhalb des Luft-Elektrodenkollektors 22 der Kathode 30 des Lithium-Luft-Akkumulators 10 der zweiten Ausführungsform gleichzeitig mit oder im Anschluss an den Imprägnierschritt angeordnet werden.Although the present embodiments are the aqueous electrolyte 13 can also use a non-aqueous electrolyte 13 in the structures of the cathodes 11 . 30 and 50 of the lithium-air battery 10 be used. Further, the porous resin 51 the third embodiment also outside the air-electrode collector 22 the cathode 30 of the lithium-air battery 10 of the second embodiment may be arranged simultaneously with or subsequent to the impregnating step.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (8)

Kathodenstruktur eines Lithium-Luft-Akkumulators, umfassend: einen Kathodenanschluss; und einen flachstückähnlichen Luft-Elektrodenkollektor, der eine Kohlenstofffaser enthält, wobei in einen Zustand, in welchem der Kathodenanschluss in Berührung mit dem Luft-Elektrodenkollektur steht, der Luft-Elektrodenkollektor und der Kathodenanschluss mit einem thermoplastischen Harz wärmeverschweißt sind, und ein Umfangsrandbereich des Luft-Elektrodenkollektors mit einem wärmeaushärtenden Harz imprägniert ist.Cathode structure of a lithium-air battery, comprising: a cathode terminal; and a sheet-like air-electrode collector containing a carbon fiber, wherein, in a state where the cathode terminal is in contact with the air electrode assembly, the air electrode collector and the cathode terminal are heat-sealed with a thermoplastic resin, and a peripheral edge portion of the air electrode collector is impregnated with a thermosetting resin. Kathodenstruktur eines Lithium-Luft-Akkumulators nach Anspruch 1, bei der der Kathodenanschluss aus einer Einzelsubstanz aus Aluminium oder Nickel oder einer Legierung derselben gebildet ist.A cathode structure of a lithium-air secondary battery according to claim 1, wherein the cathode terminal is formed of a single substance of aluminum or nickel or an alloy thereof. Kathodenstruktur eines Lithium-Luft-Akkumulators, umfassend: einen Kathodenanschluss; und einen flachstückartigen Luft-Elektrodenkollektor, der eine Kohlenstofffaser enthält, wobei der Kathodenanschluss integral mit dem Luft-Elektrodenkollektor geformt ist und ein Umfangsrandbereich des Luft-Elektrodenkollektors mit einem thermoplastischen Harz imprägniert ist.Cathode structure of a lithium-air battery, comprising: a cathode terminal; and a sheet-like air-electrode collector containing a carbon fiber, wherein the cathode terminal is formed integrally with the air electrode collector, and a peripheral edge portion of the air electrode collector is impregnated with a thermoplastic resin. Kathodenstruktur eines Lithium-Luft-Akkumulators nach Anspruch 3, bei der das thermoplastische Harz an mindestens einer Fläche des Kathodenanschlusses angeschweißt ist.The cathode structure of a lithium-air secondary battery according to claim 3, wherein the thermoplastic resin is welded to at least one surface of the cathode terminal. Kathodenstruktur eines Lithium-Luft-Akkumulators nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Umfangsrandbereich des Luft-Elektrodenkollektors mit einem thermoplastischen Harz imprägniert ist, das einen rahmenförmigen Harzfilm mit einer Öffnung bildet, und außerhalb des Luft-Elektrodenkollektors nach außen über die Öffnung freiliegen in dem Harzfilm ein poröses Harz mit wasserdichter Eigenschaft und Belüftungseigenschaft angeordnet ist.A cathode structure of a lithium-air secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the peripheral edge portion of the air-electrode collector is impregnated with a thermoplastic resin forming a frame-shaped resin film having an opening and outside the air-electrode collector via the opening in the resin film, a porous resin having a waterproof property and a venting property is disposed. Verfahren zum Fertigen einer Kathode eines Lithium-Luft-Akkumulators, umfassend folgende Schritte: Erstellen eines Kathodenanschlusses und eines flachstückartigen Luft-Elektrodenkollektors, der eine Kohlenstofffaser enthält; Kontaktieren des Luft-Elektrodenkollektors mit dem Kathodenanschluss; Einfügen eines Umfangrandbereichs des Luft-Elektrodenkollektors und des Kathodenanschlusses zwischen eine Mehrzahl rahmenförmiger Harzfilme aus thermoplastischem Harz, wobei die rahmenförmigen Harzfilme eine Öffnung aufweisen; und Wärme-Verschweißen des Luft-Elektrodenkollektors und des Kathodenanschlusses mit den Harzfilmen, und Imprägnieren des Umfangsrandbereichs des Luft-Elektrodenkollektors mit dem thermoplastischen Harz.A method of fabricating a cathode of a lithium-air battery, comprising the steps of: Preparing a cathode terminal and a sheet-like air electrode collector containing a carbon fiber; Contacting the air-electrode collector with the cathode port; Inserting a peripheral edge portion of the air-electrode collector and the cathode terminal between a plurality of resin-molded frame films of thermoplastic resin, the frame-shaped resin films having an opening; and Heat-welding the air-electrode collector and the cathode terminal to the resin films, and impregnating the peripheral edge portion of the air-electrode collector with the thermoplastic resin. Verfahren zum Fertigen einer Kathode eines Lithium-Luft-Akkumulators, umfassend die Schritte: Erstellen eines flachstückartigen Luft-Elektrodenkollektors, der eine Kohlenstofffaser enthält, und eines integral mit dem Luft-Elektrodenkollektor geformten Kathodenanschlusses; Einfügen eines Umfangsrandbereichs des Luft-Elektrodenkollektors zwischen mehrere rahmenförmige Harzfilme aus thermoplastischem Harz, wobei die rahmenförmigen Harzfilme eine Öffnung aufweisen; und Imprägnieren des Umfangsrandbereichs des Luft-Elektrodenkollektors mit dem thermoplastischen Harz.A method of fabricating a cathode of a lithium-air battery, comprising the steps of: Preparing a sheet-like air-electrode collector including a carbon fiber and a cathode terminal integrally molded with the air-electrode collector; Inserting a peripheral edge portion of the air-electrode collector between a plurality of thermoplastic resin frame-shaped resin films, the frame-shaped resin films having an opening; and Impregnating the peripheral edge portion of the air-electrode collector with the thermoplastic resin. Verfahren zum Fertigen einer Kathode eines Lithium-Luft-Akkumulators nach Anspruch 6 oder 7, weiterhin umfassend einen Schritt des Platzierens eines porösen Harzes mit wasserdichter Eigenschaft und Belüftungseigenschaft außerhalb des Luft-Elektrodenkollektors, der über die Öffnung der Harzfilme freiliegt, gleichzeitig mit der oder im Anschluss an die Wärme-Verschweißung und dem Imprägnierschritt, oder dem/den Imprägnierschritt.A method of fabricating a cathode of a lithium-air secondary battery according to claim 6 or 7, further comprising a step of placing a porous resin having a waterproof property and venting property outside the air-electrode collector exposed over the opening of the resin films simultaneously with the or Following the heat-welding and the impregnating step, or the impregnating step.
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