JP6298416B2 - リチウム空気二次電池 - Google Patents
リチウム空気二次電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6298416B2 JP6298416B2 JP2015048556A JP2015048556A JP6298416B2 JP 6298416 B2 JP6298416 B2 JP 6298416B2 JP 2015048556 A JP2015048556 A JP 2015048556A JP 2015048556 A JP2015048556 A JP 2015048556A JP 6298416 B2 JP6298416 B2 JP 6298416B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lithium
- air
- electrode
- secondary battery
- 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
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
Landscapes
- Inert Electrodes (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
Description
図1に示されるように、本実施形態のリチウム空気二次電池100は、空気極101、負極102及び電解質(例えば有機電解質)103を少なくとも含む。前記空気極101は正極として機能する。また、これらの空気極101と負極102との間に電解質103が配置される。
(I)空気極(正極)
空気極101は、少なくとも触媒を含む。
空気極101は、触媒(電極触媒)としてYbMn1-xFexO3を含む。リチウム二次電池の空気極では、電解液/電極触媒/ガス(酸素)の三相部分において、電極反応が進行する。典型的には、空気極101中に電解質103としての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−電極触媒−ガス(酸素)が共存する三相部位が形成される。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。
2Li++O2+2e-→Li2O2 …(2)
空気極101は、導電性材料を含むことができる。導電性材料としては、例えばカーボンを例示することができる。具体的には、ケッチェンブラック、アセチレンブラックなどのカーボンブラック類、活性炭類、グラファイト類、カーボン繊維類などを挙げることができる。空気極101中で反応サイトを十分に確保するために、カーボンは比表面積が大きなものが適している。具体的には、BET比表面積で300m2/g以上の値を有しているものが望ましい。これらのカーボンは、例えば市販品として、又は公知の合成手法により入手することが可能である。
空気極101は、必要に応じて各材料を一体化するための結着剤(バインダー)等の添加剤を含むことができる。この結着剤は、特に限定されないが、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリブタジエンゴムなどを例として挙げることができる。これらの結着剤は、粉末として又は分散液として用いることができる。
空気極101は以下のように調製することができる。触媒である酸化物粉末、カーボン粉末及びポリフッ化ビニリデン(PVDF)のようなバインダー粉末を混合し、この混合物をチタンメッシュ等の支持体上に圧着することにより、空気極101を成形することができる。また、前述の混合物を有機溶剤等の溶媒中に分散してスラリー状にし、金属メッシュ又はカーボンクロスやカーボンシート上に塗布して乾燥することによって、空気極101を形成することができる。
負極102は、負極活物質としてのリチウムを含む。この負極活性物質は、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リチウム含有物質であれば特に制限されない。負極活物質として、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。
Li→Li++e- (3)
なお、充電時の負極102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。
本発明のリチウム空気二次電池は、電解質103を含む。なお、本明細書において、電解液とは、電解質103が液体形態である場合をいう。電解質103は、空気極(正極)101および負極102間でリチウムイオンの移動が可能な物質であればよい。例えば、リチウムイオンを含む金属塩を溶解した非水溶媒を使用できる。具体的には、リチウムイオンを含む金属塩として、リチウムビストリフルオロメタンスルホニルイミド(LiTFSI)、過塩素酸リチウム(LiClO4)、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)などのリチウムイオンを含む金属塩を挙げることができる。また、非水溶媒としては、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、並びに、これらの中からの二種類以上を混合した溶媒[例えば炭酸エチレン(EC)及び炭酸ジメチル(DMC)(体積比1:1)の混合溶媒、EC及び炭酸ジエチル(DEC)などのような混合溶媒]を挙げることができる。
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。
以下に添付図面を参照して、本発明の実施例および比較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。
前述した空気極101の電極触媒として用いるYbMn1-xFexO3粉末を、図2に示す以下の手順で合成した。
次に、このようなYbMn1-xFexO3(1≧x≧0)粉末を用いて空気極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200を以下のようにして作製した。
図3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3は、リチウム空気二次電池セル200の概略縦断面図である。リチウム空気二次電池セル200は、露点が−60℃以下の乾燥空気中で、以下の手順で作製した。
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、図3に示す空気極(正極)端子4及び負極端子13を、電池性能の測定試験に用いた。
空気極用の電極触媒として公知であるマンガン酸化物(MnO2)を用いて、リチウム空気二次電池セルを実施例と同様にして作製した。また、マンガン酸化物(MnO2)は市販試薬(キシダ化学(株)製)を用いた。電池のサイクル試験の条件は、実施例と同様である。
2、102 負極
3、103 電解質
4 空気極(正極)端子
5 セパレータ
6 負極固定用PTFEリング
7 負極固定用座金
8 空気極(正極)固定用PTFEリング
9 Oリング
10 空気極(正極)支持体(PTFE被覆)
11 負極支持体
12 セル固定用ねじ(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
Claims (2)
- 空気極、リチウムを含む負極、および電解質を含み、前記電解質が前記空気極と前記負極との間に配置されているリチウム空気二次電池であって、
前記空気極が、YbMn1−xFexO3(1≧x>0)を触媒として含む、リチウム空気二次電池。 - 空気極、リチウムを含む負極、および電解質を含み、前記電解質が前記空気極と前記負極との間に配置されているリチウム空気二次電池であって、
前記空気極が、YbMn 1−x Fe x O 3 (1≧x≧0)を触媒として含み、
xが0.4以上0.6以下である、リチウム空気二次電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015048556A JP6298416B2 (ja) | 2015-03-11 | 2015-03-11 | リチウム空気二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015048556A JP6298416B2 (ja) | 2015-03-11 | 2015-03-11 | リチウム空気二次電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016170898A JP2016170898A (ja) | 2016-09-23 |
JP6298416B2 true JP6298416B2 (ja) | 2018-03-20 |
Family
ID=56982485
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015048556A Active JP6298416B2 (ja) | 2015-03-11 | 2015-03-11 | リチウム空気二次電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6298416B2 (ja) |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3359413B2 (ja) * | 1994-03-11 | 2002-12-24 | 京セラ株式会社 | 固体電解質型燃料電池セル |
JPH07277849A (ja) * | 1994-04-13 | 1995-10-24 | Ngk Insulators Ltd | 多孔質焼結体、耐熱性電極及び固体電解質型燃料電池 |
JPH09180731A (ja) * | 1995-12-28 | 1997-07-11 | Kyocera Corp | 固体電解質型燃料電池セル |
US8940447B2 (en) * | 2011-05-10 | 2015-01-27 | Honda Motor Co., Ltd. | Oxygen cell |
JP5841812B2 (ja) * | 2011-11-16 | 2016-01-13 | 株式会社日本触媒 | 複合体の製造方法及びそれにより製造される複合体 |
DK2792004T3 (en) * | 2011-12-14 | 2017-12-11 | Eos Energy Storage Llc | ELECTRIC RECHARGEABLE METAL ANODECELE AND BATTERY SYSTEMS AND PROCEDURES |
-
2015
- 2015-03-11 JP JP2015048556A patent/JP6298416B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2016170898A (ja) | 2016-09-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101148831B1 (ko) | 비수계 전해질 및 이를 포함하는 리튬 공기 전지 | |
JP2011014478A (ja) | リチウム空気電池 | |
JP2011175929A (ja) | リチウム空気二次電池及びその空気極作製方法 | |
JP6310420B2 (ja) | リチウム空気二次電池 | |
JP6209123B2 (ja) | リチウム空気二次電池 | |
JP6302424B2 (ja) | リチウム空気二次電池 | |
JP6178758B2 (ja) | リチウム空気二次電池 | |
JP2015069960A (ja) | リチウム空気二次電池 | |
JP6715209B2 (ja) | リチウム空気二次電池 | |
JP6059632B2 (ja) | リチウム空気二次電池 | |
JP6298416B2 (ja) | リチウム空気二次電池 | |
JP6298415B2 (ja) | リチウム空気二次電池 | |
JP6695302B2 (ja) | リチウム空気二次電池 | |
JP6769926B2 (ja) | リチウム空気二次電池 | |
JP6516188B2 (ja) | リチウム空気二次電池 | |
JP6272260B2 (ja) | リチウム空気二次電池 | |
JP6769927B2 (ja) | リチウム空気二次電池 | |
JP6688210B2 (ja) | セパレータ及びリチウム空気二次電池 | |
JP6599815B2 (ja) | リチウム空気二次電池 | |
JP6378646B2 (ja) | リチウム空気二次電池 | |
JP6778673B2 (ja) | リチウム空気二次電池 | |
JP6974735B2 (ja) | リチウム空気二次電池 | |
JP2017010776A (ja) | リチウム空気二次電池 | |
JP2016110699A (ja) | リチウム空気二次電池 | |
JP6209134B2 (ja) | リチウム空気二次電池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170310 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20171213 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20171219 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180129 |
|
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: 20180220 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180223 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6298416 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |