DE102014209784B4 - CATHODE STRUCTURE OF A LITHIUM-AIR BATTERY BATTERY AND PROCESS FOR ITS MANUFACTURE - Google Patents

CATHODE STRUCTURE OF A LITHIUM-AIR BATTERY BATTERY AND PROCESS FOR ITS MANUFACTURE Download PDF

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Abstract

Kathodenstruktur eines Lithium-Luft-Akkumulators (10), umfassend:einen Kathodenanschluss (21); undeinen flachstückähnlichen Luft-Elektrodenkollektor (22), der eine Kohlenstofffaser enthält,wobei in einen Zustand, in welchem der Kathodenanschluss (21) in Berührung mit dem Luft-Elektrodenkollektor (22) steht, der Luft-Elektrodenkollektor (22) und der Kathodenanschluss (21) mit einem thermoplastischen Harz wärmeverschweißt sind, und ein Umfangsrandbereich des Luft-Elektrodenkollektors (22) mit einem thermoplastischen Harz imprägniert ist.A cathode structure of a lithium-air secondary battery (10), comprising: a cathode terminal (21); and a sheet-like air-electrode-collector (22) containing a carbon fiber,wherein in a state that the cathode terminal (21) is in contact with the air-electrode-collector (22), the air-electrode-collector (22) and the cathode terminal (21 ) are heat-sealed with a thermoplastic resin, and a peripheral edge portion of the air electrode collector (22) is impregnated with a thermoplastic resin.

Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention

Gebiet der Erfindungfield of 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 battery having a cathode terminal and a sheet-like air electrode collector containing a carbon fiber, and a method of manufacturing the cathode of the lithium-air 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 secondary battery or cell uses lithium metal as an anode active material and uses oxygen in air as an air-electrode (cathode) active material. In theory, the lithium-air secondary battery has a high energy density, and it is expected to be able to provide an energy density several times higher than that of a lithium-ion battery such as is widely used proliferation 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 nicht-wässrigen 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 secondary battery is roughly classified into a lithium-air secondary battery using an aqueous electrolyte and a lithium-air secondary battery using a nonaqueous electrolyte. Although in the past, research and development has been mainly focused on non-aqueous electrolyte lithium-air secondary batteries with simple battery structure, aqueous-electrolyte lithium-air secondary batteries are being researched for the following reasons. The aqueous-electrolyte lithium-air secondary battery has advantages in terms of theoretical energy density higher than that of the non-aqueous-electrolyte lithium-air secondary battery, and the electrolytes are inexpensive and non-flammable. In particular, a lithium-air secondary battery having a laminated cell structure has been proposed as a secondary battery cell for more effectively utilizing the advantage of high energy density.

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 ( JP 2010192313 A ) offenbart.The lithium-air secondary battery having a laminated cell structure using an aqueous electrolyte is disclosed in, for example, Non-patent Document 1 (Report by GS Yuasa Corporation "Present Status and Issues for Lithium/Air Battery Using Aqueous Electrolyte" (June 2010)) and in patent specification 1 ( JP 2010192313 A ) 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 1 illustrates a lithium-air secondary battery 100 as shown in non-patent document 1. FIG. 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. LTAP steht dabei für einen lithiumionenleitenden Festelektrolyten auf der Basis von Lithium, Titan, Aluminium und Phosphor. 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. The composite anode 102 includes an anode element 104 made of a material such as lithium metal, an anode terminal 105 made of, for example, copper, an anode protection layer 106, and an LTAP plate 107 made of a material such as glass ceramic. LTAP stands for a lithium-ion-conducting solid electrolyte based on lithium, titanium, aluminum and phosphorus. The cathode 101 includes a sheet-like air-electrode-collector 108 containing a carbon fiber, the air-electrode-collector 108 being made of carbon cloth in one example, and a metal mesh 109 made of platinum, aluminum or nickel, the metal mesh 109 being on the Air electrode collector 108 rests.

Die Kathode 101 enthält ferner einen aus beispielsweise Aluminium bestehenden Kathodenanschluss 110, der mit dem metallischen Maschengebilde 109 verbunden ist.The cathode 101 further includes a cathode lead 110 made of aluminum, for example, which is bonded to the metal mesh 109 .

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 sandwiched between the above-described cathode 101 and the composite anode 102. The cathode 101 and the composite anode 102 are wrapped by gas barrier films 111 and 112, which are formed of, for example, aluminum laminate films and are located on both sides in a bag shape to protect the lithium Air Accumulator 100 to complete. The gas barrier film 111 is provided with an opening 113 functioning as an air inlet.

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 Document 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. Patent Document 1 says nothing 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 secondary battery 100 according to Non-Patent Document 1, the metallic mesh 109 bonded to the cathode terminal 110 is placed on the air-electrode-collector 108, resulting in insufficient adhesion between the air-electrode-collector 108 and the metal Mesh structure 109 comes, which deteriorates the electrical conductivity of the lithium-air battery 100.

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 As can be seen, there is a gap 114 between a peripheral edge portion 108A of the air electrode collector 108 and a peripheral portion of the opening 113 of the gas barrier film 111 so that the electrolyte 103 can escape through the gap 114.

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.In addition, due to lithium hydroxide and the like generated by a cell reaction, the aqueous electrolyte 103 becomes strongly alkaline. When the metallic mesh 109 is made of a material such as aluminum and/or nickel, the strongly alkaline electrolyte 103 corrodes the metallic mesh 109. When a corrosion product adheres to the air-electrode-collector 108, the electrical resistance of the air-electrode-collector 108 increases. and as a result, it is necessary to use expensive platinum with high corrosion resistance for the metal mesh 109, resulting in the cost of the lithium-air battery 100 being increased.

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 As shown, the air-electrode collector 108 is made of a carbon cloth, for example. Since the carbon cloth is fibrous, the air-electrode collector 108 has low rigidity, making it difficult to align the air-electrode collector 108 with other members such as the composite anode 102 . As a result, positioning accuracy for the air-electrode collector 108 is poor, making 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 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 to to increase electrical conductivity of the battery while preventing leakage of the electrolyte from a peripheral edge portion 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-Elektrodenkollektor steht, der Luft-Elektrodenkollektor und der Kathodenanschluss mit einem thermoplastischen Harz wärme-verschweißt sind, und ein Umfangsrandbereich des Luft-Elektrodenkollektors mit einem thermoplastischen Harz imprägniert ist.The above object and other objects can be achieved according to the invention in that according to one aspect there is provided: a cathode terminal; and a sheet-like air-electrode-collector containing a carbon fiber, wherein in a state in which the cathode terminal is in contact with the air-electrode-collector, the air-electrode-collector and the cathode terminal are heat-fused with a thermoplastic resin, and a peripheral edge portion of the Air electrode collector is impregnated with a thermoplastic 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 that the cathode terminal is made 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 containing a carbon fiber, wherein the cathode terminal is molded 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 is exposed outside of the air-electrode collector to the outside via the opening in the resin film 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, according to another aspect, a method for manufacturing 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 terminal; inserting a peripheral edge portion of the air electrode collector and the cathode terminal between a plurality of frame-shaped resin films made of thermoplastic resin, the frame-shaped resin films having an opening; and heat-sealing 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 manufacturing 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 formed integrally with the air-electrode collector ; inserting a peripheral edge portion of the air electrode collector between a plurality of frame-shaped thermoplastic resin films, the frame-shaped resin films having an opening; and waterproofing 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 that a further step of placing a porous resin having a waterproof property and ventilation property is placed outside the air electrode collector, exposed through the opening in the resin films, simultaneously with or subsequent to the heat-welding and /or the impregnation step.

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, with the structures and features as stated 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 nature and other characteristic features of the present invention will appear more clearly from the following description with reference to the accompanying drawings.

Figurenlistecharacter list

  • 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. 14 is an exploded perspective view illustrating the structure of a lithium-air battery to which a first embodiment of the structure of a cathode of a lithium-air battery according to the invention is applied;
  • 2 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Kathodenstruktur nach 1 veranschaulicht; 2 12 is a perspective view showing the cathode structure 1 illustrated;
  • 3 ist eine Querschnittansicht des Lithium-Luft-Akkumulators, in welchem die einzelnen Elemente oder Teile aus 1 zusammen-laminiert sind; 3 Fig. 12 is a cross-sectional view of the lithium-air battery in which each element or part is made of 1 are 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. 12 is a perspective view of a structure of a cathode of a lithium-air battery to which a second embodiment of a structure of a cathode of a lithium-air battery according to the invention is applied, wherein the cathode of Figs 2 is equivalent to;
  • 5A und 5B sind eine Frontansicht bzw. eine Rückansicht der Kathode nach 4; 5A and 5B 12 are a front view and a rear view of the cathode, respectively 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. 14 is a cross-sectional view showing a lithium-air battery using a third embodiment of a structure of a cathode of a lithium-air battery according to the invention;
  • 7 ist eine Querschnittansicht eines Lithium-Luft-Akkumulators nach einer modifizierten Version der dritten Ausführungsform; 7 12 is a cross-sectional view of a lithium-air 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. 14 is an exploded perspective view illustrating a conventional lithium-air 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 accumulator.

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.In the following, embodiments for implementing the present invention will be described with reference to the drawings. Furthermore, it should be noted that terms such as "top", "bottom", "right", "left" and the like refer to the direction used here in relation to the state illustrated in the drawings or in relation to an assembled state of a lithium-air battery specify.

[Erste Ausführungsform (Figuren 1 bis 3)][First embodiment (Figures 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 14 is an exploded perspective view of a lithium-air battery according to a first embodiment of the present invention. According to 1 For example, a lithium-air secondary battery 10 includes a laminated cell structure having a cathode 11, a composite anode 12, and an electrolyte 13. In this embodiment, the electrolyte 13 is an aqueous electrolyte, such as a lithium chloride solution. The electrolyte 13 also functions 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, wobei TBF eine Abkürzung für Thermobonding-Folie ist.The composite structure 12 includes an anode member 14, an anode terminal 15, an organic electrolytic solution 16 and an LTAP plate 17. Resin films such as aluminum laminate films 18 and 19 cover the above components in a bag-like form. A TBF adhesive sheet 20 is located between the aluminum laminate film 18 and the LTAP panel 17, where TBF is an abbreviation for thermal bonding foil.

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 member 14 is made 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 secondary battery with a high energy density. The anode element 14 is in this embodiment form of a single substance, namely lithium. The anode terminal 15, which is united with the element 14, consists 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 separating an air-electrode-collector 22 (to be described later) and the member 14, is made of a glass-ceramic having high lithium ion conductivity. The LTAP plate 17 also has a function of preventing water and the like from entering the member 14 . The TBF adhesive sheet 20 bonds the LTAP plate 17 to 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 heat-resistant base material layer made of a thermoplastic resin (e.g., polyethylene terephthalate (PET)), an adhesive layer (e.g., polypropylene (PP), polyethylene (PE), and ethylene vinyl acetate (EVA)), sandwiching between the base material layer and the adhesive layer there is aluminum foil.

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 material layer is on the bottom. By bonding the adhesive layers of the aluminum laminate films 18 and 19 to each other, the member 14, the organic electrolytic solution 16 and the LTAP plate 17 are wrapped by the aluminum laminate films 18 and 19 like in a bag to form the composite structure 12.

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 until 3 As shown, the cathode 11 includes a cathode terminal 21 and a sheet-like air electrode collector 22 including carbon fiber. In a state in which a front or a back of the air-electrode-collector 22 is in contact with an end portion 21A of the cathode terminal 21, the air-electrode-collector 22 and the cathode terminal 21 are heat-welded (thermally fused) with a thermoplastic resin, and the thermoplastic resin impregnates the entire peripheral edge portion 22A of the air-electrode-collector 22, whereby 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.Numeral 23 in FIGS 2 and 3 denotes an impregnated zone in which the thermoplastic resin impregnates the peripheral edge portion 22A of the air-electrode collector 22. FIG. Numeral 25 denotes a fused (welded) zone in which the end portion 21A of the cathode terminal 21 is heat-welded to the air-electrode collector 22 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 terminal 21 is made of a single substance of aluminum or nickel or a compound thereof. The air electrode collector 22 is made of a material having electrical conductivity and gas diffusivity, such as carbon cloth, carbon paper, carbon cloth non-woven material, porous nickel, or porous aluminum. The air-electrode-collector 22 contains a catalyst (e.g., platinum) and a binder to accelerate 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 essentially consists of a flat piece of regularly woven carbon fibers. The non-woven carbon cloth material is a sheet of randomly woven carbon fibers. Since 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 suitable for the air electrode collector 22 of the cathode 11. The air electrode collector 22 of this first embodiment is made 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-welding the end portion 21A of the cathode terminal 21 to the air-electrode-collector 22 and for use in impregnating the entire peripheral edge portion 22A of the air-electrode-collector 22 is the same thermoplastic resin that forms the laminate films 26 and 27 as resin films are used. The resin films are made of thermoplastic resin and formed into a window frame shape with an opening 24 at the center portion. The opening 24 of the laminate film 26 forms an air inlet 28 of 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 base material layer made of thermoplastic resin such as polyethylene terephthalate (PET), and an adhesive layer made of thermoplastic resin 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 top, the adhesive layer is on the bottom. In the laminate film 27, the adhesive layer is on the top, the base material layer is 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 1,96×106 Pa (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 1,96×106 Pa (30 Sekunden).
The cathode 11 is manufactured using the laminate films 26 and 27 in the following manner:
  • Contacting step: First, the end portion 21A of the cathode terminal 21 is brought into contact with a front side of the air-electrode-collector 22, for example.
  • Insertion step: Next, the peripheral edge portion 22A of the air electrode collector 22 and the end portion 21A of the cathode terminal 21 are inserted between the laminate films 26 and 27 from the vertical direction and clamped.
  • Heat welding and impregnation step: then, the air-electrode-collector 22 and the end portion 21A of the cathode terminal 21 are integrated by heat-welding the laminate films 26 and 27 using, for example, a hot press, and the entire peripheral edge portion 22A of the air-electrode-collector 22 is coated with the thermoplastic resin of the Laminate films 26 and 27 to form the impregnation zone 23 impregnated. The heat-pressing in the heat sealing and impregnating step is carried out under the following conditions: in the case where the adhesive layers of the laminate films 26 and 27 are made of PP, the heating temperature is 160 to 180°C and the sealing pressure is 1.96×10 6 Pa (during 30 seconds). If the adhesive layers of the laminate films 26 and 27 are made of EVA, the heating temperature is 140 to 160°C at a sealing pressure of 1.96×10 6 Pa (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 As shown, the electrolyte 13 is located 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 of the cathode 11 and in the aluminum laminate film 19 of the composite anode are bonded together. As a result, the lithium-air secondary battery 10 is completed with a laminated cell structure in which the cathode 11, the composite anode 12 and the electrolyte 13 are integral.

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

  1. (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. (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. (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.
For this reason, the cathode 11 of the lithium-air battery 10 of the first embodiment achieves the following advantageous effects (1) to (5):
  1. (1) Since the air-electrode-collector 22 and the end portion 21A of the cathode terminal 21 are integrated by the heat-welding process according to FIG 2 are formed, the adhesive force between the air-electrode-collector 22 and the cathode terminal 21 is strengthened, which in turn improves the electric conductivity of the lithium-air battery 10 . Since it is not necessary to use the metallic mesh 109 ( 8th ) is provided on the air-electrode collector 22, therefore, weight reduction and thickness reduction of the lithium-air battery 10 can be achieved.
  2. (2) Since the entire peripheral edge portion 22A of the air-electrode collector 22 is impregnated with the thermoplastic resin constituting the laminate films 26 and 27, the impregnation zone 23 is located on the entire peripheral edge portion 22A of the air-electrode collector 22, as in FIG 3 is shown. As a result, the peripheral edge portion 22A of the air-electrode-collector 22 can exhibit a fluid-tight structure, making it possible to suppress the leakage of the electrolyte 13 from the peripheral edge portion 22A and its vicinity. Consequently, the cathode 11 can be formed as a superstructure of a laminated lithium-air battery cell, and a plurality of lithium-air batteries 10 can be laminated using the cathode 11 .
  3. (3) The end portion 21A of the cathode terminal 21 is coated with thermoplastic resin due to the heat-welding of the cathode terminal 21 and the air-electrode-collector 22 with the thermoplastic resin as shown in FIG 3 is shown. As a result, the cathode terminal 21 and the electrolyte 13 can be prevented from touching each other, making it possible to suppress corrosion of the cathode terminal 21 caused by the electrolyte 13 becoming strongly alkaline due to lithium hydroxide produced by the cell reaction.

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.
Thus, it is possible to suppress an increase in the electrical resistance of the air-electrode-collector caused by adhesion of corrosion products to the air-electrode-collector 22. These corrosion products are caused by corrosion of aluminum or nickel constituting the cathode terminal 21. This in turn makes it possible to decrease an effective area necessary for a reaction inside the lithium-air battery 10. The deterioration of the characteristics of the lithium-air battery 10, namely the battery capacity and the output power, and durability are reduced suppressed.
  • (4) Since the corrosion of the cathode terminal 21 by the electrolyte 13 is suppressed as described above, it is not necessary to use expensive platinum as a material for use the cathode connection 21. Since aluminum or nickel can be used instead, the cost of the cathode terminal 21 can be reduced.
  • (5) As in 2 As can be seen, the entire peripheral edge portion 22A of the air-electrode-collector 22 is impregnated with the thermoplastic resin constituting the laminate films 26 and 27 to form the impregnation zone 23 . As a result, the peripheral edge portion 22A of the air electrode collector 22 is strengthened, its rigidity is increased. For this reason, the cathode 11 equipped with the air-electrode-collector 22 can be easily positioned in alignment with other members such as the composite anode 12, so that sufficient positioning accuracy and ease of assembly of the cathode 11 can be achieved. As a result, the manufacture of the lithium-air battery 10 can be improved while a reduction in the yield of the lithium-air battery 10 can be avoided. In this way, the layering or laminating of a plurality of lithium-air accumulators 10 can be accomplished in a simple manner.

[Zweite Ausführungsform (Figuren 4 und 5)][Second embodiment (Figures 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 14 is a perspective view showing a cathode corresponding to that shown in FIG 2 , wherein the cathode is formed by applying a second embodiment of the cathode structure of a lithium-air 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 in the first embodiment are given the same reference numerals to simplify or omit 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 secondary battery 10 of the second embodiment differs from the cathode 11 of the first embodiment in that a cathode terminal 31 is made of the same material as the air-electrode-collector 22 and molded integrally therewith, further in that that thermoplastic resin at least on a surface (rear side of the cathode terminal 31 in this second embodiment according to 5(B) ) of the cathode terminal 31 is welded. In 5(B) reference numeral 32 designates a thermoplastic resin fused zone on the back side 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 Kathodenanschlusses 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) As shown, an area of the air-electrode-collector 22 side on the other surface of the cathode terminal 31 (a front side of the cathode terminal 31 of this embodiment) in which the fused zone 32 does not exist is covered with thermoplastic resin to prevent a short circuit through the Electrolyte 13 to prevent. A reference numeral 33 in 5(A) denotes a region coated with thermoplastic resin on the front side of the cathode terminal 31. FIG.

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, the entire peripheral edge portion 22A of the air electrode collector 22 is impregnated with thermoplastic resin as in the first embodiment. In 5(A) and 5(B) Reference numeral 34 designates a zone impregnated with thermoplastic resin in the entire peripheral edge portion 22A of the air-electrode collector 22. As shown in FIG. A broken (dashed) line 35 in the 5(A) and 5(B) 12 shows an integrally molded shape of the cathode terminal 31 and the air-electrode-collector 22 before heat-sealing 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 forming the impregnated zone 34 in the peripheral edge portion 22A of the air-electrode collector 22 is a window-frame-shaped portion 38 of the laminated films 36 and 37 serving as the resin film as shown in FIG 4 is shown. The thermoplastic resin forming the coated zone 33 on the front side of the cathode terminal 31 forms a first tongue portion 39 of the laminate film 36. Furthermore, the thermoplastic resin forms the welded zone 32 on the back side of the cathode terminal 31 in the form of a second tongue portion 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 sash-shaped portion 38 of the laminate film 36 is identical in shape to the laminate film 26 of the first embodiment, while the sash-shaped portion 38 of the laminate film 37 is identical in shape to the laminate film 27 of the first embodiment. The laminate film 36 having the sash-shaped portion 38 and the first tongue portion 39 is identical in material to the laminate film 26 of the first embodiment, while the laminate film 37 having the sash-shaped portion 38 and the second tongue portion 40 is identical in material to the laminate film 27 of 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 of 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 including carbon fiber in the form of carbon cloth, for example, and the cathode terminal 31 integrated with the air electrode collector lector 22 is formed. That is, the air electrode collector 22 and the cathode terminal 31 integrally molded are prepared.

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, the peripheral edge portion 22A of the air electrode collector 22 is inserted between the window frame-shaped portion 38 of the laminate film 36 and the window frame-shaped portion 38 of the laminate film 37 from the vertical direction. In the insertion step, the first tongue portion 39 of the laminate film 36 comes into contact with a surface on the air electrode collector 22 side on the front side of the cathode terminal 31, while the second tongue portion 40 of the laminate film 37 comes into contact with the entire back side of the cathode terminal 31.

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 portion 22A of the air-electrode collector 22 is impregnated by, for example, hot pressing with the thermoplastic resin of both sash-shaped portions 38 of the laminate films 36 and 37 to obtain the impregnated zone 34. In the course of the impregnation step, simultaneously with the impregnation of the peripheral edge portion 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 a portion of the side of the air-electrode-collector 22 on the front side of the cathode terminal 31 for formation of the coated zone 33 is fused, and further the thermoplastic resin in the second tongue portion 40 of the laminate film 37 is fused to the entire back surface of the cathode terminal 31 to form the fused zone 32 . The hot pressing in the impregnation step is carried out under conditions substantially identical to those in the heat fusing and impregnation 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.
For this reason, the cathode 30 of the lithium-air battery 10 of the second embodiment can 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 terminal 31 is formed integrally with the sheet-like air-electrode-collector 22 containing carbon fiber in the form of carbon cloth, for example, it is not necessary to consider the adhesion between the cathode terminal 31 and the air-electrode-collector 22, so that the conductivity of the lithium-air battery 10 can be increased additionally.
  • (7) The cathode terminal 31 containing carbon fiber has high corrosion resistance against high alkalinity of the electrolyte 13 caused by lithium hydroxide and the like generated in a cell reaction. As a result, the corrosion of the cathode terminal 31 is further prevented.
  • (8) In the cathode terminal 31 containing a carbon fiber, sufficient strength of the terminal 31 can be obtained because the thermoplastic resin is fused to the back of the terminal to form the fusion zone 32.

[Dritte Ausführungsform (Figuren 6 und 7)][Third embodiment (Figures 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. 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. 6 13 is a cross-sectional view illustrating a lithium-air battery employing a third embodiment of the cathode structure of a lithium-air battery according to the present invention. In the third embodiment, components identical to those in the first embodiment are given the same reference numerals to simplify or omit the description. A cathode 50 of the lithium-air secondary battery 10 of the third embodiment differs from that of the first embodiment in that a porous resin 51 having waterproofness and ventilation property is disposed outside the air-electrode collector 22 exposed to the outside via the air inlet 28 formed 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 (PE) resin or fluorine-based porous resin. The porous resin 51 has either or both of the following configurations, one of which is that the peripheral edge portion 51A of the porous resin 51 is fixed to an outer surface of the laminate film 26 as shown in FIG 6 shown, while the other configuration provides that the peripheral edge portion 51A is located between the air-electrode collector 22 and the laminate film 26, as in FIG 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 is porous PE resin, it is preferable to perform 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, subsequent to the heat fusion and impregnation step of heat welding the cathode terminal 21 on the peripheral edge portion 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, when the porous resin 51 is a fluorine-based porous resin, similarly 6 , it is preferable to prepare the porous resin placing step on the outer surface of the laminate film 26 by using a primer, for example, a polyolefin-based primer, to then attach the peripheral edge portion 51A of the porous resin 51 to the outer surface of the laminate film 26, for example with the aid of a cyanoacrylate adhesive after the heat fusing 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 is a porous PE resin, so it is preferable to simultaneously perform 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 heat pressing and the like with the through 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.When the porous resin 51 is a fluorine-based porous resin, according to FIG 7 , it is preferable to perform the porous resin placing step such that a large number of pores are formed in the peripheral edge portion 51A and the peripheral edge portion 51A of the porous resin 51 is fixed between the laminate film 26 and the air electrode collector 22 by heat pressing and the like at the same time as the heat fusion and impregnation step, which is done 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.
For this reason, the cathode 50 of the lithium-air battery 10 of the third embodiment can achieve the same advantages (1) to (5) as the first embodiment, in addition to the following advantageous effect (9):
  • (9) Since the porous resin 51, which has waterproofness and ventilation properties, is located outside the air-electrode collector 22 exposed to the outside via the air inlet 28, a battery structure with high water repellency can be realized. This makes it possible to reliably prevent the electrolyte 13 from being deteriorated by evaporation.

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 use the aqueous electrolyte 13, a nonaqueous electrolyte 13 can also be used in the structures of the cathodes 11, 30 and 50 of the lithium-air battery 10. Further, the porous resin 51 of the third embodiment can also be disposed outside the air electrode collector 22 of the cathode 30 of the air lithium battery 10 of the second embodiment simultaneously with or subsequent to the impregnation step.

Claims (8)

Kathodenstruktur eines Lithium-Luft-Akkumulators (10), umfassend: einen Kathodenanschluss (21); und einen flachstückähnlichen Luft-Elektrodenkollektor (22), der eine Kohlenstofffaser enthält, wobei in einen Zustand, in welchem der Kathodenanschluss (21) in Berührung mit dem Luft-Elektrodenkollektor (22) steht, der Luft-Elektrodenkollektor (22) und der Kathodenanschluss (21) mit einem thermoplastischen Harz wärmeverschweißt sind, und ein Umfangsrandbereich des Luft-Elektrodenkollektors (22) mit einem thermoplastischen Harz imprägniert ist.A cathode structure of a lithium-air battery (10) comprising: a cathode terminal (21); and a sheet-like air-electrode collector (22) containing a carbon fiber, wherein in a state in which the cathode terminal (21) is in contact with the air-electrode-collector (22), the air-electrode-collector (22) and the cathode terminal (21) are heat-sealed with a thermoplastic resin, and a peripheral edge portion of the air- Electrode-collector (22) is impregnated with a thermoplastic resin. Kathodenstruktur eines Lithium-Luft-Akkumulators (10) nach Anspruch 1, bei der der Kathodenanschluss (21) aus einer Einzelsubstanz aus Aluminium oder Nickel oder einer Legierung derselben gebildet ist.Cathode structure of a lithium-air battery (10). claim 1 wherein the cathode terminal (21) is formed of a single substance of aluminum or nickel or an alloy thereof. Kathodenstruktur eines Lithium-Luft-Akkumulators (10), umfassend: einen Kathodenanschluss (31); und einen flachstückartigen Luft-Elektrodenkollektor (22), der eine Kohlenstofffaser enthält, wobei der Kathodenanschluss (31) integral mit dem Luft-Elektrodenkollektor (22) geformt ist und ein Umfangsrandbereich des Luft-Elektrodenkollektors (22) mit einem thermoplastischen Harz imprägniert ist.A cathode structure of a lithium-air battery (10) comprising: a cathode terminal (31); and a sheet-like air-electrode collector (22) containing a carbon fiber, wherein the cathode terminal (31) is molded integrally with the air-electrode-collector (22), and a peripheral edge portion of the air-electrode-collector (22) is impregnated with a thermoplastic resin. Kathodenstruktur eines Lithium-Luft-Akkumulators (10) nach Anspruch 3, bei der das thermoplastische Harz an mindestens einer Fläche des Kathodenanschlusses (31) angeschweißt ist.Cathode structure of a lithium-air battery (10). claim 3 wherein the thermoplastic resin is welded to at least one surface of the cathode terminal (31). Kathodenstruktur eines Lithium-Luft-Akkumulators (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Umfangsrandbereich des Luft-Elektrodenkollektors (22) mit einem thermoplastischen Harz imprägniert ist, das einen rahmenförmigen Harzfilm mit einer Öffnung (24) bildet, und außerhalb des Luft-Elektrodenkollektors (22) nach außen über die Öffnung (24) freiliegend in dem Harzfilm ein poröses Harz (51) mit wasserdichter Eigenschaft und Belüftungseigenschaft angeordnet ist.Cathode structure of a lithium-air battery (10) according to one of Claims 1 until 3 wherein the peripheral edge portion of the air-electrode-collector (22) is impregnated with a thermoplastic resin forming a frame-shaped resin film having an opening (24) and exposed outside of the air-electrode-collector (22) to the outside via the opening (24) in a porous resin (51) having a waterproof property and a ventilation property is disposed on the resin film. Verfahren zum Fertigen einer Kathode (11; 50) eines Lithium-Luft-Akkumulators (10), umfassend folgende Schritte: Erstellen eines Kathodenanschlusses (21) und eines flachstückartigen Luft-Elektrodenkollektors (22), der eine Kohlenstofffaser enthält; Kontaktieren des Luft-Elektrodenkollektors (22) mit dem Kathodenanschluss (21); Einfügen eines Umfangrandbereichs des Luft-Elektrodenkollektors (22) und des Kathodenanschlusses (21) zwischen eine Mehrzahl rahmenförmiger Harzfilme aus thermoplastischem Harz, wobei die rahmenförmigen Harzfilme eine Öffnung (24) aufweisen; und Wärme-Verschweißen des Luft-Elektrodenkollektors (22) und des Kathodenanschlusses (21) mit den Harzfilmen, und Imprägnieren des Umfangsrandbereichs des Luft-Elektrodenkollektors (22) mit dem thermoplastischen Harz.A method of manufacturing a cathode (11; 50) of a lithium-air secondary battery (10), comprising the steps of: preparing a cathode terminal (21) and a sheet-like air electrode collector (22) containing a carbon fiber; contacting the air electrode collector (22) with the cathode terminal (21); inserting a peripheral edge portion of said air electrode collector (22) and said cathode terminal (21) between a plurality of frame-shaped resin films made of thermoplastic resin, said frame-shaped resin films having an opening (24); and heat-fusing the air-electrode-collector (22) and the cathode terminal (21) with the resin films, and impregnating the peripheral edge portion of the air-electrode-collector (22) with the thermoplastic resin. Verfahren zum Fertigen einer Kathode (30; 50) eines Lithium-Luft-Akkumulators (10), umfassend die Schritte: Erstellen eines flachstückartigen Luft-Elektrodenkollektors (22), der eine Kohlenstofffaser enthält, und eines integral mit dem Luft-Elektrodenkollektor (22) geformten Kathodenanschlusses (31); Einfügen eines Umfangsrandbereichs des Luft-Elektrodenkollektors (22) zwischen mehrere rahmenförmige Harzfilme aus thermoplastischem Harz, wobei die rahmenförmigen Harzfilme eine Öffnung (24) aufweisen; und Imprägnieren des Umfangsrandbereichs des Luft-Elektrodenkollektors (22) mit dem thermoplastischen Harz.Method for manufacturing a cathode (30; 50) of a lithium-air battery (10), comprising the steps: preparing a sheet-like air-electrode collector (22) containing a carbon fiber and a cathode terminal (31) formed integrally with the air-electrode collector (22); inserting a peripheral edge portion of said air electrode collector (22) between a plurality of frame-shaped resin films made of thermoplastic resin, said frame-shaped resin films having an opening (24); and impregnating the peripheral edge portion of the air electrode collector (22) with the thermoplastic resin. Verfahren zum Fertigen einer Kathode (50) eines Lithium-Luft-Akkumulators (10) nach Anspruch 6 oder 7, weiterhin umfassend einen Schritt des Platzierens eines porösen Harzes (51) mit wasserdichter Eigenschaft und Belüftungseigenschaft außerhalb des Luft-Elektrodenkollektors (22), der über die Öffnung (24) der Harzfilme freiliegt, gleichzeitig mit der oder im Anschluss an die Wärme-Verschweißung und dem Imprägnierschritt, oder dem/den Imprägnierschritt.Method for manufacturing a cathode (50) of a lithium-air battery (10). claim 6 or 7 , further comprising a step of placing a porous resin (51) having waterproof property and ventilation property outside the air electrode collector (22) exposed through the opening (24) of the resin films simultaneously with or subsequent to the heat-sealing and the impregnation step, or the impregnation step(s).
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