JP2016081572A - 空気電池 - Google Patents
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Abstract
Description
以下の各例において、各測定は、以下の装置で行った。
充放電特性の測定装置:BioLogic社製VMP3
[実施例]
(1)空気電池Aの作製
(1−1)空気極1
まず、空気極1を以下のように作製した。まず、酸素発生反応層11の質量に対して、ペロブスカイト型酸化物触媒として90.0質量%のLa0.2Sr0.8Fe0.6Co0.4O3粉末、及び、バインダーとして10.0質量%のPTFEを準備し、適量のエタノールも混合して混合物を得た。そして、得られた混合物を圧延し、乾燥し、切断して、直径20mmφ、厚み50μmの酸素発生反応層11を作製した。次に、酸素還元反応層12の質量に対して、ペロブスカイト型酸化物触媒として45質量%のLaMnO3粉末、担体カーボンとして45質量%のケッチェンブラック、及び、バインダーとして10質量%のPTFEを準備し、適量のエタノールに混合して混合物を得た。そして、得られた混合物を圧延し、乾燥し、切断して、直径20mmφ、厚み150μmの酸素還元反応層12を作製した。続いて、集電体10としては、SUS304製100メッシュを用いた。酸素発生反応層11、集電体10、酸素還元反応層12、及び、疎水性膜14としてのカーボンペーパーを、この順番で積層し、圧着し、加熱真空乾燥を行って、空気極1を作製した。
負極2としては、線径500μmのスチールウールを用いた。また、電解質3(電解液)としては、8mol/Lの水酸化カリウム水溶液を用いた。
空気電池Aは、上記部材を用いて以下のように作製した。電池容器5としては、内部観察可能な透明な容器を用いた。酸素発生反応層11と負極2とが対向し、疎水性膜14が電池容器5の開口部を内側から覆うように、電池容器5に空気極1を配置した(図1の空気電池Aのうち空気極1を片側のみとした構成)。次に、上記電解質3の電解液を電池容器5に満たした。その後、電池容器5を密閉することで、空気電池Aを得た。
(1)空気電池の作製
比較例の空気電池は、空気極において酸素還元反応層12の触媒のみを使用した、すなわち空気極において酸素発生反応層11を使用しなかった他は、実施例1と同じである。
(1)電解液の着色評価
(1−1)評価方法
空気電池Aを複数回充放電させて、空気極のカーボンの酸化分解による電解液の着色が発生するか否かを確認した。
比較例の空気電池の電解液は、充放電前には透明であったが、充放電後にはカーボンの酸化分解により電解液が茶色く変色していた。
一方、実施例の空気電池の電解液は、充放電前には透明であり、充放電後も透明であり、変色しなかった。
(2−1)評価方法
空気電池AのIV特性を、水素標準電極を基準に電極ごとに評価した。また、電池容量を充電後の放電により評価した。IV特性評価条件としては、クロノポテンショメトリ法により、1〜75mAまでは3分間、100〜400mAまでは30秒間、それぞれ放電試験を行った。放電評価条件としては、クロノアンペアメトリ法により、電流密度10mA/cm2で放電評価を行った。
図9は、比較例と実施例の空気電池の空気極のIV特性を評価したグラフである。縦軸は空気極の電位であり、標準水素電極を基準として示す(V vs SHE)。横軸は空気極に流れる電流であり、電流密度で示す(mA/cm2)。比較例を曲線Qで示し、実施例を曲線Pで示す。図に示されるように、比較例と比較して、実施例では、同じ電流に対して電位が高いことから、過電圧(内部抵抗)が減少することが判明した。
Claims (8)
- 負極と、
空気極と、
前記負極と前記空気極との間に介在する電解質と、
を備え、
前記空気極は、
前記空気極の電解質側に設けられ、カーボンを含有しない酸素発生反応触媒を含む充電用の酸素発生反応層と、
前記空気極の前記電解質側とは反対側に設けられ、カーボンを含有する酸素還元反応触媒を含む放電用の酸素還元反応層と、
前記酸素発生反応層と前記酸素還元反応層との間、又は、前記酸素発生反応層内に設けられた集電体と、
を含む
空気電池。 - 前記酸素発生反応層は、親水性を有する
請求項1又は2に記載の空気電池。 - 前記酸素還元反応層は、疎水性を有する
請求項1又は2に記載の空気電池。 - 前記空気極は、前記酸素発生反応層の前記電解質側の表面に、水及びイオンが透過可能な親水性膜を更に備える、
請求項1乃至3のいずれか一項に記載の空気電池。 - 前記負極と前記親水性膜との間に設けられ、前記親水性膜を前記酸素発生反応層の表面に押し付ける押し付け部材を更に備える
請求項4に記載の空気電池。 - 前記空気極は、前記酸素還元反応層の前記酸素発生反応層とは反対側の表面に、酸素が透過可能な疎水性膜を更に備える、
請求項1乃至5のいずれか一項に記載の空気電池。 - 前記酸素発生反応層は、ペロブスカイト型酸化物La0.2Sr0.8Fe0.6Co0.4O3を含む
請求項1乃至6のいずれか一項に記載の空気電池。 - 前記酸素還元反応層は、ペロブスカイト型酸化物LaMnO3を含む
請求項1乃至7のいずれか一項に記載の空気電池。
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