JP2014112545A - 空気電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】容器1と、前記容器1内に収納される正極3と、前記容器1内に収納される負極5と、前記正極3に保持され、イオン液体を含む第1の非水電解質と、前記負極5に保持され、有機溶媒を含む第2の非水電解質と、前記正極3と前記負極5の間に配置され、リチウムイオン伝導性を有する固体電解質層2と、前記容器1に設けられ、前記正極3に酸素を供給するための孔7とを含む。第1の非水電解質は、イオン液体に溶解される支持電解質を更に含む。
【選択図】図1
Description
前記容器内に収納される正極と、
前記容器内に収納される負極と、
前記正極に保持され、イオン液体を含む第1の非水電解質と、
前記負極に保持され、有機溶媒を含む第2の非水電解質と、
前記正極と前記負極の間に配置され、リチウムイオン伝導性を有する固体電解質層と、
前記容器に設けられ、前記正極に酸素を供給するための孔と
を含み、
前記第1の非水電解質は、前記イオン液体に溶解される支持電解質を更に含む。
ケッチェンブラック90重量%と、ポリテトラフルオロエチレン10重量%を乾式混合し、圧延することにより縦横20mm、厚さ200μmのフィルム状の正極層を得た。この正極層を正極集電体であるステンレス製メッシュに圧着し、正極を作製した。さらに得られた正極の正極集電体が露出した部分に正極端子の一端を接続した。
平均分子量10,000のポリエチレンオキサイドを100℃で加熱後、5重量%のLi[(CF3SO2)2N]からなる支持電解質を溶解させてからテフロン(登録商標)板上にキャスト、冷却し、有機高分子を含む固体電解質層を作製した。
固体電解質層としてLi2O−Al2O3−TiO2−P2O5ガラスを用い、かつ固体電解質層の負極側に厚さ25μmの多孔質PPフィルムを配置したこと以外は、実施例1と同様の手法により、非水電解質空気電池を作製した。
固体電解質としてLa0.5Li0.5TiO3結晶を用い、かつ固体電解質層の負極側に厚さ25μmの多孔質PPフィルムを配置したこと以外は、実施例1と同様の手法により、非水電解質空気電池を作製した。
固体電解質としてLi3PS4結晶を用い、かつ固体電解質層の負極側に厚さ25μmの多孔質PPフィルムを配置したこと以外は、実施例1と同様の手法により、非水電解質空気電池を作製した。
第1の非水電解質として、N−エチル−N,N−ジメチル−N−プロピルアンモニウムビストリフルオロメタンスルホニルアミドからなる疎水性のイオン液体に0.5モル/Lの割合でビステトラフルオロメタンスルホニルアミドリチウム(Li[(CF3SO2)2N])からなる支持電解質を溶解させた非水電解質を用いたこと以外は、実施例1と同様の手法により非水電解質空気電池を作製した。
第1の非水電解質として、トリエチル(メトキシエチル)ホスホニウムビストリフルオロメタンスルホニルアミドからなる疎水性のイオン液体に1モル/Lの割合でビステトラフルオロメタンスルホニルアミドリチウム(Li[(CF3SO2)2N])からなる支持電解質を溶解させた非水電解質を用いたこと以外は、実施例1と同様の手法により非水電解質空気電池を作製した。
第2の非水電解質として、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、プロピオニトリル、ブチルエーテルを1:1:1:1に混合した溶媒に、1モル/Lの割合でLiBF4からなる支持電解質を溶解させた非水電解質を用いたこと以外は、実施例1と同様の手法により非水電解質空気電池を作製した。
第1,第2の非水電解質それぞれに、1−エチル−3−メチルイミダゾリウム ビストリフルオロメタンスルホニルアミドに0.8モル/Lの割合でビストリフルオロメタンスルホニルアミドリチウム(Li[(CF3SO2)2N])からなる支持電解質を溶解させたものを用いたこと以外は、実施例1と同様の手法により、非水電解質空気電池を作製した。
第1,第2の非水電解質それぞれに、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートおよびγ−ブチロラクトンを体積割合で1:1:4に混合した溶媒に、1.5モル/Lの割合でLiBF4からなる支持電解質を溶解させたものを用いたこと以外は、実施例1と同様の手法により、非水電解質空気電池を作製した。
1−エチル−3−メチルイミダゾリウム ビストリフルオロメタンスルホニルアミドに0.8モル/Lの割合でビストリフルオロメタンスルホニルアミドリチウム(Li[(CF3SO2)2N])からなる電解質を溶解させた第1の溶液を調製した。エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートおよびγブチロラクトンを体積割合で1:1:4に混合した溶媒に、1.5モル/Lの割合でLiBF4からなる電解質を溶解させた第2の溶液を調製した。第1の溶液と、第2の溶液とを体積割合として1:1で混合したものを、第1,第2の非水電解質それぞれに用いたこと以外は、実施例1と同様の手法により、非水電解質空気電池を作製した。
以下に、原出願の分割直前の特許請求の範囲の記載を付記する。
[1]容器と、前記容器内に収納される正極と、前記容器内に収納される負極と、前記正極に保持され、イオン液体を含む第1の非水電解質と、前記負極に保持され、有機溶媒を含む第2の非水電解質と、前記正極と前記負極の間に配置され、リチウムイオン伝導性を有する固体電解質層と、前記容器に設けられ、前記正極に酸素を供給するための孔と
を含むことを特徴とする空気電池。
[2]前記リチウムイオン伝導性を有する固体電解質層は、前記第1の非水電解質および前記第2の非水電解質に溶解及び膨潤しない酸化物、硫化物または有機高分子を含むことを特徴とする[1]記載の空気電池。
[3]前記リチウムイオン伝導性を有する固体電解質層は、酸化物ガラス、酸化物結晶、硫化物ガラス、硫化物結晶及びポリエチレンオキサイド含有高分子よりなる群から選択される1以上を含むことを特徴とする請求項1記載の空気電池。
[4]前記イオン液体が、アンモニウムイオン、イミダゾリイウムイオン、および、ホスホニウムイオンよりなる群から選ばれる1種以上のカチオンと、PF6 −、BF4 −、CF3SO3 −、C4F9SO3 −、[B(OOC−COO)2]−、[(CN)2N]−、[(CF3SO2)2N]−、[(C2F5SO2)2N]−、および、BF3(CF3)−よりなる群から選ばれる1種以上のアニオンとを含有することを特徴とする[3]に記載の空気電池。
[5]前記イオン液体が、疎水性を有することを特徴とする[4]に記載の空気電池。
[6]前記有機溶媒が、エステル類、炭酸エステル類、エーテル類、および、ニトリル類よりなる群から選ばれる1種以上を含有することを特徴とする[5]に記載の空気電池。
Claims (9)
- 容器と、
前記容器内に収納される正極と、
前記容器内に収納される負極と、
前記正極に保持され、イオン液体を含む第1の非水電解質と、
前記負極に保持され、有機溶媒を含む第2の非水電解質と、
前記正極と前記負極の間に配置され、リチウムイオン伝導性を有する固体電解質層と、
前記容器に設けられ、前記正極に酸素を供給するための孔と
を含み、
前記第1の非水電解質は、前記イオン液体に溶解される支持電解質を更に含むことを特徴とする空気電池。 - 前記リチウムイオン伝導性を有する固体電解質層は、前記第1の非水電解質および前記第2の非水電解質に溶解及び膨潤しない酸化物、硫化物または有機高分子を含むことを特徴とする請求項1記載の空気電池。
- 前記リチウムイオン伝導性を有する固体電解質層は、酸化物ガラス、酸化物結晶、硫化物ガラス、硫化物結晶及びポリエチレンオキサイド含有高分子よりなる群から選択される1以上を含むことを特徴とする請求項1記載の空気電池。
- 前記イオン液体が、アンモニウムイオン、イミダゾリイウムイオン、および、ホスホニウムイオンよりなる群から選ばれる1種以上のカチオンと、
PF6 −、BF4 −、CF3SO3 −、C4F9SO3 −、[B(OOC−COO)2]−、[(CN)2N]−、[(CF3SO2)2N]−、[(C2F5SO2)2N]−、および、BF3(CF3)−よりなる群から選ばれる1種以上のアニオンとを含有することを特徴とする請求項3に記載の空気電池。 - 前記イオン液体が、疎水性を有することを特徴とする請求項4に記載の空気電池。
- 前記有機溶媒が、エステル類、炭酸エステル類、エーテル類、および、ニトリル類よりなる群から選ばれる1種以上を含有することを特徴とする請求項5に記載の空気電池。
- 前記第1の非水電解質が含む前記支持電解質が、LiPF6、LiBF4、Li(CF3SO3)、およびLi[(CF3SO2)2N]からなる群より選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項1に記載の空気電池。
- 前記負極が、金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物、リチウム金属、リチウム合金、リチウム複合酸化物、およびリチウムイオンを吸蔵放出する炭素質物よりなる群から選択される少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1に記載の空気電池。
- 前記リチウム合金が、リチウムアルミニウム合金、リチウムスズ合金、リチウム鉛合金、およびリチウムケイ素合金からなる群より選択される少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項8に記載の空気電池。
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