JP6547723B2 - リチウム空気電池システム - Google Patents
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Description
負極 : Li → Li+ + e-
正極 : 2Li+ + O2 + 2e- → Li2O2
[充電時]
負極 : Li+ + e- → Li
正極 : Li2O2 → 2Li+ + O2 + 2e-
従来、電池の電解質として、有機溶媒に支持電解質塩を溶解させた電解液が使用されている。有機溶媒を媒体とした電解液は高いイオン伝導率を示す。
以下、本発明の実施形態に係るリチウム空気電池システムを具体的に説明する。図1に示すように、本実施形態のリチウム空気電池システム1は、リチウム空気電池2、ガス供給装置4、ガス排出装置5、湿度調整装置6、制御装置7等を備えている。図示を省略しているが、空気電池2の電極に接続される導線や電極端子等のリチウム空気電池システム1の構成に必要な部材も設けられている。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。本第2実施形態では、上記第1実施形態と同様の部分は説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。本第3実施形態では、上記各実施形態と同様の部分は説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
次に、本発明の第4実施形態について説明する。本第4実施形態では、上記各実施形態と同様の部分は説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。また、上記各実施形態に開示された構成は、実施可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。
2 リチウム空気電池
20 正極
20b 触媒
21 負極
22 固体電解質層
24 表面イオン伝導層(リチウムイオン伝導層)
3 ケース
4 ガス供給部
5 ガス排出部
6 湿度調整装置(湿度制御部)
7 制御部(湿度制御部)
8 温度センサ(温度検出部)
9 温度調整装置(電池温度調整部)
Claims (17)
- リチウムイオンを吸蔵放出可能な負極材料を有する負極(21)と、酸素を正極活物質とし、かつ、酸素を還元する触媒(20b)を備える正極材料を有する正極(20)と、該負極及び該正極の間に介在する固体電解質を含む固体電解質層(22)と、を有するリチウム空気電池(2)と、
酸素を含むとともに少なくとも前記正極に接するガスの湿度を調整する湿度制御部(5、7)と、を備え、
前記湿度制御部は、少なくとも前記リチウム空気電池の動作時に、前記リチウム空気電池の温度に基づいて前記ガスの湿度を調整し、
前記ガスに含まれる気相の水の存在下で、前記正極の表面にリチウム化合物からなるリチウムイオン伝導層(24)が形成され、
前記湿度制御部は、前記リチウム空気電池の温度における前記リチウム化合物の飽和水溶液の飽和蒸気圧に基づいて、前記ガスの湿度を制御するリチウム空気電池システム。 - 前記湿度制御部は、前記リチウム空気電池の温度が変化した場合において、前記リチウム化合物の飽和水溶液の飽和蒸気圧に対する前記ガスの湿度の割合が一定値となるように、前記ガスの湿度を調整する制御する請求項1に記載のリチウム空気電池システム。
- 前記湿度制御部は、前記リチウムイオン伝導層が所望の充放電密度に応じたイオン伝導度となるように、前記ガスの湿度を制御する請求項1または2に記載のリチウム空気電池システム。
- 前記リチウム空気電池は容器(3)に収容されており、
前記湿度制御部は、前記容器内に配置され、かつ、前記リチウムイオン伝導層と同種のリチウム化合物水溶液を含んでいる請求項1ないし3のいずれか1つに記載のリチウム空気電池システム。 - 前記リチウム化合物は、水酸化リチウムである請求項1ないし4のいずれか1つに記載のリチウム空気電池システム。
- 前記湿度制御部は、前記ガスの相対湿度が60〜90%の範囲内となるように制御する請求項5に記載のリチウム空気電池システム。
- 前記リチウム化合物は、塩化リチウムである請求項1ないし4のいずれか1つに記載のリチウム空気電池システム。
- 前記湿度制御部は、前記ガスの相対湿度が10%以上となるように制御する請求項7に記載のリチウム空気電池システム。
- 前記リチウム化合物は、臭化リチウムである請求項1ないし4のいずれか1つに記載のリチウム空気電池システム。
- 前記湿度制御部は、前記ガスの相対湿度が5%以上となるように制御する請求項9に記載のリチウム空気電池システム。
- 前記リチウム化合物は、ヨウ化リチウムである請求項1ないし4のいずれか1つに記載のリチウム空気電池システム。
- 前記湿度制御部は、前記ガスの相対湿度が25%以上となるように制御する請求項11に記載のリチウム空気電池システム。
- 前記湿度制御部は、前記リチウム空気電池の温度における飽和水蒸気量より低くなるように前記ガスの湿度を制御する請求項1ないし12のいずれか1つに記載のリチウム空気電池システム。
- 前記湿度制御部は、前記リチウム空気電池の停止時には、前記リチウム空気電池の動作時よりも、前記ガスの湿度を低下させる請求項1ないし13のいずれか1つに記載のリチウム空気電池システム。
- 前記湿度制御部は、前記ガスを加湿する加湿装置(6)を含んでおり、前記加湿装置による加湿量を制御することで、前記ガスの湿度を調整する請求項1ないし14のいずれか1つに記載のリチウム空気電池システム。
- 前記リチウム空気電池の温度を検出する温度検出部(8)を備え、
前記湿度制御部は、前記温度検出部で検出した温度に基づいて、前記ガスの湿度を制御する制御部(7)を含んでいる請求項1ないし15のいずれか1つに記載のリチウム空気電池システム。 - 前記湿度制御部は、前記リチウム空気電池の温度を調整する電池温度調整部(9)を含んでおり、
前記湿度制御部は、前記電池温度調整部によって前記リチウム空気電池の温度を調整することで、前記ガスの湿度を制御する請求項1ないし16のいずれか1つに記載のリチウム空気電池システム。
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