JP2013051091A - Metal oxygen battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属酸素電池に関する。 The present invention relates to a metal oxygen battery.
従来、電池反応として、正極における酸素の酸化還元反応を利用する金属酸素電池が知られている。前記金属酸素電池には、空気中から取り入れた酸素を用いて前記酸化還元反応を行うものと、正極に酸素吸蔵材料を備え、該酸素吸蔵材料から放出される酸素を用いて前記酸化還元反応を行うものとがある。 Conventionally, as a battery reaction, a metal oxygen battery using an oxygen redox reaction at a positive electrode is known. The metal oxygen battery includes one that performs the oxidation-reduction reaction using oxygen taken from the air, and a positive electrode provided with an oxygen storage material, and performs the oxidation-reduction reaction using oxygen released from the oxygen storage material. There is something to do.
正極に酸素吸蔵材料を備える金属酸素電池では、放電時には、負極において金属が酸化されて金属イオンを生じ、該金属イオンが正極側に移動する。一方、正極においては前記酸素吸蔵材料から放出された酸素が酸素イオンに還元され、該金属イオンと結合して金属酸化物を形成する。また、前記金属酸素電池では、充電時には、前記負極及び前記正極において、前記反応の逆反応が起きる。 In a metal oxygen battery having an oxygen storage material in the positive electrode, during discharge, the metal is oxidized at the negative electrode to generate metal ions, and the metal ions move to the positive electrode side. On the other hand, in the positive electrode, oxygen released from the oxygen storage material is reduced to oxygen ions and combined with the metal ions to form a metal oxide. In the metal oxygen battery, the reverse reaction of the reaction occurs at the negative electrode and the positive electrode during charging.
このような金属酸素電池として、前記酸素吸蔵材料に、酸素を含むマンガン錯体を用いるもの(例えば特許文献1参照)、又はペロブスカイト型構造を有するFe系金属複合酸化物を用いるものが知られている(例えば特許文献2参照)。 As such a metal oxygen battery, one using a manganese complex containing oxygen as the oxygen storage material (see, for example, Patent Document 1) or one using an Fe-based metal composite oxide having a perovskite structure is known. (For example, refer to Patent Document 2).
しかしながら、前記酸素吸蔵材料を用いた正極を備える従来の金属酸素電池は、過電圧が大きく十分な電池容量が得られないという不都合がある。 However, a conventional metal oxygen battery including a positive electrode using the oxygen storage material has a disadvantage that a sufficient battery capacity cannot be obtained due to a large overvoltage.
本発明は、かかる不都合を解消して、過電圧を低減して電池容量を大きくすることができる金属酸素電池を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a metal oxygen battery capable of eliminating such inconvenience and reducing the overvoltage and increasing the battery capacity.
本発明者らは、前記従来の金属酸素電池において、過電圧が大きく十分な電池容量が得られない理由について鋭意検討した結果、次の知見を得た。 As a result of earnestly examining the reason why the conventional metal oxygen battery has a large overvoltage and a sufficient battery capacity cannot be obtained, the present inventors have obtained the following knowledge.
前記従来の金属酸素電池では、前記のように、放電時には正極において前記金属酸化物が生成するために、正極の体積が増加する。前記体積の増加を吸収するためには、前記正極をある程度の厚さを備えるものとする必要があるが、このようにすると、該正極内部の厚さ方向において電子の伝導性が不均一になり、内部抵抗が増大して過電圧が上昇するものと思われる。 In the conventional metal oxygen battery, as described above, since the metal oxide is generated at the positive electrode during discharge, the volume of the positive electrode increases. In order to absorb the increase in volume, the positive electrode needs to have a certain thickness. However, in this case, the conductivity of electrons becomes non-uniform in the thickness direction inside the positive electrode. It seems that the internal resistance increases and the overvoltage rises.
本発明者らは、前記知見に基づいてさらに検討を重ねた結果、正極に導電性多孔体を用い、該導電性多孔体の孔部内表面において前記電池反応を行わせることにより、前記課題を解決することができることを見い出し、本発明に到達した。 As a result of further investigations based on the above findings, the present inventors solved the problem by using a conductive porous body for the positive electrode and causing the battery reaction to occur on the inner surface of the pores of the conductive porous body. We have found out what we can do and have arrived at the present invention.
そこで、本発明は、前記目的を達成するために、酸素を活物質とし酸素貯蔵材料と導電性材料とを含む正極と、リチウムイオンを吸収放出可能な負極と、該正極と該負極とに挟持された電解質層とを備える金属酸素電池において、該正極は導電性多孔質体を備え、該酸素貯蔵材料と該導電性材料とは該導電性多孔質体の孔部内表面に担持されていることを特徴とする。 Therefore, in order to achieve the above object, the present invention is sandwiched between a positive electrode containing oxygen as an active material and containing an oxygen storage material and a conductive material, a negative electrode capable of absorbing and releasing lithium ions, and the positive electrode and the negative electrode. In the metal oxygen battery comprising the electrolyte layer, the positive electrode comprises a conductive porous body, and the oxygen storage material and the conductive material are supported on the inner surfaces of the pores of the conductive porous body. It is characterized by.
尚、本出願において、前記「酸素貯蔵材料」とは、酸素を吸蔵放出することができると共に、その表面に酸素を吸脱着することができる材料を意味する。前記酸素貯蔵材料の表面に吸脱着される酸素は、該酸素貯蔵材料に吸蔵放出されるために該酸素貯蔵材料中に拡散する必要がないので、吸蔵放出される酸素よりも低エネルギーで前記電池反応に用いられることとなり、より優位に作用することができる。 In the present application, the “oxygen storage material” means a material that can occlude and release oxygen and can adsorb and desorb oxygen on the surface thereof. Oxygen adsorbed and desorbed on the surface of the oxygen storage material does not need to diffuse into the oxygen storage material because it is occluded and released by the oxygen storage material. It will be used for the reaction and can act more preferentially.
本発明の金属酸素電池では、前記正極において、前記酸素貯蔵材料と前記導電性材料とは前記導電性多孔質体の孔部内表面に担持されているので、放電時に形成される前記金属酸化物は該孔部に収容されることになる。従って、本発明の金属酸素電池では、前記金属酸化物の生成による体積の増加を、前記導電性多孔質体により吸収することができる。 In the metal oxygen battery of the present invention, in the positive electrode, since the oxygen storage material and the conductive material are supported on the inner surface of the hole of the conductive porous body, the metal oxide formed during discharge is It will be accommodated in the hole. Therefore, in the metal oxygen battery of the present invention, an increase in volume due to the formation of the metal oxide can be absorbed by the conductive porous body.
また、本発明の金属酸素電池では、前記多孔質体自体が導電性を備えるので、該多孔質体のそれぞれの孔部に担持されている前記酸素貯蔵材料と前記導電性材料とに対する電子の伝導性を前記正極の厚さ方向で均一化することができる。この結果、本発明の金属酸素電池によれば、内部抵抗を減少させることができ、過電圧の上昇を抑制して、大きな電池容量を得ることができる。 In the metal oxygen battery of the present invention, since the porous body itself has conductivity, the conduction of electrons to the oxygen storage material and the conductive material carried in the respective holes of the porous body. Can be made uniform in the thickness direction of the positive electrode. As a result, according to the metal oxygen battery of the present invention, it is possible to reduce the internal resistance, suppress an increase in overvoltage, and obtain a large battery capacity.
本発明の金属酸素電池において、前記導電性多孔質体は10〜90体積%の範囲の空隙率を備えることが好ましい。前記導電性多孔質体は、空隙率が10体積%未満のときには、放電時に形成される前記金属酸化物を収容する空間を確保できなくなることがあり、十分な電池容量を得ることができないことがある。 In the metal oxygen battery of the present invention, it is preferable that the conductive porous body has a porosity in the range of 10 to 90% by volume. When the porosity of the conductive porous body is less than 10% by volume, it may not be possible to secure a space for accommodating the metal oxide formed during discharge, and a sufficient battery capacity may not be obtained. is there.
また、前記導電性多孔質体は、空隙率が90体積%を超えると、充放電を繰り返したときに構造を維持することができなくなることがある。前記導電性多孔質体がその構造を維持できなくなると、電子伝導経路が断絶し、集電できなくなるので、正極としての機能が失われる。 Further, when the porosity of the conductive porous body exceeds 90% by volume, the structure may not be maintained when charging and discharging are repeated. If the conductive porous body cannot maintain its structure, the electron conduction path is interrupted and current collection cannot be performed, so that the function as the positive electrode is lost.
また、本発明の金属酸素電池において、前記導電性多孔質体の孔部内表面に担持される前記酸素貯蔵材料及び前記導電性材料は、1〜200μmの範囲の厚さを備えることが好ましい。前記酸素貯蔵材料及び前記導電性材料の厚さが1μm未満のときには、前記正極中において活物質としての該酸素貯蔵材料の絶対量が不足し、十分なエネルギー密度を得ることができなくなる虞がある。また、前記酸素貯蔵材料及び前記導電性材料の厚さが200μmを超えると、前記導電性多孔質体の孔部が該酸素貯蔵材料及び該導電性材料に埋没し、放電時に形成される前記金属酸化物を収容する空間を確保できなくなることがある。 Moreover, the metal oxygen battery of this invention WHEREIN: It is preferable that the said oxygen storage material and the said electroconductive material carry | supported by the hole inner surface of the said electroconductive porous body are provided with the thickness of the range of 1-200 micrometers. When the thickness of the oxygen storage material and the conductive material is less than 1 μm, the absolute amount of the oxygen storage material as an active material is insufficient in the positive electrode, and it may not be possible to obtain a sufficient energy density. . Further, when the thickness of the oxygen storage material and the conductive material exceeds 200 μm, the pores of the conductive porous body are buried in the oxygen storage material and the conductive material, and the metal formed during discharge It may become impossible to secure a space for accommodating the oxide.
また、本発明の金属酸素電池において、前記酸素貯蔵材料は、イットリウムとマンガンとの複合金属酸化物からなることが好ましい。前記イットリウムとマンガンとの複合金属酸化物によれば、優れた酸素貯蔵能を得ることができる。 In the metal oxygen battery of the present invention, the oxygen storage material is preferably composed of a composite metal oxide of yttrium and manganese. According to the composite metal oxide of yttrium and manganese, an excellent oxygen storage capacity can be obtained.
また、本発明の金属酸素電池は、前記正極と前記負極と前記電解質層とを密閉された状態で収容する筐体を備えることが好ましい。前記正極と前記負極と前記電解質層とは、前記筐体内に密閉されていることにより、空気中の水、二酸化炭素等が侵入して劣化されることを防止することができる。 Moreover, it is preferable that the metal oxygen battery of this invention is equipped with the housing | casing which accommodates the said positive electrode, the said negative electrode, and the said electrolyte layer in the sealed state. Since the positive electrode, the negative electrode, and the electrolyte layer are hermetically sealed in the casing, it is possible to prevent water in the air, carbon dioxide, and the like from entering and deteriorating.
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
図1に示すように、本実施形態の金属酸素電池1は、酸素を活物質とする正極2と、リチウムイオンを吸収放出可能な負極3と、正極2と負極3との間に配設される電解質層4とを備え、正極2、負極3及び電解質層4は、ケース5内に密閉されて収容されている。
As shown in FIG. 1, the
ケース5は、カップ状のケース本体6と、ケース本体6を閉蓋する蓋体7とを備え、ケース本体6と蓋体7との間には絶縁樹脂8が介装されている。尚、金属酸素電池1において、ケース本体6は正極板として、蓋体7は陰極板として作用する。
The
金属酸素電池1において、正極2は、図2に示すように、導電性多孔質体21を備え、導電性多孔質体21の孔部22の内表面に、酸素貯蔵材料23と導電性材料24とが担持されている。尚、導電性多孔質体21は、正極2において、集電体としても作用する。
In the
導電性多孔質体21としては、例えば、ニッケル又はニッケル−クロム合金からなる多孔質金属体を用いることがきる。前記多孔質金属体は、例えば、1〜200μmの範囲の孔径の細孔を備え、空隙率が10〜90%の範囲にある。
As the conductive
酸素貯蔵材料23は、例えば、YMnO3からなり、酸素を吸蔵又は放出する機能を備えると共に、その表面に酸素を吸着、脱着することができる。酸素貯蔵材料23は、例えば、0.1〜100μmの範囲の粒子径を備え、正極2の全量に対し40〜98質量%の範囲で用いることができる。
The
導電性材料24としては、例えば、ケッチェンブラック等のカーボンブラック又は気相法炭素繊維(VGCF)等を用いることができる。
As the
また、酸素貯蔵材料23及び導電性材料24は、結着剤を介して導電性多孔質体21の孔部22の内表面に担持されていてもよい。前記結着剤として、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、ポリイミド(PI)、アクリル樹脂等を挙げることができる。
Further, the
正極2は、例えば、酸素貯蔵材料23、導電性材料24及び前記結着剤を水等の媒体に分散させたスラリーを導電性多孔質体21に塗布し、乾燥させることにより製造することができる。前記スラリーは、導電性多孔質体21に塗布するために、0.01〜100Pa・sの範囲の粘度を備えていることが好ましい。前記スラリーの粘度が0.01Pa・s未満のときには、該スラリーの導電性多孔質体21に対する結着性が十分に得られなくなり、均一に塗布することが難しくなる。また、前記スラリーの粘度が100Pa・sを超えると、該スラリーの導電性多孔質体21に対する浸透性が低くなり、導電性多孔質体21の厚さ方向で均一に塗布することが難しくなる。
The
次に、負極3は、リチウムイオンを吸収放出可能な材料からなり、例えば、金属リチウム、リチウム合金、グラファイト等のリチウムイオンを吸収放出可能な炭素質材料等を挙げることができる。 Next, the negative electrode 3 is made of a material capable of absorbing and releasing lithium ions, and examples thereof include a carbonaceous material capable of absorbing and releasing lithium ions such as metallic lithium, a lithium alloy, and graphite.
次に、電解質層4は、例えば、非水系電解質溶液をセパレータに浸漬させたものであってもよく、固体電解質であってもよい。
Next, the
前記非水系電解質溶液は、例えば、リチウム塩を非水系溶媒に溶解したものを用いることができる。前記リチウム塩としては、例えば、炭酸塩、硝酸塩、酢酸塩等を挙げることができる。また、前記非水系溶媒としては、例えば、炭酸エステル系溶媒、エーテル系溶媒、イオン液体等を挙げることができる。 As the non-aqueous electrolyte solution, for example, a lithium salt dissolved in a non-aqueous solvent can be used. As said lithium salt, carbonate, nitrate, acetate etc. can be mentioned, for example. Examples of the non-aqueous solvent include a carbonate ester solvent, an ether solvent, and an ionic liquid.
前記炭酸エステル系溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等を挙げることができる。前記炭酸エステル系溶媒は2種以上混合して用いることもできる。 Examples of the carbonate solvent include ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, and diethyl carbonate. Two or more of the carbonate ester solvents can be used in combination.
前記エーテル系溶媒としては、例えば、ジメトキシエタン、ジメチルトリグラム、ポリエチレングリコール等を挙げることができる。前記エーテル系溶媒は2種以上混合して用いることもできる。 Examples of the ether solvent include dimethoxyethane, dimethyl trigram, polyethylene glycol, and the like. Two or more of the ether solvents can be used in combination.
前記イオン液体としては、例えば、イミダゾリウム、アンモニウム、ピリジニウム、ペリジウム等のカチオンと、ビス(トリフルオロメチルスルフォニル)イミド(TTSI)、ビス(ペンタフルオロエチルスルフォニル)イミド(BETI)、テトラフルオロボレート、パークロレート、ハロゲンアニオン等のアニオンとの塩を挙げることができる。 Examples of the ionic liquid include cation such as imidazolium, ammonium, pyridinium, and peridium, bis (trifluoromethylsulfonyl) imide (TTSI), bis (pentafluoroethylsulfonyl) imide (BETI), tetrafluoroborate, park, and the like. Examples thereof include salts with anions such as lorate and halogen anions.
前記セパレータとしては、例えば、ガラス繊維、ガラス製ペーパー、ポリプロピレン製不織布、ポリイミド製不織布、ポリフェニレンスルフィド製不織布、ポリエチレン製多孔フィルム等を挙げることができる。 Examples of the separator include glass fiber, glass paper, polypropylene nonwoven fabric, polyimide nonwoven fabric, polyphenylene sulfide nonwoven fabric, and polyethylene porous film.
また、前記固体電解質としては、例えば、酸化物系固体電解質、硫化物系固体電解質等を挙げることができる。 Examples of the solid electrolyte include an oxide solid electrolyte and a sulfide solid electrolyte.
前記酸化物系固体電解質としては、例えば、リチウム、ランタン、ジルコニウムの複合酸化物であるLi7La3Zr2O12、リチウム、アルミニウム、ケイ素、チタン、ゲルマニウム、リンを主成分とするガラスセラミックス等を挙げることができる。前記Li7La3Zr2O12は、リチウム、ランタン、ジルコニウムの一部を、それぞれストロンチウム、バリウム、銀、イットリウム、鉛、スズ、アンチモン、ハフニウム、タンタル、ニオブ等の他の金属で置換されたものであってもよい。 Examples of the oxide solid electrolyte include Li 7 La 3 Zr 2 O 12 , which is a composite oxide of lithium, lanthanum, and zirconium, glass ceramics mainly composed of lithium, aluminum, silicon, titanium, germanium, and phosphorus. Can be mentioned. In Li 7 La 3 Zr 2 O 12 , lithium, lanthanum, and zirconium were partially substituted with other metals such as strontium, barium, silver, yttrium, lead, tin, antimony, hafnium, tantalum, and niobium. It may be a thing.
次に、正極集電体9としては、チタン、ステンレス鋼、ニッケル、アルミニウム、銅等の多孔質体からなるものを挙げることができる。 Next, examples of the positive electrode current collector 9 include those made of a porous material such as titanium, stainless steel, nickel, aluminum, and copper.
本実施形態の金属酸素電池1では、放電時には次の式に示すように、負極3において、金属リチウムが酸化されてリチウムイオンと電子とが生成する。生成したリチウムイオンは、電解質層4を介して正極2に移動し、酸素貯蔵材料23から供給される酸素の還元により生成した酸素イオンと反応し、酸化リチウム又は過酸化リチウムを生成する。
In the
(負極) 4Li → 4Li+ +4e−
(正極) O2 + 4e− → 2O2−
4Li+ + 2O2− → 2Li2O
2Li+ + 2O2− → Li2O2
ここで、前記酸化リチウム又は過酸化リチウムは、正極2を構成する導電性多孔質体21の孔部22内に析出し、孔部22内に収容される。従って、本実施形態の金属酸素電池1では、放電時に析出する前記酸化リチウム又は過酸化リチウムによる体積の増加を導電性多孔質体21の孔部22により吸収することができる。
(Negative electrode) 4Li → 4Li + + 4e −
(Positive electrode) O 2 + 4e − → 2O 2−
4Li + + 2O 2− → 2Li 2 O
2Li + + 2O 2− → Li 2 O 2
Here, the lithium oxide or lithium peroxide precipitates in the
また、本実施形態の金属酸素電池1では、導電性多孔質体21自体が導電性を備え、集電体として作用する。そこで、孔部22に担持されている酸素貯蔵材料23と導電性材料24とに対する電子の伝導性を正極2の厚さ方向で均一化することができ、また個々の酸素貯蔵材料23と導電性材料24とに対して電子が伝導される距離を短縮することができる。この結果、本実施形態の金属酸素電池1によれば、内部抵抗を減少させることができ、過電圧の上昇を抑制して、大きな電池容量を得ることができる。
Further, in the
一方、充電時には次の式に示すように、正極2において、酸化リチウム又は過酸化リチウム24からリチウムイオンと酸素イオンとが生成する。生成したリチウムイオンは電解質層4を介して負極3に移動し、負極3で還元されることにより金属リチウムとして析出する。
On the other hand, at the time of charging, lithium ions and oxygen ions are generated from lithium oxide or
(正極) 2Li2O → 4Li+ + 2O2−
Li2O2 → 2Li+ + 2O2−
(負極) 4Li+ +4e− → 4Li
前記充電時には、酸化リチウム又は過酸化リチウム24は、リチウムイオンと酸素イオンとに解離して消滅する。しかし、酸化リチウム又は過酸化リチウム24は、前記のように孔部22の内部に析出していたものであるので、消滅したとしても正極2の構成には何ら影響が無い。
(Positive electrode) 2Li 2 O → 4Li + + 2O 2−
Li 2 O 2 → 2Li + + 2O 2−
(Negative electrode) 4Li + + 4e − → 4Li
During the charging, lithium oxide or
次に、本発明の実施例及び比較例を示す。 Next, examples and comparative examples of the present invention are shown.
〔実施例〕
本実施例では、まず、硝酸イットリウム5水和物と、硝酸マンガン6水和物と、リンゴ酸とを、1:1:6のモル比となるようにして、粉砕混合し、複合金属酸化物材料の混合物を得た。次に、得られた複合金属酸化物材料の混合物を250℃の温度で30分間反応させた後、さらに、300℃の温度で30分間、350℃の温度で1時間反応させた。次に、反応生成物の混合物を粉砕混合した後、1000℃の温度で1時間焼成して複合金属酸化物を得た。
〔Example〕
In this example, first, yttrium nitrate pentahydrate, manganese nitrate hexahydrate, and malic acid were pulverized and mixed in a molar ratio of 1: 1: 6 to obtain a composite metal oxide. A mixture of materials was obtained. Next, the resulting mixture of composite metal oxide materials was reacted at a temperature of 250 ° C. for 30 minutes, and further reacted at a temperature of 300 ° C. for 30 minutes and at a temperature of 350 ° C. for 1 hour. Next, the mixture of reaction products was pulverized and mixed, and then fired at a temperature of 1000 ° C. for 1 hour to obtain a composite metal oxide.
得られた複合金属酸化物は、X線回折パターンにより、化学式YMnO3で表される複合金属酸化物であり、六方晶構造を備えることが確認された。 The obtained composite metal oxide was confirmed to be a composite metal oxide represented by the chemical formula YMnO 3 and to have a hexagonal crystal structure by an X-ray diffraction pattern.
次に、前記複合金属酸化物と、ケッチェンブラック(株式会社ライオン製)と、気相法炭素繊維(昭和電工株式会社製)と、カルボキシメチルセルロース(日本製紙ケミカル株式会社製)とを、75:10:5:10の質量比で純水と混合し、正極混合物スラリーを得た。そして、得られた正極混合物スラリーをニッケル多孔質体(富山住友電工株式会社製、商品名:セルメット)に塗布、乾燥させて、直径15mm、厚さ1mmの正極2を形成した。
Next, the composite metal oxide, ketjen black (manufactured by Lion Corporation), vapor-grown carbon fiber (manufactured by Showa Denko KK), and carboxymethyl cellulose (manufactured by Nippon Paper Chemical Co., Ltd.), 75: The positive electrode mixture slurry was obtained by mixing with pure water at a mass ratio of 10: 5: 10. And the obtained positive electrode mixture slurry was apply | coated to the nickel porous body (the Toyama Sumitomo Electric Co., Ltd. make, brand name: Celmet), it was made to dry, and the
前記正極混合物スラリーは、振動式粘度計(エー・アンド・アイ株式会社製)を用いて測定したところ、2.95Pa・sであった。また、前記ニッケル多孔質体は、寸法から嵩密度を算出し、He置換ピクノメーター装置(Quanta chrome.Co 製)を用いて空隙率を測定したところ、空隙率は70体積%であった。 The positive electrode mixture slurry was 2.95 Pa · s as measured using a vibration viscometer (manufactured by A & I Co., Ltd.). Moreover, when the said porous porous body calculated the bulk density from the dimension and measured the porosity using the He substitution pycnometer apparatus (made by Quanta chrome.Co), the porosity was 70 volume%.
前記正極混合物スラリーを前記ニッケル多孔質体に塗布、乾燥した結果、該ニッケル多孔質体の孔部内表面に担持されている正極混合物は、正極2をクロスセクションポリッシャ法で断面加工したものの走査型電子顕微鏡像から、5〜50μmの厚さを備えていた。 As a result of applying and drying the positive electrode mixture slurry to the nickel porous body, the positive electrode mixture supported on the inner surface of the pores of the nickel porous body is a scanning type electron whose cross section is processed by the cross section polisher method. From the microscopic image, it had a thickness of 5 to 50 μm.
次に、内径15mmの有底円筒状のSUS製ケース本体6の内部に、直径15mm、厚さ0.1mmの金属リチウム箔(本城金属株式会社製)からなる負極3を配置した。 Next, the negative electrode 3 made of a metal lithium foil (manufactured by Honjo Metal Co., Ltd.) having a diameter of 15 mm and a thickness of 0.1 mm was disposed inside a bottomed cylindrical SUS case body 6 having an inner diameter of 15 mm.
次に、負極3上に、直径15mmの不織布セパレータ(タピルス株式会社製)と、ポリオレフィン製平膜(旭化成イーマテリアルズ株式会社製、商品名:ハイポア)とからなるセパレータを重ね合わせた。次に、前記セパレータ上に、前記のようにして得られた正極2を重ね合わせた。次に、前記セパレータに非水系電解質溶液を注入し、電解質層4を形成した。
Next, a separator made of a nonwoven fabric separator (manufactured by Tapirs Co., Ltd.) having a diameter of 15 mm and a flat film made of polyolefin (manufactured by Asahi Kasei E-Materials Co., Ltd., trade name: Hypore) was superposed on the negative electrode 3. Next, the
前記非水系電解質溶液としては、エチレンカーボネートと、ジエチルカーボネートとを30:70の質量比で混合した混合溶液に、支持塩として六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を1モル/リットルの濃度で溶解した溶液(キシダ化学株式会社製)を用いた。 As the non-aqueous electrolyte solution, a mixed solution obtained by mixing ethylene carbonate and diethyl carbonate at a mass ratio of 30:70, and lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) as a supporting salt at a concentration of 1 mol / liter. A dissolved solution (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) was used.
次に、ケース本体6に収容された負極3、電解質層4、正極2からなる積層体を、内径15mmの有底円筒状のSUS製蓋体7で閉蓋した。このとき、ケース本体6と蓋体7との間に、外径32mm、内径30mm、厚さ5mmのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)からなるリング状の絶縁樹脂8を配設することにより、図1に示す金属酸素電池1を得た。
Next, the laminate composed of the negative electrode 3, the
次に、本実施例で得られた金属酸素電池1の放電性能を測定した。前記測定は、金属酸素電池1を電気化学測定装置(東方技研株式会社製)に装着し、負極3と正極2との間に、0.05mA/cm2の電流を印加し、セル電圧が2.0Vになるまで放電した。このときのセル電圧と複合金属酸化物の単位質量当たりの放電容量との関係を図3に示す。
Next, the discharge performance of the
〔比較例〕
本比較例では、前記実施例で得られた正極混合物スラリーをアルミニウム箔からなる集電体に塗布、乾燥させて、直径15mm、厚さ0.1mmの正極2を形成した以外は、前記実施例と全く同一にして、金属酸素電池を得た。
[Comparative Example]
In this comparative example, the positive electrode mixture slurry obtained in the above example was applied to a current collector made of aluminum foil and dried to form the
次に、本比較例で得られた金属酸素電池を用いた以外は、前記実施例と全く同一にして、放電性能を測定した。このときのセル電圧と複合金属酸化物の単位質量当たりの放電容量との関係を図3に示す。 Next, the discharge performance was measured in the same manner as in the above example except that the metal oxygen battery obtained in this comparative example was used. The relationship between the cell voltage at this time and the discharge capacity per unit mass of the composite metal oxide is shown in FIG.
図3から、前記実施例の金属酸素電池1によれば、比較例に対して優れたな電池容量(放電容量)を得ることができることが明らかである。
From FIG. 3, it is apparent that the battery oxygen (discharge capacity) superior to the comparative example can be obtained according to the
1…金属酸素電池、 2…正極、 3…負極、 4…電解質層、 5…ケース、 21…導電性多孔質体、 22…孔部、 23…酸素貯蔵材料、 24…導電性材料。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
該正極は導電性多孔質体を備え、該酸素貯蔵材料と該導電性材料とは該導電性多孔質体の孔部内表面に担持されていることを特徴とする金属酸素電池。 In a metal oxygen battery comprising a positive electrode containing oxygen as an active material and an oxygen storage material and a conductive material, a negative electrode capable of absorbing and releasing lithium ions, and an electrolyte layer sandwiched between the positive electrode and the negative electrode.
The positive electrode includes a conductive porous body, and the oxygen storage material and the conductive material are supported on the inner surfaces of the pores of the conductive porous body.
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