JPS5848369A - リチウム−酸素電池 - Google Patents
リチウム−酸素電池Info
- Publication number
- JPS5848369A JPS5848369A JP14559481A JP14559481A JPS5848369A JP S5848369 A JPS5848369 A JP S5848369A JP 14559481 A JP14559481 A JP 14559481A JP 14559481 A JP14559481 A JP 14559481A JP S5848369 A JPS5848369 A JP S5848369A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxygen
- lithium
- battery
- active carbon
- activated carbon
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
- H01M6/14—Cells with non-aqueous electrolyte
- H01M6/16—Cells with non-aqueous electrolyte with organic electrolyte
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明社リチウムー酸素電池、更に詳しくはリチウム極
の劣化を起さず、耐漏液性にすぐれかつ高出力のリチウ
ム−酸素電池に関する。
の劣化を起さず、耐漏液性にすぐれかつ高出力のリチウ
ム−酸素電池に関する。
リチウムを負極活物質とする電池は、高エネルギー密度
の電池とし【知られ、種々の開発が進められて−る。
の電池とし【知られ、種々の開発が進められて−る。
しかしながら、この電池にあって社、電解質として例え
社水濤液系の電解液を用いることはで食ない。なぜなら
ば、リチウム極が電解液の水と反応して負極活物質とし
ての機能を喪失するためである。
社水濤液系の電解液を用いることはで食ない。なぜなら
ば、リチウム極が電解液の水と反応して負極活物質とし
ての機能を喪失するためである。
そのため、電解質としては通常、過塩素酸リチウムなど
の電解質物をプロピレンカーがネート、γ−ブチ窒ラク
トンなどの有機溶媒に溶解して成る有機溶媒電解液、又
は窒化リチウムのようなリチウムイオン導電性の固体電
解質が用いられている。また、正極活物質としては、例
えば有機接媒電池の場合に社、7ツ化炭素、二酸化マン
ガンなどが用−られている。
の電解質物をプロピレンカーがネート、γ−ブチ窒ラク
トンなどの有機溶媒に溶解して成る有機溶媒電解液、又
は窒化リチウムのようなリチウムイオン導電性の固体電
解質が用いられている。また、正極活物質としては、例
えば有機接媒電池の場合に社、7ツ化炭素、二酸化マン
ガンなどが用−られている。
一方、上記した電池の一稙として、正極活物質に空気中
の酸素を用いるリチウム−空気電池の研veが進められ
ている。この電池の1例を縦断面図2して第1図に示し
た。図にお−て、1は例えば多孔質の活性炭の階から成
る正極52Fiリチウム金属からなる負−で、両者は例
えば過塩素酸リチウムをプロピレンカーボネートKWI
解さぜた有機溶媒電解液を保持する七パレータ3及び集
電体であるニッケルネット4を介して当接されている・
これ−らは、ステンレススティールの電池ケース5に装
填され、負&2に#i、負極端子も兼える負極封口板6
が冠着されている。負極封口板6と電池ケース5のna
tc uガスケツ)7が介挿されて全体が気密構1!
llIcなっている08は空気取入れ口で、ζこからこ
の電池にとっての正極活物質である酸素が空気の形で取
り入れられる。9は、電解液の漏洩を防止するためのフ
ィルムで、通常テアpンフイルムが用いられている。
の酸素を用いるリチウム−空気電池の研veが進められ
ている。この電池の1例を縦断面図2して第1図に示し
た。図にお−て、1は例えば多孔質の活性炭の階から成
る正極52Fiリチウム金属からなる負−で、両者は例
えば過塩素酸リチウムをプロピレンカーボネートKWI
解さぜた有機溶媒電解液を保持する七パレータ3及び集
電体であるニッケルネット4を介して当接されている・
これ−らは、ステンレススティールの電池ケース5に装
填され、負&2に#i、負極端子も兼える負極封口板6
が冠着されている。負極封口板6と電池ケース5のna
tc uガスケツ)7が介挿されて全体が気密構1!
llIcなっている08は空気取入れ口で、ζこからこ
の電池にとっての正極活物質である酸素が空気の形で取
り入れられる。9は、電解液の漏洩を防止するためのフ
ィルムで、通常テアpンフイルムが用いられている。
しかしながら、このような電池にあっては、空気取入れ
口8かも空気とともに空気中の水分亀取シ入れられる。
口8かも空気とともに空気中の水分亀取シ入れられる。
その結果、該水分によってリチウムs2の劣化が進行す
る。また、電池社密閉されていないので耐漏液性も満足
いくものとはならないO 本発明者らは、以上の間履点を解消するために鋭意研究
を重ねた結果、正極活物質である酸素又はその酸素を供
給し得る物質を予め正極構成材に担持せしめれば、空気
取入れ口を設けることは不要に&ゐとの着想を得、本発
明電池を開発するに到った。
る。また、電池社密閉されていないので耐漏液性も満足
いくものとはならないO 本発明者らは、以上の間履点を解消するために鋭意研究
を重ねた結果、正極活物質である酸素又はその酸素を供
給し得る物質を予め正極構成材に担持せしめれば、空気
取入れ口を設けることは不要に&ゐとの着想を得、本発
明電池を開発するに到った。
本発明社、空気中水分の混入によるリチウム極の劣化を
防止し、かつ耐漏液性にもすぐれた密閉構造のりチウム
−酸素電池の提供を目的とする。
防止し、かつ耐漏液性にもすぐれた密閉構造のりチウム
−酸素電池の提供を目的とする。
本発明の電池は、空気取入れ口を具備しない構造の電池
であって、負極がリチウム、正極が酸素ガスを吸着した
活性炭又は酸素供給体を担持した活性炭であることを特
徴とする。
であって、負極がリチウム、正極が酸素ガスを吸着した
活性炭又は酸素供給体を担持した活性炭であることを特
徴とする。
本発明でいう酸素供給体と社、酸素ガス濱解能な有する
71−フルロ化合物、フッ素溶媒又はそれらの混合物に
酸素ガスを溶解して成るものであって、電池反応の進行
時に譲反応域に酸素ガスを供給し得るものである。
71−フルロ化合物、フッ素溶媒又はそれらの混合物に
酸素ガスを溶解して成るものであって、電池反応の進行
時に譲反応域に酸素ガスを供給し得るものである。
用−るパー70−化合物としては、例えけパー70pト
リーn−ブチルアミン、ノ母−70ロトリーフ璽ヒルア
ミン、ノ4−70vxfカリン、ノ臂−フロpメチルデ
カリン、フッ素化エーテルの1積又は2種以上の化合物
であって、これらはいずれも酸素ガス溶解能が約40容
量覧と大きく、また酸素ガス授受速度も14〜261m
−城と大自い。
リーn−ブチルアミン、ノ母−70ロトリーフ璽ヒルア
ミン、ノ4−70vxfカリン、ノ臂−フロpメチルデ
カリン、フッ素化エーテルの1積又は2種以上の化合物
であって、これらはいずれも酸素ガス溶解能が約40容
量覧と大きく、また酸素ガス授受速度も14〜261m
−城と大自い。
tた、#4−るフッ素溶媒としては、例えば1−クール
−1,2,2−)す7−ロエチレン、l。
−1,2,2−)す7−ロエチレン、l。
1.2.2−テ)フタロルー1.2−シフ0ロエタン、
1,1.2−)リクロル−1,2,2−)リフシロエタ
ンの1llIIx社2種以上の化合物である。これらの
酸素ガス溶解能社約40容I1%である0 これら/母−70口化合物、フッ素溶媒社、それぞれ単
独で又祉両者を適宜な混合比で混合して成る混合物の彫
で用いられる。
1,1.2−)リクロル−1,2,2−)リフシロエタ
ンの1llIIx社2種以上の化合物である。これらの
酸素ガス溶解能社約40容I1%である0 これら/母−70口化合物、フッ素溶媒社、それぞれ単
独で又祉両者を適宜な混合比で混合して成る混合物の彫
で用いられる。
本発明kかかる正極の第1の態様は、表面又韓内部細孔
内KI!接酸素ガスを吸着・固定した活性炭の粉末を常
用の結着剤(例えばPTFE ’)を用−て成形したも
のであり、第2の態様としては、上記したパー7四p化
合瞼、フッ素溶媒又は両者の混合物Kl!素ガスを溶解
せしめ、このようにして得られた酸素供給体を担持せし
めえ活性炭の粉末を、第1の態様と同様にして成形した
ものである・かかる態様において、活性炭に吸着又は担
持される酸素ガス又は酸素供給体の量の多寡によって、
。
内KI!接酸素ガスを吸着・固定した活性炭の粉末を常
用の結着剤(例えばPTFE ’)を用−て成形したも
のであり、第2の態様としては、上記したパー7四p化
合瞼、フッ素溶媒又は両者の混合物Kl!素ガスを溶解
せしめ、このようにして得られた酸素供給体を担持せし
めえ活性炭の粉末を、第1の態様と同様にして成形した
ものである・かかる態様において、活性炭に吸着又は担
持される酸素ガス又は酸素供給体の量の多寡によって、
。
得られる電池の放電容量の大小が規定される。しかし、
第2の態様の場合、酸素供給体の活性炭への担持量が、
活性炭重量に対し20襲を超えると得られた正極自体の
抵抗が上昇し、その結果、重負荷放電時の電圧降下が大
きくなる。したがって、その相持量は活性炭重量に対し
20重重量級下でなお、比表面積の大禽い活性炭を用い
れば、活性炭の単位量に対する酸素ガス吸着量が大きく
なり、また酸素供給体の相持量も大急くすることができ
るので、放電容量が増大する効果を示すことはいうまで
もない。
第2の態様の場合、酸素供給体の活性炭への担持量が、
活性炭重量に対し20襲を超えると得られた正極自体の
抵抗が上昇し、その結果、重負荷放電時の電圧降下が大
きくなる。したがって、その相持量は活性炭重量に対し
20重重量級下でなお、比表面積の大禽い活性炭を用い
れば、活性炭の単位量に対する酸素ガス吸着量が大きく
なり、また酸素供給体の相持量も大急くすることができ
るので、放電容量が増大する効果を示すことはいうまで
もない。
本発明電池においては、正極活物質である酸素が電池の
中に予め内蔵されて−るため、該電池に空気取入れ口を
設けることは不t’になる。そのため、従来電池のよう
に、空気取入れ口から水分が電池内に混入する虞れが全
くなくなるので、リチウム極の劣化という間I!II′
i解決される。また、全体が密閉構造になるので、電解
液の電池外への漏洩という事態も防止され、耐漏液性の
点でもすぐれたものである。
中に予め内蔵されて−るため、該電池に空気取入れ口を
設けることは不t’になる。そのため、従来電池のよう
に、空気取入れ口から水分が電池内に混入する虞れが全
くなくなるので、リチウム極の劣化という間I!II′
i解決される。また、全体が密閉構造になるので、電解
液の電池外への漏洩という事態も防止され、耐漏液性の
点でもすぐれたものである。
以下に、本発明を実施例に基づいて説明する。
実施例
る電池
比表面積800 w!/11の市販の活性炭粉末(平均
粒径15μ)を真空中で500℃、8時間加熱処理し、
そのtま室温まで冷却した・ついで、こ仁に酸素ガスを
流入し、活性炭に酸素を吸着せしめた・酸素の吸着量社
活性炭11当り5ミリモルであった。
粒径15μ)を真空中で500℃、8時間加熱処理し、
そのtま室温まで冷却した・ついで、こ仁に酸素ガスを
流入し、活性炭に酸素を吸着せしめた・酸素の吸着量社
活性炭11当り5ミリモルであった。
得られた粉末とテア0ン粉末とを重量比9+1で混合し
た後、常法によりプレス加工して直径8゜7■厚み0.
7■のペレットを正極として成形した。
た後、常法によりプレス加工して直径8゜7■厚み0.
7■のペレットを正極として成形した。
負極として直径5.0簡厚み1.0■の金属リチウム円
板、電解液としてIMの過塩素酸リチウムを溶解したグ
田ピレンカーがネートの有機溶媒電解液を用−1亀2図
に示した電池を作製した。
板、電解液としてIMの過塩素酸リチウムを溶解したグ
田ピレンカーがネートの有機溶媒電解液を用−1亀2図
に示した電池を作製した。
第2図で10は正極、11は負極、13は上記電解液が
含浸された七/臂レータである。14社ステンレスステ
イールーの電池ケース、15a負極封口板、16はガス
ケットである。
含浸された七/臂レータである。14社ステンレスステ
イールーの電池ケース、15a負極封口板、16はガス
ケットである。
得られた電池IIi直径9.4 m総高2.6 Mであ
った。
った。
電池lの作製で示した方法で酸素ガスを5Rすそル/活
性炭11吸着せしめた活性炭の粉末を、10%/譬−フ
ロロデカリンの四塩化炭素溶液に懸濁し、撹拌しながら
ここに酸素ガスを導入して、酸素ガスを飽和して溶解す
るパー7aロデカリンを活性炭重量に対し1%担持せし
めた。
性炭11吸着せしめた活性炭の粉末を、10%/譬−フ
ロロデカリンの四塩化炭素溶液に懸濁し、撹拌しながら
ここに酸素ガスを導入して、酸素ガスを飽和して溶解す
るパー7aロデカリンを活性炭重量に対し1%担持せし
めた。
以下、これを正極とし【電池1の作製方法と同様にして
、第2図に示した構造の電池を組立て、これを電池2と
した。
、第2図に示した構造の電池を組立て、これを電池2と
した。
電池1の作製で示し北方法で酸素ガスを5tリモル/活
性炭lI@着せしめた活性炭の粉末と酸素ガスを飽和し
て溶解する1−りpルー1,2゜2−トリフ0ロエチレ
ンとを重量比9:1で混練し、これを正極として電池l
の作製方法と同様にして、第2図に示した構造の電池を
組立て、これを電池3としたー 2.2−トリフ0田エチレンの混合物 ノや一70ロトリーn−ブチルアミンと1−タール−1
,2,2−)す70ロエチレンとを略容積混合後酸素ガ
スを導入して酸素ガスを飽和させる。
性炭lI@着せしめた活性炭の粉末と酸素ガスを飽和し
て溶解する1−りpルー1,2゜2−トリフ0ロエチレ
ンとを重量比9:1で混練し、これを正極として電池l
の作製方法と同様にして、第2図に示した構造の電池を
組立て、これを電池3としたー 2.2−トリフ0田エチレンの混合物 ノや一70ロトリーn−ブチルアミンと1−タール−1
,2,2−)す70ロエチレンとを略容積混合後酸素ガ
スを導入して酸素ガスを飽和させる。
電池10作製で示した方法で贈素ガスを5建すモル/活
性炭11@着せしめ門活性炭の粉末と上記混合物とを重
量比9:1で混練し、これを正極として電池10作製方
法と同様にして、第2図に示した構造の電池を組立て、
これを電池4とした。
性炭11@着せしめ門活性炭の粉末と上記混合物とを重
量比9:1で混練し、これを正極として電池10作製方
法と同様にして、第2図に示した構造の電池を組立て、
これを電池4とした。
電池1〜4で用いた活性炭粉末、金属リチウム円板、有
機溶媒電解液をそれぞれ正極、負極、電解液として電池
1〜4と同様の方法で第1図に示した電池を組立てた。
機溶媒電解液をそれぞれ正極、負極、電解液として電池
1〜4と同様の方法で第1図に示した電池を組立てた。
漏液防止用のフィルム9としては、厚み25μのテフp
ンフイルムを用いた。
ンフイルムを用いた。
電池5F1直径9.4論総高2.6 mであった。
これら各電池20個につき、室温下で200KOの定負
荷放電特性を調べた。製造直後と6ケ月閤放置後との平
均放電持続時間の結果社表に示した通)であった。
荷放電特性を調べた。製造直後と6ケ月閤放置後との平
均放電持続時間の結果社表に示した通)であった。
なお、電池5は、製造直後の放電試験中に5個漏液し、
6+月後には全数漏液したO電池1〜4には、そのよう
な現象はみちれなかった。
6+月後には全数漏液したO電池1〜4には、そのよう
な現象はみちれなかった。
表に示した結果から明らかなように1電池5(比較例)
はその放電特性が着しく劣イヒしたが、電池1〜4(実
施例)の本発明電池の劣イしは殆んどみちれなかった。
はその放電特性が着しく劣イヒしたが、電池1〜4(実
施例)の本発明電池の劣イしは殆んどみちれなかった。
以上の説明で明らかなように、本発明電池はその劣化が
少なく、耐漏液性にもすぐれるのでその工業的価値は極
めて大である。
少なく、耐漏液性にもすぐれるのでその工業的価値は極
めて大である。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図はそれぞれ従来構造のリチウム−空気電
池、本発明電池の縦断面図である。 1.10・・・正極、2.11・・・負極、3.12・
・・七ノぐレータ、4・・・ニッケルネツ)、5.13
・・・電池ケース、6.14・・・負極封目板、7.1
5・・・ガスケット、8・・・空気取入れ口、9・・・
テフロンシートO 第1図 第2図 013
池、本発明電池の縦断面図である。 1.10・・・正極、2.11・・・負極、3.12・
・・七ノぐレータ、4・・・ニッケルネツ)、5.13
・・・電池ケース、6.14・・・負極封目板、7.1
5・・・ガスケット、8・・・空気取入れ口、9・・・
テフロンシートO 第1図 第2図 013
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、空気取入れ口を具備しない構造の電池であって、 負極がリチウム、正極が酸素ガスを吸着し友活性炭又社
酸素供給体を担持した活性炭であることを特徴とするリ
チウム−酸素電池。 2、該酸素供給体が、酸素ガスを溶解した/譬−フリロ
化合物である特許請求の範囲第1項記載のリチウム−酸
素電池。 3、 該Ie−フロロ化合物カ、ノや一フロ四トリー
n−ブチルア之ン、ノ4′−70田トリープロピルア電
ン、ノ母−7vロデカリン、I4−7田田メチルデカリ
ン、フッ素化エーテルの群から選ばれる少くとも1種の
化合物である特許請求の範囲第2項記載のリチウム−酸
素電池。 4、該酸素供給体が、酸素ガスを溶解したフッ素溶媒で
ある特許請求の範匪第1項記載のリチウム−酸素電池。 5Mフッ素溶媒が、1−クロル−1,2,2−トリフ0
ロエチレン、1,1.2.2−テトラク胃ルー1,2−
シフv:10エタン、1゜1.2−) リ り
ロ ル −1,2,2−ト リ 7 ロpエタンの
群から選ばれる少くとも1種の化合物である特許請求の
範囲第4項記載のリチウム−酸素電池。 6゜ 該酸素供給体が、パー70口化合物とフッ素溶媒
の混合物に酸素ガスを溶解して成る特許請求の範囲第1
項記載のリチウム−酸素電池0 7、 該ノ奇−70口化合物が、パー7aロトリーn−
ブチルアミン、パー70ロシリーグpビルアミン、パー
70冒テカリン、パー70pメチルデカリン、フッ素化
エーテルの群から1illIばれる少くとも1種の化合
物である特許請求の範囲第6項記載のリチウム−酸素電
池。 8、該フッ素溶媒が、1−りpルー1. 2. 2−)
す7四ロエチレン、1,1,2.2−テトラクロル−1
,2,2−シフ0ロエタン、1. 1. 2−
) リ り 1)ル − 1.2.2−)
リフ0ロエタンの群から選けれる少くとも1穏の化合
物である特許請求の範囲第6項記載のりチウム−酸素電
池0
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14559481A JPS5848369A (ja) | 1981-09-17 | 1981-09-17 | リチウム−酸素電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14559481A JPS5848369A (ja) | 1981-09-17 | 1981-09-17 | リチウム−酸素電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5848369A true JPS5848369A (ja) | 1983-03-22 |
Family
ID=15388682
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14559481A Pending JPS5848369A (ja) | 1981-09-17 | 1981-09-17 | リチウム−酸素電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5848369A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9954261B2 (en) | 2010-06-25 | 2018-04-24 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Air battery |
-
1981
- 1981-09-17 JP JP14559481A patent/JPS5848369A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9954261B2 (en) | 2010-06-25 | 2018-04-24 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Air battery |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8765278B2 (en) | High-energy metal air batteries | |
US20120180945A1 (en) | Air electrodes for high-energy metal air batteries and methods of making the same | |
JPH0536418A (ja) | 固体高分子電解質型燃料電池およびその製造方法 | |
TWI230481B (en) | An electrode for the reduction of polysulfide species | |
CN111446522B (zh) | 一种可以低温工作的锂二氧化碳电池及其制备方法 | |
US4380576A (en) | Air cell | |
US20050053821A1 (en) | Self-moisturizing proton exchange membrane, membrane-electrode assembly and fuel cell | |
JPS5848369A (ja) | リチウム−酸素電池 | |
JP4910305B2 (ja) | 固体高分子形燃料電池用触媒層およびそれを備えた固体高分子形燃料電池。 | |
CN110311081A (zh) | 一种锂硫电池改性隔膜及其制备方法 | |
JP6721552B2 (ja) | リチウム空気二次電池 | |
JPH0230141B2 (ja) | ||
JP6688210B2 (ja) | セパレータ及びリチウム空気二次電池 | |
JP6769927B2 (ja) | リチウム空気二次電池 | |
CN105870466B (zh) | 以羟基氧化钴为催化剂的锂空气电池正极及其制备方法 | |
Sultana et al. | An innovative approach towards the simultaneous enhancement of the oxygen reduction and evolution reactions using a redox mediator in polymer based Li–O 2 batteries | |
JP2005276443A (ja) | 固体高分子形燃料電池用陽イオン交換膜/触媒電極接合体およびその製造方法 | |
US4543305A (en) | Method of pretreating carbon black powder to improve cathode performance and lithium sulfuryl chloride cell including the pretreated carbon black powder | |
CN107887611A (zh) | 一种高温膜燃料电池高性能低铂载量电极制备方法 | |
Zhang et al. | Zeolitic Imidazolate Framework Film Derived CoFe‐N‐C Nanofoams for Reliable Zn‐air Batteries | |
CN109698331B (zh) | 锂硫电池中亚硫酸盐/碳管载硫复合正极材料的制备方法 | |
JPS5846580A (ja) | 空気電極の製造方法 | |
JP2018198183A (ja) | リチウム空気二次電池 | |
JP4355921B2 (ja) | 燃料電池用電極およびその製造方法 | |
KR20210149473A (ko) | 리튬-공기 전지용 전해질막, 그의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬-공기 전지 |