JP5398879B2 - 金属酸素電池 - Google Patents
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Description
(正極) O2 + 4e- → 2O2-
4Li+ + 2O2- → 2Li2O
2Li+ + 2O2- → Li2O2
また、充電時には、次の式に示すように前記正極において酸化リチウムまたは過酸化リチウムからリチウムイオンと酸素イオンとが生成し、生成したリチウムイオンは前記電解質層を透過して負極に移動する。また、生成した酸素イオンは、そのままで、又は酸化されることにより生成した酸素分子として、前記酸素貯蔵材料に吸着される。そして、負極では前記リチウムイオンが還元されて、金属リチウムとして析出する。
Li2O2 → 2Li+ + 2O2-
(負極) 4Li+ +4e- → 4Li
本発明の金属酸素電池において、前記酸素貯蔵材料として用いるYMn1-xAxO3(A=Ti,Zr、0.01≦x≦0.2)は、YMnO3のMnの1〜20モル%をTi,Zrのうちのいずれか1種の金属で置換したものである。
また、本発明の金属酸素電池では、前記酸素貯蔵材料が物理的に吸着、脱着することができる。従って、本発明の金属酸素電池では、前記正極を大気に開放したり、脆弱な光透過部を形成することなく、前記密封ケース内に配設された前記正極で活物質としての酸素を得ることができ、大気中の水分、二酸化炭素による劣化や、光透過部の損傷による電解液漏出の虞がない。
(正極) O2 + 4e- → 2O2-
4Li+ + 2O2- → 2Li2O
2Li+ + 2O2- → Li2O2
一方、充電時には次の式に示すように、正極2において、酸化リチウム又は過酸化リチウムからリチウムイオンと酸素イオンとが生成する。生成したリチウムイオンは負極3に移動し、負極3で還元されることにより金属リチウムとして析出する。
Li2O2 → 2Li+ + 2O2-
(負極) 4Li+ +4e- → 4Li
このとき、正極2を構成する前記酸素貯蔵材料は前記YMn1-xAxO3からなり、該YMn1-xAxO3は、結晶格子中に歪みを有すると共に、結晶構造が六方晶となっている。これにより、前記YMn1-xAxO3は、その表面に酸素が吸着されやすく、結晶構造に斜方晶を含むYMnO3と比較して、酸素吸脱着特性が高くなる。
本実施例では、まず、硝酸イットリウム5水和物と、硝酸マンガン6水和物と、酸化チタンと、リンゴ酸とを、1:0.8:0.2:6のモル比となるようにして、粉砕混合し、複合金属酸化物材料の混合物を得た。次に、得られた複合金属酸化物材料の混合物を250℃の温度で30分間反応させた後、さらに、300℃の温度で30分間、350℃の温度で1時間反応させて反応生成物の混合物を得た。次に、反応生成物の混合物を粉砕混合した後、1000℃の温度で1時間焼成して、化学式YMn0.8Ti0.2O3で表される複合金属酸化物を得た。
本比較例では、酸化チタンを全く用いなかった以外は、実施例1と全く同一にして、化学式YMnO3で表される複合金属酸化物を得た。
本実施例では、実施例1と全く同一にして、化学式YMn0.8Ti0.2O3で表される複合金属酸化物を得た。
本実施例では、反応生成物の混合物を850℃の温度で焼成した以外は、実施例2と全く同一にして、化学式YMn0.8Ti0.2O3で表される複合金属酸化物を得た。
本実施例では、硝酸イットリウム5水和物と、硝酸マンガン6水和物と、酸化チタンと、リンゴ酸とを、1:0.9:0.1:6のモル比となるように混合した以外は、実施例2と全く同一にして、複合金属酸化物材料の混合物を得た。次に、得られた複合金属酸化物材料の混合物を、実施例2と全く同一にして焼成し、化学式YMn0.9Ti0.1O3で表される複合金属酸化物を得た。
本実施例では、反応生成物の混合物を850℃の温度で焼成した以外は、実施例4と全く同一にして、化学式YMn0.9Ti0.1O3で表される複合金属酸化物を得た。
本比較例では、比較例1と全く同一にして、化学式YMnO3で表される複合金属酸化物を得た。
本実施例では、まず、硝酸イットリウム5水和物と、硝酸マンガン6水和物と、オキシ硝酸ジルコニウムと、リンゴ酸とを、1:0.8:0.2:6のモル比で混合した以外は、実施例1と全く同一にして、化学式YMn0.8Zr0.2O3で表される複合金属酸化物を得た。
Claims (3)
- 酸素を活物質とする正極と、金属リチウムを活物質とする負極と、該正極と負極とに挟持された電解質層とを備える金属酸素電池において、
該正極は、YMn1−xAxO3(A=Ti,Zr、0.01≦x≦0.2)からなる酸素貯蔵材料を含み、
前記正極、前記負極及び前記電解質層は密封ケース内に配設されていることを特徴とする金属酸素電池。 - 請求項1記載の金属酸素電池において、前記正極は、前記酸素貯蔵材料と、導電材料と、結着剤とからなることを特徴とする金属酸素電池。
- 請求項1記載の金属酸素電池において、前記正極は、前記酸素貯蔵材料と、導電材料と、結着剤と、リチウム化合物とからなることを特徴とする金属酸素電池。
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