JP5365469B2 - Lithium air battery - Google Patents
Lithium air battery Download PDFInfo
- Publication number
- JP5365469B2 JP5365469B2 JP2009247951A JP2009247951A JP5365469B2 JP 5365469 B2 JP5365469 B2 JP 5365469B2 JP 2009247951 A JP2009247951 A JP 2009247951A JP 2009247951 A JP2009247951 A JP 2009247951A JP 5365469 B2 JP5365469 B2 JP 5365469B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- air
- battery
- lithium
- electrode
- air electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 30
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 27
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 90
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims description 65
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 41
- 239000002470 thermal conductor Substances 0.000 claims description 3
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 abstract description 5
- 230000008021 deposition Effects 0.000 abstract description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 45
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 44
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 43
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 31
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 25
- 239000000463 material Substances 0.000 description 24
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 21
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 20
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 19
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 17
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 14
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 13
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 13
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 11
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 11
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 11
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 10
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 9
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 9
- -1 hydroxide ions Chemical class 0.000 description 8
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 7
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 7
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 7
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 7
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 7
- 150000003839 salts Chemical group 0.000 description 7
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 5
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 5
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 4
- 229910018071 Li 2 O 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N Zinc dication Chemical compound [Zn+2] PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000365 copper sulfate Inorganic materials 0.000 description 3
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 3
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 3
- XUCJHNOBJLKZNU-UHFFFAOYSA-M dilithium;hydroxide Chemical compound [Li+].[Li+].[OH-] XUCJHNOBJLKZNU-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 3
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 3
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L zinc sulfate Chemical compound [Zn+2].[O-]S([O-])(=O)=O NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 229910000368 zinc sulfate Inorganic materials 0.000 description 3
- 229960001763 zinc sulfate Drugs 0.000 description 3
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 229910001431 copper ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000003411 electrode reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- HPGPEWYJWRWDTP-UHFFFAOYSA-N lithium peroxide Chemical compound [Li+].[Li+].[O-][O-] HPGPEWYJWRWDTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- 239000005486 organic electrolyte Substances 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 229910018989 CoSb Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910019974 CrSi Inorganic materials 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018068 Li 2 O Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015015 LiAsF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013684 LiClO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013528 LiN(SO2 CF3)2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013385 LiN(SO2C2F5)2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000978 Pb alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002367 SrTiO Inorganic materials 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KPSZQYZCNSCYGG-UHFFFAOYSA-N [B].[B] Chemical class [B].[B] KPSZQYZCNSCYGG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JFBZPFYRPYOZCQ-UHFFFAOYSA-N [Li].[Al] Chemical compound [Li].[Al] JFBZPFYRPYOZCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QSNQXZYQEIKDPU-UHFFFAOYSA-N [Li].[Fe] Chemical compound [Li].[Fe] QSNQXZYQEIKDPU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KLARSDUHONHPRF-UHFFFAOYSA-N [Li].[Mn] Chemical compound [Li].[Mn] KLARSDUHONHPRF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZVLDJSZFKQJMKD-UHFFFAOYSA-N [Li].[Si] Chemical compound [Li].[Si] ZVLDJSZFKQJMKD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FDLZQPXZHIFURF-UHFFFAOYSA-N [O-2].[Ti+4].[Li+] Chemical compound [O-2].[Ti+4].[Li+] FDLZQPXZHIFURF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- MPMSMUBQXQALQI-UHFFFAOYSA-N cobalt phthalocyanine Chemical compound [Co+2].C12=CC=CC=C2C(N=C2[N-]C(C3=CC=CC=C32)=N2)=NC1=NC([C]1C=CC=CC1=1)=NC=1N=C1[C]3C=CC=CC3=C2[N-]1 MPMSMUBQXQALQI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii) oxide Chemical compound [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000005370 electroosmosis Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 description 1
- 229910001337 iron nitride Inorganic materials 0.000 description 1
- JWZCKIBZGMIRSW-UHFFFAOYSA-N lead lithium Chemical compound [Li].[Pb] JWZCKIBZGMIRSW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 150000002642 lithium compounds Chemical class 0.000 description 1
- UIDWHMKSOZZDAV-UHFFFAOYSA-N lithium tin Chemical compound [Li].[Sn] UIDWHMKSOZZDAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- PDYNJNLVKADULO-UHFFFAOYSA-N tellanylidenebismuth Chemical class [Bi]=[Te] PDYNJNLVKADULO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XSOKHXFFCGXDJZ-UHFFFAOYSA-N telluride(2-) Chemical compound [Te-2] XSOKHXFFCGXDJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003751 zinc Chemical class 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
- 229910006585 β-FeSi Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
Description
本発明は、電極における固体の析出を回避することにより、失活を未然に防止できるリチウム空気電池に関する。 The present invention relates to a lithium-air battery that can prevent deactivation in advance by avoiding solid deposition in an electrode.
リチウム空気電池は、リチウム金属又はリチウム化合物を負極活物質に、酸素を正極活物質に利用した、充放電可能な電池である。正極活物質である酸素は空気から得られるため、電池内に正極活物質を封入する必要がないことから、理論上、リチウム空気電池は、固体の正極活物質を用いる二次電池よりも大きな容量を実現できる。 The lithium-air battery is a chargeable / dischargeable battery using lithium metal or a lithium compound as a negative electrode active material and oxygen as a positive electrode active material. Since oxygen, which is a positive electrode active material, is obtained from air, there is no need to enclose the positive electrode active material in the battery, so in theory, a lithium-air battery has a larger capacity than a secondary battery using a solid positive electrode active material. Can be realized.
リチウム空気電池においては、放電の際、負極では(1)式の反応が進行する。
2Li → 2Li+ + 2e− (1)
(1)式で生じる電子は、外部回路を経由し、外部の負荷で仕事をした後、正極に到達する。そして、(1)式で生じたリチウムイオン(Li+)は、負極と正極に挟持された電解質内を、負極側から正極側に電気浸透により移動する。
In a lithium-air battery, the reaction of formula (1) proceeds at the negative electrode during discharge.
2Li → 2Li + + 2e − (1)
The electrons generated by the equation (1) reach the positive electrode after working with an external load via an external circuit. Then, lithium ions (Li + ) generated in the formula (1) move from the negative electrode side to the positive electrode side by electroosmosis in the electrolyte sandwiched between the negative electrode and the positive electrode.
また、放電の際、正極では(2)式及び(3)式の反応が進行する。
2Li+ + O2 + 2e− → Li2O2 (2)
2Li+ + 1/2O2 + 2e− → Li2O (3)
生じた過酸化リチウム(Li2O2)及び酸化リチウム(Li2O)は、固体として空気極に蓄積される。
充電時においては、負極において上記式(1)の逆反応、正極において上記式(2)及び(3)の逆反応がそれぞれ進行し、負極において金属リチウムが再生するため、再放電が可能となる。
Further, during discharge, the reactions of the formulas (2) and (3) proceed at the positive electrode.
2Li + + O 2 + 2e − → Li 2 O 2 (2)
2Li + + 1 / 2O 2 + 2e − → Li 2 O (3)
The generated lithium peroxide (Li 2 O 2 ) and lithium oxide (Li 2 O) are accumulated in the air electrode as solids.
At the time of charging, the reverse reaction of the above formula (1) proceeds at the negative electrode, and the reverse reactions of the above formulas (2) and (3) proceed at the positive electrode, and the lithium metal is regenerated at the negative electrode. .
従来のリチウム空気電池は、上記式(2)及び式(3)の反応生成物である過酸化リチウム(Li2O2)及び酸化リチウム(Li2O)等からなる固体が空気極に蓄積し、そのため空気極が目詰まりを起こして電解液と空気との接触が遮断され、充放電に支障をきたすという問題が生じていた。
このようなリチウム空気電池の失活の解消を図るための技術として、非特許文献1には、リチウムイオン伝導性固体電解質と負極との間に有機電解液を、当該電解質と空気極との間に水性電解液を配置することにより、空気極での固体反応生成物である酸化リチウム(Li2O)の析出防止を図る技術が開示されている。
In the conventional lithium-air battery, solids composed of lithium peroxide (Li 2 O 2 ) and lithium oxide (Li 2 O), which are reaction products of the above formulas (2) and (3), accumulate in the air electrode. As a result, the air electrode is clogged, the contact between the electrolyte and air is cut off, and this causes a problem in charging and discharging.
As a technique for eliminating such deactivation of a lithium-air battery, Non-Patent
上記非特許文献に開示されたリチウム−空気電池においては、放電の際、負極では(4)式の反応が進行するとされている。
Li → Li+ + e− (4)
上記式(4)によると、金属リチウムLiはリチウムイオンLi+として有機電解液に溶けだし、電子は導線に供給される。溶解したリチウムイオンLi+は固体電解質を通り抜けて正極の水性電解液に移動する。
In the lithium-air battery disclosed in the above non-patent document, the reaction of the formula (4) proceeds at the negative electrode during discharge.
Li → Li + + e − (4)
According to the above formula (4), metallic lithium Li begins to dissolve in the organic electrolyte as lithium ions Li + , and electrons are supplied to the conducting wire. The dissolved lithium ion Li + passes through the solid electrolyte and moves to the aqueous electrolyte solution of the positive electrode.
一方、当該リチウム−空気電池においては、放電の際、正極では(5)式の反応が進行するとされている。
O2 + 2H2O + 4e− → 4OH− (5)
上記式(5)によると、導線から電子が供給されて、空気極の表面で空気中の酸素と水が反応して水酸化物イオンOH−が生じる。空気極側の水性電解液において、上記式(4)において発生したリチウムイオンLi+と出会って水溶性の水酸化リチウムLiOHとなる。
On the other hand, in the lithium-air battery, the reaction of the formula (5) proceeds at the positive electrode during discharge.
O 2 + 2H 2 O + 4e − → 4OH − (5)
According to the above formula (5), electrons are supplied from the conducting wire, and oxygen and water in the air react with each other on the surface of the air electrode to generate hydroxide ions OH − . In the aqueous electrolyte solution on the air electrode side, the lithium ion Li + generated in the above formula (4) is encountered to form water-soluble lithium hydroxide LiOH.
以上のように、非特許文献1に開示されたリチウム−空気電池は、リチウムイオン伝導性固体電解質と空気極との間に配置された水性電解液に、電極反応によって生じる塩である水酸化リチウムLiOHを溶解させることによって、塩の析出防止を図っている。しかし、非特許文献1においては、水性電解液中の塩の飽和溶解度については一切考察されていないため、水酸化リチウム濃度が当該飽和溶解度を超えた場合においては、水酸化リチウムの析出が始まることが予想される。したがって、非特許文献1に開示されたリチウム空気電池は、解決すべき課題が十分に達成できる発明であるとは考えられない。
本発明は、上記実状を鑑みて成し遂げられたものであり、電極における固体の析出を回避することにより、失活を未然に防止できるリチウム空気電池を提供することを目的とする。
As described above, the lithium-air battery disclosed in Non-Patent
The present invention has been accomplished in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a lithium-air battery in which deactivation can be prevented in advance by avoiding solid precipitation in the electrode.
本発明のリチウム空気電池は、少なくとも空気極と、負極と、当該空気極と当該負極との間に介在し、当該空気極に一部浸漬した水性電解液とを有するリチウム空気電池であって、前記水性電解液のうち、前記空気極に浸漬していない部分の温度を、前記空気極に浸漬している部分の温度よりも低くする温度調節手段を備え、前記空気極、前記負極及び前記水性電解液を収納する電池ケース、熱伝導体、熱受容体、並びに前記温度調節手段としてペルチェ素子をさらに有し、前記電池ケースの外側であり、且つ、前記水性電解液のうち、前記空気極に浸漬していない部分が位置する部位に、前記ペルチェ素子の一方の面が取り付けられ、前記電池ケースの外側であり、且つ、少なくとも前記空気極が位置する部位に、前記熱受容体が取り付けられ、前記ペルチェ素子の他の一方の面が、前記熱伝導体を介して前記熱受容体に取り付けられていることを特徴とする。 The lithium-air battery of the present invention is a lithium-air battery having at least an air electrode, a negative electrode, and an aqueous electrolytic solution interposed between the air electrode and the negative electrode and partially immersed in the air electrode, Of the aqueous electrolytic solution, a temperature adjusting means for lowering the temperature of the portion not immersed in the air electrode is lower than the temperature of the portion immersed in the air electrode, the air electrode, the negative electrode, and the aqueous solution A battery case for storing the electrolytic solution, a heat conductor, a heat receptor, and a Peltier element as the temperature adjusting means, further outside the battery case, and out of the aqueous electrolytic solution, on the air electrode One surface of the Peltier element is attached to a part where a non-immersed part is located, and the heat receptor is attached to a part outside the battery case and at least where the air electrode is located. It is other one of the surfaces of the Peltier element, characterized in that attached to the heat receptors through the heat conductor.
このような構成のリチウム空気電池は、前記温度調節手段によって、前記水性電解液のうち、より低い温度に設定された前記空気極に浸漬していない部分から放電生成物の結晶化が始まるため、前記水性電解液のうち前記空気極に浸漬している部分における放電生成物の生成が抑制され、前記空気極の目詰まりによる電池性能の低下を防止することができる。また、このような構成のリチウム空気電池は、放電時において、ペルチェ素子の正負を調節し、前記水性電解液側の面を冷却面に、前記熱伝導体側の面を熱放出面にすることにより、前記水性電解液を冷却し、少なくとも前記空気極を加熱することができ、その結果、前記水性電解液内に積極的に温度勾配を形成し、対流を発生させてリチウムイオン伝導性を向上させるとともに、少なくとも前記空気極近傍における放電生成物固体の析出を防いで、リチウムイオン伝導性の低下を防止することができる。また、このような構成のリチウム空気電池は、充電時において、放電時のペルチェ素子の正負を反転させることで、放電時とは熱放出面/冷却面を逆転させ、前記水性電解液を加熱し、少なくとも前記空気極を冷却することができ、その結果、前記水性電解液中の放電生成物固体の溶解を促して充電を加速させ、且つ、前記水性電解液内に対流を形成することによりイオン伝導を向上させることができる。 In the lithium air battery having such a configuration, the crystallization of the discharge product starts from the portion not immersed in the air electrode set at a lower temperature in the aqueous electrolyte by the temperature adjusting unit. Generation of discharge products in a portion of the aqueous electrolyte that is immersed in the air electrode is suppressed, and deterioration of battery performance due to clogging of the air electrode can be prevented. Further, the lithium-air battery having such a configuration adjusts the positive / negative of the Peltier element at the time of discharging, and makes the surface on the aqueous electrolyte side a cooling surface and the surface on the heat conductor side as a heat release surface. The aqueous electrolyte solution can be cooled and at least the air electrode can be heated. As a result, a temperature gradient is positively formed in the aqueous electrolyte solution, and convection is generated to improve lithium ion conductivity. At the same time, it is possible to prevent the precipitation of the discharge product solid at least in the vicinity of the air electrode, and to prevent a decrease in lithium ion conductivity. Further, the lithium-air battery having such a configuration reverses the heat release surface / cooling surface during discharge by reversing the polarity of the Peltier element during discharge during charging, and heats the aqueous electrolyte. At least the air electrode can be cooled, thereby accelerating charging by promoting the dissolution of the discharge product solid in the aqueous electrolyte and forming convection in the aqueous electrolyte. Conduction can be improved.
本発明のリチウム空気電池の一形態としては、前記水性電解液のうち、前記空気極に浸漬していない部分に、第1の熱電対及び導電率計が取り付けられ、前記空気極に第2の熱電対が取り付けられているという構成をとることができる。 As one form of the lithium-air battery of the present invention, a first thermocouple and a conductivity meter are attached to a portion of the aqueous electrolyte that is not immersed in the air electrode, and a second thermocouple is attached to the air electrode. It can be configured that a thermocouple is attached.
このような構成のリチウム空気電池は、前記第1の熱電対及び前記第2の熱電対によって、前記水性電解液及び前記空気極の各温度を計測し、前記導電率計によって前記水性電解液の導電率を計測することにより、電解液中の放電生成物固体濃度を予め算出し、当該濃度が電解液の飽和濃度に達する前に前記温度調節手段を実行することができる。 The lithium air battery having such a configuration measures the temperature of each of the aqueous electrolyte and the air electrode using the first thermocouple and the second thermocouple, and the conductivity of the aqueous electrolyte using the conductivity meter. By measuring the electrical conductivity, the discharge product solid concentration in the electrolytic solution can be calculated in advance, and the temperature adjusting means can be executed before the concentration reaches the saturated concentration of the electrolytic solution.
本発明によれば、放電生成物濃度が水性電解液中における飽和溶解度を超えて、特に空気極において固体が析出し目詰まりする場合に備えて、前記温度調節手段を用いて電解液中に温度勾配を設けることで、前記空気極の目詰まりによる電池性能の低下を防止することができる。 According to the present invention, in preparation for the case where the discharge product concentration exceeds the saturation solubility in the aqueous electrolyte solution, and solids are deposited and clogged, particularly at the air electrode, the temperature is adjusted in the electrolyte solution using the temperature adjusting means. By providing the gradient, it is possible to prevent a decrease in battery performance due to clogging of the air electrode.
本発明のリチウム空気電池は、少なくとも空気極と、負極と、当該空気極と当該負極との間に介在し、当該空気極に一部浸漬した水性電解液とを有するリチウム空気電池であって、前記水性電解液のうち、前記空気極に浸漬していない部分の温度を、前記空気極に浸漬している部分の温度よりも低くする温度調節手段を備えることを特徴とする。 The lithium-air battery of the present invention is a lithium-air battery having at least an air electrode, a negative electrode, and an aqueous electrolytic solution interposed between the air electrode and the negative electrode and partially immersed in the air electrode, Of the aqueous electrolytic solution, a temperature adjusting means is provided for making the temperature of the portion not immersed in the air electrode lower than the temperature of the portion immersed in the air electrode.
水溶液電解質を用いた金属空気電池においては、正極に酸素を還元するガス拡散電極、負極に金属(Li、Zn、Al、Fe等)、電解液にアルカリ水溶液を用いるのが一般的である。
金属空気電池の中でも例えば、上述した非特許文献1に開示されたような水溶液型リチウム空気電池は、電解液と負極の間にLiイオン透過性の隔壁を持つ。放電時には放電生成物であるLi+とOH−を水溶液中に貯蔵し、充電時には電解液中のLi+とOH−を消費してLiと酸素が発生する。
このような電池においては、溶液中にイオンとして放電生成物をため込むことができ、たとえイオンの飽和溶解度を超えても放電が可能である。しかし、飽和溶解度を超えると、放電生成物であるLiOHはイオン結晶となって溶媒層内に析出し、沈殿することが考えられる。このように結晶化した放電生成物(以下、生成物固体と称する場合がある)は、放電反応場である電極表面を覆ってしまい、それ以降の放電反応を阻害するおそれがある。特に空気極の孔内に生成物固体が析出すると、正極活物質である酸素が供給されなくなるため、電池全体が失活してしまい、放電が停止することも考えられる。
空気極内には、気相(酸素)・液相(水性電解液)・固相(導電性材料、触媒)の3相界面が存在するが、一度生成物固体の析出が当該3相界面に生じると、放電のみでなく充電も起こりにくくなることが予想される。放電時の反応式である、上記式(4)及び式(5)の反応式からも分かるように、放電時に生成物固体は電解液内に存在することが望ましく、電解液外に生成物固体が析出することは好ましくない。さらに析出により、電解液内の電解質拡散が阻害され、溶液濃度分布の偏りが助長され、リチウムイオン伝導が阻害されるというデメリットが考えられる。
以上、生成物固体析出のデメリットについて、リチウム空気電池を例にとり説明したが、このようなデメリットは、放電生成物が溶媒中に溶解し、且つ、飽和溶解度以上においては溶解平衡によって固体として放電生成物を貯蔵できる全ての電池、例えば、ダニエル電池(Cu|CuSO4|ZnSO4|Zn)等における課題となっている。
In a metal-air battery using an aqueous electrolyte, it is common to use a gas diffusion electrode that reduces oxygen for the positive electrode, a metal (Li, Zn, Al, Fe, etc.) for the negative electrode, and an alkaline aqueous solution for the electrolytic solution.
Among metal-air batteries, for example, an aqueous lithium-type battery as disclosed in Non-Patent
In such a battery, discharge products can be accumulated as ions in the solution, and discharge is possible even if the saturation solubility of ions is exceeded. However, if the saturation solubility is exceeded, LiOH as a discharge product is considered to be an ionic crystal and precipitates in the solvent layer. The crystallized discharge product (hereinafter sometimes referred to as product solid) covers the electrode surface, which is a discharge reaction field, and may hinder subsequent discharge reactions. In particular, when the product solid is deposited in the pores of the air electrode, oxygen as the positive electrode active material is not supplied, so that the entire battery is deactivated and the discharge may be stopped.
In the air electrode, there is a three-phase interface of gas phase (oxygen), liquid phase (aqueous electrolyte), and solid phase (conductive material, catalyst), but once the product solid precipitates on the three-phase interface When it occurs, it is expected that not only discharging but also charging is difficult to occur. As can be seen from the reaction formulas of the above formulas (4) and (5), which are reaction formulas at the time of discharge, it is desirable that the product solid exists in the electrolytic solution at the time of discharge, and the product solid outside the electrolytic solution. It is not preferable that the be deposited. Further, the precipitation may inhibit the electrolyte diffusion in the electrolytic solution, promote the bias of the solution concentration distribution, and demerits that lithium ion conduction is inhibited.
As mentioned above, the disadvantage of the product solid precipitation has been explained by taking a lithium-air battery as an example, but such a disadvantage is that the discharge product is dissolved in a solvent, and the discharge is generated as a solid by dissolution equilibrium above the saturation solubility. This is a problem in all batteries that can store objects, for example, Daniel batteries (Cu | CuSO 4 | ZnSO 4 | Zn).
溶解平衡によりイオンが固体析出する場合には、以下のメカニズムで結晶成長が起こる。まず、過飽和状態において電解液内に結晶生成核が形成される。結晶生成核の形成は、エネルギーの高い場所、例えば、特に固体表面に形成されやすく、よって電極表面や電池内壁面に形成されやすい。電池内で結晶成長に必要な雰囲気条件が均一であれば、空気極表面で特に生成物固体が析出しやすい。固体結晶が生成された箇所は、イオンの伝導路、酸素の導入路が共に塞がれ、その結果電池が失活する。 When ions are precipitated in a solid state due to dissolution equilibrium, crystal growth occurs by the following mechanism. First, crystal formation nuclei are formed in the electrolytic solution in a supersaturated state. The formation of crystal nuclei is likely to be formed on a place with high energy, for example, particularly on a solid surface, and thus is likely to be formed on an electrode surface or a battery inner wall surface. If the atmospheric conditions necessary for crystal growth in the battery are uniform, product solids are particularly likely to precipitate on the air electrode surface. In the portion where the solid crystal is generated, both the ion conduction path and the oxygen introduction path are blocked, and as a result, the battery is deactivated.
以上の生成物固体の析出による電池失活のメカニズムを踏まえたうえで、本発明のリチウム空気電池は、以下の5つの技術思想に基づき構成されている。
第1の技術思想は、放電時に生成物固体の析出箇所を電池内部の温度勾配形成によって誘導する思想である。より具体的には、水性電解液のうち、空気極に浸漬していない部分の温度を、空気極に浸漬している部分の温度よりも低くし、その結果、温度勾配を形成するという思想である。このような思想に基づいて電池の設計を行うことにより、水性電解液のうち、空気極に浸漬していない部分から放電生成物の結晶化が始まるため、空気極における生成物固体の析出を防止できる。
本発明のリチウム空気電池では、水溶媒電解液層壁面の、空気極と負極から十分離れた位置、少なくとも空気極から十分離れた位置に外部からの冷却によって低温部位を設けることで、生成物固体であるLiOHの局所的な飽和溶解度を下げて、生成物固体の析出を促す。
本発明に係るリチウム空気電池を、特に、室温近傍で動作させる場合においては、電池周囲の温度より高い部分あるいは低い部分、或いはその両方を電池内に設けることで、温度勾配を実現させる。
The lithium-air battery of the present invention is configured based on the following five technical ideas, based on the mechanism of battery deactivation due to the precipitation of the product solid.
The first technical idea is an idea of inducing the precipitation site of the product solid during discharge by forming a temperature gradient inside the battery. More specifically, in the idea that the temperature of the portion of the aqueous electrolyte not immersed in the air electrode is lower than the temperature of the portion immersed in the air electrode, and as a result, a temperature gradient is formed. is there. By designing the battery based on this concept, the crystallization of the discharge product starts from the portion of the aqueous electrolyte that is not immersed in the air electrode, preventing the precipitation of product solids at the air electrode. it can.
In the lithium-air battery of the present invention, a product solid is obtained by providing a low-temperature portion by cooling from the outside at a position sufficiently separated from the air electrode and the negative electrode, at least a position sufficiently separated from the air electrode, on the wall surface of the aqueous solvent electrolyte layer. Lowers the local saturation solubility of LiOH, which promotes the precipitation of product solids.
In the case where the lithium-air battery according to the present invention is operated particularly near room temperature, a temperature gradient is realized by providing a part higher or lower than the temperature around the battery or both in the battery.
第2の技術思想は、充電時に電池活性化のため電池全体の加熱を行う思想である。このような思想に基づいて電池の設計を行うことにより、高温においては、放電生成物固体の溶解が促進されるために、高い充電速度が可能となる。
充電時に電解液内部温度を高く設定すると、放電生成物固体の溶解度の上昇と溶解速度の上昇により、放電生成物を固体状態から速やかに溶解させることができる。その結果、反応場である電極へ、金属イオンの輸送を促進させることができ、高い充電速度が可能となる。
なお、リチウム空気電池の構造によっては、必ずしも電池全体を加熱しなくともよい場合がある。例えば、後述する第1の構成例のように、水性電解液中の放電生成物固体の溶解を促して充電を加速させ、且つ、水性電解液内に対流を形成することによりイオン伝導を向上させるという観点から、充電時には、少なくとも水性電解液層の温度のみを、電池のその他の部分の温度よりも高くするという構成をとることもできる。
The second technical idea is an idea of heating the entire battery to activate the battery during charging. By designing the battery based on such a concept, at a high temperature, the dissolution of the discharge product solid is promoted, so that a high charge rate is possible.
When the internal temperature of the electrolytic solution is set high during charging, the discharge product can be quickly dissolved from the solid state due to the increase in solubility and dissolution rate of the discharge product solid. As a result, the transport of metal ions to the electrode that is a reaction field can be promoted, and a high charge rate is possible.
Depending on the structure of the lithium-air battery, the entire battery may not necessarily be heated. For example, as in a first configuration example described later, the dissolution of the discharge product solid in the aqueous electrolyte is promoted to accelerate charging, and the ionic conduction is improved by forming convection in the aqueous electrolyte. From this point of view, at the time of charging, it is possible to adopt a configuration in which at least the temperature of the aqueous electrolyte layer is set higher than the temperature of other parts of the battery.
第3の技術思想は、温度分布の形成により電解液内での対流を促進させる思想である。このような思想に基づいて電池の設計を行うことにより、電解液内に温度分布を形成させた結果、電解液内の対流によりイオン伝導を促進させるとともに、局所的に生成物濃度が上昇し望ましくない場所で結晶化することを防ぐことができる。
仮に電解液内に対流が無い場合、温度上昇に従って電解液の粘性が上昇することや、飽和溶解度を超えた場合に放電生成物が析出すること等によって、電解液濃度の分布が偏り、イオン伝導が阻害されるおそれがある。
しかし、本第3の技術思想に基づいて対流を促進させることにより、十分なイオン伝導を確保し、電極表面の反応物・生成物の輸送を行うことができる。
The third technical idea is an idea of promoting convection in the electrolytic solution by forming a temperature distribution. By designing the battery based on this idea, the temperature distribution is formed in the electrolytic solution. As a result, ionic conduction is promoted by convection in the electrolytic solution, and the product concentration is locally increased. It is possible to prevent crystallization in a place where there is not.
If there is no convection in the electrolyte, the electrolyte concentration increases as the temperature rises, and the discharge product precipitates when the saturation solubility is exceeded. May be disturbed.
However, by promoting convection based on the third technical idea, sufficient ion conduction can be ensured and the reactants and products on the electrode surface can be transported.
第4の技術思想は、電池に温度勾配を形成させる機構を準備する思想である。
上述したような温度勾配を具体的に実現させる電池の構成としては、例えば、周囲余剰熱を利用して、電池の電解液に該当する部分を外部から冷却し、その他の部分を保温のために断熱材で覆うという構成が考えられる。この場合、冷却には空冷や水冷、あるいはその他の冷媒を用いることができる。
より積極的に温度勾配を形成するための構成の例としては、電池の異なる箇所をそれぞれ加熱及び冷却するという構成が考えられる。加熱及び冷却を同時に効率よく行うためには、例えば、ペルチェ素子を利用することができる。具体的には、ペルチェ素子で発生した熱を、熱伝導体を使って正極と負極に伝えることにより、正極−負極間に温度勾配を形成する。なお、ペルチェ素子等の加熱器等で、熱伝導を利用して電極近傍を加熱する場合には、加熱器と電極との間に絶縁層を挟んで漏電を防ぐことが好ましい。
電池内部での温度勾配を効率的に形成できる他の例としては、電極周辺と溶液層外周を熱容量の高い材質で隔てるという構成が考えられる。
The fourth technical idea is an idea of preparing a mechanism for forming a temperature gradient in the battery.
As a configuration of the battery that specifically realizes the temperature gradient as described above, for example, by using the surrounding excess heat, the part corresponding to the electrolyte of the battery is cooled from the outside, and the other part is kept warm. The structure of covering with a heat insulating material can be considered. In this case, air cooling, water cooling, or other refrigerants can be used for cooling.
As an example of a configuration for more actively forming a temperature gradient, a configuration in which different portions of the battery are heated and cooled can be considered. In order to efficiently perform heating and cooling simultaneously, for example, a Peltier element can be used. Specifically, a temperature gradient is formed between the positive electrode and the negative electrode by transferring heat generated in the Peltier element to the positive electrode and the negative electrode using a heat conductor. In the case where the vicinity of the electrode is heated using heat conduction with a heater such as a Peltier element, it is preferable to prevent leakage by sandwiching an insulating layer between the heater and the electrode.
As another example in which the temperature gradient inside the battery can be efficiently formed, a configuration in which the periphery of the electrode and the outer periphery of the solution layer are separated by a material having a high heat capacity can be considered.
第5の技術思想は、温度勾配の自動制御を行うという思想である。このような思想に基づいて電池の設計を行うことにより、省エネルギー化が実現できる。
これまでの考察によれば、少なくとも放電時において、放電生成物が水性電解液中に飽和して析出する際に温度勾配の形成が必要とされる。したがって、放電時以外の場合、具体的には充電時の場合において、温度勾配形成のための温度調節手段を停止することによって、余分なエネルギーを省くことができる。
具体的には、水性電解液の導電率を計測することで濃度を監視し、水性電解液内のLiOH濃度が飽和溶解度近くなったときに冷却/加熱システムを作動させ、それと同時に電池内の水性電解液温度、及び、電極温度の監視を開始し、閾値以上の温度勾配が形成された場合、或いは放電停止した場合に冷却/加熱システムを停止するという構成をとることができる。
The fifth technical idea is an idea of automatically controlling the temperature gradient. Energy saving can be realized by designing a battery based on such a concept.
According to the discussion so far, it is necessary to form a temperature gradient when the discharge product is saturated and deposited in the aqueous electrolyte at least during discharge. Therefore, extra energy can be saved by stopping the temperature adjusting means for forming the temperature gradient in cases other than discharging, specifically in charging.
Specifically, the concentration is monitored by measuring the conductivity of the aqueous electrolyte, and the cooling / heating system is activated when the LiOH concentration in the aqueous electrolyte approaches saturation solubility. The monitoring of the electrolyte solution temperature and the electrode temperature can be started, and the cooling / heating system can be stopped when a temperature gradient equal to or higher than the threshold is formed or when the discharge is stopped.
上記5つの技術的思想のうち、特に第3乃至第5の技術思想を実現するための具体的なリチウム空気電池の一形態としては、温度調節手段が、
(1)リチウム空気電池の水性電解液のうち、空気極に浸漬している部分の温度、及び、当該温度よりも低い温度である空気極に浸漬していない部分の温度を設定する温度設定手段、
(2)リチウム空気電池の水性電解液のうち、空気極に浸漬している部分の加熱、及び、空気極に浸漬していない部分の冷却の少なくともいずれか一方を行う、温度制御手段、
(3)リチウム空気電池の水性電解液について、温度制御の必要性を監視する温度制御監視手段、
(4)温度制御監視手段により水性電解液の温度制御が必要と判断された場合に、当該水性電解液の温度制御を開始する温度制御運転モードを選択し、温度制御監視手段により当該水性電解液の温度制御が不要と判断された場合に、当該水性電解液の温度制御を停止する温度制御停止モードを選択し、選択した温度制御モードを実行する温度制御モード切替手段、を備えるという構成例を挙げることができる。
このような構成のリチウム空気電池は、水性電解液のうち、空気極に浸漬していない部分の温度を、空気極に浸漬している部分の温度よりも低い温度に設定し、且つ、温度制御手段、温度制御監視手段及び温度制御モード切替手段により適切に温度制御を行うことによって、空気極に浸漬していない部分の実際の温度を、空気極に浸漬している部分の実際の温度よりも低い温度とすることができ、前記水性電解液の温度勾配を適切に形成することができる。
以下、温度設定手段、温度制御手段、温度制御監視手段、温度制御モード切替手段についてそれぞれ説明する。
Of the above five technical ideas, in particular, as a specific form of the lithium-air battery for realizing the third to fifth technical ideas, the temperature adjusting means includes:
(1) Temperature setting means for setting the temperature of the portion immersed in the air electrode of the aqueous electrolyte solution of the lithium-air battery and the temperature of the portion not immersed in the air electrode that is lower than the temperature. ,
(2) Temperature control means for performing at least one of heating of a portion immersed in the air electrode and cooling of a portion not immersed in the air electrode in the aqueous electrolyte solution of the lithium-air battery,
(3) Temperature control monitoring means for monitoring the necessity of temperature control for the aqueous electrolyte of the lithium air battery,
(4) When the temperature control monitoring means determines that the temperature control of the aqueous electrolyte is necessary, the temperature control operation mode for starting the temperature control of the aqueous electrolyte is selected, and the temperature control monitoring means selects the aqueous electrolyte. And a temperature control mode switching unit that selects a temperature control stop mode for stopping the temperature control of the aqueous electrolyte solution and executes the selected temperature control mode when it is determined that the temperature control is not necessary. Can be mentioned.
In the lithium-air battery having such a configuration, the temperature of the portion of the aqueous electrolyte not immersed in the air electrode is set lower than the temperature of the portion immersed in the air electrode, and temperature control is performed. The actual temperature of the part not immersed in the air electrode is made to be higher than the actual temperature of the part immersed in the air electrode by appropriately controlling the temperature by the means, the temperature control monitoring means and the temperature control mode switching means. The temperature can be lowered, and the temperature gradient of the aqueous electrolyte can be appropriately formed.
Hereinafter, the temperature setting unit, the temperature control unit, the temperature control monitoring unit, and the temperature control mode switching unit will be described.
温度設定手段としては、具体的には、リチウム空気電池の水性電解液のうち、空気極に浸漬している部分の温度データ、及び、空気極に浸漬していない部分の温度データを格納した磁気ディスク等の記録媒体や、当該温度データを後述する温度制御監視手段等に送信可能な電子計算機等の装置を例示することができる。しかしながら、当該温度データをリチウム空気電池の作動前後又は作動中に設定し、当該温度データをリチウム空気電池の温度制御に利用することが可能な手段であれば、必ずしもこれら記録媒体や装置に限定されることはなく、どのような手段でも採用することができる。 Specifically, as the temperature setting means, the temperature data of the portion immersed in the air electrode and the temperature data of the portion not immersed in the air electrode of the aqueous electrolyte of the lithium air battery are stored. Examples thereof include a recording medium such as a disk, and an apparatus such as an electronic computer capable of transmitting the temperature data to a temperature control monitoring unit described later. However, as long as the temperature data is set before, during, or during the operation of the lithium air battery, and the temperature data can be used for temperature control of the lithium air battery, it is not necessarily limited to these recording media and devices. Any means can be adopted.
温度制御手段としては、具体的には、上述したようなペルチェ素子を用いることができる。ペルチェ素子としては、大別して、非酸化物系熱電材料、又は、酸化物系熱電材料が挙げられる。
非酸化物系熱電材料としては、テルル化ビスマス(Bi2Te3)系化合物に代表されるテルライド系熱電材料;シリコン・ゲルマニウム系熱電材料;β−FeSi2、CrSi2等のシリサイド系熱電材料;CoSb3に代表されるスクッテルダイト系熱電材料;ZrNiSn、ZrCoSn等のハーフホイスラー金属系熱電材料;Zn4Sb3化合物に代表される亜鉛・アンチモン系熱電材料;B4C、β菱面体晶ホウ素等のホウ素化合物;B12クラスター、Si20クラスター、C60クラスター等のクラスター固体等が挙げられる。
酸化物系熱電材料としては、NaCo2O4、Ca3Co4O9等の層状酸化コバルト系熱電材料、酸化亜鉛系熱電材料、SrTiO3に代表される酸化チタン系熱電材料等が挙げられる。
温度制御手段として用いることができるペルチェ素子は、上記非酸化物系熱電材料、酸化物系熱電材料に必ずしも限定されることはなく、上記熱電材料の他にも、アモルファス材料として知られているSi−Ge−Au熱電材料等を用いることもできる。
温度制御手段としては、ペルチェ素子による加熱/冷却制御の他にも、抵抗加熱器による加熱制御や、空冷、水冷等による冷却制御を挙げることができる。
As the temperature control means, specifically, the Peltier element as described above can be used. As a Peltier device, a non-oxide type thermoelectric material or an oxide type thermoelectric material is roughly classified.
Examples of non-oxide thermoelectric materials include telluride thermoelectric materials represented by bismuth telluride (Bi 2 Te 3 ) compounds; silicon-germanium thermoelectric materials; silicide thermoelectric materials such as β-FeSi 2 and CrSi 2 ; Skutterudite-based thermoelectric materials typified by CoSb 3 ; Half-Heusler metal-based thermoelectric materials such as ZrNiSn and ZrCoSn; Zinc / antimony-based thermoelectric materials typified by Zn 4 Sb 3 compounds; B 4 C, β rhombohedral boron boron compounds such as; B 12 clusters, Si 20 clusters include clusters solids such as C 60 clusters.
Examples of oxide thermoelectric materials include layered cobalt oxide thermoelectric materials such as NaCo 2 O 4 and Ca 3 Co 4 O 9 , zinc oxide thermoelectric materials, and titanium oxide thermoelectric materials typified by SrTiO 3 .
Peltier elements that can be used as temperature control means are not necessarily limited to the non-oxide thermoelectric material and the oxide thermoelectric material. In addition to the thermoelectric material, Si P known as an amorphous material is known. A -Ge-Au thermoelectric material or the like can also be used.
As the temperature control means, in addition to heating / cooling control using a Peltier element, heating control using a resistance heater, cooling control using air cooling, water cooling, and the like can be given.
温度制御監視手段の一形態としては、リチウム空気電池の温度を監視する温度測定装置と、温度制御の必要性を判断するための基準となる温度データとして、リチウム空気電池の水性電解液のうち、空気極に浸漬している部分の温度データ、及び、空気極に浸漬していない部分の温度データを保有するという構成をとることができる。温度制御監視手段が、当該温度データを保有することによって、リチウム空気電池の温度制御が必要であるか否かを、温度測定装置が監視するリチウム空気電池の各部位の温度から判断することができる。
リチウム空気電池の温度を測定する手段は、特に限定されることはなく、一般にリチウム空気電池周辺の温度を測定する方法を採用することができる。温度測定方法の具体例としては、純水銀を用いたガラス製温度計、バイメタルを用いた金属製温度計、白金線を用いた電気式温度計、熱電対を用いた温度センサー、サーミスタを用いた抵抗温度計、放射温度計等を用いた測定方法を挙げることができる。
As one form of temperature control monitoring means, as a temperature measurement device for monitoring the temperature of the lithium air battery, and as temperature data serving as a reference for determining the necessity of temperature control, among the aqueous electrolyte of the lithium air battery, The temperature data of the portion immersed in the air electrode and the temperature data of the portion not immersed in the air electrode can be held. By holding the temperature data, the temperature control monitoring means can determine whether or not the temperature control of the lithium air battery is necessary from the temperature of each part of the lithium air battery monitored by the temperature measuring device. .
The means for measuring the temperature of the lithium air battery is not particularly limited, and generally a method for measuring the temperature around the lithium air battery can be employed. As specific examples of the temperature measurement method, a glass thermometer using pure mercury, a metal thermometer using bimetal, an electric thermometer using a platinum wire, a temperature sensor using a thermocouple, and a thermistor were used. The measuring method using a resistance thermometer, a radiation thermometer, etc. can be mentioned.
温度制御モード切替手段の構成は、特に限定されないが、具体的には、温度制御の要・不要の情報と連動して上述した温度制御手段を切り替えるスイッチや、温度制御の要・不要の情報を温度制御手段等に送信可能な電子計算機等の装置を例示することができる。 The configuration of the temperature control mode switching means is not particularly limited. Specifically, a switch for switching the temperature control means described above in conjunction with information on whether or not temperature control is necessary, and information on whether or not temperature control is necessary are provided. An apparatus such as an electronic computer that can be transmitted to a temperature control means or the like can be exemplified.
以下、本発明に係るリチウム空気電池の構成要素である、空気極と、負極と、当該空気極と当該負極との間に介在し、当該空気極に一部浸漬した水性電解液について、順に説明する。 Hereinafter, an air electrode, a negative electrode, and an aqueous electrolytic solution that is partially immersed in the air electrode, which are interposed between the air electrode and the negative electrode, which are components of the lithium-air battery according to the present invention, will be described in order. To do.
(空気極)
本発明に係るリチウム空気電池の空気極は、好ましくは空気極層を有するものであり、通常、これに加えて、空気極集電体、及び当該空気極集電体に接続された空気極リードを有するものである。
(Air electrode)
The air electrode of the lithium-air battery according to the present invention preferably has an air electrode layer. Usually, in addition to this, an air electrode current collector and an air electrode lead connected to the air electrode current collector It is what has.
(空気極層)
本発明に係るリチウム空気電池中の空気極層は、少なくとも導電性材料を含有するものである。さらに、必要に応じて、触媒および結着材の少なくとも一方を含有していても良い。
(Air electrode layer)
The air electrode layer in the lithium-air battery according to the present invention contains at least a conductive material. Furthermore, you may contain at least one of a catalyst and a binder as needed.
上記空気極層に用いられる導電性材料としては、導電性を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば炭素材料等を挙げることができる。さらに、炭素材料は、多孔質構造を有するものであっても良く、多孔質構造を有しないものであっても良いが、本発明においては、多孔質構造を有するものであることが好ましい。比表面積が大きく、多くの反応場を提供することができるからである。多孔質構造を有する炭素材料としては、具体的にはメソポーラスカーボン等を挙げることができる。一方、多孔質構造を有しない炭素材料としては、具体的にはグラファイト、アセチレンブラック、カーボンナノチューブおよびカーボンファイバー等を挙げることができる。空気極層における導電性材料の含有量としては、例えば65質量%〜99質量%の範囲内、中でも75質量%〜95質量%の範囲内であることが好ましい。導電性材料の含有量が少なすぎると、反応場が減少し、電池容量の低下が生じる可能性があり、導電性材料の含有量が多すぎると、相対的に触媒の含有量が減り、充分な触媒機能を発揮できない可能性があるからである。 The conductive material used for the air electrode layer is not particularly limited as long as it has conductivity, and examples thereof include a carbon material. Furthermore, the carbon material may have a porous structure or may not have a porous structure. However, in the present invention, the carbon material preferably has a porous structure. This is because the specific surface area is large and many reaction fields can be provided. Specific examples of the carbon material having a porous structure include mesoporous carbon. On the other hand, specific examples of the carbon material having no porous structure include graphite, acetylene black, carbon nanotube, and carbon fiber. As content of the electroconductive material in an air electrode layer, it is preferable to exist in the range of 65 mass%-99 mass%, for example in the range of 75 mass%-95 mass% especially. If the content of the conductive material is too small, the reaction field may decrease and the battery capacity may decrease. This is because it may not be possible to exert a proper catalytic function.
上記空気極層に用いられる触媒としては、例えばコバルトフタロシアニンおよび二酸化マンガン等を挙げることができる。空気極層における触媒の含有量としては、例えば1質量%〜30質量%の範囲内、中でも5質量%〜20質量%の範囲内であることが好ましい。触媒の含有量が少なすぎると、充分な触媒機能を発揮できない可能性があり、触媒の含有量が多すぎると、相対的に導電性材料の含有量が減り、反応場が減少し、電池容量の低下が生じる可能性があるからである。
電極反応がよりスムーズに行われるという観点から、上述した導電性材料は触媒を担持していることが好ましい。
Examples of the catalyst used for the air electrode layer include cobalt phthalocyanine and manganese dioxide. The catalyst content in the air electrode layer is, for example, preferably in the range of 1% by mass to 30% by mass, and more preferably in the range of 5% by mass to 20% by mass. If the catalyst content is too low, sufficient catalytic function may not be achieved. If the catalyst content is too high, the content of the conductive material is relatively reduced, the reaction field is reduced, and the battery capacity is reduced. This is because there is a possibility that a decrease in the number of times will occur.
From the viewpoint that the electrode reaction is performed more smoothly, the conductive material described above preferably supports a catalyst.
上記空気極層は、少なくとも導電性材料を含有してれば良いが、さらに、導電性材料を固定化する結着材を含有することが好ましい。結着材としては、例えばポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等を挙げることができる。空気極層における結着材の含有量としては、特に限定されるものではないが、例えば30質量%以下、中でも1質量%〜10質量%の範囲内であることが好ましい。 The air electrode layer only needs to contain at least a conductive material, but preferably further contains a binder for fixing the conductive material. Examples of the binder include polyvinylidene fluoride (PVdF) and polytetrafluoroethylene (PTFE). Although it does not specifically limit as content of the binder in an air electrode layer, For example, it is preferable that it is in the range of 30 mass% or less, especially 1 mass%-10 mass%.
上記空気極層の厚さは、空気電池の用途等により異なるものであるが、例えば2μm〜
500μmの範囲内、中でも5μm〜300μmの範囲内であることが好ましい。
The thickness of the air electrode layer is different depending on the use of the air battery, for example, 2 μm to
It is preferable to be in the range of 500 μm, especially in the range of 5 μm to 300 μm.
(空気極集電体)
本発明に係るリチウム空気電池中の空気極集電体は、空気極層の集電を行うものである。空気極集電体の材料としては、導電性を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えばステンレス、ニッケル、アルミニウム、鉄、チタン、カーボン等を挙げることができる。空気極集電体の形状としては、例えば箔状、板状およびメッシュ(グリッド)状等を挙げることができる。中でも、本発明においては、集電効率に優れるという観点から、空気極集電体の形状がメッシュ状であることが好ましい。この場合、通常、空気極層の内部にメッシュ状の空気極集電体が配置される。さらに、本発明に係るリチウム空気電池は、メッシュ状の空気極集電体により集電された電荷を集電する別の空気極集電体(例えば箔状の集電体)を有していても良い。また、本発明においては、後述する電池ケースが空気極集電体の機能を兼ね備えていても良い。
空気極集電体の厚さは、例えば10μm〜1000μmの範囲内、中でも20μm〜400μmの範囲内であることが好ましい。
(Air current collector)
The air electrode current collector in the lithium-air battery according to the present invention collects the air electrode layer. The material for the air electrode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity, and examples thereof include stainless steel, nickel, aluminum, iron, titanium, and carbon. Examples of the shape of the air electrode current collector include a foil shape, a plate shape, and a mesh (grid) shape. In particular, in the present invention, the air electrode current collector is preferably mesh-shaped from the viewpoint of excellent current collection efficiency. In this case, usually, a mesh-shaped air electrode current collector is disposed inside the air electrode layer. Furthermore, the lithium-air battery according to the present invention has another air electrode current collector (for example, a foil-shaped current collector) that collects electric charges collected by the mesh-shaped air electrode current collector. Also good. In the present invention, a battery case to be described later may also have the function of an air electrode current collector.
The thickness of the air electrode current collector is, for example, preferably in the range of 10 μm to 1000 μm, and more preferably in the range of 20 μm to 400 μm.
(負極)
本発明に係るリチウム空気電池中の負極は、好ましくは負極活物質を含有する負極層を有するものであり、通常、これに加えて負極集電体、及び当該負極集電体に接続された負極リードを有するものである。
(Negative electrode)
The negative electrode in the lithium-air battery according to the present invention preferably has a negative electrode layer containing a negative electrode active material. Usually, in addition to this, a negative electrode current collector, and a negative electrode connected to the negative electrode current collector It has a lead.
(負極層)
本発明に係るリチウム空気電池中の負極層は、少なくとも、リチウム元素を有する負極活物質を含有する。
本発明に係るリチウム空気電池中の負極活物質は、リチウムイオンを吸蔵・放出することができることが好ましい。このような負極活物質としては、リチウム元素を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば金属単体、合金、金属酸化物、金属窒化物等を挙げることができる。リチウム元素を有する合金としては、例えば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、リチウムケイ素合金等を挙げることができる。また、リチウム元素を有する金属酸化物としては、例えばリチウムチタン酸化物等を挙げることができる。また、リチウム元素を含有する金属窒化物としては、例えばリチウムコバルト窒化物、リチウム鉄窒化物、リチウムマンガン窒化物等を挙げることができる。
(Negative electrode layer)
The negative electrode layer in the lithium air battery according to the present invention contains at least a negative electrode active material having a lithium element.
The negative electrode active material in the lithium-air battery according to the present invention is preferably capable of occluding and releasing lithium ions. Such a negative electrode active material is not particularly limited as long as it has a lithium element, and examples thereof include simple metals, alloys, metal oxides, and metal nitrides. Examples of the alloy having a lithium element include a lithium aluminum alloy, a lithium tin alloy, a lithium lead alloy, and a lithium silicon alloy. Moreover, as a metal oxide which has a lithium element, lithium titanium oxide etc. can be mentioned, for example. Examples of the metal nitride containing a lithium element include lithium cobalt nitride, lithium iron nitride, and lithium manganese nitride.
また、上記負極層は、負極活物質のみを含有するものであっても良く、負極活物質の他に、導電性材料および結着材の少なくとも一方を含有するものであっても良い。例えば、負極活物質が箔状である場合は、負極活物質のみを含有する負極層とすることができる。一方、負極活物質が粉末状である場合は、負極活物質および結着材を有する負極層とすることができる。なお、導電性材料および結着材については、上述した「空気極」の項に記載した内容と同様であるので、ここでの説明は省略する。 The negative electrode layer may contain only a negative electrode active material, or may contain at least one of a conductive material and a binder in addition to the negative electrode active material. For example, when the negative electrode active material is in the form of a foil, a negative electrode layer containing only the negative electrode active material can be obtained. On the other hand, when the negative electrode active material is in a powder form, a negative electrode layer having a negative electrode active material and a binder can be obtained. Note that the conductive material and the binder are the same as the contents described in the above-mentioned “air electrode” section, and thus the description thereof is omitted here.
(負極集電体)
本発明に係るリチウム空気電池中の負極集電体の材料としては、導電性を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば銅、ステンレス、ニッケル、カーボン等を挙げることができる。上記負極集電体の形状としては、例えば箔状、板状およびメッシュ(グリッド)状等を挙げることができる。本発明においては、後述する電池ケースが負極集電体の機能を兼ね備えていても良い。
(Negative electrode current collector)
The material for the negative electrode current collector in the lithium-air battery according to the present invention is not particularly limited as long as it has conductivity, and examples thereof include copper, stainless steel, nickel, and carbon. Examples of the shape of the negative electrode current collector include a foil shape, a plate shape, and a mesh (grid) shape. In the present invention, a battery case, which will be described later, may have the function of a negative electrode current collector.
(セパレータ)
本発明に係るリチウム空気電池が、空気極と、負極と、当該空気極と当該負極との間に介在した水性電解液とからなる積層体を何層も重ねる構造を取る場合には、安全性の観点から、異なる積層体に属する空気極層および負極層の間に、セパレータを有することが好ましい。上記セパレータとしては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等の多孔膜;および樹脂不織布、ガラス繊維不織布等の不織布等を挙げることができる。
(Separator)
When the lithium air battery according to the present invention has a structure in which multiple layers of an air electrode, a negative electrode, and an aqueous electrolyte solution interposed between the air electrode and the negative electrode are stacked, safety is ensured. From this point of view, it is preferable to have a separator between the air electrode layer and the negative electrode layer belonging to different laminates. Examples of the separator include porous films such as polyethylene and polypropylene; and nonwoven fabrics such as a resin nonwoven fabric and a glass fiber nonwoven fabric.
(電池ケース)
また、本発明に係るリチウム空気電池は、通常、空気極、負極および水性電解液を収納する電池ケースを有する。電池ケースの形状としては、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。また、電池ケースは、大気開放型の電池ケースであっても良く、密閉型の電池ケースであっても良い。大気開放型の電池ケースは、少なくとも空気極層が十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、電池ケース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)の導入管およ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。
(Battery case)
The lithium-air battery according to the present invention usually has a battery case that houses an air electrode, a negative electrode, and an aqueous electrolyte. Specific examples of the shape of the battery case include a coin type, a flat plate type, a cylindrical type, and a laminate type. The battery case may be an open-air battery case or a sealed battery case. An open-air battery case is a battery case having a structure in which at least the air electrode layer can sufficiently come into contact with the atmosphere. On the other hand, when the battery case is a sealed battery case, it is preferable to provide a gas (air) introduction pipe and an exhaust pipe in the sealed battery case. In this case, the gas to be introduced / exhausted preferably has a high oxygen concentration, and more preferably pure oxygen. In addition, it is preferable to increase the oxygen concentration during discharging and decrease the oxygen concentration during charging.
(水性電解液)
本発明に係るリチウム空気電池中の水性電解液は、空気極層および負極層の間に形成され、リチウムイオンの伝導を担う層である。
水性電解液としては、通常、水にリチウム塩を含有させたものを用いる。リチウム塩としては、例えばLiPF6、LiBF4、LiClO4およびLiAsF6等の無機リチウム塩;及びLiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2(Li−TFSI)、LiN(SO2C2F5)2、LiC(SO2CF3)3等の有機リチウム塩等を挙げることができる。
水性電解液におけるLiOHの濃度は、0〜5.12Mとする。なお、5.12Mとは、室温での飽和濃度である。ただし、0.1M未満の電解質濃度ではリチウムイオン伝導度の低下が顕著となるため、当該LiOH濃度領域での動作を補償するために、別途0.1〜12M程度のKOH又はNaOHを加えることができる。
なお、本発明においては、水性電解液として、例えばイオン性液体等の低揮発性液体を含有していても良い。
(Aqueous electrolyte)
The aqueous electrolytic solution in the lithium-air battery according to the present invention is a layer formed between the air electrode layer and the negative electrode layer and responsible for the conduction of lithium ions.
As the aqueous electrolytic solution, usually, water containing a lithium salt is used. Examples of the lithium salt include inorganic lithium salts such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4, and LiAsF 6 ; and LiCF 3 SO 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 (Li-TFSI), LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , organic lithium salts such as LiC (SO 2 CF 3 ) 3 and the like.
The concentration of LiOH in the aqueous electrolyte is 0 to 5.12M. Note that 5.12M is a saturated concentration at room temperature. However, since the decrease in lithium ion conductivity becomes significant at an electrolyte concentration of less than 0.1M, in order to compensate for the operation in the LiOH concentration region, an additional 0.1 to 12M KOH or NaOH may be added. it can.
In the present invention, the aqueous electrolyte may contain a low volatile liquid such as an ionic liquid.
以下、本発明の電池の構成例を示す。
本発明の第1の構成例としては、空気極、負極及び水性電解液を収納する電池ケース、熱伝導体、熱受容体、並びに温度調節手段としてペルチェ素子をさらに有し、電池ケースの外側であり、且つ、水性電解液のうち、空気極に浸漬していない部分が位置する部位に、ペルチェ素子の一方の面が取り付けられ、電池ケースの外側であり、且つ、少なくとも空気極が位置する部位に、熱受容体が取り付けられ、ペルチェ素子の他の一方の面が、熱伝導体を介して熱受容体に取り付けられているという例が挙げられる。
Hereafter, the structural example of the battery of this invention is shown.
As a first configuration example of the present invention, a battery case containing an air electrode, a negative electrode, and an aqueous electrolyte, a heat conductor, a heat receptor, and a Peltier element as a temperature adjusting means are further provided on the outside of the battery case. A portion of the aqueous electrolyte solution where the portion not immersed in the air electrode is located, one surface of the Peltier element is attached to the outside of the battery case, and at least the air electrode is located In addition, there is an example in which a heat receptor is attached and the other surface of the Peltier element is attached to the heat receptor via a heat conductor.
図1は、本発明の第1の構成例であり、ペルチェ素子を用いて部分加熱/冷却を行うリチウム空気電池の例を示した断面模式図である。
図1に示したリチウム空気電池は、空気極10、負極11、及び、当該空気極10と当該負極11との間に介在し、当該空気極10に一部浸漬した水性電解液12とを備えている。また、水性電解液12が外部に漏出しないように、空気極10、負極11、及び、水性電解液12は電池ケース13に収納されている。なお、図示していないが、空気極10に空気を送る送風ユニットを別に備えていてもよい。また、放電生成物固体が負極11に落下して堆積し、負極表面へのイオン伝導を阻害させないために、セパレータ14を設けることが好ましい。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of a lithium-air battery which is a first configuration example of the present invention and performs partial heating / cooling using a Peltier element.
The lithium-air battery shown in FIG. 1 includes an
本第1の構成例においては、電池の電解液層が位置する電池ケース13の外側に、ペルチェ素子15の一方の面が取りつけられている。一方、ペルチェ素子15の他の一方の面が熱伝導体16と接合され、さらに当該熱伝導体16は、空気極10又はセパレータ14が位置する、電池ケース13の外側に取り付けられた熱受容体17にそれぞれ接合されている。なお、セパレータの外側に取り付けられた熱受容体17は、電池ケース13を取り巻くように環形状をとる。
電池の放電時においては、ペルチェ素子の正負を調節し、電解液層側の面を冷却面に、熱伝導体16側の面を熱放出面にすることにより、電解液層を冷却し、空気極10及びセパレータ14をそれぞれ加熱することができ、その結果、電解液層内に積極的に温度勾配を形成し、対流を発生させてリチウムイオン伝導性を向上させるとともに、空気極10及びセパレータ14近傍における放電生成物固体の析出を防いで、リチウムイオン伝導性の低下を防止することができる。なお、図示してはいないが、効率的な加熱/冷却を行うために、ペルチェ素子15、熱伝導体16、熱受容体17を断熱材で覆うことが好ましい。また、空気極10側の熱受容体17と、電池ケース13との間には、漏電防止のため絶縁体18を設置することが好ましい。
In the first configuration example, one surface of the
At the time of discharging the battery, the electrolyte layer is cooled by adjusting the positive / negative of the Peltier element, the surface on the electrolyte layer side is used as a cooling surface, and the surface on the
一方で、電池の充電時においては、電解液中では塩の溶解が起こるため、電解液の冷却の必要が無い。また、充電時においては、特に負極11において樹状析出物の形成が促進されることから高温は望ましくない。以上2点の理由により、充電時には、電解液層の冷却、及び、電極の加熱は行わないことが好ましい。充電時においては、放電時のペルチェ素子の正負を反転させることで、放電時とは熱放出面/冷却面を逆転でき、これにより充電時に電解液を加熱し、空気極10及びセパレータ14を冷却することができる。その結果、電解液12中の放電生成物固体の溶解を促して充電を加速させ、且つ、電解液12内に対流を形成することによりイオン伝導を向上させることができる。
On the other hand, when the battery is charged, salt dissolution occurs in the electrolytic solution, so there is no need to cool the electrolytic solution. Further, at the time of charging, high temperature is not desirable because the formation of dendritic precipitates is promoted particularly in the
本発明の第2の構成例としては、温度調節手段として、水性電解液のうち、空気極に浸漬していない部分を空冷する手段を有するという例が挙げられる。また、本第2の構成例のさらに具体的な態様の一例としては、空気極、負極及び水性電解液を収納する電池ケースをさらに有し、電池ケースの外側であり、且つ、水性電解液のうち、空気極に浸漬していない部分が位置する部位に、放熱板を有するという例が挙げられる。 As a 2nd structural example of this invention, the example of having a means to air-cool the part which is not immersed in an air electrode among aqueous electrolytes as a temperature control means is mentioned. In addition, as an example of a more specific aspect of the second configuration example, the battery further includes a battery case that houses an air electrode, a negative electrode, and an aqueous electrolyte solution, and is outside the battery case and the aqueous electrolyte solution. Among them, there is an example in which a heat radiating plate is provided at a portion where a portion not immersed in the air electrode is located.
図2は、本発明の第2の構成例であり、環境熱/動作熱/抵抗加熱による加熱と、送風による冷却を行うリチウム空気電池の例を示した断面模式図である。本第2の構成例は、空気極10、負極11、水性電解液12及び電池ケース13の構成については、図1に示した第1の構成例と同様であり、且つ、好ましくはセパレータ14を設ける点においても、第1の構成例と同様である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a lithium-air battery that is a second configuration example of the present invention and performs heating by environmental heat / operational heat / resistance heating and cooling by air blowing. In the second configuration example, the configuration of the
本第2の構成例においては、電池の電解液層が位置する電池ケース13の外側から、特に周囲から熱を受けやすい部位に、送風により冷風を送り込むことで、部分的に冷却を行う。図2には、送風機20、及び、冷風の方向を示す矢印21を図示している。この場合、効率よい冷却という観点から、冷却部分には放熱板22を取りつけておくことが好ましい。
非冷却部分、すなわち空冷を行わない部分は、周囲の環境からの熱や、電池自身の動作により発生する熱により加熱する。このような環境熱によっても十分な温度勾配を形成できない場合は、抵抗加熱器23を空気極10及びセパレータ14が位置する電池ケース13の外側に設置することが好ましい。なお、セパレータ14の外側に取り付けられた抵抗加熱器23は、電池ケース13を取り巻くように環形状をとる。
さらに、送風等により冷却しない電極等の部位は、図に示すような断熱材24等で覆うか、又は、送風を遮る機構を予め備えることが好ましい。
In the second configuration example, cooling is partially performed by sending cold air by blowing from the outside of the
The non-cooled portion, that is, the portion where no air cooling is performed is heated by heat from the surrounding environment or heat generated by the operation of the battery itself. When a sufficient temperature gradient cannot be formed even by such environmental heat, it is preferable to install the
Furthermore, it is preferable that a part such as an electrode that is not cooled by blowing or the like is covered with a
このように、冷風により電解液層を冷却し、抵抗加熱器23により空気極10及びセパレータ14をそれぞれ加熱することにより、電解液層内に積極的に温度勾配を形成し、対流を発生させてリチウムイオン伝導性を向上させるとともに、空気極10及びセパレータ14近傍における放電生成物固体の析出を防いで、リチウムイオン伝導性の低下を防止することができる。
一方で、上述したように、電池の充電時においては、電解液中における塩の溶解、及び、負極11における樹状析出物の形成が促進されるという観点から、充電時には、電解液層の冷却、及び、電極の加熱は行わないことが好ましい。
Thus, by cooling the electrolyte layer with cold air and heating the
On the other hand, as described above, during the charging of the battery, from the viewpoint that the dissolution of the salt in the electrolytic solution and the formation of dendritic precipitates in the
本発明の第3の構成例としては、空気極、負極及び水性電解液を収納する電池ケースをさらに有し、温度調節手段として、電池ケースの外側であり、且つ、水性電解液のうち、空気極に浸漬していない部分が位置する部位に、冷媒流路を有するという例を挙げることができる。 The third configuration example of the present invention further includes a battery case that houses an air electrode, a negative electrode, and an aqueous electrolytic solution. The temperature adjusting means is outside the battery case, and the aqueous electrolytic solution includes air. An example in which a coolant channel is provided at a portion where a portion not immersed in the electrode is located can be given.
図3は、本発明の第3の構成例であり、冷媒流路中を流れる冷媒による冷却を行うリチウム空気電池の例を示した断面模式図である。本第3の構成例は、空気極10、負極11、水性電解液12及び電池ケース13の構成については、図1に示した第1の構成例と同様であり、且つ、好ましくはセパレータ14を設ける点においても、第1の構成例と同様である。
本第3の構成例においては、電池の電解液層が位置する電池ケース13の外側から、特に周囲から熱を受けやすい部位に、冷媒流路30を設ける。詳細は図示されていないが、実際の冷媒流路30は、電池ケース13の外側を取り巻き、十分に電解液層が冷却できるような構造を有しているものとする。冷媒漏れによる電池内の電解液への混入や、電極漏れによる短絡等を防ぐために、電池ケース13にウォータージャケット(図示せず)を設けることが好ましい。
さらに、図3に示すように、電池全体が均一温度にならないようにするために、抵抗加熱器23を空気極10及びセパレータ14が位置する電池ケース13の外側に設置することが好ましい。なお、セパレータ14の外側に取り付けられた抵抗加熱器23は、電池ケース13を取り巻くように環形状をとる。さらに加熱効果を高めるために、図に示すような断熱材24等で覆うことが好ましい。
FIG. 3 is a schematic sectional view showing an example of a lithium-air battery which is a third configuration example of the present invention and performs cooling by the refrigerant flowing in the refrigerant flow path. In the third configuration example, the configuration of the
In the third configuration example, the
Furthermore, as shown in FIG. 3, it is preferable to install the
このように、冷媒流路30により電解液層を冷却し、抵抗加熱器23により空気極10及びセパレータ14をそれぞれ加熱することにより、電解液層内に積極的に温度勾配を形成し、対流を発生させてリチウムイオン伝導性を向上させるとともに、空気極10及びセパレータ14近傍における放電生成物固体の析出を防いで、リチウムイオン伝導性の低下を防止することができる。
一方で、上述したように、電池の充電時においては、電解液中における塩の溶解、及び、負極11における樹状析出物の形成が促進されるという観点から、充電時には、電解液層の冷却、及び、電極の加熱は行わないことが好ましい。
In this way, the electrolyte layer is cooled by the
On the other hand, as described above, during the charging of the battery, from the viewpoint that the dissolution of the salt in the electrolytic solution and the formation of dendritic precipitates in the
本発明の第4の構成例としては、空気極、負極及び水性電解液を収納する電池ケース、第1の熱伝導体、第2の熱伝導体、熱受容体、並びに温度調節手段としてペルチェ素子をさらに有し、水性電解液のうち、空気極に浸漬していない部分が位置する部位に、第1の熱伝導体が電池ケースの外側と内側を貫通して取り付けられ、第1の熱伝導体の、電池ケースの外側に位置する部位にペルチェ素子の一方の面が取り付けられ、電池ケースの外側であり、且つ、少なくとも空気極が位置する部位に、熱受容体が取り付けられ、ペルチェ素子の他の一方の面が、第2の熱伝導体を介して熱受容体に取り付けられているという例が挙げられる。 As a fourth configuration example of the present invention, a battery case containing an air electrode, a negative electrode, and an aqueous electrolyte, a first heat conductor, a second heat conductor, a heat receptor, and a Peltier element as a temperature adjusting means The first heat conductor is attached to the portion of the aqueous electrolyte solution where the portion not immersed in the air electrode is located so as to penetrate the outside and the inside of the battery case. One side of the Peltier element is attached to a part of the body that is located outside the battery case, and a heat receptor is attached to a part that is outside the battery case and at least where the air electrode is located. An example is given in which the other surface is attached to the heat receptor via a second heat conductor.
図4は、本発明の第4の構成例であり、電池内部の部分冷却を行うリチウム空気電池の例を示した断面模式図である。本第4の構成例は、空気極10、負極11、水性電解液12及び電池ケース13の構成については、図1に示した第1の構成例と同様であり、且つ、好ましくはセパレータ14を設ける点においても、第1の構成例と同様である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an example of a lithium-air battery that is a fourth configuration example of the present invention and performs partial cooling inside the battery. In the fourth configuration example, the configuration of the
本第4の構成例においては、冷却点として、第1の熱伝導体40が電池電解液層の内部から、電池ケース13の外部まで貫くように取り付けられている。本構成例の場合、電池ケース内の気密性を保つ観点から、第1の熱伝導体40と電池ケース13との間にパッキン41を設置することが好ましい。冷却点に用いる第1の熱伝導体としては、熱伝導性の他に電解液に耐えられる材質を有していれば特に限定されないが、具体的には、ニッケルやステンレス等を挙げることができる。
冷却点の外側に、ペルチェ素子42の一方の面が取りつけられている。一方、ペルチェ素子42の他の一方の面が第2の熱伝導体43と接合され、さらに当該第2の熱伝導体43は、空気極10又はセパレータ14が位置する、電池ケース13の外側に取り付けられた熱受容体44にそれぞれ接合されている。なお、セパレータの外側に取り付けられた熱受容体44は、電池ケース13を取り巻くように環形状をとる。また、空気極10側の熱受容体44と、電池ケース13との間には、漏電防止のため絶縁体45を設置することが好ましい。
In the fourth configuration example, the
One surface of the
電池の放電時においては、ペルチェ素子の正負を調節し、冷却点となる第1の熱伝導体40側の面を冷却面に、熱伝導体16側の面を熱放出面にすることにより、電解液層を冷却し、空気極10及びセパレータ14をそれぞれ加熱することができ、その結果、電解液層内に積極的に温度勾配を形成し、対流を発生させてリチウムイオン伝導性を向上させるとともに、空気極10及びセパレータ14近傍における放電生成物固体の析出を防いで、リチウムイオン伝導性の低下を防止することができる。
一方で、上述したように、電池の充電時においては、電解液中における塩の溶解、及び、負極11における樹状析出物の形成が促進されるという観点から、充電時には、電解液層の冷却、及び、電極の加熱は行わないことが好ましい。充電時においては、放電時のペルチェ素子の正負を反転させることで、放電時とは熱放出面/冷却面を逆転でき、これにより充電時に電解液を加熱し、空気極10及びセパレータ14を冷却することができる。その結果、電解液12中の放電生成物固体の溶解を促し充電を加速し、且つ、電解液12内に対流を形成することによりイオン伝導を向上させることができる。
At the time of discharging the battery, by adjusting the positive / negative of the Peltier element, the surface on the
On the other hand, as described above, during the charging of the battery, from the viewpoint that the dissolution of the salt in the electrolytic solution and the formation of dendritic precipitates in the
本発明の第5の構成例としては、水性電解液のうち、空気極に浸漬していない部分に、第1の熱電対及び導電率計が取り付けられ、空気極に第2の熱電対が取り付けられているという例を挙げることができる。 As a fifth configuration example of the present invention, a first thermocouple and a conductivity meter are attached to a portion of the aqueous electrolyte not immersed in the air electrode, and a second thermocouple is attached to the air electrode. An example can be given.
図5は、本発明の第5の構成例であり、自動温度制御を行うリチウム空気電池の例を示した断面模式図である。本第5の構成例は、図1に示した第1の構成例を基に、熱電対及び導電率計を追加した構成である。
第1の構成例の説明において既に述べたように、放電時且つ少なくとも放電生成物固体の析出時に、電池内部に温度勾配があれば足りることから、当該析出時以外には温度調節手段を停止することで、余分なエネルギー消費を抑えることができる。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of a lithium-air battery which is a fifth configuration example of the present invention and performs automatic temperature control. The fifth configuration example is a configuration in which a thermocouple and a conductivity meter are added based on the first configuration example shown in FIG.
As already described in the description of the first configuration example, it is sufficient that there is a temperature gradient in the battery at the time of discharge and at least when the discharge product solid is deposited. Therefore, the temperature adjusting means is stopped except during the deposition. In this way, excessive energy consumption can be suppressed.
電解液はある程度の放電生成物の溶解を許容する。しかし、電解液の飽和濃度を超えてしまうと、生成物固体の析出が始まるため、飽和濃度に達する直前に温度制御を開始することが好ましい。
電解液中のリチウム塩の濃度は、導電率から求めることができる。リチウム空気電池において飽和LiOH濃度は5M程度、この時の導電率は、0.35S・cm−1である。不飽和電解液中においては、LiOH濃度が高いほど導電率が向上することを踏まえると、放電時、且つ、導電率≧0.35S・cm−1の時(すなわちLiOH濃度≧5Mの時)、且つ、液層と正極の温度が{(空気極温度)−(電解液温度)}<(閾値)を満たす時にのみペルチェ素子15が動作するように制御すれば、生成物固体の析出は十分に防げる。電解液の導電率は、導電率計50で計測し、空気極温度又は電解液温度は、空気極側熱電対51又は電解液側熱電対52でそれぞれ計測することができる。本構成例の場合、電池ケース内の気密性を保つ観点から、導電率計50、空気極側熱電対51又は電解液側熱電対52と電池ケース13との間に、それぞれパッキンを設置することが好ましい。
電池の放電時及び充電時のペルチェ素子の制御及びそれに伴う効果は、上述した第1の構成例と同様である。
The electrolyte allows for some degree of discharge product dissolution. However, since the precipitation of the product solid starts when the saturation concentration of the electrolytic solution is exceeded, it is preferable to start the temperature control immediately before reaching the saturation concentration.
The concentration of the lithium salt in the electrolytic solution can be determined from the electrical conductivity. In the lithium air battery, the saturated LiOH concentration is about 5M, and the conductivity at this time is 0.35 S · cm −1 . In the unsaturated electrolyte, taking into account that the higher the LiOH concentration, the higher the conductivity, when discharging and when the conductivity is ≧ 0.35 S · cm −1 (that is, when the LiOH concentration is ≧ 5 M), In addition, if the
The control of the Peltier element at the time of discharging and charging the battery and the effect accompanying it are the same as in the first configuration example described above.
図6は、本発明の第6の構成例であり、ダニエル電池の例を示した断面模式図である。
ダニエル電池は、図に示すように、負極は亜鉛電極60を硫酸亜鉛水溶液61に浸したもの、正極は銅電極62を硫酸銅水溶液63に浸したものであり、硫酸亜鉛水溶液61及び硫酸銅水溶液63を素焼きの板等の多孔性隔膜64で仕切って構成した電池である。本構成例においては、ダニエル電池全体は電池ケース65に格納されている。
ダニエル電池の放電時の化学反応は、
正極:Cu2+ + 2e− → Cu (I)
負極:Zn → Zn2+ + 2e− (II)
であり、これに対して、ダニエル電池の充電時の化学反応は、
正極:Cu → Cu2+ + 2e− (III)
負極:Zn2+ + 2e− → Zn (IV)
である。すなわちダニエル電池は、正極と負極における対照的な化学反応により、放電及び充電が可能となる電池である。上記式(I)〜(IV)から分かるように、放電時には負極側電解液で活物質である亜鉛イオンの濃度が上昇し、やがて亜鉛塩の飽和による析出が起こり、充電時には同様の濃度変化が正極側で起こる。
FIG. 6 is a schematic sectional view showing an example of a Daniel battery, which is a sixth configuration example of the present invention.
As shown in the figure, the Daniel battery includes a negative electrode in which a
The chemical reaction during the discharge of the Daniel battery is
Positive electrode: Cu 2+ 2e − → Cu (I)
Negative electrode: Zn → Zn 2+ + 2e − (II)
On the other hand, the chemical reaction when charging a Daniel battery is
Positive electrode: Cu → Cu 2+ + 2e − (III)
Negative electrode: Zn 2+ + 2e − → Zn (IV)
It is. That is, the Daniel battery is a battery that can be discharged and charged by a contrasting chemical reaction between the positive electrode and the negative electrode. As can be seen from the above formulas (I) to (IV), the concentration of zinc ions as the active material increases in the negative electrode side electrolyte during discharge, and precipitation due to saturation of the zinc salt occurs, and the same concentration change occurs during charging. Occurs on the positive side.
本第6の構成例は、上記考察を踏まえて、正極と負極で独立な温度勾配を形成できる機構を備えている。すなわち、ダニエル電池の負極側の電解液層が位置する電池ケース65の外側に、ペルチェ素子66の一方の面が取りつけられている。一方、ペルチェ素子66の他の一方の面が熱伝導体67と接合され、さらに当該熱伝導体67は、亜鉛電極60が位置する、電池ケース65の外側に取り付けられた熱受容体68にそれぞれ接合されている。熱受容体68と、亜鉛電極60との間には、漏電防止のため絶縁体69を設置することが好ましい。正極側にも、負極側と同様に、ペルチェ素子70、熱伝導体71、熱受容体72、絶縁体73を設置する。
電池の放電時においては、負極側電解液用ペルチェ素子66の正負を調節し、電解液層側の面を冷却面に、熱伝導体67側の面を熱放出面にすることにより、電解液層を冷却し、亜鉛電極60を加熱することができ、その結果、電解液層内に積極的に温度勾配を形成し、対流を発生させて亜鉛イオンの拡散性を向上させるとともに、亜鉛電極60近傍における放電生成物固体(硫酸亜鉛)の析出を防いで、亜鉛イオンの拡散性の低下を防止することができる。なお、効率的な加熱/冷却を行うために、ペルチェ素子66、熱伝導体67、熱受容体68それぞれの一部又は全部を断熱材74で覆うことが好ましい。
一方、電池の充電時においては、正極側電解液用ペルチェ素子70の正負を調節し、電解液層側の面を冷却面に、熱伝導体71側の面を熱放出面にすることにより、電解液層を冷却し、銅電極62を加熱することができ、その結果、電解液層内に積極的に温度勾配を形成し、対流を発生させて銅イオンの拡散性を向上させるとともに、銅電極62近傍における放電生成物固体(硫酸銅)の析出を防いで、銅イオンの拡散性の低下を防止することができる。なお、効率的な加熱/冷却を行うために、ペルチェ素子70、熱伝導体71、熱受容体72それぞれの一部又は全部を断熱材74で覆うことが好ましい。
本第6の構成例の場合、負極側電解液用ペルチェ素子66及び正極側電解液用ペルチェ素子70が、お互いの電解液温度に干渉しないように十分距離を置くか、両ペルチェ素子間に、熱伝導性の低い素材を組み入れた断熱材74を使うことが好ましい。
The sixth configuration example includes a mechanism capable of forming an independent temperature gradient between the positive electrode and the negative electrode based on the above consideration. That is, one surface of the Peltier element 66 is attached to the outside of the
At the time of discharging the battery, the positive / negative of the Peltier element 66 for the negative electrode side electrolyte is adjusted, the surface on the electrolyte layer side is used as a cooling surface, and the surface on the
On the other hand, at the time of charging the battery, by adjusting the positive / negative of the
In the case of the sixth configuration example, the negative electrode side electrolyte Peltier element 66 and the positive electrode side electrolyte
10 空気極
11 負極
12 水性電解液
13 電池ケース
14 セパレータ
15 ペルチェ素子
16 熱伝導体
17 熱受容体
18 絶縁体
20 送風機
21 冷風の方向を示す矢印
22 放熱板
23 抵抗加熱器
24 断熱材
30 冷媒流路
40 第1の熱伝導体
41 パッキン
42 ペルチェ素子
43 第2の熱伝導体
44 熱受容体
45 絶縁体
50 導電率計
51 空気極側熱電対
52 電解液側熱電対
60 亜鉛電極
61 硫酸亜鉛水溶液
62 銅電極
63 硫酸銅水溶液
64 多孔性隔膜
65 電池ケース
66 負極側電解液用ペルチェ素子
70 正極側電解液用ペルチェ素子
67,71 熱伝導体
68,72 熱受容体
69,73 絶縁体
74 断熱材
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記水性電解液のうち、前記空気極に浸漬していない部分の温度を、前記空気極に浸漬している部分の温度よりも低くする温度調節手段を備え、
前記空気極、前記負極及び前記水性電解液を収納する電池ケース、熱伝導体、熱受容体、並びに前記温度調節手段としてペルチェ素子をさらに有し、
前記電池ケースの外側であり、且つ、前記水性電解液のうち、前記空気極に浸漬していない部分が位置する部位に、前記ペルチェ素子の一方の面が取り付けられ、
前記電池ケースの外側であり、且つ、少なくとも前記空気極が位置する部位に、前記熱受容体が取り付けられ、
前記ペルチェ素子の他の一方の面が、前記熱伝導体を介して前記熱受容体に取り付けられていることを特徴とする、リチウム空気電池。 A lithium-air battery having at least an air electrode, a negative electrode, and an aqueous electrolyte interposed between the air electrode and the negative electrode and partially immersed in the air electrode,
Of the aqueous electrolytic solution, comprising a temperature adjusting means for lowering the temperature of the portion not immersed in the air electrode lower than the temperature of the portion immersed in the air electrode ,
A battery case containing the air electrode, the negative electrode and the aqueous electrolyte, a heat conductor, a heat receptor, and a Peltier element as the temperature adjusting means;
One surface of the Peltier element is attached to the outside of the battery case, and the portion of the aqueous electrolyte solution where the portion not immersed in the air electrode is located,
The heat receptor is attached to the outside of the battery case and at least a portion where the air electrode is located,
The other surface of the Peltier element is attached to the heat receptor via the thermal conductor , and the lithium-air battery is characterized in that
前記空気極に第2の熱電対が取り付けられている、請求項1に記載のリチウム空気電池。 Of the aqueous electrolyte, a portion not immersed in the air electrode is attached with a first thermocouple and a conductivity meter,
The lithium air battery according to claim 1 , wherein a second thermocouple is attached to the air electrode.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009247951A JP5365469B2 (en) | 2009-10-28 | 2009-10-28 | Lithium air battery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009247951A JP5365469B2 (en) | 2009-10-28 | 2009-10-28 | Lithium air battery |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011096456A JP2011096456A (en) | 2011-05-12 |
JP5365469B2 true JP5365469B2 (en) | 2013-12-11 |
Family
ID=44113177
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009247951A Active JP5365469B2 (en) | 2009-10-28 | 2009-10-28 | Lithium air battery |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5365469B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11522240B2 (en) * | 2020-05-08 | 2022-12-06 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Metal-air battery apparatus and method of controlling temperature thereof |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5168318B2 (en) | 2010-05-25 | 2013-03-21 | トヨタ自動車株式会社 | Aqueous electrolyte battery and method for producing aqueous electrolyte battery |
JP5843147B2 (en) | 2011-11-21 | 2016-01-13 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | Thin lithium-air battery containment |
JP6036409B2 (en) * | 2012-03-08 | 2016-11-30 | 日産自動車株式会社 | Assembled battery |
US9293776B2 (en) * | 2013-07-17 | 2016-03-22 | Elwha Llc | Cathode temperature regulation for metal-air batteries |
US9379395B2 (en) | 2013-07-17 | 2016-06-28 | Elwha Llc | Active cathode temperature control for metal-air batteries |
PT3199673T (en) * | 2014-09-24 | 2020-10-15 | Kai Li Huang | Green-energy environmental control fiber, manufacturing method thereof and fabric made therefrom |
JP6614650B2 (en) * | 2015-09-30 | 2019-12-04 | 株式会社Subaru | Automotive battery |
CN110165245B (en) * | 2019-06-05 | 2020-08-11 | 郑州佛光发电设备有限公司 | Fuel cell thermal management method and system based on semiconductor material and phase-change material |
CN113555627B (en) * | 2020-04-23 | 2022-10-04 | 王益成 | Metal fuel cell system and heat dissipation method thereof |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE9902286L (en) * | 1999-06-15 | 2000-12-16 | Holgia Ab | Method and device for batteries |
JP5292736B2 (en) * | 2006-12-25 | 2013-09-18 | トヨタ自動車株式会社 | Air battery |
-
2009
- 2009-10-28 JP JP2009247951A patent/JP5365469B2/en active Active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11522240B2 (en) * | 2020-05-08 | 2022-12-06 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Metal-air battery apparatus and method of controlling temperature thereof |
US11784367B2 (en) | 2020-05-08 | 2023-10-10 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Metal-air battery apparatus and method of controlling temperature thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011096456A (en) | 2011-05-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5365469B2 (en) | Lithium air battery | |
JP6649883B2 (en) | Thermal management of liquid metal batteries | |
JP2021176151A (en) | Negative electrode for power storage device | |
JP5375971B2 (en) | battery | |
JP4022889B2 (en) | Electrolyte and battery | |
JP5292736B2 (en) | Air battery | |
JP2008047371A (en) | Battery pack and charge and discharge method of battery pack | |
CN105900280B (en) | Solid-state battery with integral step-up transformer | |
JP2010244729A (en) | Air battery | |
EP3136498B1 (en) | Metal air battery having thermal management structure | |
KR20160094937A (en) | Electrochemical method and apparatus for forming a vacuum in a sealed enclosure | |
JP2011159601A (en) | Temperature control device of secondary battery | |
JP2012003940A (en) | Metal air battery | |
JP4695170B2 (en) | Lithium ion secondary battery | |
JP2011054329A (en) | Metal-air cell system; motor driver using the same | |
JP2008159560A (en) | Method of manufacturing positive electrode active material | |
US10879574B2 (en) | Lithium air battery system | |
KR20020012161A (en) | Metal sponges for rapid surface-chemical reaction | |
CN109314218B (en) | Battery, battery pack, electronic device, electric vehicle, power storage device, and power system | |
WO2017159420A1 (en) | Lithium air battery system | |
JP2009123484A (en) | Separator and battery | |
JP6863455B2 (en) | Power storage devices, battery packs, electric vehicles, power storage systems, power tools and electronic devices | |
JP4424477B2 (en) | Electrolyte and lithium ion secondary battery | |
JP2004200062A (en) | Collector and battery using collector | |
JP2013125736A (en) | Metal air battery |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120120 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20120703 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130514 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130709 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130813 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130826 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5365469 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |