JP6348469B2 - リチウム空気二次電池 - Google Patents
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Description
2Li++O2+2e-→Li2O2…(2)
Li→Li++e-・・・(3)
以下の各実施例では、図2を用いて説明した円柱形のリチウム空気二次電池セルを作製した。
[Cr−acacen錯体を含む有機電解質の調製]
2,4−ペンタジオン(アルドリッチ社製)とエチレンジアミン(アルドリッチ社製)をフラスコに入れ、油浴内で30分間加熱および撹拌する。次に、これらを105℃まで加熱し、更に24時間撹拌した。得られた混合物を室温まで冷やしてからろ過し、acacenH2を得た。このようにして作製したacacenH2を、脱気した水にCrCl3・6H2O(和光純薬工業社製)と共に加えた。これらに、水酸化ナトリウム水溶液を加え、1時間還流を行った。次に、この溶液をろ過し、ろ過により得られた粉末をベンゼンに溶解し、このベンゼン溶液をディーンスターク装置により脱水した。次いで、脱水したベンゼン溶液を室温まで冷やし、n−ヘキサン(アルドリッチ社製)で洗浄・ろ過することでCr−acacen錯体を得た。
実施例2では、有機電解質の添加剤として実施例1のCr−acacen錯体を用い、添加濃度0.001mol/Lで有機電解質(1.00mol/L LiTFSA/TEGDME溶液)へ混合した。上記以外の他の条件は、すべて実施例1と同様にして、セルを作製し、電池性能の評価を行った。
[Mn−acacen錯体を含む電解質の調製]
2,4−ペンタジオン(アルドリッチ社製)とエチレンジアミン(アルドリッチ社製)をフラスコに入れ油浴内で30分間加熱および撹拌する。その後、105℃まで加熱し、更に24時間撹拌した。得られた混合物を室温まで冷やし、ろ過し、acacenH2を得た。このacacenH2を脱気した水にMnCl2・4H2O(和光純薬工業社製)と共に加えた。これらに水酸化ナトリウム水溶液を加え、1時間還流を行った。この溶液をろ過し、得られた粉末をベンゼンに溶解し、このベンゼン溶液をディーンスターク装置により脱水した。次いで、脱水したベンゼン溶液を室温まで冷やし、n−ヘキサン(アルドリッチ社製)で洗浄・ろ過することでMn−acacen錯体を得た。このMn−acacen錯体を有機電解質に添加した。
[Mn−acacen錯体を含む電解質の調製]
実施例4では、有機電解質の添加剤として実施例3のMn−acacen錯体を用い、添加濃度0.001mol/Lで有機電解質(1.00mol/L LiTFSA/TEGDME溶液)へ混合した。上記以外の他の条件は、すべて実施例1と同様にして、セルを作製し、電池性能の評価を行った。
[Fe−acacen錯体を含む電解質の調製]
2,4−ペンタジオン(アルドリッチ社製)とエチレンジアミン(アルドリッチ社製)をフラスコに入れ油浴内で30分間加熱および撹拌する。この後、105℃まで加熱し、更に24時間撹拌した。得られた混合物を室温まで冷やし、ろ過し、acacenH2を得た。このacacenH2を脱気した水にFeCl3・6H2O(和光純薬工業社製)と共に加えた。これらに水酸化ナトリウム水溶液を加え、1時間還流を行った。この溶液をろ過し、得られた粉末をベンゼンに溶解し、このベンゼン溶液をディーンスターク装置により脱水した。次いで、脱水したベンゼン溶液を室温まで冷やし、n−ヘキサン(アルドリッチ社製)で洗浄・ろ過することでFe−acacen錯体を得た。このFe−acacen錯体を有機電解質に添加した。
[Fe−acacen錯体を含む電解質の調製]
実施例6では、有機電解質の添加剤として実施例5のFe−acacen錯体を用い、添加濃度0.001mol/Lで有機電解質(1.00mol/L LiTFSA/TEGDME溶液)へ混合した。上記以外の他の条件は、すべて実施例1と同様にして、有機電解質に添加してセルを作製し、電池性能の評価を行った。
[Co−acacen錯体を含む電解質の調製]
2,4−ペンタジオン(アルドリッチ社製)とエチレンジアミン(アルドリッチ社製)をフラスコに入れ油浴内で30分間加熱および撹拌する。この後、105℃まで加熱し、更に24時間撹拌した。得られた混合物を室温まで冷やし、ろ過し、acacenH2を得た。このacacenH2を脱気した水にCoCl2・6H2O(和光純薬工業社製)と共に加えた。これらに水酸化ナトリウム水溶液を加え、1時間還流を行った。この溶液をろ過し、得られた粉末をベンゼンに溶解し、このベンゼン溶液をディーンスターク装置により脱水した。次いで、脱水したベンゼン溶液を室温まで冷やし、n−ヘキサン(アルドリッチ社製)で洗浄・ろ過することでCo−acacen錯体を得た。このCo−acacen錯体を有機電解質に添加した。
[Co−acacen錯体を含む電解質の調製]
実施例8では、有機電解質の添加剤として実施例7のCo−acacen錯体を用い、添加濃度0.001mol/Lで有機電解質(1.00mol/L LiTFSA/TEGDME溶液)へ混合した。上記以外の他の条件は、すべて前述した実施例と同様にして、セルを作製し、電池性能の評価を行った。
[Ni−acacen錯体を含む電解質の調製]
2,4−ペンタジオン(アルドリッチ社製)とエチレンジアミン(アルドリッチ社製)をフラスコに入れ油浴内で30分間加熱および撹拌する。この後、105℃まで加熱し、更に24時間撹拌した。得られた混合物を室温まで冷やし、ろ過し、acacenH2を得た。このacacenH2を脱気した水にNiCl2・6H2O(和光純薬工業社製)と共に加えた。これらに水酸化ナトリウム水溶液を加え、1時間還流を行った。この溶液をろ過し、得られた粉末をベンゼンに溶解し、このベンゼン溶液をディーンスターク装置により脱水した。次いで、脱水したベンゼン溶液を室温まで冷やし、n−ヘキサン(アルドリッチ社製)で洗浄・ろ過することでNi−acacen錯体を得た。このNi−acacen錯体を有機電解質に添加した。
[Ni−acacen錯体を含む電解質の調製]
実施例10では、有機電解質の添加剤として実施例9のNi−acacen錯体を用い、添加濃度0.001mol/Lで有機電解質(1.00mol/L LiTFSA/TEGDME溶液)へ混合した。上記以外の他の条件は、すべて前述した実施例と同様にして、セルを作製し、電池性能の評価を行った。
[Cu−acacen錯体を含む電解質の調製]
2,4−ペンタジオン(アルドリッチ社製)とエチレンジアミン(アルドリッチ社製)をフラスコに入れ油浴内で30分間加熱および撹拌する。この後、105℃まで加熱し、更に24時間撹拌した。得られた混合物を室温まで冷やし、ろ過し、acacenH2を得た。このacacenH2を脱気した水にCuCl2・2H2O(和光純薬工業社製)と共に加えた。これらに水酸化ナトリウム水溶液を加え、1時間還流を行った。この溶液をろ過し、得られた粉末をベンゼンに溶解し、このベンゼン溶液をディーンスターク装置により脱水した。次いで、脱水したベンゼン溶液を室温まで冷やし、n−ヘキサン(アルドリッチ社製)で洗浄・ろ過することでCu−acacen錯体を得た。このCu−acacen錯体を有機電解質に添加した。
[Cu−acacen錯体を含む電解質の調製]
実施例12では、有機電解質の添加剤として実施例11のCu−acacen錯体を用い、添加濃度0.001mol/Lで有機電解質(1.00mol/L LiTFSA/TEGDME溶液)へ混合した。上記以外の他の条件は、すべて前述した実施例と同様にして、セルを作製し、電池性能の評価を行った。
[Ru−acacen錯体を含む電解質の調製]
2,4−ペンタジオン(アルドリッチ社製)とエチレンジアミン(アルドリッチ社製)をフラスコに入れ油浴内で30分間加熱および撹拌する。この後、105℃まで加熱し、更に24時間撹拌した。得られた混合物を室温まで冷やし、ろ過し、acacenH2を得た。このacacenH2を脱気した水にRuCl3・nH2O(和光純薬工業社製)と共に加えた。これらに水酸化ナトリウム水溶液を加え、1時間還流を行った。この溶液をろ過し、得られた粉末をベンゼンに溶解し、このベンゼン溶液をディーンスターク装置により脱水した。次いで、脱水したベンゼン溶液を室温まで冷やし、n−ヘキサン(アルドリッチ社製)で洗浄・ろ過することでRu−acacen錯体を得た。このRu−acacen錯体を有機電解質に添加した。
[Ru−acacen錯体を含む電解質の調製]
実施例14では、有機電解質の添加剤として実施例13のRu−acacen錯体を用い、添加濃度0.001mol/Lで有機電解質(1.00mol/L LiTFSA/TEGDME溶液)へ混合した。上記以外の他の条件は、すべて前述した実施例と同様にして、セルを作製し、電池性能の評価を行った。
[Rh−acacen錯体を含む電解質の調製]
2,4−ペンタジオン(アルドリッチ社製)とエチレンジアミン(アルドリッチ社製)をフラスコに入れ油浴内で30分間加熱および撹拌する。この後、105℃まで加熱し、更に24時間撹拌した。得られた混合物を室温まで冷やし、ろ過し、acacenH2を得た。このacacenH2を脱気した水にRhCl3・3H2O(和光純薬工業社製)と共に加えた。これらに水酸化ナトリウム水溶液を加え、1時間還流を行った。この溶液をろ過し、得られた粉末をベンゼンに溶解し、このベンゼン溶液をディーンスターク装置により脱水した。次いで、脱水したベンゼン溶液を室温まで冷やし、n−ヘキサン(アルドリッチ社製)で洗浄・ろ過することでRh−acacen錯体を得た。このRh−acacen錯体を有機電解質に添加した。
[Rh−acacen錯体を含む電解質の調製]
実施例16では、有機電解質の添加剤として実施例15のRh−acacen錯体を用い、添加濃度0.001mol/Lで有機電解質(1.00mol/L LiTFSA/TEGDME溶液)へ混合した。上記以外の他の条件は、すべて前述した実施例と同様にして、セルを作製し、電池性能の評価を行った。
有機電解質として1.00mol/LのLiTFSA/TEGDME溶液を用いて、リチウム空気二次電池セルを実施例1と同様にして作製した。有機電解質以外のリチウム空気二次電池の作製条件およびサイクル試験の条件は、実施例1と同様である。
Claims (4)
- 空気極と、
リチウムを含んで構成された負極と、
アカセンを配位子とした金属錯体を含んで構成されて前記空気極と前記負極とに挾まれて配置された有機電解質と
を備えることを特徴とするリチウム空気二次電池。 - 請求項1記載のリチウム空気二次電池において、
前記金属錯体の金属は、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ru、またはRhのいずれか1つである
ことを特徴とするリチウム空気二次電池。 - 請求項2記載のリチウム空気二次電池において、
前記金属錯体は、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ru、またはRhの少なくとも1つを含んで構成されている
ことを特徴とするリチウム空気二次電池。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載のリチウム空気二次電池において、
前記空気極は、カーボンからなる導電性材料から構成されている
ことを特徴とするリチウム空気二次電池。
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