JP6178757B2 - Lithium air secondary battery and method for producing positive electrode used in the lithium secondary battery - Google Patents

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Description

本発明はリチウム空気二次電池に関する。特に本発明は、鉛蓄電池やリチウムイオン電池などの従来の二次電池よりも小型軽量で、かつ遙かに大きい放電容量を実現できるリチウム空気二次電池に関する。更に、本発明は、このリチウム二次電池の正極(空気極)として使用できる正極の作製方法に関する。   The present invention relates to a lithium air secondary battery. In particular, the present invention relates to a lithium-air secondary battery that is smaller and lighter than a conventional secondary battery such as a lead-acid battery or a lithium ion battery, and that can realize a much larger discharge capacity. Furthermore, this invention relates to the preparation method of the positive electrode which can be used as a positive electrode (air electrode) of this lithium secondary battery.

正極活物質として空気中の酸素を用いるリチウム空気二次電池は、電池外部から常に酸素が供給され、電池内に大量の負極活物質である金属リチウムを充填することができる。このため、電池の単位体積当たりの放電容量の値を非常に大きくできることが報告されている。   A lithium-air secondary battery that uses oxygen in the air as a positive electrode active material is always supplied with oxygen from the outside of the battery, and a large amount of metallic lithium, which is a negative electrode active material, can be filled in the battery. For this reason, it has been reported that the value of the discharge capacity per unit volume of the battery can be greatly increased.

これまでに非特許文献1に報告されているように、カーボンを主体とする正極であるガス拡散型空気極に種々の触媒を添加して、放電容量、サイクル特性などの電池性能を改善することが試みられている。   As reported in Non-Patent Document 1, various battery catalysts are added to a gas diffusion type air electrode, which is a positive electrode mainly composed of carbon, to improve battery performance such as discharge capacity and cycle characteristics. Has been tried.

非特許文献1では、カーボンを主体とする前記正極について、カーボン単体と9種類の触媒を検討し、空気極に含まれるカーボンの重量当たりで1000〜3000mAh/gの非常に大きな放電容量が得られている。しかしながら、充放電を繰り返すと、著しい放電容量の低下が起こる。例えば、カーボン単体の場合、2サイクルで容量維持率が約10%となり、著しい容量の減少が見られる。また、触媒を担持した場合でも、例えば、Coの場合、10サイクルで容量維持率が約65%となる。このように、非特許文献1のリチウム空気二次電池では著しい容量の減少が見られ、二次電池としての十分な特性は得られていない。また、ほとんどの場合で平均放電電圧は2.5V程度であり、一方、充電電圧は4.0〜4.5Vを示し、最も低いものでも3.9V程度である。このため、非特許文献1のリチウム空気二次電池は充放電のエネルギー効率は低い。 In Non-Patent Document 1, for the positive electrode mainly composed of carbon, carbon alone and nine types of catalysts were examined, and a very large discharge capacity of 1000 to 3000 mAh / g was obtained per weight of carbon contained in the air electrode. ing. However, when charging / discharging is repeated, the discharge capacity is significantly reduced. For example, in the case of carbon alone, the capacity retention rate is about 10% in two cycles, and a significant decrease in capacity is observed. Even when the catalyst is supported, for example, in the case of Co 3 O 4 , the capacity retention rate becomes about 65% in 10 cycles. As described above, the lithium-air secondary battery of Non-Patent Document 1 shows a significant decrease in capacity, and sufficient characteristics as a secondary battery are not obtained. In most cases, the average discharge voltage is about 2.5 V, while the charging voltage is 4.0 to 4.5 V, and the lowest is about 3.9 V. For this reason, the lithium air secondary battery of Non-Patent Document 1 has low energy efficiency of charge and discharge.

カーボンを用いず、金属多孔体を主体とする正極(空気極)に関する開示が、非特許文献2にある。非特許文献2では、金属多孔体として金(Au)を検討しており、100サイクルで容量維持率が95%以上である、非常に優れたサイクル性能を有するリチウム空気二次電池が報告されている。また、このリチウム空気二次電池の平均放電電圧は2.6V程度であり、充電電圧は3.5V程度である。このため、充放電に関しても高いエネルギー効率が得られている。しかしながら、空気極(正極)に触媒が担持されていないため、十分な活性が得られず、放電容量が300mAh/g程度しかない。   Non-Patent Document 2 discloses a positive electrode (air electrode) mainly made of a metal porous body without using carbon. Non-Patent Document 2 examines gold (Au) as a metal porous body, and reports a lithium-air secondary battery having a very excellent cycle performance with a capacity retention rate of 95% or more in 100 cycles. Yes. Moreover, the average discharge voltage of this lithium air secondary battery is about 2.6V, and a charging voltage is about 3.5V. For this reason, high energy efficiency is obtained also about charging / discharging. However, since no catalyst is supported on the air electrode (positive electrode), sufficient activity cannot be obtained, and the discharge capacity is only about 300 mAh / g.

Aurelie Debart, et al., Journal of Power Sources, Vol. 174, pp. 1177 (2007).Aurelie Debart, et al., Journal of Power Sources, Vol. 174, pp. 1177 (2007). Zhangquan Peng, et al., Science, Vol. 337, pp. 563 (2012).Zhangquan Peng, et al., Science, Vol. 337, pp. 563 (2012).

本発明は、リチウム空気二次電池を、高容量二次電池として作動させ、かつ充電及び放電反応に高活性な空気極を用いることによって、充放電の電圧差が小さく、充放電サイクルを繰り返しても放電容量の低下が小さいリチウム空気二次電池を提供することを目的とする。   The present invention operates a lithium-air secondary battery as a high-capacity secondary battery and uses a highly active air electrode for charging and discharging reactions, so that the voltage difference between charging and discharging is small and the charging / discharging cycle is repeated. Another object of the present invention is to provide a lithium-air secondary battery with a small reduction in discharge capacity.

上記課題を解決するための本発明のリチウム空気二次電池は、
金属共連続多孔体に触媒を含有させた共連続多孔体を含む空気極と、
金属リチウム又はリチウム含有物質を含む負極と、
前記空気極と前記負極に接する有機電解液とを含み、
前記金属共連続多孔体は、金属(X)を含有し、かつ、ナノポーラスである三次元網目構造を有し、前記触媒は、酸化ルテニウム(RuO 2 )であることを特徴とする。
The lithium air secondary battery of the present invention for solving the above problems is
An air electrode including a co-continuous porous material containing a catalyst in a metal co-continuous porous material;
A negative electrode comprising metallic lithium or a lithium-containing material;
An organic electrolyte solution in contact with the air electrode and the negative electrode,
The metal co-continuous porous body has a three-dimensional network structure containing metal (X) and nanoporous, and the catalyst is ruthenium oxide (RuO 2 ).

前記金属共連続多孔体の金属(X)が、アルミニウム(Al)、珪素(Si)、チタン(Ti)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、錫(Sn)、タンタル(Ta)、白金(Pt)、金(Au)からなる群から選択される。   The metal (X) of the metal co-continuous porous material is aluminum (Al), silicon (Si), titanium (Ti), iron (Fe), nickel (Ni), copper (Cu), palladium (Pd), silver ( Ag), tin (Sn), tantalum (Ta), platinum (Pt), and gold (Au).

本発明は、上記リチウム空気二次電池用の正極を製造する方法を包含する。   The present invention includes a method for producing a positive electrode for the lithium-air secondary battery.

本発明のリチウム空気二次電池用の正極を製造する方法は、金属共連続多孔体を、還元性ガス、及び過ルテニウム酸イオン(RuO )を含有する酸化性溶液と接触させ、前記金属共連続多孔体に酸化ルテニウム(RuO)を担持させることを特徴とする。 The method for producing a positive electrode for a lithium-air secondary battery according to the present invention comprises contacting a metal co-continuous porous body with a reducing gas and an oxidizing solution containing perruthenate ion (RuO 4 ), It is characterized in that ruthenium oxide (RuO 2 ) is supported on the co-continuous porous body.

本発明のリチウム空気二次電池は、容量、サイクル性能などの電池特性を大幅に改善することができる。また、本発明のナトリウム二次電池は、金属共連続多孔体に、電極触媒として酸化ルテニウム(RuO2)を含有させたことにより、従来よりも優れたサイクル特性、エネルギー効率等を発揮することができる。具体的には、充放電の電圧差が小さく、かつ充放電サイクルを繰り返しても放電容量の低下を抑えることができる。
The lithium air secondary battery of the present invention can greatly improve battery characteristics such as capacity and cycle performance. Further, the sodium secondary battery of the present invention, the metal co-continuous porous body, by which contains ruthenium oxide (RuO 2) as electrode catalyst, to exhibit excellent cycle characteristics than traditional, energy efficiency, etc. Can do. Specifically, the voltage difference of charge / discharge is small, and even when the charge / discharge cycle is repeated, a decrease in discharge capacity can be suppressed.

また、本発明のリチウム空気二次電池の空気極の製造方法によれば、前記のような高性能なリチウム空気二次電池用を構成するための空気極を容易かつ確実に製造できる。また、本発明の製造方法によれば、触媒としての酸化ルテニウム(RuO)を前記金属共連続多孔体の孔内に均一かつ、高面積で担持することが可能となる。これにより、リチウム空気二次電池は高性能を維持することができる。 In addition, according to the method for producing an air electrode of a lithium air secondary battery of the present invention, an air electrode for constituting the high performance lithium air secondary battery as described above can be produced easily and reliably. Further, according to the production method of the present invention, it is possible to carry ruthenium oxide (RuO 2 ) as a catalyst uniformly and in a large area in the pores of the metal co-continuous porous body. Thereby, a lithium air secondary battery can maintain high performance.

本発明に係るリチウム空気二次電池100の基本的な構成を示す図である。It is a figure which shows the basic composition of the lithium air secondary battery 100 which concerns on this invention. 本実施例で使用したリチウム空気二次電池セル200の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the lithium air secondary battery cell 200 used by the present Example. 実施例1及び2に係るリチウム空気二次電池セル200の充放電曲線を示す図である。It is a figure which shows the charging / discharging curve of the lithium air secondary battery cell 200 which concerns on Example 1 and 2. FIG. 実施例1及び2、並びに比較例1に係るリチウム空気二次電池の放電容量のサイクル依存性を示す図である。It is a figure which shows the cycle dependence of the discharge capacity of the lithium air secondary battery which concerns on Example 1 and 2 and the comparative example 1. FIG.

以下に、適宜図面を参照しつつ、本発明に係るリチウム空気二次電池の一実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, an embodiment of a lithium-air secondary battery according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.

[リチウム空気二次電池の構成]
本発明に係るリチウム空気二次電池の基本的構造を図1に示す。本発明のリチウム空気二次電池100は、図1に示されるように、空気極(正極)1、負極2及び電解質3を少なくとも含む。
[Configuration of lithium-air secondary battery]
A basic structure of a lithium air secondary battery according to the present invention is shown in FIG. As shown in FIG. 1, the lithium-air secondary battery 100 of the present invention includes at least an air electrode (positive electrode) 1, a negative electrode 2, and an electrolyte 3.

より具体的には、前記空気極1は、金属及び電極触媒を構成要素に含むことができる。負極2は金属リチウム又はリチウムイオンを放出及び吸収することができるリチウム含有合金などの物質を構成要素とすることができる。また、これらの空気極と負極との間に電解質3が配置されうる。   More specifically, the air electrode 1 can include a metal and an electrode catalyst as components. The negative electrode 2 can have a constituent element such as metallic lithium or a lithium-containing alloy capable of releasing and absorbing lithium ions. Moreover, the electrolyte 3 can be arrange | positioned between these air electrodes and a negative electrode.

以下に上記の各構成要素について説明する。なお、本明細書において、電解液とは、電解質が液体形態である場合をいう。   Each of the above components will be described below. In the present specification, the electrolytic solution refers to a case where the electrolyte is in a liquid form.

(I)空気極(正極)
(I−1)空気極(正極)の材料
本発明では、前記空気極は、金属を含むことができる。本発明の空気極は、金属が共連続多孔構造を有する金属共連続多孔体であることが好ましい。
(I) Air electrode (positive electrode)
(I-1) Material of Air Electrode (Positive Electrode) In the present invention, the air electrode can contain a metal. The air electrode of the present invention is preferably a metal co-continuous porous body in which the metal has a co-continuous porous structure.

本発明のリチウム空気二次電池では、空気極の金属は、アルミニウム(Al)、珪素(Si)、チタン(Ti)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、錫(Sn)、タンタル(Ta)、白金(Pt)、金(Au)からなる群から選択される。また、前記空気極は、上記金属の含む合金であってもよい。   In the lithium air secondary battery of the present invention, the metal of the air electrode is aluminum (Al), silicon (Si), titanium (Ti), iron (Fe), nickel (Ni), copper (Cu), palladium (Pd). , Silver (Ag), tin (Sn), tantalum (Ta), platinum (Pt), and gold (Au). The air electrode may be an alloy containing the metal.

本発明では、前記空気極は、金属共連続多孔体上に、酸素還元(放電)及び酸素発生(充電)の両反応に対して高活性な電極触媒である酸化ルテニウム(RuO)を含む。
。このように空気極に酸化ルテニウム(RuO)を含むことで、本発明のリチウム空気二次電池の性能が高まる。
In the present invention, the air electrode contains ruthenium oxide (RuO 2 ), which is a highly active electrode catalyst for both oxygen reduction (discharge) and oxygen generation (charge) reactions, on a metal co-continuous porous body.
. Thus, by including ruthenium oxide (RuO 2 ) in the air electrode, the performance of the lithium air secondary battery of the present invention is enhanced.

本発明のリチウム空気二次電池の空気極では、電解質/電極/ガス(酸素)の三相界面サイトにおいて、電極反応が進行する。即ち、例えば、電解質に有機電解液(固体電解質に有機電解液を含浸したものを含む)を用いた場合、空気極中に有機電解液が浸透し、同時に大気中の酸素ガスが供給され、電解液−電極−ガス(酸素)が共存する三相界面サイトが形成される。前記電極触媒が高活性であれば、酸素還元(放電)及び酸素発生(充電)がスムーズに進行し、電池性能は大きく向上することになる。   In the air electrode of the lithium-air secondary battery of the present invention, an electrode reaction proceeds at a three-phase interface site of electrolyte / electrode / gas (oxygen). That is, for example, when an organic electrolytic solution (including a solid electrolyte impregnated with an organic electrolytic solution) is used as the electrolyte, the organic electrolytic solution penetrates into the air electrode, and oxygen gas in the atmosphere is supplied at the same time. A three-phase interface site where liquid-electrode-gas (oxygen) coexists is formed. If the electrode catalyst is highly active, oxygen reduction (discharge) and oxygen generation (charge) proceed smoothly and battery performance is greatly improved.

空気極での反応は次のように表すことができる。   The reaction at the air electrode can be expressed as follows.

2Li+(1/2)O+2e → LiO (1)
2Li+O+2e → Li (2)
2Li + + (1/2) O 2 + 2e → Li 2 O (1)
2Li + + O 2 + 2e → Li 2 O 2 (2)

上式中のリチウムイオン(Li)は、負極から電気化学的酸化により電解質中に溶解し、この電解質中を空気極表面まで移動してきたものである。また、酸素(O)は、大気(空気)中から空気極内部に取り込まれたものである。なお、図1には、負極から溶解する材料(Li)、空気極で析出する材料(LiO)、及び空気(O)を構成要素と共に示した。 Lithium ions (Li + ) in the above formula are dissolved in the electrolyte from the negative electrode by electrochemical oxidation, and move through the electrolyte to the surface of the air electrode. Oxygen (O 2 ) is taken into the air electrode from the atmosphere (air). In FIG. 1, a material (Li + ) that dissolves from the negative electrode, a material (Li 2 O) that precipitates at the air electrode, and air (O 2 ) are shown together with constituent elements.

空気極(正極)の電極触媒となる酸化ルテニウム(RuO)中のルテニウムは、+4、+3などの価数のイオンで存在し、合成条件によっては、酸素空孔も存在する。 Ruthenium in ruthenium oxide (RuO 2 ) serving as an electrode catalyst for the air electrode (positive electrode) exists as ions having a valence of +4, +3, and oxygen vacancies also exist depending on the synthesis conditions.

このような酸化ルテニウム(RuO)は、正極活物質である酸素との相互作用が強く、多くの酸素種を酸化物表面上に吸着もしくは酸素空孔内に貯蔵することができる。 Such ruthenium oxide (RuO 2 ) has a strong interaction with oxygen, which is a positive electrode active material, and can absorb many oxygen species on the oxide surface or store them in oxygen vacancies.

このような状態が上記式(1)及び(2)の中間反応体となり、酸素還元反応が容易に進むようになる。また、式(1)及び(2)の逆反応である充電反応についても、前記酸化ルテニウム(RuO)は活性を有しており、電池の充電、つまり、空気極上での酸素発生反応も効率よく進行する。このように、酸化ルテニウム(RuO)は電極触媒として機能する。 Such a state becomes an intermediate reactant of the above formulas (1) and (2), and the oxygen reduction reaction easily proceeds. In addition, the ruthenium oxide (RuO 2 ) is also active in the charging reaction that is the reverse reaction of the formulas (1) and (2), and the battery charging, that is, the oxygen generation reaction on the air electrode is also efficient. Proceed well. Thus, ruthenium oxide (RuO 2 ) functions as an electrode catalyst.

空気極(正極)の金属共連続多孔体は、作製条件によっては、微細な開気孔が存在する。本発明では、このような微細な開口が存在する金属共連続多孔体の表面上に酸化ルテニウム(RuO)が担持されるので、正極活物質である酸素との相互作用を高めることができ、かつ、多くの酸素種を電極表面上に吸着することができる。これにより、上述した三相界面サイトが効率よく形成され、酸素還元(放電)及び酸素発生(充電)がスムーズに進行して電池性能が大きく向上する。 The metal co-continuous porous body of the air electrode (positive electrode) has fine open pores depending on the production conditions. In the present invention, since ruthenium oxide (RuO 2 ) is supported on the surface of the metal co-continuous porous body having such fine openings, the interaction with oxygen as the positive electrode active material can be enhanced, In addition, many oxygen species can be adsorbed on the electrode surface. As a result, the above-described three-phase interface site is efficiently formed, oxygen reduction (discharge) and oxygen generation (charge) proceed smoothly, and battery performance is greatly improved.

本発明において、酸化ルテニウム(RuO)は、上記の連続多孔体の表面に1〜50nm、好ましくは2〜30nmの膜厚で堆積されることが好ましい。 In the present invention, ruthenium oxide (RuO 2 ) is preferably deposited on the surface of the continuous porous body with a thickness of 1 to 50 nm, preferably 2 to 30 nm.

本明細書において、「金属共連続多孔体」は、金属が共連続多孔構造を有する共連続多孔体をいう。具体的には、上述した金属又は上述した金属を含む合金からなる金属共連続多孔体が好ましい。本発明では、金属共連続多孔体は、金属が連続した貫通孔(孔)を有し、ナノポーラスである三次元網目構造を有する。   In the present specification, the “metal co-continuous porous body” refers to a co-continuous porous body in which the metal has a co-continuous porous structure. Specifically, a metal co-continuous porous body made of the above-described metal or an alloy containing the above-described metal is preferable. In the present invention, the metal co-continuous porous body has a three-dimensional network structure having through holes (holes) in which the metal is continuous and nanoporous.

(I−2)空気極の調製
本発明で空気極として使用される金属共連続多孔体は、例えば、焼結法やデアロイング法などの公知の方法を用いて調製できる。例えば、焼結法は、上述した金属の微粉末を800℃以下で焼結させる手順を用いることができる。また、デアロイング法は、例えば、上述した金属よりも電気化学的に卑な金属を含む合金を酸性溶液に浸漬し、合金中の卑な金属を溶出するというような手順を含む。より具体的には、例えば、市販の、上述した金属又は金属合金とマンガンの合金シートを硫酸アンモニウム等の水溶液に1〜8時間浸漬し、洗浄後乾燥することで、所望の金属共連続多孔体シートを得ることができる。必要に応じて、得られたシートを所定形状(例えば円形)に切り抜くことで、空気極を製造することができる。
(I-2) Preparation of Air Electrode The metal co-continuous porous material used as the air electrode in the present invention can be prepared by using a known method such as a sintering method or a dealloying method. For example, the sintering method may use a procedure for sintering the above-described fine metal powder at 800 ° C. or lower. Further, the dealloying method includes, for example, a procedure in which an alloy containing a metal that is electrochemically lower than the metal described above is immersed in an acidic solution, and the base metal in the alloy is eluted. More specifically, for example, a desired metal co-continuous porous sheet is obtained by immersing a commercially available metal or metal alloy and manganese alloy sheet in an aqueous solution such as ammonium sulfate for 1 to 8 hours, and drying after washing. Can be obtained. If necessary, the air electrode can be manufactured by cutting the obtained sheet into a predetermined shape (for example, a circle).

本発明のリチウム空気二次電池では、電池の効率を上げるために、電極反応を引き起こす反応部位(上記の電解質/電極/空気(酸素)の三相界面サイト)がより多く存在することが望ましい。このような観点から、本発明では、上述の三相界面サイトが電極表面に多量に存在することが重要であり、使用する金属共連続多孔体は比表面積が高いことが望ましい。本発明では、金属共連続多孔体は、例えば平均孔径が1μm以下で、比表面積が20m/g以上であることが好適である。このため、本発明では、金属共連続多孔体は、酸性溶液などで合金の電気化学的に卑な金属を溶出するデアロイング法を用いることが望ましい。 In the lithium-air secondary battery of the present invention, in order to increase the efficiency of the battery, it is desirable that more reaction sites (the above-described electrolyte / electrode / air (oxygen) three-phase interface sites) that cause an electrode reaction exist. From such a point of view, in the present invention, it is important that the above-mentioned three-phase interface site is present in a large amount on the electrode surface, and the metal co-continuous porous material used preferably has a high specific surface area. In the present invention, the metal co-continuous porous material preferably has, for example, an average pore diameter of 1 μm or less and a specific surface area of 20 m 2 / g or more. For this reason, in the present invention, the metal co-continuous porous body is desirably used by a dealing method in which the electrochemically base metal of the alloy is eluted with an acidic solution or the like.

ここで、平均孔径は、金属共連続多孔体を走査型電子顕微鏡(SEM)等で拡大し、10μm四方(10μm×10μm)あたりの気孔数、及び気孔の直径を計測して、下式により平均値を求めた値である。   Here, the average pore diameter is obtained by enlarging the metal co-continuous porous body with a scanning electron microscope (SEM) or the like, measuring the number of pores per 10 μm square (10 μm × 10 μm), and the diameter of the pores. This is the value obtained.

平均孔径=全気孔の直径の合計/気孔数     Average pore diameter = total pore diameter / number of pores

また、ここで比表面積は、N吸着によるBET法により求めた比表面積であると定義する。 Here, the specific surface area is defined as the specific surface area determined by the BET method using N 2 adsorption.

次に、酸化ルテニウム(RuO)を金属共連続多孔体に担持させる方法について説明する。 Next, a method for supporting ruthenium oxide (RuO 2 ) on the metal co-continuous porous body will be described.

第1の実施形態は、液相を用いる方法である。この手法には、上記のような手順で調製した金属共連続多孔体のシートを、ルテニウム塩化物、ルテニウム硝酸塩の水溶液などに含浸させ、当該水溶液を蒸発乾固する手法、前記金属共連続多孔体に前記水溶液を含浸させ、アルカリ水溶液を滴下する沈殿法、前記金属共連続多孔体をルテニウムアルコキシド溶液に含浸させ、加水分解するゾルゲル法などの公知の方法が含まれる。   The first embodiment is a method using a liquid phase. In this method, a metal co-continuous porous sheet prepared by the above procedure is impregnated with an aqueous solution of ruthenium chloride, ruthenium nitrate, etc., and the aqueous solution is evaporated to dryness. And a known method such as a precipitation method in which the aqueous solution is impregnated and an aqueous alkali solution is dropped, and a sol-gel method in which the metal co-continuous porous material is impregnated in a ruthenium alkoxide solution and hydrolyzed.

第2の実施形態は、気液界面を利用したプロセスで、酸化ルテニウム(RuO)を金属共連続多孔体上に堆積させる方法である。 The second embodiment is a method of depositing ruthenium oxide (RuO 2 ) on a metal co-continuous porous body by a process using a gas-liquid interface.

本発明では、空気極(正極)では、電極触媒表面に三相界面サイトが多量に生成されることが重要であり、使用する触媒は高比表面積であることが望ましい。そのため、気液界面を利用したプロセスである第2の実施形態で金属共連続多孔体上に酸化ルテニウム(RuO)を堆積させることがより好ましい。 In the present invention, in the air electrode (positive electrode), it is important that a large amount of three-phase interface sites are generated on the surface of the electrode catalyst, and the catalyst to be used preferably has a high specific surface area. Therefore, it is more preferable to deposit ruthenium oxide (RuO 2 ) on the metal co-continuous porous body in the second embodiment, which is a process using a gas-liquid interface.

気液界面を利用した方法は、デアロイング法などで得られた金属共連続多孔体のシートを、還元性ガス、及び過ルテニウム酸イオン(RuO )を含有する酸化性溶液と接触させて、金属共連続多孔体シートに酸化ルテニウム(RuO)を担持させるものである。必要に応じて、得られたシートを所定形状(例えば円形)に切り抜くことで、空気極を製造することができる。 In the method using the gas-liquid interface, the metal co-continuous porous sheet obtained by the dealloying method or the like is brought into contact with a reducing gas and an oxidizing solution containing perruthenate ion (RuO 4 ), The metal co-continuous porous sheet carries ruthenium oxide (RuO 2 ). If necessary, the air electrode can be manufactured by cutting the obtained sheet into a predetermined shape (for example, a circle).

この方法で製造したRuOを担持した金属共連続多孔体は、触媒活性を更に高めることが可能である。第2の実施形態で製造した、RuOを担持した金属共連続多孔体を用いることで、本発明のリチウム空気二次電池は更に優れた電池性能を実現することができる。 The metal co-continuous porous material supporting RuO 2 produced by this method can further enhance the catalytic activity. By using the metal co-continuous porous material carrying RuO 2 manufactured in the second embodiment, the lithium-air secondary battery of the present invention can realize further excellent battery performance.

気液界面を利用した方法で使用する還元性ガスには、ギ酸(HCOOH)、水素化ジイソブチルアルミニウム([(CHCHCH]AlH)、ヒドラジン(N)、一酸化炭素(CO)、硫化水素(HS)、二酸化硫黄(SO)、水素(H)、ホルムアルデヒド(HCHO)などが含まれる。また、前記過ルテニウム酸イオン(RuO )を含有する酸化性溶液には、過ルテニウム酸カリウム(KRuO)、過ルテニウム酸テトラプロピルアンモニウム(CHCHCHNRuO、四酸化ルテニウム(RuO)などが含まれる。 The reducing gas used in the method utilizing the gas-liquid interface includes formic acid (HCOOH), diisobutylaluminum hydride ([(CH 3 ) 2 CHCH 2 ] 2 AlH), hydrazine (N 2 H 4 ), carbon monoxide. (CO), hydrogen sulfide (H 2 S), sulfur dioxide (SO 2 ), hydrogen (H 2 ), formaldehyde (HCHO) and the like are included. The oxidizing solution containing the perruthenate ion (RuO 4 ) includes potassium perruthenate (KRuO 4 ), tetrapropylammonium perruthenate (CH 3 CH 2 CH 2 ) 4 NRuO 4 , tetraoxide. Ruthenium (RuO 4 ) and the like are included.

以上のように、金属共連続多孔体に、酸化ルテニウム(RuO)を含有させることにより、電極の活性が向上し、本発明のリチウム空気二次電池の空気極として用いた場合、高いサイクル性能を示す。 As described above, by incorporating ruthenium oxide (RuO 2 ) into the metal co-continuous porous body, the activity of the electrode is improved, and when used as the air electrode of the lithium-air secondary battery of the present invention, high cycle performance Indicates.

空気極は、これを構成する電極の片面は大気に曝され、もう一方の面は電解液と接する。   In the air electrode, one surface of the electrode constituting the air electrode is exposed to the atmosphere, and the other surface is in contact with the electrolytic solution.

(II)負極
本発明のリチウム空気二次電池は、負極に負極活物質を含む。この負極活物質は、リチウム二次電池の負極材料として用いることができる材料であれば特に制限されない。例えば、金属リチウムを挙げることができる。或いは、リチウム含有物質として、リチウムイオンを放出及び吸蔵することができる物質である、リチウムと、シリコン又はスズとの合金、或いはLi2.6Co0.4Nなどのリチウム窒化物を例として挙げることができる。
(II) Negative Electrode The lithium air secondary battery of the present invention contains a negative electrode active material in the negative electrode. The negative electrode active material is not particularly limited as long as it is a material that can be used as a negative electrode material for a lithium secondary battery. For example, metallic lithium can be mentioned. Alternatively, examples of the lithium-containing substance include lithium and silicon or tin alloy, or lithium nitride such as Li 2.6 Co 0.4 N, which is a substance that can release and occlude lithium ions. be able to.

なお、上記のシリコン又はスズの合金を負極として用いる場合、負極を合成する時にリチウムを含まないシリコン又はスズなどを用いることもできる。しかし、この場合には、空気電池の作製に先立って、化学的手法又は電気化学的手法(例えば、電気化学セルを組んで、リチウムとシリコン又はスズとの合金化を行う方法)によって、シリコン又はスズが、リチウムを含む状態にあるように処理しておく必要がある。具体的には、作用極にシリコン又はスズを含み、対極にリチウムを用い、有機電解液中で還元電流を流すことによって合金化を行う等の処理をしておくことが好ましい。   In addition, when using said silicon or tin alloy as a negative electrode, the silicon | silicone or tin etc. which do not contain lithium can also be used when synthesize | combining a negative electrode. However, in this case, prior to the production of the air battery, a chemical method or an electrochemical method (for example, a method in which an electrochemical cell is assembled and lithium and silicon or tin are alloyed) is used to form silicon or silicon. It is necessary to treat so that tin is in a state containing lithium. Specifically, it is preferable that the working electrode contains silicon or tin, the counter electrode is lithium, and a treatment such as alloying is performed by flowing a reducing current in the organic electrolyte.

本発明のリチウム空気二次電池の負極は、公知の方法で形成することができる。例えば、リチウム金属を負極とする場合には、複数枚の金属リチウム箔を重ねて所定の形状に成形することで、負極を作製すればよい。   The negative electrode of the lithium air secondary battery of the present invention can be formed by a known method. For example, when lithium metal is used as the negative electrode, the negative electrode may be produced by stacking a plurality of metal lithium foils into a predetermined shape.

ここで、放電時の負極(金属リチウム)の反応は以下のように表すことができる。   Here, the reaction of the negative electrode (metallic lithium) during discharge can be expressed as follows.

(放電反応)
Li→Li+e (3)
(Discharge reaction)
Li → Li + + e (3)

なお、充電時の負極においては、式(3)の逆反応であるリチウムの析出反応が起こる。   In addition, in the negative electrode at the time of charge, the lithium precipitation reaction which is the reverse reaction of Formula (3) occurs.

(III)電解質
本発明のリチウム空気二次電池は電解質を含む。この電解質は、空気極(正極)及び負極間でリチウムイオンの移動が可能なものであればよい。本発明では、リチウムイオンを含む金属塩を適切な非水溶媒に溶解した有機電解液を使用することができる。具体的には、溶質の金属塩には、六フッ化リン酸リチウム(LiPF)、過塩素酸リチウム(LiClO)、リチウムビストリフルオロメタンスルホニルイミド(LiTFSI)[(CFSONLi]などを挙げることができる。また、溶媒は、例えば、炭酸ジメチル(DMC)、炭酸メチルエチル(MEC)、炭酸メチルプロピル(MPC)、炭酸メチルイソプロピル(MIPC)、炭酸メチルブチル(MBC)、炭酸ジエチル(DEC)、炭酸エチルプロピル(EPC)、炭酸エチルイソプロピル(EIPC)、炭酸エチルブチル(EBC)、炭酸ジプロピル(DPC)、炭酸ジイソプロピル(DIPC)、炭酸ジブチル(DBC)、炭酸エチレン(EC)、炭酸プロピレン(PC)、炭酸1,2−ブチレン(1,2−BC)などの炭酸エステル系溶媒、1,2−ジメトキシエタン(DME)、テトラエチレングリコールジメチルエーテル(TEGDME)などのエーテル系溶媒、γ−ブチロタクトン(GBL)などのラクトン系溶媒、又は、ジメチルスルホキシド(DMSO)などのスルホキシド系溶媒を挙げることができる。更に、これらの中から二種類以上を混合した溶媒を使用することもできる。
(III) Electrolyte The lithium air secondary battery of the present invention contains an electrolyte. This electrolyte should just be what can move a lithium ion between an air electrode (positive electrode) and a negative electrode. In the present invention, an organic electrolytic solution in which a metal salt containing lithium ions is dissolved in a suitable nonaqueous solvent can be used. Specifically, solute metal salts include lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium bistrifluoromethanesulfonylimide (LiTFSI) [(CF 3 SO 2 ) 2 NLi And the like. Examples of the solvent include dimethyl carbonate (DMC), methyl ethyl carbonate (MEC), methyl propyl carbonate (MPC), methyl isopropyl carbonate (MIPC), methyl butyl carbonate (MBC), diethyl carbonate (DEC), ethyl propyl carbonate ( EPC), ethyl isopropyl carbonate (EIPC), ethyl butyl carbonate (EBC), dipropyl carbonate (DPC), diisopropyl carbonate (DIPC), dibutyl carbonate (DBC), ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), carbonic acid 1,2 Carbonate ester solvents such as butylene (1,2-BC), ether solvents such as 1,2-dimethoxyethane (DME) and tetraethylene glycol dimethyl ether (TEGDME), and lactone solvents such as γ-butyrotactone (GBL) Or dimethyl sulfoxide DMSO) can be mentioned sulfoxide type solvents such as. Furthermore, the solvent which mixed 2 or more types from these can also be used.

本発明のリチウム空気二次電池の他の電解質として、リチウムイオン導電性を有する固体電解質[例えば、75LiS・25Pなどのガラス状物質、Li14ZnGe16などのLISICON(Li Super Ionic Conductor)]、リチウムイオン導電性を有するポリマー電解質[例えば、上記有機電解質とポリエチレンオキシド(PEO)をコンポジット化した物質]なども挙げることができるが、これらに限定されない。本発明では、リチウム空気二次電池で使用される公知のリチウムイオンを通す固体電解質又はリチウムイオンを通すポリマー電解質であれば使用することができる。 As another electrolyte of the lithium air secondary battery of the present invention, a solid electrolyte having lithium ion conductivity [for example, a glassy substance such as 75Li 2 S · 25P 2 S 5 , a LISICON (Li 14 ZnGe 4 O 16 or the like) + Super Ionic Conductor)], polymer electrolytes having lithium ion conductivity [for example, a composite material of the above-mentioned organic electrolyte and polyethylene oxide (PEO)], and the like, but are not limited thereto. In the present invention, any known solid electrolyte that passes lithium ions or polymer electrolyte that passes lithium ions used in lithium-air secondary batteries can be used.

(IV)他の要素
本発明のリチウム空気二次電池は、上記構成要素に加え、セパレータ、電池ケース、金属メッシュ(例えばチタンメッシュ)などの構造部材、その他のリチウム空気二次電池に要求される要素を含むことができる。これらは、従来公知のものを使用することができる。
(IV) Other Elements The lithium air secondary battery of the present invention is required for structural members such as separators, battery cases, metal meshes (for example, titanium mesh), and other lithium air secondary batteries in addition to the above components. Can contain elements. Conventionally known ones can be used.

次に、本発明のリチウム空気二次電池用の正極を製造する方法について説明する。この製造方法は、金属共連続多孔体を、還元性ガス、及び過ルテニウム酸イオン(RuO )を含有する酸化性溶液と接触させ、前記金属共連続多孔体に酸化ルテニウム(RuO)を担持させる工程を含む。 Next, a method for producing the positive electrode for the lithium air secondary battery of the present invention will be described. In this production method, a metal co-continuous porous body is brought into contact with a reducing gas and an oxidizing solution containing perruthenate ions (RuO 4 ), and ruthenium oxide (RuO 2 ) is added to the metal co-continuous porous body. Including the step of supporting.

具体的には、気液界面を利用したプロセスで、酸化ルテニウム(RuO)を金属共連続多孔体上に堆積させる方法(上記(I−2)空気極の調製の第2の実施形態として説明したもの)である。 Specifically, a method of depositing ruthenium oxide (RuO 2 ) on a metal co-continuous porous material by a process using a gas-liquid interface (described as the second embodiment of the preparation of the above (I-2) air electrode) Is).

より具体的な手順は、以下の通りである。まず、過ルテニウム酸塩(例えばカリウム塩(KRuO))と塩基(例えば水酸化カリウムなど)を蒸留水に溶かした過ルテニウム酸イオン(RuO )含有水溶液を調製し、金属共連続多孔体を浮かべたビーカーを準備する。さらに還元剤(例えばヒドラジン(N))の溶液を準備する。これらをガラスデシケーターのような密封空間内に設置し、この密封容器内で、所定時間、好ましくは、1〜10時間、15℃〜90℃、好ましくは20℃〜50℃の温度で放置して、還元剤を自己揮発させることにより還元剤のガスで密封容器内を満たす。過ルテニウム酸イオン(RuO )含有水溶液、金属共連続多孔体及び還元剤ガスとの三相界面で、過ルテニウム酸イオン(RuO )が還元剤ガスで還元されることにより酸化ルテニウム(RuO)が金属共連続多孔体表面に析出される。 A more specific procedure is as follows. First, a perruthenate ion (RuO 4 ) -containing aqueous solution in which a perruthenate salt (for example, potassium salt (KRuO 4 )) and a base (for example, potassium hydroxide) are dissolved in distilled water is prepared, and a metal co-continuous porous body Prepare a beaker with a smile. Further, a solution of a reducing agent (for example, hydrazine (N 2 H 4 )) is prepared. These are installed in a sealed space such as a glass desiccator, and left in this sealed container for a predetermined time, preferably 1 to 10 hours, at a temperature of 15 ° C to 90 ° C, preferably 20 ° C to 50 ° C. Then, the inside of the sealed container is filled with the reducing agent gas by self-volatilizing the reducing agent. The ruthenium oxide (RuO 4 ) -containing aqueous solution, the metal co-continuous porous body, and the reducing agent gas are reduced with the reducing agent gas so that the ruthenium oxide (RuO 4 ) is reduced by the reducing agent gas. RuO 2 ) is deposited on the surface of the metal co-continuous porous body.

以上のような手順で、酸化ルテニウム(RuO)が金属共連続多孔体表面に担持された空気極の材料(例えばシート状の金属共連続多孔体)を調製することができる。必要に応じて、得られた酸化ルテニウム(RuO)が金属共連続多孔体表面に担持された金属共連続多孔体(例えばシート状物)を所定形状(例えば円形)に切り抜くことで、空気極を製造することができる。 By the procedure as described above, an air electrode material (for example, a sheet-like metal co-continuous porous material) in which ruthenium oxide (RuO 2 ) is supported on the surface of the metal co-continuous porous material can be prepared. If necessary, the metal co-continuous porous body (for example, a sheet-like material) in which the obtained ruthenium oxide (RuO 2 ) is supported on the surface of the metal co-continuous porous body is cut into a predetermined shape (for example, a circular shape), thereby Can be manufactured.

以下に添付図面を参照して、本発明に係るリチウム空気二次電池についての実施例を詳細に説明する。なお、本発明は下記の実施例に示したものに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施できるものである。   Hereinafter, embodiments of the lithium-air secondary battery according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited to what was shown to the following Example, In the range which does not change the summary, it can change suitably and can implement.

(実施例1)
金属共連続多孔体の金属(X)として金(Au)を用いて、空気極の電極として使用するナノポーラス三次元網目構造を有する金属共連続多孔体を以下のようにして合成した。
Example 1
Using metal (X) as the metal (X) of the metal co-continuous porous body, a metal co-continuous porous body having a nanoporous three-dimensional network structure used as an electrode of the air electrode was synthesized as follows.

市販の50μmの厚みを有する金マンガン(Au30Mn70)シートを1.0mol/lの硫酸アンモニウム((NHSO)水溶液に6時間浸漬し、金(Au)共連続多孔体を得た。得られた金(Au)共連続多孔体は、硫酸アンモニウム((NHSO)が残留しないように、蒸留水による洗浄を5回繰り返した。得られたシートは、60℃で一晩乾燥を行い、X線回折(XRD)測定、SEM観察、BET比表面積測定を行い、評価した。 A commercially available gold manganese (Au 30 Mn 70 ) sheet having a thickness of 50 μm was immersed in a 1.0 mol / l aqueous solution of ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ) for 6 hours to obtain a gold (Au) co-continuous porous body. It was. The obtained gold (Au) co-continuous porous material was repeatedly washed with distilled water five times so that ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ) did not remain. The obtained sheet was dried at 60 ° C. overnight, and evaluated by performing X-ray diffraction (XRD) measurement, SEM observation, and BET specific surface area measurement.

デアロイング法で作成した金属は、膜厚40μmであり、XRD測定より金(Au,JCPDSカードNo.04−0784)単相であることを確認した。また、SEM観察により、平均孔径50nmであることを確認した。また、BET法により金(Au)共連続多孔体の比表面積を測定したところ、57m/gであった。 The metal produced by the dealloying method has a film thickness of 40 μm and was confirmed to be a gold (Au, JCPDS card No. 04-0784) single phase by XRD measurement. Moreover, it was confirmed by SEM observation that the average pore diameter was 50 nm. Moreover, it was 57 m < 2 > / g when the specific surface area of the gold | metal | money (Au) co-continuous porous body was measured by BET method.

次に、市販の塩化ルテニウム(RuCl)を蒸留水に溶解し、上述のように作製した金(Au)共連続多孔体に含浸させ、徐々にアンモニア水(28%)をpH7.0になるまで滴下することによって、水酸化ルテニウムを析出させた。析出物は、塩素が残留しないように、蒸留水による洗浄を5回繰り返した。そして、得られた水酸化ルテニウムを含有した金(Au)共連続多孔体を110℃で6時間熱処理し、酸化ルテニウム(RuO)を含有した金(Au)共連続多孔体を作製した。作製した酸化ルテニウム(RuO)を含有した金(Au)共連続多孔体をTEM観察したところ、酸化ルテニウム(RuO)の大部分は孔の外側の表面に平均50nmの粒子状で析出しているのが観察された。 Next, commercially available ruthenium chloride (RuCl 3 ) is dissolved in distilled water and impregnated in the gold (Au) co-continuous porous material produced as described above, and gradually aqueous ammonia (28%) is adjusted to pH 7.0. Was added dropwise to precipitate ruthenium hydroxide. The precipitate was repeatedly washed with distilled water five times so that no chlorine remained. The resulting gold (Au) co-continuous porous material containing ruthenium hydroxide was heat-treated at 110 ° C. for 6 hours to produce a gold (Au) co-continuous porous material containing ruthenium oxide (RuO 2 ). When the prepared gold (Au) co-continuous porous material containing ruthenium oxide (RuO 2 ) was observed with a TEM, most of the ruthenium oxide (RuO 2 ) was precipitated in the form of particles with an average of 50 nm on the outer surface of the hole. Was observed.

このような酸化ルテニウム(RuO)を含有した金(Au)共連続多孔体を用いて空気極1及びこの空気極1を用いたリチウム空気二次電池セルを以下のようにして作製した。 Using such a gold (Au) co-continuous porous material containing ruthenium oxide (RuO 2 ), an air electrode 1 and a lithium-air secondary battery cell using the air electrode 1 were produced as follows.

この酸化ルテニウム(RuO)を含有した金(Au)共連続多孔体を直径23mmの円形に切り抜き、ガス拡散型の空気極1を得た。 This gold (Au) co-continuous porous material containing ruthenium oxide (RuO 2 ) was cut out into a circle having a diameter of 23 mm to obtain a gas diffusion type air electrode 1.

次に、図2に示す断面構造を有する円柱形のリチウム空気二次電池セル200を作製した。図2は、リチウム空気二次電池セルの断面図である。リチウム空気二次電池セルは、露点が−60℃以下の乾燥空気中で、以下の手順に従って作製した。   Next, a cylindrical lithium-air secondary battery cell 200 having a cross-sectional structure shown in FIG. 2 was produced. FIG. 2 is a cross-sectional view of a lithium air secondary battery cell. The lithium air secondary battery cell was produced according to the following procedure in dry air having a dew point of −60 ° C. or less.

上記の方法で調製した空気極1は、PTFE被覆された空気極支持体10の凹部に配置し、空気極固定用PTFEリング8で固定した。なお、空気極1と空気極支持体10が接触する部分は、電気的接触をとるためにPTFE被覆されないものとした。また、空気極1と空気との接触する電極の有効面積は2cmである。 The air electrode 1 prepared by the above method was placed in the concave portion of the PTFE-coated air electrode support 10 and fixed with the PTFE ring 8 for fixing the air electrode. Note that the portion where the air electrode 1 and the air electrode support 10 are in contact with each other was not covered with PTFE in order to make electrical contact. The effective area of the electrode in contact between the air electrode 1 and air is 2 cm 2 .

次に、空気極1の大気が接触する面とは逆の面にリチウム二次電池用のセパレータ5を凹部の底面に配置した。続いて、図2に示すような負極固定用座金7に、負極2である厚さ150μmの4枚の金属リチウム箔(有効面積:2cm)を同心円上に重ねて圧着した。負極固定用PTFEリング6を、空気極1を設置する凹部と対向する逆の凹部に配置し、中央部に金属リチウムが圧着された負極固定用座金7を更に配置した。続いて、Oリング9を、図2に示すように空気極支持体10の底部に配置した。次いで、セルの内部(正極1と負極2との間)に、有機電解液3である1mol/lのリチウムビストリフルオロメタンスルホニルイミド/炭酸プロピレン[(CFSONLi/PC]溶液を充填し、負極支持体11を被せて、セル固定用ねじ12で、セル全体を固定した。 Next, a separator 5 for a lithium secondary battery was disposed on the bottom surface of the recess on the surface opposite to the surface of the air electrode 1 that contacts the atmosphere. Subsequently, four metal lithium foils (effective area: 2 cm 2 ) having a thickness of 150 μm as the negative electrode 2 were stacked on the concentric circle and pressure-bonded to the negative electrode fixing washer 7 as shown in FIG. The negative electrode fixing PTFE ring 6 was disposed in a concave portion opposite to the concave portion in which the air electrode 1 was installed, and a negative electrode fixing washer 7 having metal lithium bonded thereto was further disposed in the center. Subsequently, the O-ring 9 was disposed at the bottom of the air electrode support 10 as shown in FIG. Next, in the cell (between the positive electrode 1 and the negative electrode 2), a 1 mol / l lithium bistrifluoromethanesulfonylimide / propylene carbonate [(CF 3 SO 2 ) 2 NLi / PC] solution that is an organic electrolyte 3 is added. The whole cell was fixed with a cell fixing screw 12 after filling with the negative electrode support 11.

続いて、正極端子4を空気極支持体10に設置し、負極端子13を負極支持体11に設置した。   Subsequently, the positive electrode terminal 4 was installed on the air electrode support 10, and the negative electrode terminal 13 was installed on the negative electrode support 11.

以上の手順で調製したリチウム空気二次電池セル200の電池性能を測定した。なお、電池性能の測定試験用に、図2に示す正極端子4及び負極端子13を用いた。   The battery performance of the lithium air secondary battery cell 200 prepared by the above procedure was measured. Note that the positive electrode terminal 4 and the negative electrode terminal 13 shown in FIG. 2 were used for a battery performance measurement test.

電池のサイクル試験は、充放電測定システム(Bio Logic社製)を用いて、空気極1の有効面積当たりの電流密度で0.1mA/cmを通電し、開回路電圧から電池電圧が、2.0Vに低下するまで測定を行った。また、電池の充電試験は、放電時と同じ電流密度で、電池電圧が4.0Vに増加するまで行った。電池の充放電試験は、通常の生活環境下で行った。充放電容量は酸化ルテニウム(RuO)を含有した金(Au)共連続多孔体からなる空気極1重量当たりの値(mAh/g)で表した。 In the battery cycle test, a charge / discharge measurement system (manufactured by Bio Logic) was used, and a current density of 0.1 mA / cm 2 per effective area of the air electrode 1 was applied. Measurements were taken until the voltage dropped to 0.0V. The battery charge test was performed until the battery voltage increased to 4.0 V at the same current density as during discharge. The charge / discharge test of the battery was performed in a normal living environment. The charge / discharge capacity was expressed as a value (mAh / g) per weight of the air electrode made of a gold (Au) co-continuous porous material containing ruthenium oxide (RuO 2 ).

初回の放電及び充電曲線を図3に示す。図3に示されるように、酸化ルテニウム(RuO)を含有した金(Au)共連続多孔体を空気極に用いたときの平均放電電圧は2.7V、放電容量は450mAh/gであることが分かる。 The initial discharge and charge curves are shown in FIG. As shown in FIG. 3, when a gold (Au) co-continuous porous material containing ruthenium oxide (RuO 2 ) is used for the air electrode, the average discharge voltage is 2.7 V and the discharge capacity is 450 mAh / g. I understand.

また、初回の充電容量は、放電容量とほぼ同様の460mAh/gであり、本実施例のリチウム空気二次電池は可逆性に優れていることが分かる。   In addition, the initial charge capacity is 460 mAh / g, which is substantially the same as the discharge capacity, and it can be seen that the lithium-air secondary battery of this example is excellent in reversibility.

放電容量のサイクル依存性を図4及び表1に示すが、本実施例(実施例1)では充放電サイクルを100回繰り返しても、放電容量(mAh/g)の減少はほとんど見られなかった。   The cycle dependency of the discharge capacity is shown in FIG. 4 and Table 1. In this example (Example 1), even when the charge / discharge cycle was repeated 100 times, the discharge capacity (mAh / g) was hardly reduced. .

また、この充電時の電圧は、図3より、およそ3.3Vに平坦部分が見られ、従来の報告より低い値を示すことが分かった。   In addition, it was found from FIG. 3 that the voltage at the time of charging had a flat portion at about 3.3 V, which was lower than the conventional report.

充放電サイクルを繰り返して充放電電圧の推移を測定した。その結果を以下の表2に示す。本実施例(実施例1)では、充放電において若干の過電圧の増加が見られるが、ほぼ安定した電圧を示すことが分かった。このように、酸化ルテニウム(RuO)を含有した金(Au)共連続多孔体はリチウム空気二次電池の空気極として非常に優れた活性を有していることが分かった。 The charge / discharge cycle was repeated to measure the transition of the charge / discharge voltage. The results are shown in Table 2 below. In this example (Example 1), it was found that a slight increase in overvoltage was observed during charging and discharging, but an almost stable voltage was exhibited. Thus, it was found that the gold (Au) co-continuous porous material containing ruthenium oxide (RuO 2 ) has very excellent activity as an air electrode of a lithium air secondary battery.

(実施例2)
本実施例は、酸化ルテニウム(RuO)を担持した金(Au)共連続多孔体を使用したガス拡散型の空気極の例であるが、この金属共連続多孔体を第2の実施形態に従った以下の手順で製造した。
(Example 2)
The present example is an example of a gas diffusion type air electrode using a gold (Au) co-continuous porous material supporting ruthenium oxide (RuO 2 ). This metal co-continuous porous material is used in the second embodiment. The following procedure was followed.

金(Au)共連続多孔体は、実施例1に示した最初のプロセスと同様に作製した。次に、ビーカー内で、0.02mol/lの過ルテニウム酸カリウム(KRuO)及び0.05mol/lの水酸化カリウムを蒸留水に溶かした過ルテニウム酸イオン(RuO )含有水溶液を調製し、これに前記金(Au)共連続多孔体を浮かべた。このビーカーをガラスデシケーター内に設置し、さらに前記ガラスデシケーター内に、ヒドラジン(N)溶液を設置した。その後、前記ガラスデシケーター内で、6時間ヒドラジン(N)を室温で自己揮発させ、ガラスデシケーター内をヒドラジン(N)ガスで充満させた。前記過ルテニウム酸イオン(RuO )含有水溶液、前記金(Au)共連続多孔体及び前記ヒドラジン(N)ガスとの三相界面で過ルテニウム酸イオン(RuO )が前記ヒドラジン(N)ガスで還元される。これにより、酸化ルテニウム(RuO)を前記金(Au)共連続多孔体表面に析出させた。また、TEM観察を行ったところ、金(Au)共連続多孔体表面にナノポーラスな孔内まで均一に酸化ルテニウム(RuO)が平均3nm堆積していることを確認した。 A gold (Au) co-continuous porous material was prepared in the same manner as the first process shown in Example 1. Next, an aqueous solution containing perruthenate ion (RuO 4 ) prepared by dissolving 0.02 mol / l potassium perruthenate (KRuO 4 ) and 0.05 mol / l potassium hydroxide in distilled water in a beaker is prepared. The gold (Au) co-continuous porous body was floated on this. This beaker was placed in a glass desiccator, and a hydrazine (N 2 H 4 ) solution was placed in the glass desiccator. Thereafter, hydrazine (N 2 H 4 ) was volatilized at room temperature for 6 hours in the glass desiccator, and the glass desiccator was filled with hydrazine (N 2 H 4 ) gas. At the three-phase interface of the aqueous solution containing perruthenate ion (RuO 4 ), the gold (Au) co-continuous porous material and the hydrazine (N 2 H 4 ) gas, the perruthenate ion (RuO 4 ) is converted into the hydrazine. Reduction with (N 2 H 4 ) gas. Thereby, ruthenium oxide (RuO 2 ) was deposited on the surface of the gold (Au) co-continuous porous body. Further, when TEM observation was performed, it was confirmed that ruthenium oxide (RuO 2 ) was uniformly deposited on the surface of the gold (Au) co-continuous porous body evenly into the nanoporous pores with an average of 3 nm.

電池のサイクル試験の条件は、実施例1と同様である。   The conditions of the battery cycle test are the same as in Example 1.

本実施例(実施例2)に係るリチウム空気二次電池の初回の放電及び充電曲線、並びに、放電容量に関するサイクル性能を、実施例1の結果とともに図3、図4及び表1に示す。   The initial discharge and charge curves of the lithium-air secondary battery according to this example (Example 2) and the cycle performance related to the discharge capacity are shown in FIG. 3, FIG. 4, and Table 1 together with the results of Example 1.

図3及び図4より、本実施例(実施例2)で示した製造方法で作製した酸化ルテニウム(RuO)を含有した金(Au)共連続多孔体を空気極に用いたときの平均放電電圧は2.8Vであり、さらに、初回の放電容量は630mAh/gを示し、実施例1のような液相法で作製した酸化ルテニウム(RuO)を含有した金(Au)共連続多孔体より優れた電池特性を示した。また、サイクルを繰り返しても、本実施例のリチウム空気二次電池が安定した挙動を示すことが分かった。 3 and 4, the average discharge when a gold (Au) co-continuous porous material containing ruthenium oxide (RuO 2 ) produced by the manufacturing method shown in this example (Example 2) was used for the air electrode. The voltage is 2.8 V, and the initial discharge capacity is 630 mAh / g. The gold (Au) co-continuous porous material containing ruthenium oxide (RuO 2 ) prepared by the liquid phase method as in Example 1 It showed better battery characteristics. Moreover, even if it repeated the cycle, it turned out that the lithium air secondary battery of a present Example shows the stable behavior.

また、表2に充放電サイクルを繰り返して充放電電圧の推移を測定した結果を示した。表2に示されるように、充放電電圧についても、実施例1と比べて過電圧の減少が見られ、充放電のエネルギー効率の改善を達成することができた。また、サイクルを繰り返しても顕著な過電圧の増加は見られず、本実施例のリチウム空気二次電池も安定に作動することを確認した。   Table 2 shows the results of measuring the transition of the charge / discharge voltage by repeating the charge / discharge cycle. As shown in Table 2, with respect to the charge / discharge voltage, a decrease in overvoltage was observed as compared with Example 1, and an improvement in energy efficiency of charge / discharge could be achieved. Further, even when the cycle was repeated, no significant increase in overvoltage was observed, and it was confirmed that the lithium-air secondary battery of this example also operated stably.

上記のような特性の向上は、電極触媒である酸化ルテニウム(RuO)が金属共連続多孔体上に均一に担持され、かつ、金属共連続多孔体が大きな比表面積を有しているため、放電時の酸化リチウムの析出サイトが増加したこと、及び、酸素の吸着能が向上し、金属共連続多孔体が効率的に触媒として機能したことに起因すると考えられる。 The improvement in characteristics as described above is because the electrode catalyst ruthenium oxide (RuO 2 ) is uniformly supported on the metal co-continuous porous body, and the metal co-continuous porous body has a large specific surface area. This is considered to be due to an increase in the deposition site of lithium oxide at the time of discharge, an improvement in oxygen adsorption capability, and the metal co-continuous porous material functioned efficiently as a catalyst.

以上の結果より、本実施例のような、金属共連続多孔体に還元性ガス及び過ルテニウム酸イオン(RuO )を含有する酸化性溶液を接触させることにより、酸化ルテニウム(RuO)を担持させる空気極の製造方法は、公知の液相法による製造方法よりも、容量及び電圧などのリチウム空気二次電池の特性を向上させる上で優れた方法であり、リチウム空気二次電池用空気極の製造方法として有効であることが確認された。 From the above results, ruthenium oxide (RuO 2 ) is brought into contact with an oxidizing solution containing a reducing gas and perruthenate ion (RuO 4 ) in contact with the metal co-continuous porous material as in this example. The production method of the air electrode to be carried is a method superior in improving the characteristics of the lithium-air secondary battery such as capacity and voltage as compared with the production method by the known liquid phase method. It was confirmed that the method was effective as a method for manufacturing an electrode.

実施例1及び実施例2では、酸化ルテニウム(RuO)を担持した金(Au)共連続多孔体を用いたが、以下に示す実施例3〜13では、金属共連続多孔体の金属(X)として、アルミニウム(Al)、珪素(Si)、チタン(Ti)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、錫(Sn)、タンタル(Ta)、及び白金(Pt)を用いて、更にリチウム空気二次電池の性能を検討した。 In Example 1 and Example 2, a gold (Au) co-continuous porous material supporting ruthenium oxide (RuO 2 ) was used, but in Examples 3 to 13 shown below, the metal (X ) As aluminum (Al), silicon (Si), titanium (Ti), iron (Fe), nickel (Ni), copper (Cu), palladium (Pd), silver (Ag), tin (Sn), tantalum ( The performance of the lithium-air secondary battery was further examined using Ta) and platinum (Pt).

酸化ルテニウム(RuO)を含有した金属共連続多孔体は、実施例1に示した最初のプロセスの金マンガン(Au30Mn70)シートを、上記金属から選択された任意金属のマンガン合金(X30Mn70 X:Al、Si、Ti、Fe、Ni、Cu、Pd、Ag、Sn、Ta、Pt)シートにすることで作製した。金属共連続多孔体に酸化ルテニウム(RuO)を担持する手法は実施例2の手順と同様にして行い、金(Au)共連続多孔体を上記の金属(Al、Si、Ti、Fe、Ni、Cu、Pd、Ag、Sn、Ta又はPt)の金属共連続多孔体に変更することで、目的の酸化ルテニウム(RuO)を含有した金属共連続多孔体を作製した。電極及び電池の作製、並びにリチウム空気二次電池の評価は、実施例1と同様にして行った。 The metal co-continuous porous material containing ruthenium oxide (RuO 2 ) was obtained by applying the gold manganese (Au 30 Mn 70 ) sheet of the first process shown in Example 1 to a manganese alloy (X 30 Mn 70 X: Al, Si, Ti, Fe, Ni, Cu, Pd, Ag, Sn, Ta, Pt). The method of supporting ruthenium oxide (RuO 2 ) on the metal co-continuous porous body is performed in the same manner as in the procedure of Example 2, and the gold (Au) co-continuous porous body is made of the above metals (Al, Si, Ti, Fe, Ni , Cu, Pd, Ag, Sn, Ta, or Pt), a metal co-continuous porous material containing the target ruthenium oxide (RuO 2 ) was produced. The production of the electrode and the battery, and the evaluation of the lithium air secondary battery were performed in the same manner as in Example 1.

(実施例3)
ガス拡散型の空気極1として、酸化ルテニウム(RuO)を担持したアルミニウム(Al)共連続多孔体を用いた。
(Example 3)
As the gas diffusion type air electrode 1, an aluminum (Al) co-continuous porous material supporting ruthenium oxide (RuO 2 ) was used.

(実施例4)
ガス拡散型の空気極1として、酸化ルテニウム(RuO)を担持したシリコン(Si)共連続多孔体を用いた。
Example 4
As the gas diffusion type air electrode 1, a silicon (Si) co-continuous porous material supporting ruthenium oxide (RuO 2 ) was used.

(実施例5)
ガス拡散型の空気極1として、酸化ルテニウム(RuO)を担持したチタン(Ti)共連続多孔体を用いた。
(Example 5)
As the gas diffusion type air electrode 1, a titanium (Ti) co-continuous porous material carrying ruthenium oxide (RuO 2 ) was used.

(実施例6)
ガス拡散型の空気極1として、酸化ルテニウム(RuO)を担持した鉄(Fe)共連続多孔体を用いた。
(Example 6)
As the gas diffusion type air electrode 1, an iron (Fe) co-continuous porous material supporting ruthenium oxide (RuO 2 ) was used.

(実施例7)
ガス拡散型の空気極1として、酸化ルテニウム(RuO)を含有したニッケル(Ni)共連続多孔体を用いた。
(Example 7)
As the gas diffusion type air electrode 1, a nickel (Ni) co-continuous porous material containing ruthenium oxide (RuO 2 ) was used.

(実施例8)
ガス拡散型の空気極1として、酸化ルテニウム(RuO)を担持した銅(Cu)共連続多孔体を用いた。
(Example 8)
As the gas diffusion type air electrode 1, a copper (Cu) co-continuous porous body supporting ruthenium oxide (RuO 2 ) was used.

(実施例9)
ガス拡散型の空気極1として、酸化ルテニウム(RuO)を担持したパラジウム(Pd)共連続多孔体を用いた。
Example 9
As the gas diffusion type air electrode 1, a palladium (Pd) co-continuous porous material carrying ruthenium oxide (RuO 2 ) was used.

(実施例10)
ガス拡散型の空気極1として、酸化ルテニウム(RuO)を担持した銀(Ag)共連続多孔体を用いた。
(Example 10)
As the gas diffusion type air electrode 1, a silver (Ag) co-continuous porous material supporting ruthenium oxide (RuO 2 ) was used.

(実施例11)
ガス拡散型の空気極1として、酸化ルテニウム(RuO)を担持した錫(Sn)共連続多孔体を用いた。
(Example 11)
As the gas diffusion type air electrode 1, a tin (Sn) co-continuous porous material supporting ruthenium oxide (RuO 2 ) was used.

(実施例12)
ガス拡散型の空気極1として、酸化ルテニウム(RuO)を担持したタンタル(Ta)共連続多孔体を用いた。
(Example 12)
As the gas diffusion type air electrode 1, a tantalum (Ta) co-continuous porous material supporting ruthenium oxide (RuO 2 ) was used.

(実施例13)
ガス拡散型の空気極1として、酸化ルテニウム(RuO)を担持した白金(Pt)共連続多孔体を用いた。
(Example 13)
As the gas diffusion type air electrode 1, a platinum (Pt) co-continuous porous material carrying ruthenium oxide (RuO 2 ) was used.

実施例3〜13で作製した金属共連続多孔体のBET比表面積及び充放電を繰り返した際の放電容量を表1に示す。   Table 1 shows the BET specific surface area of the metal co-continuous porous materials produced in Examples 3 to 13 and the discharge capacity when charging and discharging are repeated.

表1に示すように、各実施例(実施例3〜13)のリチウム空気二次電池の放電容量は、初回で400mAh/g以上を示し、非特許文献2のような金(Au)共連続多孔体単体(触媒未担持)よりも大きい値であった。また、サイクルを繰り返しても、リチウム空気二次電池は安定した挙動を示すことが分かった。   As shown in Table 1, the discharge capacity of the lithium-air secondary battery of each example (Examples 3 to 13) is 400 mAh / g or more at the first time, and gold (Au) as in Non-Patent Document 2 is continuous. The value was larger than that of the porous body alone (no catalyst supported). It was also found that the lithium-air secondary battery showed stable behavior even when the cycle was repeated.

また、表2に示すように充放電電圧についても、過電圧が小さく、充放電のエネルギー効率の改善を達成することができた。また、サイクルを繰り返しても顕著な過電圧増加は見られず、各実施例のリチウム空気二次電池が安定に作動することを確認した。   Moreover, as shown in Table 2, the charge / discharge voltage also had a small overvoltage, and the energy efficiency of charge / discharge could be improved. In addition, no significant increase in overvoltage was observed even when the cycle was repeated, and it was confirmed that the lithium-air secondary battery of each example operated stably.

上記のような特性向上は、非常に大きな活性を有した酸化ルテニウム(RuO)を電極触媒として用いることにより、酸素還元(放電)及び酸素発生(充電)の両反応がスムーズに行われたためであると考えられる。 The above characteristic improvement is due to the smooth reaction of both oxygen reduction (discharge) and oxygen generation (charge) by using ruthenium oxide (RuO 2 ) having very large activity as an electrode catalyst. It is believed that there is.

また、表1に示すように、BET比表面積が大きい金属共連続多孔体を用いる方が、大きな放電容量を実現できる傾向がある。そして、表1に示すように、酸化ルテニウム(RuO)を含有した金属共連続多孔体を空気極として使用したリチウム空気二次電池が、非特許文献2のような金(Au)共連続多孔体単体(触媒未担持)の放電容量である300mAh/g以上の放電容量を有するためには、BET比表面積が20m/g以上であることが好ましい。これは、高比表面積である空気極の方が、リチウムイオン(Li)と酸素(O)との反応サイトを多量に生成できるためである。 Moreover, as shown in Table 1, there is a tendency that a large discharge capacity can be realized by using a metal co-continuous porous body having a large BET specific surface area. As shown in Table 1, a lithium-air secondary battery using a metal co-continuous porous material containing ruthenium oxide (RuO 2 ) as an air electrode is a gold (Au) co-continuous porous material as described in Non-Patent Document 2. In order to have a discharge capacity of 300 mAh / g or more, which is the discharge capacity of a single body (no catalyst supported), the BET specific surface area is preferably 20 m 2 / g or more. This is because the air electrode having a high specific surface area can generate a larger amount of reaction sites between lithium ions (Li + ) and oxygen (O 2 ).

(比較例1)
比較例として、空気極1用の電極に公知の材料であるカーボン(ケッチェンブラックEC600JD)と酸化ルテニウム(RuO)を用いた例を示す。この空気極を用いたリチウム空気二次電池セルを以下のようにして作製した。
(Comparative Example 1)
As a comparative example, an example in which carbon (Ketjen Black EC600JD) and ruthenium oxide (RuO 2 ), which are known materials, are used for the electrode for the air electrode 1 is shown. A lithium-air secondary battery cell using this air electrode was produced as follows.

酸化ルテニウム(RuO)粉末、ケッチェンブラック粉末及びポリテトラフルオロエチレン(PTFE)粉末を50:30:20の重量比で、らいかい機を用いて十分に粉砕混合し、ロール成形して、シート状電極(厚さ:0.5mm)を作製した。このシート状電極を直径23mmの円形に切り抜き、チタンメッシュ上にプレスすることにより、ガス拡散型の空気極1を得た。また、酸化ルテニウム(RuO)は市販試薬(高純度化学研究所製)を用いた。電池のサイクル試験の条件は、実施例1と同様である。 Ruthenium oxide (RuO 2 ) powder, ketjen black powder and polytetrafluoroethylene (PTFE) powder in a weight ratio of 50:30:20 are sufficiently pulverized and mixed using a milling machine, roll-formed, and sheet Electrode (thickness: 0.5 mm) was produced. The sheet-like electrode was cut into a circle having a diameter of 23 mm and pressed onto a titanium mesh to obtain a gas diffusion type air electrode 1. As for ruthenium oxide (RuO 2 ), a commercially available reagent (manufactured by High Purity Chemical Laboratory) was used. The conditions of the battery cycle test are the same as in Example 1.

本比較例に係るリチウム空気二次電池の放電容量に関するサイクル性能を、実施例1及び実施例2の結果とともに図4に示し、実施例1〜13の結果とともに表1に示す。   The cycle performance related to the discharge capacity of the lithium-air secondary battery according to this comparative example is shown in FIG. 4 together with the results of Examples 1 and 2, and is shown in Table 1 together with the results of Examples 1-13.

図4に示すように、本比較例1では初回放電容量は約800mAh/gと、実施例1及び実施例2よりも大きな値を示した。しかしながら、充放電サイクルを繰り返すと、実施例1及び実施例2とは異なり放電容量の極端な減少が見られ、20サイクル後の容量維持率は初期の約20%であった。   As shown in FIG. 4, in the first comparative example, the initial discharge capacity was about 800 mAh / g, which was larger than those in the first and second examples. However, when the charge / discharge cycle was repeated, an extreme decrease in the discharge capacity was observed unlike Example 1 and Example 2, and the capacity retention rate after 20 cycles was about 20% of the initial value.

また、充放電電圧のサイクル依存性を実施例1〜13の結果とともに、表2に示した。   Moreover, the cycle dependency of the charge / discharge voltage is shown in Table 2 together with the results of Examples 1-13.

表2からも分かるように、本比較例1による充電電圧は、実施例1〜13よりも明らかに高い値であるとともに、サイクルを繰り返すと明らかに過電圧は増加し、20回目でサイクルを繰り返すことは困難となった。   As can be seen from Table 2, the charging voltage according to Comparative Example 1 is clearly higher than those of Examples 1 to 13, and the overvoltage clearly increases when the cycle is repeated, and the cycle is repeated at the 20th time. Became difficult.

以上の結果より、本発明のように酸化ルテニウム(RuO)を含有した金属共連続多孔体を含む空気極は、公知の材料よりも、容量及び電圧に関してサイクル特性に優れており、リチウム空気二次電池用空気極として有効であることが確認された。 From the above results, the air electrode including a metal co-continuous porous material containing ruthenium oxide (RuO 2 ) as in the present invention has better cycle characteristics with respect to capacity and voltage than known materials. It was confirmed to be effective as an air electrode for a secondary battery.

酸化ルテニウム(RuO)を含有するナノポーラスな三次元網目構造を有する金属共連続多孔体を用いることにより、充放電サイクル性能に優れたリチウム空気二次電池を作製することができ、様々な電子機器の駆動源として有効利用することができる。 By using a metal co-continuous porous material having a nanoporous three-dimensional network structure containing ruthenium oxide (RuO 2 ), a lithium-air secondary battery excellent in charge / discharge cycle performance can be produced, and various electronic devices It can be effectively used as a drive source.

1 空気極(正極)
2 負極
3 有機電解液
4 空気極端子
5 セパレータ
6 負極固定用リング(PTFEリング)
7 負極固定用座金
8 正極固定用リング(PTFEリング)
9 Oリング
10 正極支持体(PTFE被覆)
11 負極支持体
12 セル固定ねじ(PTFE被覆)
13 負極端子
100 リチウム空気二次電池
200 リチウム空気二次電池セル
1 Air electrode (positive electrode)
2 Negative electrode 3 Organic electrolyte 4 Air electrode terminal 5 Separator 6 Negative electrode fixing ring (PTFE ring)
7 Washer for fixing negative electrode 8 Ring for fixing positive electrode (PTFE ring)
9 O-ring 10 Cathode support (PTFE coating)
11 Negative electrode support 12 Cell fixing screw (PTFE coating)
13 Negative terminal 100 Lithium air secondary battery 200 Lithium air secondary battery cell

Claims (3)

金属共連続多孔体に触媒を含有させた共連続多孔体を含む空気極と、
金属リチウム又はリチウム含有物質を含む負極と、
前記空気極と前記負極に接する有機電解液とを含み、
前記金属共連続多孔体は、金属(X)を含有し、かつ、ナノポーラスである三次元網目構造を有し、前記触媒は、酸化ルテニウム(RuO)であることを特徴とするリチウム空気二次電池。
An air electrode including a co-continuous porous material containing a catalyst in a metal co-continuous porous material;
A negative electrode comprising metallic lithium or a lithium-containing material;
An organic electrolyte solution in contact with the air electrode and the negative electrode,
The metal co-continuous porous material contains a metal (X) and has a three-dimensional network structure that is nanoporous, and the catalyst is ruthenium oxide (RuO 2 ), battery.
前記金属共連続多孔体の金属(X)が、アルミニウム(Al)、珪素(Si)、チタン(Ti)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、錫(Sn)、タンタル(Ta)、白金(Pt)、金(Au)からなる群から選択されることを特徴とする請求項1に記載のリチウム空気二次電池。   The metal (X) of the metal co-continuous porous material is aluminum (Al), silicon (Si), titanium (Ti), iron (Fe), nickel (Ni), copper (Cu), palladium (Pd), silver ( The lithium air secondary battery according to claim 1, wherein the lithium air secondary battery is selected from the group consisting of Ag), tin (Sn), tantalum (Ta), platinum (Pt), and gold (Au). リチウム空気二次電池用の正極を製造する方法であって、金属共連続多孔体を、還元性ガス、及び過ルテニウム酸イオン(RuO )を含有する酸化性溶液と接触させ、前記金属共連続多孔体に酸化ルテニウム(RuO)を担持させる工程を含むことを特徴とする方法。 A method for producing a positive electrode for a lithium-air secondary battery, wherein a metal co-continuous porous body is brought into contact with a reducing gas and an oxidizing solution containing perruthenate ion (RuO 4 ), A method comprising a step of supporting ruthenium oxide (RuO 2 ) on a continuous porous body.
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