JP2021101416A - Positive electrode catalyst for metal-air battery, positive electrode for metal-air battery, and metal-air battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属空気電池用正極触媒、金属空気電池用正極及び金属空気電池に関する。 The present invention relates to a positive electrode catalyst for a metal-air battery, a positive electrode for a metal-air battery, and a metal-air battery.
革新型蓄電池の候補の一つである金属空気電池は、空気中の酸素を正極活物質として用い、負極に金属材料を用いる二次電池である。酸素は資源供給、コスト、人体影響等の問題が起こりがたい元素である。また、酸素は、高い酸化力を有しており、金属空気電池には高エネルギー密度が期待される。 A metal-air battery, which is one of the candidates for an innovative storage battery, is a secondary battery that uses oxygen in the air as a positive electrode active material and a metal material for the negative electrode. Oxygen is an element that is unlikely to cause problems such as resource supply, cost, and human impact. In addition, oxygen has a high oxidizing power, and a high energy density is expected for a metal-air battery.
ところで、金属空気電池の空気極では、放電時には酸素(活物質)の4電子還元反応により水酸化物イオンが生成し、一方で、充電時には水酸化物イオンの4電子酸化反応により酸素が発生する。これら4電子の授受を伴う酸素還元反応(以下、「ORR」ということもある。)及び酸素発生反応(以下、「OER」ということもある。)は、速度論的に非常に遅い反応であることから充放電時に大きな過電圧が生じるため、ORR/OERを促進し得る高活性な正極触媒が必要である。 By the way, in the air electrode of a metal-air battery, hydroxide ions are generated by a 4-electron reduction reaction of oxygen (active material) during discharge, while oxygen is generated by a 4-electron oxidation reaction of hydroxide ions during charging. .. The oxygen reduction reaction (hereinafter, also referred to as “ORR”) and the oxygen evolution reaction (hereinafter, also referred to as “OER”) accompanied by the transfer of these four electrons are very slow reactions in terms of kinetics. Therefore, a large overvoltage is generated during charging and discharging, so a highly active positive electrode catalyst capable of promoting ORR / OER is required.
近年では、正極触媒として、ペロブスカイト(ABO3)型遷移金属酸化物の開発が進められている(非特許文献1及び2)。
In recent years, the development of perovskite (ABO 3 ) type transition metal oxides has been promoted as a positive electrode catalyst (
金属空気電池には、入力特性の更なる向上が求められている。 Metal-air batteries are required to have further improved input characteristics.
そこで、本発明は、金属空気電池の入力特性を向上させることができる新規な金属空気電池用正極触媒を提供することを目的の一つとする。 Therefore, one of the objects of the present invention is to provide a novel positive electrode catalyst for a metal-air battery capable of improving the input characteristics of the metal-air battery.
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、FeとCoとNiを含むメリライト型複合酸化物が、金属空気電池用正極触媒として優れたOER活性を示す傾向があり、この複合酸化物を正極触媒に用いることで金属空気電池の入力特性を向上させ得ることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of diligent studies, the present inventors tend to show excellent OER activity as a positive electrode catalyst for a metal-air battery in a melilite-type composite oxide containing Fe, Co, and Ni, and this composite oxide tends to be a positive electrode. We have found that the input characteristics of a metal-air battery can be improved by using it as a catalyst, and have completed the present invention.
本発明の一側面は、下記式(1)で表されるメリライト型複合酸化物を備える、金属空気電池用正極触媒に関する。
(BawSr1−w)2Fe2−2x(CoyNi1−y)x(SizGe1−z)1+xO7 (1)
[式(1)中、w、x、y及びzは、それぞれ、0≦w≦1、0<x<1、0<y<1及び0≦z≦1を満たす。]
One aspect of the present invention relates to a positive electrode catalyst for a metal-air battery, which comprises a melilite type composite oxide represented by the following formula (1).
(Ba w Sr 1-w) 2 Fe 2-2x (Co y Ni 1-y) x (Si z Ge 1-z) 1 + x O 7 (1)
[In the formula (1), w, x, y and z satisfy 0 ≦ w ≦ 1, 0 <x <1, 0 <y <1 and 0 ≦ z ≦ 1, respectively. ]
上記側面の正極触媒によれば、金属空気電池の入力特性を向上させることができる。すなわち、上記側面の正極触媒を金属空気電池の正極(空気極)に用いることで、入力特性に優れる金属空気電池を得ることができる。また、上記側面の正極触媒は、ORR活性にも優れる傾向があり、当該正極触媒を用いることで、金属空気電池の出力特性も向上する傾向がある。さらに、上記側面の正極触媒を用いることで、金属空気電池の寿命特性も向上する傾向がある。 According to the positive electrode catalyst on the above side surface, the input characteristics of the metal-air battery can be improved. That is, by using the positive electrode catalyst on the side surface for the positive electrode (air electrode) of the metal-air battery, a metal-air battery having excellent input characteristics can be obtained. Further, the positive electrode catalyst on the side surface tends to be excellent in ORR activity, and the output characteristics of the metal-air battery tend to be improved by using the positive electrode catalyst. Further, by using the positive electrode catalyst on the above side surface, the life characteristic of the metal-air battery tends to be improved.
式(1)中のxは、0.5≦x≦0.9を満たしてよい。 X in the formula (1) may satisfy 0.5 ≦ x ≦ 0.9.
式(1)中のzは、1未満であってよい。 Z in the formula (1) may be less than 1.
式(1)中のzは、0.1以下であってよい。 Z in the formula (1) may be 0.1 or less.
本発明の他の一側面は、上記側面の金属空気電池用正極触媒を含む触媒層を備える、金属空気電池用正極に関する。 Another aspect of the present invention relates to a positive electrode for a metal-air battery, which comprises a catalyst layer containing the positive electrode catalyst for the metal-air battery on the above side.
上記側面の金属空気電池用正極は、正極拡散層を更に備えてよい。 The positive electrode for a metal-air battery on the side surface may further include a positive electrode diffusion layer.
本発明の他の一側面は、上記側面の金属空気電池用正極と、負極と、電解質とを備える、金属空気電池に関する。 Another aspect of the present invention relates to a metal-air battery including a positive electrode for a metal-air battery, a negative electrode, and an electrolyte on the above side.
本発明によれば、金属空気電池の入力特性を向上させることができる新規な金属空気電池用正極触媒を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a novel positive electrode catalyst for a metal-air battery that can improve the input characteristics of the metal-air battery.
本明細書において、「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。本明細書中にあるパラメータの上限値と下限値とがそれぞれ段階的に記載されている場合、ある段階の上限値と下限値は任意に組み合わせ可能である。また、本明細書において「層」との語には、当該層が存在する領域を観察したときに、当該領域の全体に形成されている場合に加え、当該領域の一部にのみ形成されている場合も含まれる。 In the present specification, the numerical range indicated by using "~" indicates a range including the numerical values before and after "~" as the minimum value and the maximum value, respectively. When the upper limit value and the lower limit value of the parameters in the present specification are described stepwise, the upper limit value and the lower limit value of a certain step can be arbitrarily combined. Further, in the present specification, the term "layer" is used only in a part of the region in addition to the case where the layer is formed in the entire region when the region in which the layer exists is observed. It is also included if there is.
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。ただし、本発明は下記実施形態に何ら限定されるものではない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. However, the present invention is not limited to the following embodiments.
<金属空気電池用正極触媒>
一実施形態の正極触媒は、金属空気電池の正極における酸素反応(特に酸素発生反応)を促進するために用いられる触媒(金属空気電池用正極触媒)であり、下記式(1)で表されるメリライト型複合酸化物(以下、「複合酸化物(1)」ともいう)を備える。
(BawSr1−w)2Fe2−2x(CoyNi1−y)x(SizGe1−z)1+xO7 (1)
[0≦w≦1、0<x<1、0<y<1、0≦z≦1]
<Positive catalyst for metal-air batteries>
The positive electrode catalyst of one embodiment is a catalyst (positive electrode catalyst for a metal-air battery) used to promote an oxygen reaction (particularly an oxygen generation reaction) in the positive electrode of a metal-air battery, and is represented by the following formula (1). A melilite-type composite oxide (hereinafter, also referred to as “composite oxide (1)”) is provided.
(Ba w Sr 1-w) 2 Fe 2-2x (Co y Ni 1-y) x (Si z Ge 1-z) 1 + x O 7 (1)
[0 ≦ w ≦ 1, 0 <x <1, 0 <y <1, 0 ≦ z ≦ 1]
本実施形態の正極触媒は、上記複合酸化物(1)を備えるため、OER活性に優れる傾向があり、当該正極触媒によれば、金属空気電池の入力特性を向上させることができる。この正極触媒は、ORR活性にも優れる傾向があり、当該正極触媒を用いることで、放電時の出力特性も向上する傾向がある。さらに、充放電を繰り返した場合にも優れた入出力特性が維持されるという効果も得られる傾向がある。すなわち、本実施形態の正極触媒によれば、優れた寿命特性が得られる傾向がある。 Since the positive electrode catalyst of the present embodiment includes the composite oxide (1), it tends to have excellent OER activity, and the positive electrode catalyst can improve the input characteristics of the metal-air battery. This positive electrode catalyst tends to be excellent in ORR activity, and by using the positive electrode catalyst, the output characteristics at the time of discharge also tend to be improved. Further, there is a tendency to obtain an effect that excellent input / output characteristics are maintained even when charging / discharging is repeated. That is, according to the positive electrode catalyst of the present embodiment, excellent life characteristics tend to be obtained.
一般に、「メリライト型化合物」とは、A2MM’2O7(Aは1〜3族の陽イオン、M及びM’は2価以上の遷移金属又は非遷移金属であり、M及びM’のいずれも四配位サイトに配置される)で表される化合物群をいい、メリライト型構造中で遷移金属は、全て四配位サイトに配置される。メリライト型複合酸化物は、既存の金属空気電池用正極触媒材料として用いられるペロブスカイト型複合酸化物に比べて、遷移金属イオン配位する酸化物イオンの数が少ない。このように、酸化物イオンが遷移金属イオンに対し疎に配位するものであるため、メリライト型複合酸化物は、ペロブスカイト型複合酸化物に比べて、触媒反応の起点となる吸着能が高く、これにより優れたOER活性及びORR活性を示す傾向があると考えられる。 Generally, "melilite type compound", A 2 MM '2 O 7 (A 1-3 group cations, M and M' is a divalent or more transition metals or non-transition metals, M and M ' Refers to a group of compounds represented by (all of which are arranged at the tetracoordinated site), and all transition metals in the melilite type structure are arranged at the tetracoordinated site. The melilite-type composite oxide has a smaller number of oxide ions that coordinate transition metal ions than the perovskite-type composite oxide used as a positive electrode catalyst material for existing metal-air batteries. In this way, since the oxide ion is sparsely coordinated with the transition metal ion, the melilite-type composite oxide has a higher adsorption capacity as a starting point of the catalytic reaction than the perovskite-type composite oxide. It is considered that this tends to show excellent OER activity and ORR activity.
複合酸化物(1)は、上記メリライト型化合物とは異なる化学組成であるが、メリライト型構造を有する。特に、複合酸化物(1)はNiを有していることを一つの特徴としているが、Niはほぼすべての結晶性酸化物中で6配位八面体サイト若しくは平面4配位サイトに配置されるため、4配位四面体サイトのみが存在するメリライト型構造の複合酸化物でNiを含む化合物を合成することができることは、意外な結果であり、本発明者らが初めて見出したことである。 The composite oxide (1) has a chemical composition different from that of the melilite-type compound, but has a melilite-type structure. In particular, the composite oxide (1) is characterized by having Ni, but Ni is arranged at a hexacoordinated octahedral site or a planar tetracoordinated site in almost all crystalline oxides. Therefore, it is a surprising result that a compound containing Ni can be synthesized with a composite oxide having a melilite-type structure in which only tetracoordinated tetrahedral sites are present, and this is the first discovery by the present inventors. ..
さらに、複合酸化物(1)は、他のメリライト型複合酸化物と比較しても、優れたOER活性及びORR活性を示す傾向がある。この理由は明らかではないが、(i)メリライト型構造が化学組成について高い柔軟性を有しており、FeとCoとNiの3種の遷移金属を幅広い組成範囲で固溶可能であること、及び、(ii)これら3種の遷移金属間での大きな相乗効果が得られることが理由として考えられる。 Furthermore, the composite oxide (1) tends to exhibit excellent OER activity and ORR activity as compared with other melilite-type composite oxides. The reason for this is not clear, but (i) the melilite-type structure has high flexibility in chemical composition, and three types of transition metals, Fe, Co, and Ni, can be dissolved in a wide composition range. And (ii) it is considered that the reason is that a large synergistic effect can be obtained among these three types of transition metals.
また、複合酸化物(1)は、優れた化学的安定性を有し、例えばアルカリ浸漬させた場合にはアルカリ溶液へ溶解し難い。これは、複合酸化物(1)が、酸化数が+4で非常に安定なSiイオン又はGeイオンを含むためである。 Further, the composite oxide (1) has excellent chemical stability, and is difficult to dissolve in an alkaline solution, for example, when immersed in an alkali. This is because the composite oxide (1) contains a very stable Si ion or Ge ion having an oxidation number of +4.
式(1)におけるwは、0≦w≦1を満たす。すなわち、BaとSrの比は、w:1−wである。wは、整数であっても少数であってもよい。wは、0であっても0より大きくてもよく、1であっても1より小さくてもよい。すなわち、複合酸化物(1)は、Ba及びSrの一方のみを含んでいても、両方を含んでいてもよい。wは、0.5以下、0.2以下、0.1以下又は0であってよい。wは、0.5以上、0.7以上、0.9以上又は1.0であってよい。 W in the formula (1) satisfies 0 ≦ w ≦ 1. That is, the ratio of Ba to Sr is w: 1-w. w may be an integer or a small number. w may be 0 or greater than 0, and may be 1 or less than 1. That is, the composite oxide (1) may contain only one of Ba and Sr, or may contain both. w may be 0.5 or less, 0.2 or less, 0.1 or less, or 0. w may be 0.5 or more, 0.7 or more, 0.9 or more, or 1.0.
式(1)におけるxは、0<x<1である。すなわち、複合酸化物(1)は、FeとCoと、Niとを含み、且つ、Si及び/又はGeを含む。xは、整数であっても少数であってもよい。OER活性により優れ、より優れた入力特性が得られる観点では、xは、好ましくは0.2以上であり、より好ましくは0.4以上であり、更に好ましくは0.5以上であり、特に好ましくは0.6以上である。OER活性により優れ、より優れた入力特性が得られる観点では、xは、好ましくは0.97以下であり、より好ましくは0.95以下であり、更に好ましくは0.9以下であり、特に好ましくは0.8以下である。これらの観点から、xは、0.2≦x≦0.97を満たすことが好ましく、0.4≦x≦0.95を満たすことがより好ましく、0.5≦x≦0.9を満たすことが更に好ましく、0.6≦x≦0.8を満たすことが特に好ましい。 X in the equation (1) is 0 <x <1. That is, the composite oxide (1) contains Fe, Co, and Ni, and also contains Si and / or Ge. x may be an integer or a small number. From the viewpoint that the OER activity is more excellent and more excellent input characteristics can be obtained, x is preferably 0.2 or more, more preferably 0.4 or more, still more preferably 0.5 or more, and particularly preferably. Is 0.6 or more. From the viewpoint that the OER activity is more excellent and more excellent input characteristics can be obtained, x is preferably 0.97 or less, more preferably 0.95 or less, still more preferably 0.9 or less, and particularly preferably. Is 0.8 or less. From these viewpoints, x preferably satisfies 0.2 ≦ x ≦ 0.97, more preferably 0.4 ≦ x ≦ 0.95, and more preferably 0.5 ≦ x ≦ 0.9. It is more preferable, and it is particularly preferable to satisfy 0.6 ≦ x ≦ 0.8.
式(1)におけるyは、0<y<1である。すなわち、CoとNiの比は、y:1−yである。yは、整数であっても少数であってもよい。yは、0.1以上、0.2以上、0.3以上、0.4以上、0.5以上又は0.6以上であってよく、0.9以下、0.8以下、0.7以下、0.6以下、0.5以下又は0.4以下であってよい。 Y in the formula (1) is 0 <y <1. That is, the ratio of Co to Ni is y: 1-y. y may be an integer or a small number. y may be 0.1 or more, 0.2 or more, 0.3 or more, 0.4 or more, 0.5 or more or 0.6 or more, and 0.9 or less, 0.8 or less, 0.7. Hereinafter, it may be 0.6 or less, 0.5 or less, or 0.4 or less.
複合酸化物(1)がBaを含む(すなわち、wが0より大きい)場合、OER活性により優れ、より優れた入力特性が得られる観点では、yは、好ましくは0.4以上であり、より好ましくは0.5以上である。複合酸化物(1)がSrを含み(すなわち、wが1より小さく)、xが0.7以上(例えば0.7≦x≦0.9)である場合、OER活性により優れ、より優れた入力特性が得られる観点では、yは、好ましくは0.5以上であり、より好ましくは0.6以上であり、更に好ましくは0.7以上である。複合酸化物(1)がSrを含み(すなわち、wが1より小さく)、xが0.7未満(例えば、0.5≦x<7)である場合、OER活性により優れ、より優れた入力特性が得られる観点では、yは、好ましくは0.5以下であり、より好ましくは0.4以下であり、更に好ましくは0.35以下である。 When the composite oxide (1) contains Ba (that is, w is greater than 0), y is preferably 0.4 or more, and more, from the viewpoint of obtaining better OER activity and better input characteristics. It is preferably 0.5 or more. When the composite oxide (1) contains Sr (ie, w is less than 1) and x is 0.7 or greater (eg, 0.7 ≦ x ≦ 0.9), it is better and better at OER activity. From the viewpoint of obtaining input characteristics, y is preferably 0.5 or more, more preferably 0.6 or more, and further preferably 0.7 or more. When the composite oxide (1) contains Sr (ie, w is less than 1) and x is less than 0.7 (eg, 0.5 ≤ x <7), it is better for OER activity and better input. From the viewpoint of obtaining the characteristics, y is preferably 0.5 or less, more preferably 0.4 or less, and further preferably 0.35 or less.
式(1)におけるzは、0≦z≦1を満たす。すなわち、SiとGeの比は、z:1−zである。zは、整数であっても少数であってもよい。zは、0であっても0より大きくてもよく、1であっても1より小さくてもよい。すなわち、複合酸化物(1)は、Si及びGeの一方のみを含んでいても、両方を含んでいてもよい。OER活性により優れ、より優れた入力特性が得られる観点では、zは、好ましくは1未満であり、より好ましくは0.7以下であり、更に好ましくは0.5以下であり、特に好ましくは0.2以下であり、極めて好ましくは0.1以下である。一方、工業的にはzが大きいほど有利である。 Z in the equation (1) satisfies 0 ≦ z ≦ 1. That is, the ratio of Si to Ge is z: 1-z. z may be an integer or a small number. z may be 0 or greater than 0, and may be 1 or less than 1. That is, the composite oxide (1) may contain only one of Si and Ge, or may contain both. From the viewpoint that the OER activity is more excellent and more excellent input characteristics can be obtained, z is preferably less than 1, more preferably 0.7 or less, still more preferably 0.5 or less, and particularly preferably 0. It is .2 or less, and extremely preferably 0.1 or less. On the other hand, industrially, the larger z is, the more advantageous it is.
複合酸化物(1)の形状は、特に限定されず、使用する金属空気電池の仕様により適宜選択することができる。複合酸化物(1)の形状は、例えば、粒子状又はバルク状であり、好ましくは粒子状である。 The shape of the composite oxide (1) is not particularly limited, and can be appropriately selected depending on the specifications of the metal-air battery to be used. The shape of the composite oxide (1) is, for example, particulate or bulk, preferably particulate.
複合酸化物(1)の粒子径は、特に限定されず、0.01μm以上、0.02μm以上、1μm以上又は2μm以上であってよく、50μm以下、20μm以下、1μm以下又は0.5μm以下であってよい。なお、本明細書中の粒子径とは、透過型電子顕微鏡(TEM)によって測定される体積平均粒子径である。 The particle size of the composite oxide (1) is not particularly limited and may be 0.01 μm or more, 0.02 μm or more, 1 μm or more or 2 μm or more, and is 50 μm or less, 20 μm or less, 1 μm or less or 0.5 μm or less. It may be there. The particle size in the present specification is a volume average particle size measured by a transmission electron microscope (TEM).
複合酸化物(1)の比表面積は、特に限定されないが、触媒活性により優れる観点では好ましくは0.1m2/g以上であり、より好ましくは0.5m2/g以上であり、更に好ましくは0.7m2/g以上であり、特に好ましくは1m2/g以上である。複合酸化物(1)の比表面積は、100m2/g以下であってよく、耐久性(例えばアルカリへの溶解しにくさ)の観点では、好ましくは10m2/g以下であり、より好ましくは9m2/g以下である。なお、本明細書中の比表面積とは、前処理装置(Microtrac BEL製BELPREP−vacII製)を用いて試料に前処理を施した後、その処理後の試料について比表面積/細孔分布測定装置(MicrotracBEL製BELSORP−miniII製)を用いてBET法により測定した値をいう。
The specific surface area of the composite oxide (1) is not particularly limited, but is preferably 0.1 m 2 / g or more, more preferably 0.5 m 2 / g or more, and further preferably 0.5
本実施形態の正極触媒は、1種の複合酸化物(1)のみからなっていてよく、複数種の複合酸化物(1)を備えていてもよい。また、本実施形態の正極触媒は、複合酸化物(1)以外の他の複合酸化物を更に備えていてもよい。例えば、ORR活性に優れる複合酸化物と、OER活性に優れる複合酸化物とを組み合わせて、ORR活性及びOER活性のいずれにも優れる正極触媒を得ることもできる。正極触媒中の複合酸化物(1)の含有量は、正極触媒の全質量を基準として、50質量%以上、70質量%以上、90質量%以上、97質量%以上又は100質量%であってよい。 The positive electrode catalyst of the present embodiment may consist of only one type of composite oxide (1), and may include a plurality of types of composite oxides (1). Further, the positive electrode catalyst of the present embodiment may further include a composite oxide other than the composite oxide (1). For example, a positive electrode catalyst having both excellent ORR activity and OER activity can be obtained by combining a composite oxide having excellent ORR activity and a composite oxide having excellent OER activity. The content of the composite oxide (1) in the positive electrode catalyst is 50% by mass or more, 70% by mass or more, 90% by mass or more, 97% by mass or more, or 100% by mass based on the total mass of the positive electrode catalyst. Good.
上記実施形態の正極触媒における複合酸化物(1)の製造方法としては、特に限定されるものではなく、セラミックス材料の各種製造方法を用いることができる。例えば、錯体重合法、水熱合成法等の液相法、焼結法等の固相法などを用いることができる。このうち、液相法によれば、低温焼成でも化学的に均一性の高い粒子を得ることができ、その結果として小粒径・高比表面積でより高いORR活性及びOER活性を示す正極触媒を得ることができる。 The method for producing the composite oxide (1) in the positive electrode catalyst of the above embodiment is not particularly limited, and various methods for producing a ceramic material can be used. For example, a liquid phase method such as a complex polymerization method or a hydrothermal synthesis method, a solid phase method such as a sintering method, or the like can be used. Of these, according to the liquid phase method, particles with high chemical uniformity can be obtained even by low-temperature firing, and as a result, a positive electrode catalyst exhibiting higher ORR activity and OER activity with a small particle size and a high specific surface area can be obtained. Obtainable.
複合酸化物(1)は、例えばアモルファス金属錯体法により合成することができる。この方法によれば、固相法に比べ焼成温度を低くすることができる。そのため、この方法は、複合酸化物を製造するためのエネルギーコストに優れるものである。この方法では、まず、金属源を、目的生成物中に含まれる金属の化学量論比と同様になるよう純水に添加し溶解させ、クエン酸を加えて均一になるよう撹拌し、原料溶液を得る(溶液調製工程)。次に、原料溶液を加熱濃縮してクエン酸ゲルを製造する(ゲル化工程)。その後、クエン酸ゲルに熱処理を施すことによって有機分を分解させることで、粉体の前駆体を得る(前駆体調製工程)。この前駆体を粉砕し(粉砕工程)、焼成することで(焼成工程)、複合酸化物(1)が得られる。ただし、粉砕工程は任意の工程であり、必ずしも前駆体を粉砕する必要はない。 The composite oxide (1) can be synthesized, for example, by the amorphous metal complex method. According to this method, the firing temperature can be lowered as compared with the solid phase method. Therefore, this method is excellent in energy cost for producing the composite oxide. In this method, first, the metal source is added and dissolved in pure water so as to be similar to the chemical ratio of the metal contained in the target product, citric acid is added and stirred so as to be uniform, and the raw material solution is prepared. (Solution preparation step). Next, the raw material solution is heated and concentrated to produce a citric acid gel (gelling step). Then, the citric acid gel is heat-treated to decompose organic substances to obtain a powder precursor (precursor preparation step). By pulverizing this precursor (pulverizing step) and calcining it (calcination step), the composite oxide (1) is obtained. However, the pulverization step is an arbitrary step, and it is not always necessary to pulverize the precursor.
溶液調製工程で用いるSr源、Ba源、Fe源、Co源及びNi源としては、特に限定されず、例えばこれらの金属の硝酸塩又は酢酸塩を用いることができる。 The Sr source, Ba source, Fe source, Co source and Ni source used in the solution preparation step are not particularly limited, and for example, nitrates or acetates of these metals can be used.
溶液調製工程で用いるGe源としては、特に限定されず、例えば酸化ゲルマニウム及び/又はゲルマニウム錯体を用いることができる。ゲルマニウム錯体としては、例えばクエン酸錯体、グリコール酸錯体、乳酸錯体、りんご酸錯体、マロン酸錯体、フマル酸錯体、マレイン酸錯体等を用いることができる。また、ゲルマニウム錯体として、カルボキシ基(−COOH)とヒドロキシ基(−OH)とを有し且つこれらの官能基を複数個持つキレート剤の錯体等を用いることもできる。このようなキレート剤は、分子内のカルボキシ基及びヒドロキシ基が脱プロトンしたイオンが陽イオンに配位しやすく、これらの官能基を2以上有することにより、陽イオンを挟むように配位(キレート)し、錯形成能が高い。なお、このようなキレート剤に限られず、他のキレート剤でも、ゲルマニウムと錯体を形成し、そのゲルマニウム錯体が水に溶解可能なものであれば用いることができる。 The Ge source used in the solution preparation step is not particularly limited, and for example, germanium oxide and / or germanium complex can be used. As the germanium complex, for example, a citric acid complex, a glycolic acid complex, a lactic acid complex, an apple acid complex, a malonic acid complex, a fumaric acid complex, a maleic acid complex and the like can be used. Further, as the germanium complex, a complex of a chelating agent having a carboxy group (-COOH) and a hydroxy group (-OH) and having a plurality of these functional groups can also be used. In such a chelating agent, an ion deprotoned by a carboxy group and a hydroxy group in the molecule is easily coordinated to a cation, and by having two or more of these functional groups, the ion is coordinated so as to sandwich the cation (chelate). ) And has a high ability to form complex. Not limited to such a chelating agent, other chelating agents can be used as long as they form a complex with germanium and the germanium complex is soluble in water.
通常、固相法におけるゲルマニウム化合物の出発原料としては、酸化ゲルマニウム(IV)が用いられる。一方で、酸化ゲルマニウム(IV)は水に溶解しないため、特に水を溶媒とする液相法における出発原料としては適当でない。また、酸化ゲルマニウム(IV)は、強塩基の水溶液には溶解するが、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等を用いて強塩基の水溶液を調製してゲルマニウムを溶解させても、原料溶液がナトリウム、カリウム等の金属を含むこととなり、生成物中に意図しない金属イオンが含まれる可能性がある。また、液相法における出発原料として、塩化ゲルマニウム(IV)が挙げられる。この塩化ゲルマニウム(IV)は、グリコールにも溶解するが、酸化ゲルマニウム(IV)が析出するおそれがあり、水を主とした溶媒にすることはできない。これに対し、上述の水溶性ゲルマニウム錯体を用いることにより、均一且つ安定なゲルマニウム源の水溶液を得ることができ、ゲルマニウム化合物の均一な液相合成が可能となる。その結果として、メリライト型複合酸化物の低温合成なプロセスを提供することができる。 Usually, germanium oxide (IV) is used as a starting material for the germanium compound in the solid phase method. On the other hand, germanium oxide (IV) is insoluble in water, so it is not suitable as a starting material especially in the liquid phase method using water as a solvent. Further, germanium oxide (IV) is soluble in an aqueous solution of a strong base, but even if an aqueous solution of a strong base is prepared using, for example, sodium hydroxide or potassium hydroxide and the germanium is dissolved, the raw material solution is sodium. , Potassium and other metals will be included, and there is a possibility that unintended metal ions may be contained in the product. Further, as a starting material in the liquid phase method, germanium chloride (IV) can be mentioned. This germanium chloride (IV) is also soluble in glycol, but germanium oxide (IV) may precipitate, and water cannot be used as the main solvent. On the other hand, by using the above-mentioned water-soluble germanium complex, a uniform and stable aqueous solution of a germanium source can be obtained, and a uniform liquid phase synthesis of a germanium compound becomes possible. As a result, a low temperature synthetic process of melilite-type composite oxide can be provided.
上述のゲルマニウム錯体の中でも、コスト、水への溶解度等の観点から、クエン酸錯体を用いることが好ましい。なお、クエン酸錯体は、酸化ゲルマニウムを、クエン酸水溶液に溶解することにより調製することができる。 Among the above-mentioned germanium complexes, it is preferable to use a citric acid complex from the viewpoint of cost, solubility in water, and the like. The citric acid complex can be prepared by dissolving germanium oxide in an aqueous citric acid solution.
溶液調製工程で用いるSi源としては、特に限定されず、例えばプロピレングリコール修飾シラン、エチレングリコール修飾シラン、ポリエチレングリコール修飾シラン等のグリコール修飾シランを用いることができる。なお、このようなグリコール修飾シランは、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン等のテトラアルコキシシランと、グリコールと、塩酸(触媒)とを混合することにより調製することができる。より詳細な調製方法は、例えば特開2010−7032号公報に開示されているため、ここでの記載は省略する。なお、テトラアルコキシシランとしては、他の金属源との混和性の観点等から、テトラメトキシシランを用いることが好ましい。 The Si source used in the solution preparation step is not particularly limited, and for example, glycol-modified silanes such as propylene glycol-modified silane, ethylene glycol-modified silane, and polyethylene glycol-modified silane can be used. Such glycol-modified silanes can be prepared by mixing tetraalkoxysilanes such as tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, and tetraisopropoxysilane, glycol, and hydrochloric acid (catalyst). it can. A more detailed preparation method is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-7032, and thus the description thereof is omitted here. As the tetraalkoxysilane, it is preferable to use tetramethoxysilane from the viewpoint of miscibility with other metal sources.
溶液調製工程で用いる原料溶液中のクエン酸添加量は、原料溶液中の全金属イオンに対し、モル比で3〜5倍とすることが好ましい。これにより、後段のゲル化工程でゲルを効率的に生成することができる。 The amount of citric acid added to the raw material solution used in the solution preparation step is preferably 3 to 5 times the molar ratio of all metal ions in the raw material solution. As a result, gel can be efficiently produced in the subsequent gelation step.
ゲル化工程における加熱濃縮の方法としては、特に限定されず、例えば恒温槽や恒温炉を用いることができる。加熱濃縮の温度としては、特に限定されないが、例えば80℃以上150℃以下で加熱することが好ましく、90℃以上140℃以下で加熱することがより好ましい。 The method of heat concentration in the gelling step is not particularly limited, and for example, a constant temperature bath or a constant temperature furnace can be used. The temperature for heat concentration is not particularly limited, but is preferably heated at, for example, 80 ° C. or higher and 150 ° C. or lower, and more preferably 90 ° C. or higher and 140 ° C. or lower.
前駆体調製工程における熱処理の温度は、有機物が分解する温度であれば特に限定されないが、例えば250℃以上600℃であることが好ましく、300℃以上550℃以下であることがより好ましく、400℃以上500℃以下であることが更に好ましい。 The temperature of the heat treatment in the precursor preparation step is not particularly limited as long as it is the temperature at which the organic matter is decomposed, but is preferably 250 ° C. or higher and 600 ° C., more preferably 300 ° C. or higher and 550 ° C. or lower, and 400 ° C. It is more preferably 500 ° C. or lower.
粉砕工程では、従来公知の粉砕装置を用いることができる。粉砕工程は、複合酸化物(1)の粒子径が上述した粒子径となるように実施することができる。 In the crushing step, a conventionally known crushing device can be used. The pulverization step can be carried out so that the particle size of the composite oxide (1) becomes the above-mentioned particle size.
焼成工程における焼成温度は、特に限定されず、例えば800℃以上1200℃以下であることが好ましく、850℃以上1150℃以下であることがより好ましく、900℃以上1100℃以下であることが更に好ましい。 The firing temperature in the firing step is not particularly limited, and is preferably 800 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower, more preferably 850 ° C. or higher and 1150 ° C. or lower, and further preferably 900 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower. ..
以上説明した正極触媒は、公知の金属空気電池に用いられる空気極に広く適用可能であり、例えば、車載用水系空気電池向けのバイファンクショナル空気極への適用が考えられる。 The positive electrode catalyst described above can be widely applied to an air electrode used in a known metal-air battery, and for example, it can be applied to a bifunctional air electrode for an in-vehicle water-based air battery.
<空気極及び金属空気電池>
以下、上記実施形態の正極触媒が用いられる金属空気電池用正極(空気極)及び当該空正極を備える金属空気電池の一例について説明する。
<Air electrode and metal-air battery>
Hereinafter, an example of a positive electrode (air electrode) for a metal-air battery in which the positive electrode catalyst of the above embodiment is used and a metal-air battery including the empty positive electrode will be described.
金属空気電池は、空気極(正極)と、負極と、電解質と、を少なくとも備える。金属空気電池では、電解質が少なくとも空気極と負極との間に配置されることで、空気極と負極との間のイオン伝導が行われる。金属空気電池は、空気極(正極)と、負極と、電解質と、を少なくとも備える一つのセル(単電池)によって構成されていてもよく、複数のセルで構成されていてもよい。 The metal-air battery includes at least an air electrode (positive electrode), a negative electrode, and an electrolyte. In a metal-air battery, an electrolyte is arranged at least between the air electrode and the negative electrode, so that ion conduction is performed between the air electrode and the negative electrode. The metal-air battery may be composed of at least one cell (cell battery) including an air electrode (positive electrode), a negative electrode, and an electrolyte, or may be composed of a plurality of cells.
金属空気電池は、空気極と負極との間に短絡抑制のためのセパレータを更に備えてよい。セパレータは必須の構成要素ではない。 The metal-air battery may further include a separator for suppressing a short circuit between the air electrode and the negative electrode. The separator is not an essential component.
空気極、負極、電解質及びセパレータは筐体(電池ケース)に収容されていてよい。筐体の形状としては、具体的にはコイン型、平板型、円筒型、ラミネート型等を挙げることができる。筐体は、大気開放型の電池ケースであってよく、密閉型の電池ケースであってもよい。大気開放型の電池ケースは、少なくとも空気極が充分に大気と接触可能な構造を有する電池ケースである。一方、筐体が密閉型電池ケースである場合は、密閉型電池ケースに、気体(空気)の導入管及び排気管を設けることが好ましい。この場合、導入・排気する気体は、酸素濃度が高いことが好ましく、純酸素であることがより好ましい。また、放電時には酸素濃度を高くし、充電時には酸素濃度を低くすることが好ましい。 The air electrode, the negative electrode, the electrolyte and the separator may be housed in a housing (battery case). Specific examples of the shape of the housing include a coin type, a flat plate type, a cylindrical type, and a laminated type. The housing may be an open-air battery case or a closed battery case. The open-air battery case is a battery case having a structure in which at least the air electrode can sufficiently contact the atmosphere. On the other hand, when the housing is a closed battery case, it is preferable to provide a gas (air) introduction pipe and an exhaust pipe in the closed battery case. In this case, the gas to be introduced / exhausted preferably has a high oxygen concentration, and more preferably pure oxygen. Further, it is preferable to increase the oxygen concentration at the time of discharging and decrease the oxygen concentration at the time of charging.
金属空気電池は、例えば、筐体内に空気極を配置した後、電解質を筐体内に注入し、負極及びセパレータを電解質に浸すことで得ることができる。 A metal-air battery can be obtained, for example, by arranging an air electrode in a housing, injecting an electrolyte into the housing, and immersing a negative electrode and a separator in the electrolyte.
以下、金属空気電池の各構成要素について説明する。 Hereinafter, each component of the metal-air battery will be described.
(空気極)
空気極は、集電体(空気極集電体)と、当該集電体に設けられた触媒層及びガス拡散層と、を備える。ただし、ガス拡散層は必須の構成要素ではない。
(Air pole)
The air electrode includes a current collector (air electrode current collector) and a catalyst layer and a gas diffusion layer provided in the current collector. However, the gas diffusion layer is not an essential component.
空気極集電体、触媒層及びガス拡散層の配置は特に限定されないが、典型的には、ガス拡散層が外気側となり、触媒層が電解質側となるように配置される。また、空気極集電体は、最も外気側となるように(すなわち、ガス拡散層の触媒層とは反対側)に配置されてよく、触媒層とガス拡散層との間に配置されてもよい。 The arrangement of the air electrode current collector, the catalyst layer and the gas diffusion layer is not particularly limited, but typically, the gas diffusion layer is arranged on the outside air side and the catalyst layer is arranged on the electrolyte side. Further, the air electrode current collector may be arranged so as to be on the outermost air side (that is, on the side opposite to the catalyst layer of the gas diffusion layer), and may be arranged between the catalyst layer and the gas diffusion layer. Good.
空気極集電体は、例えば、ステンレス鋼、銅、ニッケル等の導電性を有する金属材料で構成される。集電体の形状は、特に限定されず、例えば、メッシュ状である。空気極集電体にはリード(空気極リード)が接続されている。空気極リードの先端には空気極端子(正極端子)が設けられている。 The air electrode current collector is made of a conductive metal material such as stainless steel, copper, or nickel. The shape of the current collector is not particularly limited, and is, for example, a mesh shape. A lead (air electrode lead) is connected to the air electrode current collector. An air electrode terminal (positive electrode terminal) is provided at the tip of the air electrode lead.
触媒層は、上記実施形態の正極触媒を含む。触媒層は、導電性材料を更に含んでいてよい。触媒層中において正極触媒及び導電性材料は均一に分散されていることが好ましい。触媒層中では、正極触媒が、導電性材料に担持されていてもよい。 The catalyst layer contains the positive electrode catalyst of the above embodiment. The catalyst layer may further contain a conductive material. It is preferable that the positive electrode catalyst and the conductive material are uniformly dispersed in the catalyst layer. In the catalyst layer, the positive electrode catalyst may be supported on a conductive material.
触媒層中の正極触媒の含有量は、寿命特性と入出力特性のバランスがより良好となる観点から、触媒層の全質量を基準として、好ましくは20質量%以上であり、より好ましくは40質量%以上であり、更に好ましくは60質量%以上である。触媒層中の正極触媒の含有量は、寿命特性と入出力特性のバランスがより良好となる観点から、触媒層の全質量を基準として、好ましくは90質量%以下であり、より好ましくは80質量%以下であり、更に好ましくは70質量%以下である。本実施形態では、複合酸化物(1)の含有量が、触媒層の全質量を基準として、上記範囲であることが好ましい。 The content of the positive electrode catalyst in the catalyst layer is preferably 20% by mass or more, more preferably 40% by mass, based on the total mass of the catalyst layer, from the viewpoint of improving the balance between the life characteristics and the input / output characteristics. % Or more, more preferably 60% by mass or more. The content of the positive electrode catalyst in the catalyst layer is preferably 90% by mass or less, more preferably 80% by mass, based on the total mass of the catalyst layer, from the viewpoint of improving the balance between the life characteristics and the input / output characteristics. % Or less, more preferably 70% by mass or less. In the present embodiment, the content of the composite oxide (1) is preferably in the above range with reference to the total mass of the catalyst layer.
導電性材料としては、例えば、黒鉛、カーボンブラック、ケッチェンブラック等が挙げられる。導電性材料として、黒鉛、カーボンブラック、ケッチェンブラック等を用いる場合には、製造コストを低減しつつ、寿命特性と入出力特性とを高度に両立することができる。 Examples of the conductive material include graphite, carbon black, Ketjen black and the like. When graphite, carbon black, Ketjen black or the like is used as the conductive material, it is possible to achieve both life characteristics and input / output characteristics at a high level while reducing the manufacturing cost.
触媒層中の導電性材料の含有量は、入出力特性がより向上する観点から、触媒層の全質量を基準として、好ましくは30質量%以上であり、より好ましくは50質量%以上であり、更に好ましくは60質量%以上である。触媒層中の導電性材料の含有量は、寿命特性がより向上する観点から、触媒層の全質量を基準として、好ましくは30質量%以下であり、より好ましくは15質量%以下であり、更に好ましくは5質量%以下である。 The content of the conductive material in the catalyst layer is preferably 30% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, based on the total mass of the catalyst layer, from the viewpoint of further improving the input / output characteristics. More preferably, it is 60% by mass or more. The content of the conductive material in the catalyst layer is preferably 30% by mass or less, more preferably 15% by mass or less, and further preferably 15% by mass or less, based on the total mass of the catalyst layer, from the viewpoint of further improving the life characteristics. It is preferably 5% by mass or less.
触媒層は、正極触媒及び導電性材料以外の他の成分を更に含んでいてよい。他の成分としては、例えば、結着剤等が挙げられる。 The catalyst layer may further contain components other than the positive electrode catalyst and the conductive material. Examples of other components include a binder and the like.
結着剤としては、フッ素系バインダー等が挙げられ、好ましくはポリテトラフルオロエチレン(PTFE)が用いられる。結着剤の含有量は、例えば、触媒層の全質量を基準として、1質量%以上であってよく、30質量%以下であってよい。 Examples of the binder include a fluorine-based binder and the like, and polytetrafluoroethylene (PTFE) is preferably used. The content of the binder may be, for example, 1% by mass or more and 30% by mass or less based on the total mass of the catalyst layer.
触媒層の厚さは、例えば、0.5μm以上であってよく、500μm以下であってよい。 The thickness of the catalyst layer may be, for example, 0.5 μm or more and 500 μm or less.
ガス拡散層は、導電性を有するとともに、触媒層での反応に使用される酸素ガスを拡散する機能を有する。そのため、空気極がガス拡散層を備える場合、触媒層への上記ガスの供給効率が向上し、電池特性(例えば入出力特性)が向上する傾向がある。 The gas diffusion layer has conductivity and also has a function of diffusing oxygen gas used for the reaction in the catalyst layer. Therefore, when the air electrode includes a gas diffusion layer, the efficiency of supplying the gas to the catalyst layer is improved, and the battery characteristics (for example, input / output characteristics) tend to be improved.
ガス拡散層は、例えば導電性材料を含む。導電性材料としては、上述した触媒層に用いられる導電性材料が挙げられる。ガス拡散層における導電性材料の含有量は、例えば、ガス拡散層の全質量を基準として、65質量%以上であってよく、99質量%以下であってよい。 The gas diffusion layer contains, for example, a conductive material. Examples of the conductive material include the conductive material used for the catalyst layer described above. The content of the conductive material in the gas diffusion layer may be, for example, 65% by mass or more and 99% by mass or less based on the total mass of the gas diffusion layer.
ガス拡散層は、触媒層に含まれ得る結着剤等の他の成分を更に含んでいてもよい。これらの成分の例及び好ましい態様は、触媒層の場合と同じである。結着剤の含有量は、例えば、ガス拡散層の全質量を基準として、5質量%以上であってよく、35質量%以下であってよい。 The gas diffusion layer may further contain other components such as a binder that may be contained in the catalyst layer. Examples and preferred embodiments of these components are the same as for the catalyst layer. The content of the binder may be, for example, 5% by mass or more and 35% by mass or less based on the total mass of the gas diffusion layer.
ガス拡散層の厚さは、例えば、0.5μm以上であってよく、500μm以下であってよい。 The thickness of the gas diffusion layer may be, for example, 0.5 μm or more and 500 μm or less.
触媒層の厚さとガス拡散層の厚さの合計は、例えば、1μm以上であってよく、1000μm以下であってよい。 The total thickness of the catalyst layer and the thickness of the gas diffusion layer may be, for example, 1 μm or more and 1000 μm or less.
上記空気極は、例えば以下のようにして作製することができる。 The air electrode can be produced, for example, as follows.
まず、導電性材料と、分散溶媒と、結着剤と、を乳鉢内で混合することで、ガス拡散層形成用組成物(例えばスラリー状組成物)を作製する。分散溶媒としては、例えば、水、エタノール等のアルコールなどが挙げられる。ガス拡散層形成用組成物における導電性材料、結着剤の含有量は、ガス拡散層における各成分の含有量が上述した範囲内となるように調整してよい。 First, a composition for forming a gas diffusion layer (for example, a slurry-like composition) is prepared by mixing a conductive material, a dispersion solvent, and a binder in a mortar. Examples of the dispersion solvent include water, alcohols such as ethanol, and the like. The content of the conductive material and the binder in the composition for forming the gas diffusion layer may be adjusted so that the content of each component in the gas diffusion layer is within the above-mentioned range.
ガス拡散層形成用組成物の作製時には、分散剤を更に添加してもよい。分散剤としては、導電性材料に分散安定性を付与し得るものであれば特に限定されず、例えば、オクチルフェノールエトキシレート等の非イオン界面活性剤を使用可能である。オクチルフェノールエトキシレートとしては、Triton X−100が好ましく用いられる。分散剤の添加量は、例えば、導電性材料100質量部に対して、10質量部以上であってよく、60質量部以下であってよい。 When preparing the composition for forming a gas diffusion layer, a dispersant may be further added. The dispersant is not particularly limited as long as it can impart dispersion stability to the conductive material, and for example, a nonionic surfactant such as octylphenol ethoxylate can be used. As the octylphenol ethoxylate, Triton X-100 is preferably used. The amount of the dispersant added may be, for example, 10 parts by mass or more and 60 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the conductive material.
また、正極触媒と、導電性材料と、結着剤と、を混合することで、触媒層形成用組成物(例えばインク組成物)を作製する。触媒層形成用組成物の作製には、正極触媒をそのまま使用してもよいし、担体に担持した状態で使用してもよい。すなわち、担体と、当該担体に担持された正極触媒と、を含む担持触媒を用いてもよい。担持触媒における担体は、上記導電性材料であってよい。 Further, a composition for forming a catalyst layer (for example, an ink composition) is prepared by mixing a positive electrode catalyst, a conductive material, and a binder. The positive electrode catalyst may be used as it is or may be used while being supported on a carrier for producing the composition for forming a catalyst layer. That is, a supported catalyst containing a carrier and a positive electrode catalyst supported on the carrier may be used. The carrier in the supported catalyst may be the above-mentioned conductive material.
触媒層形成用組成物における正極触媒、導電性材料及び結着剤の含有量は、触媒層における各成分の含有量が上述した範囲内となるように調整してよい。 The contents of the positive electrode catalyst, the conductive material and the binder in the composition for forming the catalyst layer may be adjusted so that the content of each component in the catalyst layer is within the above-mentioned range.
触媒層形成用組成物の作製時には、分散剤を更に添加してもよい。分散剤としては、正極触媒及び/又は導電性材料に分散安定性を付与し得るものであれば特に限定されず、例えば、オクチルフェノールエトキシレート等の非イオン界面活性剤を使用可能である。オクチルフェノールエトキシレートとしては、Triton X−100が好ましく用いられる。分散剤の添加量は、例えば、正極触媒と導電性材料の合計100質量部に対して、5質量部以上であってよく、40質量部以下であってよい。 When preparing the composition for forming the catalyst layer, a dispersant may be further added. The dispersant is not particularly limited as long as it can impart dispersion stability to the positive electrode catalyst and / or the conductive material, and for example, a nonionic surfactant such as octylphenol ethoxylate can be used. As the octylphenol ethoxylate, Triton X-100 is preferably used. The amount of the dispersant added may be, for example, 5 parts by mass or more and 40 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the total of the positive electrode catalyst and the conductive material.
次いで、得られたガス拡散層形成用組成物を延伸して二つに折りたたむ一連の作業を10〜40回繰り返す。延伸に用いる手法は一般的な手法を適用可能であり、ガス拡散層形成用組成物を平滑に伸ばせる手法であれば特に限定されない。例えば、アクリル製の円筒で延伸する手法は好適である。次いで、ロールプレスで規定の厚みになるまで圧延した後に裁断し、150〜170℃に加熱したホットプレートで1〜2時間乾燥する。これにより、ガス拡散層シートが得られる。ここまでで得られた拡散層シートは全体として板状をなしている。 Next, a series of operations of stretching the obtained composition for forming a gas diffusion layer and folding it in two is repeated 10 to 40 times. A general method can be applied to the method used for stretching, and the method is not particularly limited as long as the composition for forming a gas diffusion layer can be smoothly stretched. For example, a method of stretching with an acrylic cylinder is suitable. Then, it is rolled to a specified thickness by a roll press, cut, and dried on a hot plate heated to 150 to 170 ° C. for 1 to 2 hours. As a result, a gas diffusion layer sheet is obtained. The diffusion layer sheet obtained so far has a plate shape as a whole.
次いで、得られたガス拡散層シートに、触媒層形成用組成物を、例えばスプレー法により塗布し、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下で加熱処理することで、ガス拡散層と、当該ガス拡散層上に積層された触媒層とを備える空気極用積層体が得られる。加熱処理は、例えば、300〜350℃で、10〜20分間行う。 Next, the composition for forming a catalyst layer is applied to the obtained gas diffusion layer sheet by, for example, a spray method, and heat-treated in an inert gas atmosphere such as argon to obtain a gas diffusion layer and the gas diffusion layer. An air electrode laminate having a catalyst layer laminated on top can be obtained. The heat treatment is carried out, for example, at 300 to 350 ° C. for 10 to 20 minutes.
次いで、空気極用積層体に対して、プレス等により空気極集電体を接合することで空気極が得られる。 Next, an air electrode is obtained by joining an air electrode current collector to the air electrode laminate by pressing or the like.
空気極の製造方法は上記方法に限定されず、例えば、ガス拡散層形成用組成物及び触媒層形成用組成物をシート状に形成することなく、空気極集電体に充填する方法(例えば特開2014−49304号公報に記載の方法)により作製することも可能である。 The method for producing an air electrode is not limited to the above method, and for example, a method of filling an air electrode current collector with a composition for forming a gas diffusion layer and a composition for forming a catalyst layer without forming them in a sheet shape (for example, special feature). It can also be produced by the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-49304).
(負極)
負極には、一般的な金属空気電池の負極を使用可能である。負極は、例えば、集電体(負極集電体)と、当該集電体に設けられた負極活物質層と、を備える。負極集電体にはリード(負極リード)が接続されている。負極リードの先端には負極端子が設けられている。
(Negative electrode)
As the negative electrode, a negative electrode of a general metal-air battery can be used. The negative electrode includes, for example, a current collector (negative electrode current collector) and a negative electrode active material layer provided on the current collector. A lead (negative electrode lead) is connected to the negative electrode current collector. A negative electrode terminal is provided at the tip of the negative electrode lead.
負極集電体は、例えば、ステンレス鋼、銅、ニッケル等の導電性を有する金属材料で構成される。集電体の形状は、特に限定されず、例えば、メッシュ状である。 The negative electrode current collector is made of a conductive metal material such as stainless steel, copper, or nickel. The shape of the current collector is not particularly limited, and is, for example, a mesh shape.
負極活物質層は、負極活物質を含む。負極活物質は、還元力の高い卑金属(例えば、標準電極電位が水素より卑な金属)を元素として含む金属単体、合金、化合物等が挙げられる。卑金属としては、亜鉛の他に、例えばリチウム(Li)、亜鉛(Zn)及び鉄(Fe)が挙げられる。 The negative electrode active material layer contains a negative electrode active material. Examples of the negative electrode active material include simple metals, alloys, compounds and the like containing a base metal having a high reducing power (for example, a metal having a standard electrode potential lower than that of hydrogen) as an element. Examples of the base metal include lithium (Li), zinc (Zn) and iron (Fe) in addition to zinc.
(電解質)
電解質は、特に限定されるものでなく、負極に使用される負極活物質の種類に応じて公知の電解質を使用可能である。電解質の形態も特に限定されず、液体電解質、ゲル電解質、固体電解質等であってよい。具体的には、例えば、水酸化カリウム水溶液が好適に用いられる。水酸化物イオンの濃度([OH−])は、1〜10mol/L以上であることが好ましい。
(Electrolytes)
The electrolyte is not particularly limited, and a known electrolyte can be used depending on the type of negative electrode active material used for the negative electrode. The form of the electrolyte is not particularly limited, and may be a liquid electrolyte, a gel electrolyte, a solid electrolyte, or the like. Specifically, for example, an aqueous potassium hydroxide solution is preferably used. The concentration of hydroxide ions ([OH−]) is preferably 1 to 10 mol / L or more.
(セパレータ)
セパレータの構造及び材料は、空気極と負極との間の金属イオン伝導を阻害せず、且つ、両極間の短絡を抑制し得る構造及び材料であれば特に限定されない。具体的には、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂などの樹脂材料で構成された多孔質膜又は樹脂不織布が挙げられる。
(Separator)
The structure and material of the separator are not particularly limited as long as they do not inhibit metal ion conduction between the air electrode and the negative electrode and can suppress a short circuit between the two electrodes. Specific examples thereof include a porous film or a resin non-woven fabric made of a resin material such as a polyolefin such as polyethylene and polypropylene, and a fluororesin such as polytetrafluoroethylene and polyvinylidene fluoride.
以上説明した金属空気電池では、空気極端子及び負極端子を利用して、充放電の際の電流の入力及び出力が行われる。金属空気電池は、上記実施形態の正極触媒を含む空気極を備えるため、優れた入力特性を示し、優れた出力特性と優れた寿命特性を示す傾向がある。 In the metal-air battery described above, the air electrode terminal and the negative electrode terminal are used to input and output a current during charging and discharging. Since the metal-air battery includes an air electrode containing the positive electrode catalyst of the above embodiment, it tends to exhibit excellent input characteristics, excellent output characteristics, and excellent life characteristics.
以下、本発明の内容を実施例及び比較例を用いてより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the contents of the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.
<正極触媒の調製>
以下に示す方法により、正極触媒としての試料を調製した。原料としては、以下のものを用いた。なお、Ge源であるクエン酸ゲルマニウムは、GeO2(99.99%、高純度化学研究所)をクエン酸水溶液に溶解することにより調製した。
Ba源:Ba(CH3COO)2(純度99.9%、和光純薬工業)
Sr源:SrNO3(純度99.5%、和光純薬工業)
Co源:Co(CH3COO)2・4H2O(純度99%、和光純薬工業)
Fe源:Fe(NO3)3・9H2O(純度99.9%、和光純薬工業)
Ni源:Ni(NO3)2・6H2O(純度99.95%、関東化学)
Ge源:クエン酸ゲルマニウム
La源:La(NO3)3・6H2O(99.9%、和光純薬工業)
Ca源:Ca(NO3)2・4H2O(99.9%、和光純薬工業)
ゲル化剤:くえん酸C6H8O7(純度98%、和光純薬工業)
<Preparation of positive electrode catalyst>
A sample as a positive electrode catalyst was prepared by the method shown below. The following raw materials were used. Germanium citrate, which is a Ge source, was prepared by dissolving GeO 2 (99.99%, Institute of High Purity Chemistry) in an aqueous citric acid solution.
Ba source: Ba (CH 3 COO) 2 (purity 99.9%, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
Sr source: SrNO 3 (purity 99.5%, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
Co source: Co (CH 3 COO) 2 · 4H2O ( purity 99%, manufactured by Wako Pure Chemical Industries)
Fe source: Fe (NO 3) 3 · 9H 2 O ( 99.9% purity, manufactured by Wako Pure Chemical Industries)
Ni source: Ni (NO 3) 2 · 6H 2 O ( purity 99.95%, Kanto Chemical Co., Inc.)
Ge source: Citric acid Germanium La source: La (NO 3) 3 · 6H 2 O (99.9%, Wako Pure Chemical Industries)
Ca source: Ca (NO 3) 2 · 4H 2 O (99.9%, Wako Pure Chemical Industries)
Gelling agent: Citric acid C 6 H 8 O 7 (purity 98%, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
(実施例1〜10)
表1に示す化学式の目的生成物(メリライト型複合酸化物)における、化学式中の金属イオンの化学両論比と同様の仕込み比で、目的生成物が1mmolとなるように各金属源を純水に溶解し、クエン酸を総カチオン量の3倍モル量加えて均一になるよう撹拌し、原料溶液を得た。原料溶液を120℃に設定した恒温槽に静置し、加熱濃縮した。流動性を失いゲル状となった過飽和クエン酸ゲルに450℃で熱処理を施し、有機分を分解して粉体の前駆体を得た。このようにして得た前駆体を粉砕し、ボックス炉を用いて大気中1000℃で12時間焼成した。これにより、金属空気電池用正極触媒として、表1に示す目的生成物を得た。
(Examples 1 to 10)
In the target product (merylite type composite oxide) of the chemical formula shown in Table 1, each metal source is made into pure water so that the target product is 1 mmol at the same charge ratio as the chemical ratio of the metal ions in the chemical formula. After dissolution, citric acid was added in an amount of 3 times the total amount of cations and stirred to be uniform to obtain a raw material solution. The raw material solution was allowed to stand in a constant temperature bath set at 120 ° C. and concentrated by heating. The supersaturated citrate gel, which lost its fluidity and became a gel, was heat-treated at 450 ° C. to decompose organic substances to obtain a powder precursor. The precursor thus obtained was pulverized and calcined in the air at 1000 ° C. for 12 hours using a box furnace. As a result, the target products shown in Table 1 were obtained as positive electrode catalysts for metal-air batteries.
(比較例1)
目的生成物であるLa0.5Ca0.5CoO3が2mmolとなるように、目的生成物の金属イオンの化学両論比と同様の仕込み比で各金属源を純水に溶解し、クエン酸を総カチオン量の3倍モル量加えて均一な溶液となるよう撹拌し混合した。混合した原料溶液を120℃に設定した恒温槽に静置し、加熱濃縮した。流動性を失いゲル状となった過飽和のクエン酸ゲルに450℃で熱処理によって、有機分を分解して粉体の前駆体を得た。このようにして得た前駆体を粉砕し、ボックス炉を用いて大気中1000℃で12時間焼成した。これにより、金属空気電池用正極触媒として、La0.5Ca0.5CoO3を得た。
(Comparative Example 1)
Dissolve each metal source in pure water at the same charge ratio as the chemical ratio of the metal ions of the target product so that the target product La 0.5 Ca 0.5 CoO 3 becomes 2 mmol, and citric acid. Was added in an amount of 3 times the total amount of cations, and the mixture was stirred and mixed to obtain a uniform solution. The mixed raw material solution was allowed to stand in a constant temperature bath set at 120 ° C. and concentrated by heating. A supersaturated citric acid gel that lost its fluidity and became a gel was heat-treated at 450 ° C. to decompose organic substances to obtain a powder precursor. The precursor thus obtained was pulverized and calcined in the air at 1000 ° C. for 12 hours using a box furnace. As a result, La 0.5 Ca 0.5 CoO 3 was obtained as a positive electrode catalyst for a metal-air battery.
<正極触媒の評価:OER活性評価>
回転電極装置(RRDE−3A、BAS製)及びポテンショスタット(SP−300、Bio−Logic製)を用い、対流ボルタンメトリー(Rotating Disk Electrode;RDE)法により、実施例及び比較例の金属空気電池用正極触媒のOER活性を評価した。具体的な評価方法を以下に示す。なお、電極としては、以下のものを使用した。
作用電極(WE):5mmφガラス状カーボン(グラッシーカーボン;GC)電極
対電極(CE):コイル状白金(Pt)電極
参照電極(RE):アルカリ参照電極(Hg/HgO/4M KOH)
<Evaluation of positive electrode catalyst: Evaluation of OER activity>
Using a rotating electrode device (RRDE-3A, manufactured by BAS) and a potentiostat (SP-300, manufactured by Bio-Logic), a positive electrode for a metal-air battery of Examples and Comparative Examples was used by a convection voltammetry (Rotating Disk Electrode) method. The OER activity of the catalyst was evaluated. The specific evaluation method is shown below. The following electrodes were used.
Working electrode (WE): 5 mmφ glassy carbon (glassy carbon; GC) electrode pair electrode (CE): coiled platinum (Pt) electrode reference electrode (RE): alkali reference electrode (Hg / HgO / 4M KOH)
(インクの調製)
まず、アセチレンブラック(Acetylene carbon black、99.99%、STREM CHEMICALS)を硝酸中で30分間超音波分散させた後、80℃で一晩加熱攪拌した。次いで、ろ過し、乾燥し、粉砕することにより、アセチレンブラックを前処理した。
(Ink preparation)
First, acetylene black (99.99%, STREM CHEMICALS) was ultrasonically dispersed in nitric acid for 30 minutes, and then heated and stirred at 80 ° C. overnight. Acetylene black was then pretreated by filtering, drying and grinding.
次いで、5%ナフィオン(商標登録)分散液(和光純薬工業)を水酸化ナトリウム・エタノール(EtOH)溶液で中和し、得られた中和液とエタノールを3:47の体積比で混合してインク用溶媒を得た。 Next, a 5% Nafion (registered trademark) dispersion (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was neutralized with a sodium hydroxide / ethanol (EtOH) solution, and the obtained neutralized solution and ethanol were mixed at a volume ratio of 3:47. Obtained a solvent for ink.
次いで、上記で得られたインク用溶媒とアセチレンブラックと正極触媒とを、5mL:10mg:50mgの比でサンプル瓶に入れ、超音波分散させた。これにより、インク(インク状の評価用試料)を得た。 Next, the ink solvent obtained above, acetylene black, and the positive electrode catalyst were placed in a sample bottle at a ratio of 5 mL: 10 mg: 50 mg and ultrasonically dispersed. As a result, an ink (ink-like evaluation sample) was obtained.
(作用電極へのインクの塗布)
超純水とEtOHで洗浄したグラッシーカーボンに評価用試料を20μL(触媒量:0.2mg)滴下し、完全に乾燥させることにより、インクを作用電極上に塗布した。
(Application of ink to working electrode)
Ink was applied onto the working electrode by dropping 20 μL (catalyst amount: 0.2 mg) of an evaluation sample onto glassy carbon washed with ultrapure water and EtOH and completely drying the sample.
(サイクリックボルタンメトリー測定)
回転電極装置(RRDE−3A、BAS製)の作用電極を1600rpmで回転させ、ポテンショスタット(SP−300,Bio−Logic製)と接続し、電解液に4MのKOH水溶液を用い、サイクリックボルタンメトリー(CV)測定を行った。測定は、1.10〜1.70V(vs可逆水素電極(Reversible hydrogen electrode;RHE))の範囲で1mV/sの掃引速度で3サイクル行い、3サイクル目の1.7V時点の電流密度の比較により触媒のOER活性を評価した。なお、実際に使用した参照極は水銀―酸化水銀参照極であるが、便宜上、電位をRHE参照極基準へ換算した。
(Cyclic voltammetry measurement)
The working electrode of the rotating electrode device (RRDE-3A, manufactured by BAS) is rotated at 1600 rpm, connected to a potentiostat (SP-300, manufactured by Bio-Logic), and a 4M KOH aqueous solution is used as the electrolytic solution, and cyclic voltammetry (cyclic voltammetry). CV) measurement was performed. The measurement was carried out for 3 cycles at a sweep rate of 1 mV / s in the range of 1.10 to 1.70 V (vs reversible hydrogen catalyst; RHE), and a comparison of the current densities at 1.7 V in the third cycle. The OER activity of the catalyst was evaluated with. The reference electrode actually used is mercury-mercury oxide reference electrode, but for convenience, the potential was converted to the RHE reference electrode reference.
<金属空気電池の作製>
(実施例11〜12及び比較例2)
カーボン(東海カーボン社製、商品名:TOKABLACK#3855)3.3g、PTFEディスパージョン(固形分濃度:60質量%、三井・デュポン フロロケミカル社製、商品名:PTFE31−JR)0.909mL、Triton X−100(オクチルフェノールエトキシレート)1.33mL及び水4.0mLを乳鉢内で混合して、ガス拡散層形成用組成物である合剤スラリーを作製した。得られた合剤スラリーを、厚さ0.5mmまで延伸して二つに折りたたむ一連の作業を40回繰り返した。次いで、ロールプレスで厚さ0.35mmになるまで圧延した後に裁断し、160℃に加熱したホットプレートで1時間乾燥することでガス拡散層シートを得た。
<Making metal-air batteries>
(Examples 11 to 12 and Comparative Example 2)
Carbon (manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd., trade name: TOKABLACK # 3855) 3.3 g, PTFE dispersion (solid content concentration: 60% by mass, manufactured by Mitsui DuPont Fluorochemical Co., Ltd., trade name: PTFE31-JR) 0.909 mL, Triton 1.33 mL of X-100 (octylphenol ethoxylate) and 4.0 mL of water were mixed in a dairy pot to prepare a mixed slurry which is a composition for forming a gas diffusion layer. A series of operations of stretching the obtained mixture slurry to a thickness of 0.5 mm and folding it in two were repeated 40 times. Then, it was rolled to a thickness of 0.35 mm by a roll press, cut, and dried on a hot plate heated to 160 ° C. for 1 hour to obtain a gas diffusion layer sheet.
カーボン(東海カーボン社製、商品名:TOKABLACK#3855)0.132g、正極触媒0.264g、PTFEディスパージョン(固形分濃度:60質量%、三井・デュポン フロロケミカル社製、商品名:PTFE31−JR)0.110mL及びTriton X−100(オクチルフェノールエトキシレート)0.089mL、プロパノール0.381mL及び水2.727mLを混合して触媒層形成用組成物であるインク(インク状の評価用試料)を調製した。正極触媒としては、表2に示す触媒を用いた。 Carbon (manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd., trade name: TOKABLACK # 3855) 0.132 g, positive electrode catalyst 0.264 g, PTFE dispersion (solid content concentration: 60% by mass, manufactured by Mitsui DuPont Fluorochemical Co., Ltd., trade name: PTFE31-JR ) 0.110 mL, Triton X-100 (octylphenol ethoxylate) 0.089 mL, propanol 0.381 mL and water 2.727 mL are mixed to prepare an ink (ink-like evaluation sample) as a composition for forming a catalyst layer. did. As the positive electrode catalyst, the catalyst shown in Table 2 was used.
上記で得られたガス拡散層シートに、スプレー法によって上記で得られたインクを塗布し、アルゴン下335℃で13分間焼成して空気極用積層体を得た。得られた積層体にニッケルメッシュを圧着させ、空気極を得た。 The ink obtained above was applied to the gas diffusion layer sheet obtained above by a spray method and fired under argon at 335 ° C. for 13 minutes to obtain a laminate for an air electrode. A nickel mesh was crimped onto the obtained laminate to obtain an air electrode.
得られた空気極をそれぞれ用いて、以下の方法で、図1に示す実験用セルを作製した。 Using each of the obtained air electrodes, the experimental cell shown in FIG. 1 was prepared by the following method.
まず、開口(6)を設けたアクリル製の筐体(5)に、空気極(1)を、開口(6)を塞ぐように触媒層(11)側から接着した。次いで、電解質(4)として8mol/L水酸化カリウム水溶液を上記筐体(5)に注入した後、対極(負極)(2)として白金板を、参照極(3)として水銀―酸化水銀電極を上記筐体(5)内の電解質(4)に浸し、実験用セル(10)を作製した。参照極(3)は空気極(1)と負極(2)との間に配置した。なお、図1中の(12)はガス拡散層を示し、(13)は集電体(ニッケルメッシュ)を示す。 First, the air electrode (1) was adhered to the acrylic housing (5) provided with the opening (6) from the catalyst layer (11) side so as to close the opening (6). Next, after injecting an 8 mol / L potassium hydroxide aqueous solution as the electrolyte (4) into the housing (5), a platinum plate is used as the counter electrode (negative electrode) (2), and a mercury-mercury oxide electrode is used as the reference electrode (3). The experimental cell (10) was prepared by immersing it in the electrolyte (4) in the housing (5). The reference electrode (3) was arranged between the air electrode (1) and the negative electrode (2). In addition, (12) in FIG. 1 shows a gas diffusion layer, and (13) shows a current collector (nickel mesh).
<金属空気電池の評価>
上記で作製したセルの入出力特性及び寿命特性を以下に示す方法で評価した。評価結果は表2に示す。
<Evaluation of metal-air battery>
The input / output characteristics and life characteristics of the cells prepared above were evaluated by the methods shown below. The evaluation results are shown in Table 2.
[入出力特性の評価]
まず、25℃の環境下において、OER電流値40mA/cm2、ORR電流値−40mA/cm2、OERとORRは各1時間、OERとORRの間の休止時間を3分とし、OERとORRの充放電サイクルを100回繰り返した。その後、40mA/cm2の定電流密度によるOER又はORRを1分間実施し、1分経過時点での空気極電位をOER又はORR電位とした。空気極電位は空気極と参照極間の電位差で規定した。なお、実際に使用した参照極は水銀―酸化水銀参照極であるが、便宜上、電位をRHE参照極基準へ換算した。入出力特性の評価は、上記OER又はORR電位を比較することにより行った。
[Evaluation of input / output characteristics]
First, in an environment of 25 ° C., the OER current value is 40 mA / cm 2 , the ORR current value is -40 mA / cm 2 , the OER and the ORR are each 1 hour, and the rest time between the OER and the ORR is 3 minutes. The charge / discharge cycle of was repeated 100 times. Then, OER or ORR with a constant current density of 40 mA / cm 2 was carried out for 1 minute, and the air electrode potential at the elapse of 1 minute was defined as the OER or ORR potential. The air pole potential is defined by the potential difference between the air pole and the reference pole. The reference electrode actually used is mercury-mercury oxide reference electrode, but for convenience, the potential was converted to the RHE reference electrode reference. The input / output characteristics were evaluated by comparing the above OER or ORR potentials.
[寿命特性の評価]
まず、25℃の環境下において、OER電流値+40mA/cm2、ORR電流値−40mA/cm2、OERとORRは各1時間、OERとORRの間の休止時間を3分として、OERとORRの充放電サイクルを繰り返し、OER電位が1.726V以上又はORR電位が0.526V以下になった時点を、電池のサイクル寿命とした。
[Evaluation of life characteristics]
First, in an environment of 25 ° C., OER current value + 40 mA / cm 2 , ORR current value -40 mA / cm 2 , OER and ORR are 1 hour each, and the rest time between OER and ORR is 3 minutes. The cycle life of the battery was defined as the time when the OER potential became 1.726 V or more or the ORR potential became 0.526 V or less by repeating the charge / discharge cycle of.
Claims (7)
(BawSr1−w)2Fe2−2x(CoyNi1−y)x(SizGe1−z)1+xO7 (1)
[式(1)中、w、x、y及びzは、それぞれ、0≦w≦1、0<x<1、0<y<1及び0≦z≦1を満たす。] A positive electrode catalyst for a metal-air battery, comprising a melilite-type composite oxide represented by the following formula (1).
(Ba w Sr 1-w) 2 Fe 2-2x (Co y Ni 1-y) x (Si z Ge 1-z) 1 + x O 7 (1)
[In the formula (1), w, x, y and z satisfy 0 ≦ w ≦ 1, 0 <x <1, 0 <y <1 and 0 ≦ z ≦ 1, respectively. ]
A metal-air battery comprising the positive electrode, the negative electrode, and the electrolyte for the metal-air battery according to claim 5 or 6.
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130183593A1 (en) * | 2011-12-27 | 2013-07-18 | Samsung Electronics Co., Ltd | Solid oxide, solid oxide electrode, solid oxide fuel cell including the same, and methods of preparing the same |
JP2018527274A (en) * | 2015-07-06 | 2018-09-20 | フラウンホファー ゲセルシャフト ツール フェールデルンク ダー アンゲヴァンテン フォルシュンク エー.ファオ. | Ceramics and glass ceramics exhibiting low or negative thermal expansion |
JP2019067597A (en) * | 2017-09-29 | 2019-04-25 | 学校法人神奈川大学 | Positive-electrode catalyst for metal-air battery, and metal-air battery |
JP2019179592A (en) * | 2018-03-30 | 2019-10-17 | Fdk株式会社 | Manufacturing method of catalyst for air secondary battery, manufacturing method of air secondary battery, catalyst for air secondary battery, and air secondary battery |
-
2019
- 2019-12-24 JP JP2019232876A patent/JP7327798B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130183593A1 (en) * | 2011-12-27 | 2013-07-18 | Samsung Electronics Co., Ltd | Solid oxide, solid oxide electrode, solid oxide fuel cell including the same, and methods of preparing the same |
JP2018527274A (en) * | 2015-07-06 | 2018-09-20 | フラウンホファー ゲセルシャフト ツール フェールデルンク ダー アンゲヴァンテン フォルシュンク エー.ファオ. | Ceramics and glass ceramics exhibiting low or negative thermal expansion |
JP2019067597A (en) * | 2017-09-29 | 2019-04-25 | 学校法人神奈川大学 | Positive-electrode catalyst for metal-air battery, and metal-air battery |
JP2019179592A (en) * | 2018-03-30 | 2019-10-17 | Fdk株式会社 | Manufacturing method of catalyst for air secondary battery, manufacturing method of air secondary battery, catalyst for air secondary battery, and air secondary battery |
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