KR102170614B1 - 공기 전지 및 전자 장치 - Google Patents
공기 전지 및 전자 장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102170614B1 KR102170614B1 KR1020130032263A KR20130032263A KR102170614B1 KR 102170614 B1 KR102170614 B1 KR 102170614B1 KR 1020130032263 A KR1020130032263 A KR 1020130032263A KR 20130032263 A KR20130032263 A KR 20130032263A KR 102170614 B1 KR102170614 B1 KR 102170614B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- air
- negative electrode
- electrode
- battery
- discharge
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M12/00—Hybrid cells; Manufacture thereof
- H01M12/08—Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of a fuel-cell type and a half-cell of the secondary-cell type
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M12/00—Hybrid cells; Manufacture thereof
- H01M12/04—Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of the fuel-cell type and of a half-cell of the primary-cell type
- H01M12/06—Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of the fuel-cell type and of a half-cell of the primary-cell type with one metallic and one gaseous electrode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/8636—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells with a gradient in another property than porosity
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/90—Selection of catalytic material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M2004/8678—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells characterised by the polarity
- H01M2004/8689—Positive electrodes
-
- 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
-
- 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
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49002—Electrical device making
- Y10T29/49108—Electric battery cell making
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
Abstract
전지 장치는 부극, 공기극, 및 부극과 공기극 사이에 설치된 전해질층을 포함하고, 공기극은, 부극으로부터 공기극으로의 방향에 있어서 각 부분 간에 상이한 방전 과전압을 갖는 복수의 부분을 포함하고, 부극에 가장 가까운 공기극의 부분의 방전 과전압은 복수의 부분 중 다른 부분의 방전 과전압보다 낮다.
Description
공기 전지(금속-공기 전지라고도 일컬음)에 있어서, 부극 활성 물질로서 에너지 밀도가 높은 금속을 이용할 수 있고, 정극 활성 물질로서 공기 중의 산소를 이용한다.
따라서, 공기 전지는 반 전지(half battery)로서 동작할 수 있고, 전극 활성 물질의 양이 감소될 수 있거나 반감될 수 있다. 이에 따라, 공기 전지는 이론적으로 향상된 에너지 밀도를 얻을 수 있다. 공기 전지의 기전력 및 용량은 부극에 이용되는 금속의 종류에 따라 크게 다르다. 예를 들어, 리튬(즉, 원자 번호가 가장 작은 금속)을 부극에 이용하는 공기 전지는 큰 용량이 얻어질 수 있을 뿐만 아니라 향상된 이론적인 기전력이 3V 정도로 크기 때문에, 그의 실용화에 연구가 행해지고 있다.
공기 전지는, 예를 들면, 공기극(air electrode)(정극), 부극, 전해질층, 및 외부로부터 산소를 흡입하는 개구부가 설치된 하우징을 포함할 수 있다. 다양한 양태들에 있어서, 공기극은 산소의 반응 필드에서, 탄소 재료와, 탄소 재료에 부가되는, 금속 등의 촉매에 의해 형성된다. 전술한 바와 같이, 부극은 리튬 등의 금속 원소에 의해 형성될 수 있다. 전해질층에 이용되는 전해액은 유기 전해액과 수용성 전해액으로 대별된다. 다양한 전해액들은 장점과 단점을 갖는다. 그러나, 유기 전해액은 수용성 전해액보다 이론적 용량이 크다는 장점이 있다. 또한, 전해질층은 공기극과 부극 간의 쇼트를 방지하기 위한 세퍼레이터에 전해액을 함침하여 형성될 수 있다.
그러나, 공기 전지는 방전 동안에, 전지의 공기극의 산소 도입부에 가까운 측으로부터 절연성의 방전 생성물(예를 들면, 무엇보다도, Li2O2 또는 Li2O 등의 반응 생성물)이 생성된다는 점에서 문제가 있다. 방전 생성물에 의해 공기극의 표면이 덮어지는 경우, 그렇지 않으면 공기극에 산소의 통과를 허용하는 중공을 방전 생성물이 폐색한다. 따라서, 공기극의 내부로의 산소의 확산이 초기 방전 단계부터 억제되어, 방전이 저지 및/또는 종료된다. 즉, 공기 전지의 방전 용량이 감소되거나 제거된다. 또한 이 문제는 공기극의 두께가 증가함에 따라 현저해진다.
따라서, 방전 동안의 시간에 걸쳐 공기극의 내부로의 산소의 확산을 실질적으로 유지할 수 있고, 또한 향상된 방전 용량을 얻을 수 있는 공기 전지를 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 전자 장치에 사용하기 위해 구성된 공기 전지를 제공하는 것이 바람직하다.
전술한 과제들 및 다른 과제들은 첨부 도면을 참조하여 하기의 명세서의 설명으로부터 분명해질 것이다.
본 개시물의 다양한 양태들에 있어서, 전지 장치가 제공되고, 전지 장치는 부극, 공기극, 및 부극과 공기극 사이에 설치된 전해질층을 포함하고, 공기극은 부극으로부터 공기극으로의 방향에 있어서 각 부분 간에 상이한 방전 과전압을 갖는 복수의 부분을 포함하고, 부극에 가장 가까운 공기극의 부분의 방전 과전압은 복수의 부분 중 다른 부분의 방전 과전압보다 낮다.
또한, 본 개시물의 다른 양태들에 따르면, 공기 전지를 포함하는 전자 장치가 제공되고, 공기 전지는 부극, 공기극, 및 부극과 공기극 사이에 설치된 전해질층을 포함하고, 공기극은 부극으로부터 공기극으로의 방향에 있어서 각 부분 간에 상이한 방전 과전압을 갖는 복수의 부분을 포함하고, 부극에 가장 가까운 공기극의 부분의 방전 과전압은 복수의 부분 중 다른 부분의 방전 과전압보다 낮다.
본 개시물의 다양한 양태들에 있어서, 방전 과전압은 전지의 방전 동안의 방전 전압의 평형 전위로부터의 편차의 크기를 나타낸다. 또한, 마찬가지의 조건에서, 편차의 크기가 작을수록 방전 전위가 높아진다. 특정 실시 형태들에 있어서, 공기극은 방전 과전압이 서로 상이한 복수의 부분을 포함할 수 있고, 방전 과전압은 부극으로부터 공기극으로의 방향에 있어서 단계적으로 또는 실질적으로 연속적으로 증가할 수 있다. 예를 들면, 공기극의 복수의 부분에는 방전 과전압이 서로 다른 촉매들이 존재할 수 있다. 이 촉매들의 방전 과전압은 부극으로부터 공기극으로의 방향에 있어서 단계적으로 또는 실질적으로 연속적으로 증가할 수 있다. 이 촉매들은 본 기술 분야에 공지된 촉매들일 수 있다. 다양한 양태들에 있어서, 공기극은 부극측에 위치된 제1 부분, 및 부극과 반대측에 위치된 제2 부분을 포함할 수 있고, 제1 방전 과전압을 갖는 제1 촉매가 제1 부분에 존재할 수 있고, 제1 방전 과전압보다 높은 제2 방전 과전압을 갖는 제2 촉매가 제2 부분에 존재할 수 있다. 본 명세서에 기재된 촉매들은 "상에 위치된다" 또는 "에 위치된다"라고 언급될 수 있고, 이 용어들은 촉매들의 다양한 배치를 포함하며, 예를 들면, 촉매들은 다양한 방식으로, 전지의 컴포넌트 내에 또는 컴포넌트 상에 있을 수 있거나, 또는 컴포넌트들에 걸쳐 또는 그 주위에 분포될 수 있다.
다른 양태들에 있어서, 공기극에 있어서, 제1 방전 과전압을 갖는 제1 촉매는 부극으로부터 공기극으로의 방향에 있어서 감소하는 농도 분포로 존재할 수 있고, 제1 방전 과전압보다 높은 제2 방전 과전압을 갖는 제2 촉매는 부극으로부터 공기극으로의 방향에 있어서 증가하는 농도 분포로 존재할 수 있다. 본 명세서에 기재된 농도 및/또는 방전 과전압의 증가와 감소는 실질적으로 연속적일 수 있거나 또는 그렇지 않을 수 있다. 이 예들에 있어서, 제2 방전 과전압은 제1 방전 과전압보다 0.01V 이상, 또는 보다 바람직하게는 0.1V 이상 높을 수 있다. 다른 예들에 있어서, 공기극은 부극측에 위치된 제1 부분, 및 부극과 반대측에 위치된 제2 부분을 포함할 수 있고, 제1 부분에는 촉매가 존재할 수 있고, 제2 부분에는 촉매가 존재하지 않을 수 있고, 제2 부분의 방전 과전압은 촉매의 방전 과전압보다 높을 수 있다.
또 다른 예들에 있어서, 공기극에 있어서, 부극으로부터 공기극으로의 방향에 있어서 감소하는 농도 분포로 촉매가 존재할 수 있다. 한편, 공기 전지에 있어서, 충전 동안에 공기극의 내부에 있어서의 산소의 체류를 방지하는 것을 돕기 위해, 공기극의 부극측의 부분의 충전 과전압은 다른 부분의 충전 과전압과 거의 비슷하거나 또는 그보다 높은 충전 과전압일 수 있다. 예를 들면, 제2 촉매의 충전 과전압이 제1 촉매의 충전 과전압보다 낮은 촉매들을 이용한다.
또한, 본 개시물의 다른 양태들에 따르면, 전지 팩에 사용하기 위해 구성된 공기 전지가 제공되고, 전지 팩은 공기 전지, 공기 전지에 관한 제어를 행하는 제어 유닛, 및 공기 전지가 수납되는 하우징을 포함하고, 공기 전지는 부극, 공기극, 및 부극과 공기극 사이에 설치된 전해질층을 포함하고, 공기극은 부극으로부터 공기극으로의 방향에 있어서 각 부분 간에 상이한 방전 과전압을 갖는 복수의 부분을 포함하고, 부극에 가장 가까운 공기극의 부분의 방전 과전압은 복수의 부분 중 다른 부분의 방전 과전압보다 낮다.
예시적인 전지 팩들에 있어서, 제어 유닛은 공기 전지에 관한 충전, 방전, 과방전, 또는 과충전의 제어를 행할 수 있다.
또한, 본 개시물의 또 다른 양태들에 따르면, 전자 장치에 사용하기 위해 구성된 공기 전지가 제공되고, 전자 장치는 공기 전지, 공기 전지에 관한 제어를 행하는 제어 유닛, 및 공기 전지가 수납되는 하우징을 포함하고, 공기 전지는 부극, 공기극, 및 부극과 공기극 사이에 설치된 전해질층을 포함하고, 공기극은 부극으로부터 공기극으로의 방향에 있어서 각 부분 간에 상이한 방전 과전압을 갖는 복수의 부분을 포함하고, 부극에 가장 가까운 공기극의 부분의 방전 과전압은 복수의 부분 중 다른 부분의 방전 과전압보다 낮고, 전력이 공기 전지로부터 공급된다.
전자 장치는 임의의 전자 장치일 수 있고, 휴대형 장치, 고정형 장치, 또는 그 둘의 임의의 조합일 수 있다. 전자 장치의 예들로서는, 셀룰러 폰, 모바일 장치, 로봇, 퍼스널 컴퓨터를 포함한 컴퓨터, 차량 내의 장치를 포함한 차량 장치, 및 다양한 가정용 가전 제품을 포함한 가전 제품 등을 포함한다.
또한, 본 개시물의 또 다른 양태들에 따르면, 공기 전지는 전동 차량에 사용하기 위해 구성될 수 있고, 차량은, 공기 전지로부터 전력이 공급되고 그 전력을 차량의 구동력으로 변환하는 변환기, 및 공기 전지에 관한 정보에 기초하여 차량 제어에 관한 정보를 처리하는 제어 장치를 포함하고, 공기 전지는 부극, 공기극, 및 부극과 공기극 사이에 설치된 전해질층을 포함하고, 공기극은 부극으로부터 공기극으로의 방향에 있어서 각 부분 간에 상이한 방전 과전압을 갖는 복수의 부분을 포함하고, 부극에 가장 가까운 공기극의 부분의 방전 과전압은 복수의 부분 중 다른 부분의 방전 과전압보다 낮다.
적어도 일 양태에 있어서, 전동 차량에 있어서, 변환기는 공기 전지로부터 전력이 공급될 수 있고, 구동력을 생성하기 위해 모터를 회전시킬 수 있다. 모터는 재생 에너지를 사용할 수 있다. 또한, 제어 장치는, 예를 들어, 공기 전지의 남은 전지 전력에 기초하여 차량 제어에 관한 정보 처리를 수행할 수 있다. 이 전동 차량은 무엇보다도, 하이브리드 자동차, 전기 차량, 전기 오토바이, 전기 자전거, 및 철도 차량을 포함할 수 있다.
또한, 본 개시물의 다른 양태들에 따르면, 공기 전지로부터 전력이 공급되고, 및/또는 전원으로부터 공기 전지에 전력을 공급하도록 구성될 수 있는 전력 시스템에 사용하기 위해 구성된 공기 전지가 제공되고, 공기 전지는 부극, 공기극, 및 부극과 공기극 사이에 설치된 전해질층을 포함하고, 공기극은 부극으로부터 공기극으로의 방향에 있어서 각 부분 간에 상이한 방전 과전압을 갖는 복수의 부분을 포함하고, 부극에 가장 가까운 공기극의 부분의 방전 과전압은 복수의 부분 중 다른 부분의 방전 과전압보다 낮다.
전력 시스템은, 예를 들어, 무엇보다도, 스마트 그리드, 가정용 에너지 관리 시스템(household energy management system: HEMS), 및 차량을 포함할 수 있고, 전기를 저장할 수 있다.
또한, 본 개시물의 다른 양태들에 따르면, 전력 저장 전원에 사용하기 위해 구성된 공기 전지가 제공된다. 전력 저장 전원은 전력이 공급되는 전자 장치에 접속되도록 구성될 수 있고, 공기 전지는 부극, 공기극, 및 부극과 공기극 사이에 설치된 전해질층을 포함하고, 공기극은 부극으로부터 공기극으로의 방향에 있어서 각 부분 간에 상이한 방전 과전압을 갖는 복수의 부분을 포함하고, 부극에 가장 가까운 공기극의 부분의 방전 과전압은 복수의 부분 중 다른 부분의 방전 과전압보다 낮다.
또한, 전력 저장 전원은 임의의 전력 시스템 또는 임의의 전력 장치에 그 용도에 상관없이 사용될 수 있고, 예를 들어, 스마트 그리드에 사용될 수도 있다.
본 명세서에서 설명되는 공기 전지에 있어서, 방전 동안에 방전 생성물을 공기극의 부극측의 부분으로부터 생성시키는 효과를 얻는 것의 신뢰성을 향상시키는 관점에서, 공기극에 접속되는 집전체를 구성할 수 있다. 예를 들면, 공기극의 부극측의 표면에 위치되고 공기극과 전기적으로 접속되는 제1 집전체를 설치할 수 있고, 공기극의 부극과 반대측의 표면 및 공기극 내부 중 적어도 한쪽에 위치되고 공기극과 전기적으로 접속되는 제2 집전체를 설치할 수 있다. 그리고, 공기 전지의 방전 동안에, 제1 집전체 및 제2 집전체 중 적어도 제1 집전체에 부극에 대하여 포지티브인 전압을 인가할 수 있다. 대안적으로, 또는 제1 집전체에 전압을 인가하는 것 외에도, 제2 집전체에 전압을 인가할 수 있다. 또한, 공기 전지의 충전 동안에, 적어도 제2 집전체에 부극에 대하여 포지티브인 전압을 인가할 수 있다. 대안적으로, 또는 제2 집전체에 전압을 인가하는 것 외에도, 제1 집전체에 전압을 인가할 수 있다. 다양한 양태들에 있어서, 제2 집전체는 산소가 투과할 수 있는 구성을 가질 수 있다. 예를 들면, 제2 집전체는 산소가 투과할 수 있는 개구부를 가질 수 있다. 이 제1 집전체 및 제2 집전체는 금속 메쉬(metallic mesh)(예를 들면, 그물 구조를 갖는 금속)에 의해 형성될 수 있다.
본 개시물에 따르면, 방전 동안에, 방전 과전압이 더 낮거나 가장 낮은 공기극의 부극측의 부분으로부터 방전 생성물을 생성시키는 것이 유리하게 가능할 수 있다. 이에 따라, 방전 생성물에 의해 공기극의 표면이 덮어지는 것을 효과적으로 방지하는 것이 유리하게 가능할 수 있음으로써, 공기극 내의, 공기극으로의, 또는 공기극으로부터의 산소의 흐름을 차단 또는 저지하는 방전 생성물에 의한 중공의 폐색을 방지한다. 그 결과, 공기극의 내부로의 산소의 확산을 장시간 동안 유리하게 실질적으로 유지할 수 있다. 또한, 공기극의 부극측의 부분의 충전 과전압이 다른 부분의 충전 과전압과 거의 비슷하거나 또는 그보다 높을 수 있는 경우에, 충전 동안에, 공기극의 부극과 반대측의 부분으로부터 방전 생성물을 분해하는 것이 유리하게 가능할 수 있다. 따라서, 본 개시물의 다양한 양태들에 있어서, 방전 생성물의 분해에 의해 발생하는 산소가 공기극의 내부를 통과한 후 공기극의 산소 흡입면으로부터 외부에 스무스하게 방출될 수 있다. 이에 의해, 공기극의 내부에 산소가 체류하는 것을 유리하게 효과적으로 방지할 수 있다.
본 개시물의 다른 양태들에 따르면, 방전 동안에 공기극의 내부로의 산소의 확산을 장시간 동안 실질적으로 유지할 수 있고, 높은 방전 용량을 얻을 수 있는 공기 전지를 얻을 수 있다. 또한, 공기 전지의 부극측의 부분의 충전 과전압이 다른 부분의 충전 과전압과 거의 비슷하거나 또는 그보다 높을 경우에, 충전 동안에, 공기극의 내부에 산소가 체류하는 것을 유리하게 방지할 수 있다. 또한, 본 명세서에 개시된 공기 전지는 무엇보다도, 전지 팩, 전자 장치, 전동 차량, 전력 시스템, 및 전력 저장 전원에 이 장치들 및/또는 시스템들의 성능을 향상시키면서 사용하기 위해 구성될 수 있다.
도 1은 특정 실시 형태들에 따른 공기 전지를 도시하는 도면이다.
도 2는 특정 실시 형태들에 따른 공기 전지의 공기극을 도시하는 도면이다.
도 3은 특정 실시 형태들에 따른 공기 전지의 구조 예를 도시하는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 공기 전지를 도시하는 평면도이다.
도 5는 특정 실시 형태들에 따른 공기 전지의 구조 예를 도시하는 도면이다.
도 6은 특정 실시 형태들에 따른 구조 예를 도시하는 도면이다.
도 7은 특정 실시 형태들에 따른 공기 전지의 동작을 도시하는 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 특정 실시 형태들에 따른 공기 전지의 공기극 및 공기극에 있어서의 촉매 농도 분포를 도시하는 도면이다.
도 9는 특정 실시 형태들에 따른 공기 전지의 공기극을 도시하는 도면이다.
도 10a 및 도 10b는 특정 실시 형태들에 따른 공기 전지의 공기극 및 촉매 농도 분포를 도시하는 단면도이다.
도 11은 특정 실시 형태들에 따른 공기 전지를 도시하는 도면이다.
도 12는 특정 실시 형태들에 따른 공기 전지의 구조 예를 도시하는 도면이다.
도 13은 도 12에 도시된 공기 전지의 평면도이다.
도 14는 특정 실시 형태들에 따른 공기 전지의 구조 예를 도시하는 도면이다.
도 15는 특정 실시 형태들에 따른 공기 전지에 이용되는 공기극을 도시하는 도면이다.
도 16은 특정 실시 형태들에 따른 공기 전지의 동작을 도시하는 도면이다.
도 17은 특정 실시 형태들에 따른 공기 전지를 도시하는 도면이다.
도 18은 특정 실시 형태들에 따른 공기 전지를 도시하는 평면도이다.
도 19는 특정 실시 형태들에 따른 공기 전지를 도시하는 도면이다.
도 20은 특정 실시 형태들에 따른 공기 전지를 도시하는 도면이다.
도 21은 특정 실시 형태들에 따른 전지 팩을 도시하는 도면이다.
도 22는 특정 실시 형태들에 따른 차량을 도시하는 도면이다.
도 23은 특정 실시 형태들에 따른 전력 시스템을 도시하는 도면이다.
도 2는 특정 실시 형태들에 따른 공기 전지의 공기극을 도시하는 도면이다.
도 3은 특정 실시 형태들에 따른 공기 전지의 구조 예를 도시하는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 공기 전지를 도시하는 평면도이다.
도 5는 특정 실시 형태들에 따른 공기 전지의 구조 예를 도시하는 도면이다.
도 6은 특정 실시 형태들에 따른 구조 예를 도시하는 도면이다.
도 7은 특정 실시 형태들에 따른 공기 전지의 동작을 도시하는 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 특정 실시 형태들에 따른 공기 전지의 공기극 및 공기극에 있어서의 촉매 농도 분포를 도시하는 도면이다.
도 9는 특정 실시 형태들에 따른 공기 전지의 공기극을 도시하는 도면이다.
도 10a 및 도 10b는 특정 실시 형태들에 따른 공기 전지의 공기극 및 촉매 농도 분포를 도시하는 단면도이다.
도 11은 특정 실시 형태들에 따른 공기 전지를 도시하는 도면이다.
도 12는 특정 실시 형태들에 따른 공기 전지의 구조 예를 도시하는 도면이다.
도 13은 도 12에 도시된 공기 전지의 평면도이다.
도 14는 특정 실시 형태들에 따른 공기 전지의 구조 예를 도시하는 도면이다.
도 15는 특정 실시 형태들에 따른 공기 전지에 이용되는 공기극을 도시하는 도면이다.
도 16은 특정 실시 형태들에 따른 공기 전지의 동작을 도시하는 도면이다.
도 17은 특정 실시 형태들에 따른 공기 전지를 도시하는 도면이다.
도 18은 특정 실시 형태들에 따른 공기 전지를 도시하는 평면도이다.
도 19는 특정 실시 형태들에 따른 공기 전지를 도시하는 도면이다.
도 20은 특정 실시 형태들에 따른 공기 전지를 도시하는 도면이다.
도 21은 특정 실시 형태들에 따른 전지 팩을 도시하는 도면이다.
도 22는 특정 실시 형태들에 따른 차량을 도시하는 도면이다.
도 23은 특정 실시 형태들에 따른 전력 시스템을 도시하는 도면이다.
본 개시물은 2012년 4월 2일자로 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 JP2012-083480호에 개시된 것과 관련된 요지를 포함하고, 그 전체 내용이 본 명세서에 참조되어 원용된다.
이하, 본 개시물의 특정 실시 형태들(이하, "실시 형태들"이라고 일컬음)에 대해서 설명한다. 여러 개의 특정 실시 형태들이 참조되지만, 실시 형태들의 개수에 대한 참조는 한정되지 않는다. 따라서, 본 개시물은 본 개시물의 이해를 제공하기 위해 예시적인 실시 형태들의 상세한 설명을 포함한다. 설명은 다음과 같이 행한다.
1. 제1 실시 형태(공기 전지, 그의 제조 방법, 및 그의 사용 방법)
2. 제2 실시 형태(공기 전지, 그의 제조 방법, 및 그의 사용 방법)
3. 제3 실시 형태(공기 전지, 그의 제조 방법, 및 그의 사용 방법)
4. 제4 실시 형태(공기 전지, 그의 제조 방법, 및 그의 사용 방법)
5. 제5 실시 형태(공기 전지, 그의 제조 방법, 및 그의 사용 방법)
6. 제6 실시 형태(공기 전지, 그의 제조 방법, 및 그의 사용 방법)
7. 제7 실시 형태(공기 전지, 그의 제조 방법, 및 그의 사용 방법)
1. 제1 실시 형태
공기 전지
도 1은 제1 실시 형태에 따른 공기 전지를 도시한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 공기 전지는 부극(11), 공기극(12), 및 부극(11)과 공기극(12) 사이에 위치된 전해질층(13)을 포함한다. 공기 전지는, 공기극(12)의 부극(11)과 반대측의 표면에 위치되고 공기극(12)과 전기적으로 접속되는 집전체(14)를 더 포함한다.
부극(11)은 적어도 1종의 금속을 함유하는 재료를 이용해서 구성되고, 적어도 1종의 금속을 주성분으로서 함유하는 재료일 수 있다. 그 예들로서는, 무엇보다도, 리튬(Li), 칼륨(K), 나트륨(Na), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 아연(Zn), 및 알루미늄(Al) 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 단일 금속과, 이 금속들 중의 2종류 이상의 금속에 의해 형성되는 합금과, 이 금속들 중 하나와 다른 금속의 합금(예를 들면, 무엇보다도, Li와 Si(실리콘)의 합금, 및 Li와 Sn(주석)의 합금)을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 또한, 부극(11)은 다른 도전성 재료, 결착 재료, 또는 다른 재료를 함유할 수 있다. 이 도전성 재료는 유기 재료 또는 무기 재료 중 어느 것일 수 있다. 유기 재료의 예로서는 도전성 폴리머 및 다른 유기 재료를 포함한다. 무기 재료의 예로서는, 탄소계 재료(예를 들면, 각종 탄소 입자) 및 다른 무기 재료를 포함한다. 결착 재료로서는, 무엇보다도, 불화 폴리비닐리덴(PVDF), 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 및 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)이 사용될 수 있다. 부극(11)에 함유되는 이 도전성 재료 또는 결착 재료의 함유량은 한정되지 않지만, 부극(11)의 도전성이 얻어질 수 있고 형상이 안정적으로 유지될 수 있는 한, 그 함유량은 가능한 한 적을 수 있다.
공기극(12)은 무엇보다도, 도전성 재료, 촉매 재료, 및/또는 결착 재료에 의해 형성될 수 있다. 도전성 재료는 한정되지 않고, 도전성 재료는 도전성을 갖고 공기 전지의 사용 조건을 견딜 수 있다. 예를 들어, 카본 블랙, 활성탄, 및 탄소 섬유 등의 탄소 재료가 도전성 재료로서 이용될 수 있다. 공기 전지의 방전 동안에, 도전성 재료의 표면에 방전 생성물이 생성되기 때문에, 도전성 재료는 증가된 비표면적을 가질 수 있다. 또한, 전지 용량의 관점에서 공기극(12) 중의 도전성 재료의 함유량은 증가될 수 있다. 결착 재료로서는 무엇보다도, PVDF, SBR, 및 PTFE 등이 사용될 수 있다. 결착 재료의 함유량은 한정되지 않고, 전극의 형상이 안정적으로 유지될 수 있도록, 감소될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 공기극(12)의 부극(11)측의 하부(12a)에는 제1 방전 과전압을 갖는 제1 촉매가 존재하고, 공기극(12)의 부극(11)과 반대측의 상부(12b)에는 제1 방전 과전압보다 높은 제2 방전 과전압을 갖는 제2 촉매가 존재한다. 제1 촉매의 충전 과전압이 제2 촉매의 충전 과전압과 비슷하거나 또는 그보다 높은 촉매들을 사용할 수 있다.
사용될 수 있는 제1 촉매 및 제2 촉매의 재료의 예로서는, 이산화 망간(MnO2)(무엇보다도, 전해 이산화 망간(EMD)), 4산화 3코발트(Co3O4), 산화 니켈(NiO), 산화철(III)(Fe2O3), 산화 루테늄(IV)(RuO2), 산화 구리(II)(CuO), 오산화 바나듐(V2O5), 산화 몰리브데늄(VI)(MoO3), 산화 이트륨(III)(Y2O3), 및 산화 이리듐(IV)(IrO2) 등의 각종 무기 세라믹스와, 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 루테늄(Ru) 등의 각종 금속과, 코발트 프탈로시아닌 등의 각종 유기 금속 착체와, 다른 촉매 재료를 포함한다. 예를 들면, 제1 촉매와 제2 촉매의 재료로서, 방전 과전압이 서로 다른 2종류의 재료가 사용될 수 있다. 이 재료들은, 제2 방전 과전압이 제1 방전 과전압보다 0.01V 이상, 또는 더 바람직하게는 0.1V 이상 높게 선택될 수 있다. 예로서, 비슷한 방전 조건들에서의 방전 과전압이 0.1V 정도 서로 다른 Ru와 Au를 각각 제1 촉매와 제2 촉매로서 사용할 경우, 향상된 특성을 실현할 수 있다. 촉매량은 한정되지 않고, 이 양으로 충분한 촉매 기능이 발현될 수 있는 정도인 한, 촉매량은 감소될 수 있다.
예를 들면, 전해질층(13)은 부극(11)과 공기극(12) 사이의 금속 이온의 전도를 담당하는 전해액, 및 전해액에 의해서 채워진 세퍼레이터를 포함한다. 전해액은 한정되지 않고, 전해액들은 금속 이온 전도성을 갖는 한, 다양한 전해액들 중에서 선택될 수 있다. 특정 실시 형태들에 있어서, 유기 용매에 금속염이 용해된 전해액이 사용될 수 있다. 예를 들면, 부극(11)에 Li를 이용하는 공기 전지에 있어서, 리튬 염으로서 LiPF6, LiClO4, LiBF4, LiCF3SO3, LiN(CF3SO2)2, LiN(C2F5SO2)2, LiC(CF3SO2)3, 또는 다른 Li 화합물들이 사용될 수 있다. 또한, 유기 용매가 사용될 수 있다. 사용될 수 있는 유기 용매의 다양한 예들로서는, 무엇보다도, 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, γ-부티로락톤, 1,2-디메톡시에탄, 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 트리에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 테트라에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 테트라히드로푸란, 아세토니트릴, 디메틸 술폭시드, 실록산, 이온 액체, 및 그들의 화합물 등을 포함한다. 예로서, 전해액 내의 염의 농도는 약 0.1 내지 2 mol/L일 수 있다. 전해질층(13)에 이용되는 세퍼레이터로서는, 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 또는 다른 세퍼레이터 재료 등의 다공질막, 또는 유리 섬유 등의 부직포 등을 사용할 수 있다.
전해질층(13)은 산화 폴리에틸렌 또는 다른 성분들에 전해질이 첨가된 폴리머 전해질, 또는 PVDF 또는 다른 성분들에 의해 전해액이 유지되는 겔 전해질일 수 있다. 또한, 부극 활성 물질이 리튬인 경우에, 전해질층(13)은, 예를 들면, 리튬 이온 도전성 유리 세라믹 등의 고체 전해질일 수 있다. 또한, 전해질층(13)은 액체, 폴리머, 및 고체 전해질을 각각 함유할 수 있거나, 또는 이들은 층 상태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 전해질층(13)은 부극(11)측으로부터 폴리머 전해질/고체 전해질/액계 전해질의 3층 구조를 가질 수 있다.
집전체(14)는 공기 전지의 충전과 방전 동안에 전자가 공기극(12)에 들어가고 그로부터 나가는 것을 허용한다. 집전체(14)는, 집전체(14)를 통해서 공기극(12)에 산소가 공급되도록 하기 위해, 산소에 대하여 투과성을 갖도록 구성된다. 특정 실시 형태들에 있어서, 집전체(14)는 금속 메쉬에 의해 구성된다. 금속 메쉬의 재료는 한정되지 않지만, 그 재료는 공기 전지의 사용 조건을 견딜 수 있고, Ni(니켈) 또는 스테인리스 스틸(SUS)에 의해 형성된 금속 메쉬가 사용될 수 있다. 금속 메쉬의 구멍 직경은 한정되지 않고, 다양한 직경들을 포함할 수 있다.
공기 전지의 구조 예
도 3은 공기 전지의 구조 예를 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 공기 전지에 있어서, 공기극(12) 상에 형성된 집전체(14) 상에 산소 투과막(15)이 설치된다. 그리고, 부극(11), 전해질층(13), 공기극(12), 집전체(14), 및 산소 투과막(15) 모두가 하우징(16)의 내부에 수납된다. 산소 투과막(15)에 접촉하는 하우징(16)의 상부에는 개구부(16a)가 형성되고, 개구부(16a)를 통해서 외부로부터 공기(예를 들면, 산소를 함유하는 가스)가 산소 투과막(15)에 도달한다. 그리고, 산소 투과막(15)에 도달한 후, 공기는 이 산소 투과막(15)을 투과해서 공기극(12)에 공급된다.
도 4는 도 3에 도시된 공기 전지의 평면도의 예를 도시한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 이 예에서, 공기 전지는 직사각형 또는 정사각형 형상이고, 전체적으로, 공기 전지는 사각 기둥형 형상(quadrangular prism shape)을 갖는다. 산소 투과막(15)에 접촉하는 하우징(16)의 상부에 개구부(16a)가 이차원 매트릭스 형태로 형성된다. 집전체(14)로부터 전지의 외부에 리드부(14a)가 추출된다(lead out). 또한, 도 3에는 도시되지 않지만, 부극(11)의 하면에 이 부극(11)과 전기적으로 접속되도록 설치된 집전체로부터 전지의 외부에 리드부(17a)도 추출된다. 이 예에서는, 리드부(14a, 17a)가 공기 전지의 일 측면에서만 추출되지만, 이에 한정되지 않는다.
도 5는 공기 전지의 다른 구조 예를 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 이 공기 전지에 있어서, 도 3에 도시된 공기 전지와는 달리 산소 투과막(15)이 설치되지 않는다. 그리고, 부극(11), 전해질층(13), 공기극(12), 및 집전체(14) 모두가 하우징(16)의 내부에 수납된다. 이 하우징(16)은 상대적으로 큰 하우징(18)의 내부에 수납된다. 이 하우징(18)은 일 단부(18a)를 제외하고는 기밀성을 갖고, 그 일 단부(18a)는 산소 봄베(oxygen bomb)(19)의 가스 추출구에 접속된다. 그리고, 산소 봄베(19)의 개폐에 따라 하우징(18)의 내부에 산소가 공급될 수 있다. 공기극(12)에 접촉하는 하우징(16)의 상부에는 개구부(16a)가 형성되고, 하우징(18)의 내부에 공급된 산소가 개구부(16a)를 통해 공기극(12)에 공급된다.
도 6은 공기 전지의 또 다른 구조 예를 도시하고, 버튼형 공기 전지를 도시한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 버튼형 공기 전지에 있어서, 각각 원형인 집전체(14), 공기극(12), 전해질층(13), 부극(11), 및 집전체(17)가 순차 적층되어, 전체적으로 이들은 원기둥형 형상을 갖는다. 이 원기둥형의 집전체(14), 공기극(12), 전해질층(13), 부극(11), 및 집전체(17)는 외장 케이스(20)와 외장 컵(21) 사이에 개재되고, 외장 케이스(20)의 주연부에 가스켓(22)을 통해 외장 컵(21)의 주연부를 코킹하고 밀봉한다. 집전체(14)에 접촉하는 외장 케이스(20)의 부분에는 개구부(20a)가 형성된다.
공기 전지의 제조 방법
공기 전지의 제조 방법에 대해서 설명한다.
부극(11)이 형성되고 공기극(12)의 상면에 집전체(14)가 형성된다. 공기극(12)은, 예를 들면, 다음에 설명되는 바와 같이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 촉매를 함유하는 제1 전극 재료와, 제2 촉매를 함유하는 제2 전극 재료를 소정의 비율로 소정의 유기 용매에 각각 혼합하고, 제1 전극 재료와 제2 전극 재료로부터 유기 용매를 각각 충분히 휘발시킨다. 제2 전극 재료를, 예를 들면, 금속 메쉬에 의해 구성된 집전체(14) 상에 프레스 몰딩하고, 제2 전극 재료 상에 제1 전극 재료를 적재해서 다시 프레스 몰딩을 행한다. 이렇게 해서, 하부(12a)에 제1 방전 과전압을 갖는 제1 촉매가 존재하고, 상부(12b)에 제1 방전 과전압보다 높은 제2 방전 과전압을 갖는 제2 촉매가 존재하는 공기극(12)이 형성된다.
공기극(12)은 다음과 같은 방법에 의해 형성될 수도 있다. 예를 들면, 금속 메쉬에 의해 구성되는 집전체(14) 상에 유기 용매를 함유한 제2 전극 재료를 도포하고, 도포된 제2 전극 재료를 건조시킴으로써 유기 용매를 증발시킨다. 유기 용매를 함유한 제1 전극 재료를 제2 전극 재료 상에 도포하고, 제1 전극 재료를 건조시킴으로써 유기 용매를 증발시킨다. 이렇게 해서, 하부(12a)에 제1 방전 과전압을 갖는 제1 촉매가 존재하고, 상부(12b)에 제1 방전 과전압보다 높은 제2 방전 과전압을 갖는 제2 촉매가 존재하는 공기극(12)이 형성된다.
전해질층(13)을 통해 부극(11)과 공기극(12)을 서로 대향시킨다. 특정 실시 형태들에 있어서, 도 1에 도시된 바와 같이, 목적으로 하는 공기 전지가 제조된다.
도 3에 도시된 공기 전지와 마찬가지로 산소 투과막(15)을 이용할 경우에, 공기극(12) 상에 집전체(14)를 통해 산소 투과막(15)을 설치한다. 그리고, 도 3에 도시된 바와 같이, 부극(11), 전해질층(13), 공기극(12), 집전체(14), 및 산소 투과막(15) 모두가 하우징(16)의 내부에 수납된다.
또한, 도 5에 도시된 공기 전지에서는, 하우징(16)이 하우징(18)의 내부에 수납되고, 하우징(18)의 일 단부(18a)를 산소 봄베(19)의 가스 추출구에 접속한다.
또한, 도 6에 도시된 공기 전지에서는, 원기둥형의 집전체(14), 공기극(12), 전해질층(13), 부극(11), 및 집전체(17)가 외장 케이스(20)에 수납되고, 이 원기둥형의 집전체(14), 공기극(12), 전해질층(13), 부극(11), 및 집전체(17)의 주위에 가스켓(22)을 설치한다. 원기둥형의 집전체(14), 공기극(12), 전해질층(13), 부극(11), 및 집전체(17)를 외장 컵(21)으로 덮고, 이 외장 컵(21)의 주연부를 코킹하고 밀봉한다.
공기 전지의 사용 방법
공기 전지에 있어서, 방전 동안에, 부극(11)에 대하여 포지티브인 전압을 집전체(14)에 인가한다. 이때, 부극(11)으로부터 전해질층(13)을 통해서 공기극(12)에 금속 이온(예를 들면, 리튬 이온(Li+))이 이동함으로써 전기 에너지가 발생한다. 한편, 충전 동안에, 부극(11)에 대하여 포지티브인 전압을 집전체(14)에 인가한다. 이때, 금속 이온이 공기극(12)으로부터 전해질층(13)을 통해서 부극(11)에 이동함으로써 전기 에너지가 화학 에너지로 변환되어서 저장된다.
이 공기 전지의 방전 동안에, 도 7에 도시된 바와 같이, 공기극(12)의 부극(11)측의 하부(12a)에 존재하는 제1 촉매의 제1 방전 과전압이, 공기극(12)의 부극(11)과 반대측의 상부(12b)에 존재하는 제2 촉매의 제2 방전 과전압보다 낮기 때문에, 부극(11)으로부터 공급되는 금속 이온은, 정극(12)의 하부(12a)로부터, 집전체(14)를 투과해서 공기극(12)에 공급되는 산소와 반응함으로써, 방전 생성물이 생성되고, 집전체(14)를 향해서 방전 생성물이 생성된다. 예를 들면, 부극(11)이 리튬에 의해 형성되는 경우에, 방전 생성물로서 Li2O2, Li2O, 및 다른 Li 생성물 등이 생성될 수 있다.
또한, 이 공기 전지의 충전 동안에, 제1 촉매의 충전 과전압이 제2 촉매의 충전 과전압과 거의 비슷하거나 또는 그보다 높을 경우에, 도 7에 도시된 바와 같이, 공기극(12)의 내부에 생성된 방전 생성물은 공기극(12)의 집전체(14)측의 상부(12b)로부터 분해된다. 그러므로, 분해로 인해 발생하는 산소가 공기극(12)의 내부를 통과한 후 공기극(12)의 상면으로부터 외부에 스무스하게 방출될 수 있으므로, 충전 동안에 공기극(12)의 내부에 공기가 체류하는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
본 명세서에 개시된 특정 실시 형태들에 있어서, 공기 전지는 다양한 용도를 위해 구성될 수 있다. 예를 들어, 공기 전지는 전지 팩에 사용하기 위해 구성될 수 있다. 예시적인 전지 팩에 있어서, 제어 유닛은 공기 전지에 관해 충전, 방전, 과방전, 또는 과충전의 제어를 행할 수 있다. 또한, 공기 전지는 전력이 공기 전지로부터 공급되는 전자 장치에 사용하기 위해 구성될 수 있다.
전자 장치는 임의의 전자 장치일 수 있으며, 휴대형 장치, 고정형 장치, 또는 그 둘의 임의의 조합일 수 있다. 전자 장치의 예로서는 셀룰러 폰, 모바일 장치, 로봇, 퍼스널 컴퓨터를 포함한 컴퓨터, 차량 내의 장치를 포함하는 차량 장치, 및 다양한 가정용 가전 제품을 포함하는 가전 제품 등을 포함한다.
또한, 공기 전지는 전동 차량에 사용하기 위해 구성될 수 있다. 차량은, 공기 전지로부터 전력이 공급되고 그 전력을 차량의 구동력으로 변환하는 변환기, 및 공기 전지에 관한 정보에 기초하여 차량 제어에 관한 정보를 처리하는 제어 장치를 포함할 수 있다.
특정 실시 형태들에 있어서, 전동 차량에서, 변환기는 공기 전지로부터 전력이 공급될 수 있고, 구동력을 생성하기 위해 모터를 회전시킬 수 있다. 모터는 재생 에너지를 사용할 수 있다. 또한, 제어 장치는, 예를 들어, 공기 전지의 남은 전지 전력에 기초하여 차량 제어에 관한 정보 처리를 수행할 수 있다. 이 전동 차량은 무엇보다도, 하이브리드 자동차, 전기 차량, 전기 오토바이, 전기 자전거, 및 철도 차량을 포함할 수 있다.
또한, 공기 전지는, 공기 전지로부터 전력이 공급되고, 및/또는 전원으로부터 공기 전지에 전력을 공급하도록 구성될 수 있는 전력 시스템에 사용하기 위해 구성될 수 있다. 전력 시스템은, 예를 들어, 무엇보다도, 스마트 그리드, 가정용 에너지 관리 시스템(HEMS), 및 차량 등을 포함할 수 있고, 전기를 저장할 수 있다.
또한, 공기 전지는 전력 저장 전원에 사용하기 위해 구성될 수 있다. 전력 저장 전원은 전력이 공급되는 전자 장치에 접속되도록 구성될 수 있다. 또한, 전력 저장 전원은 임의의 전력 시스템 또는 임의의 전력 장치에 그 용도에 상관없이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 스마트 그리드에 사용될 수도 있다.
예 1
다음에 설명하는 바와 같이 버튼형 공기 전지를 제작했다.
공기극을 다음에 설명하는 바와 같이 제작했다. 카본 블랙, Ru(제1 촉매), 및 PVDF를 중량비 73:14:13이 되도록 칭량(weight)하고, 이들을 N-메틸 피롤리돈 용매에 첨가해서 혼합 및 교반했다. 용매를 휘발시켜 분말 조성물을 제작했다. 마찬가지의 방법으로, 카본 블랙, Au(제2 촉매), 및 PVDF를 중량비 73:14:13이 되도록 칭량하고, 이들을 N-메틸 피롤리돈 용매에 첨가해서 혼합 및 교반했다. 용매를 휘발시켜 분말 조성물을 제작했다. 이렇게 해서 제작된 Au를 함유한 분말 조성물을, 공기극으로부터 서로 다른 방향으로 리드부를 추출할 수 있도록 가공된 Ni 메쉬(Ni 금속 와이어 메쉬, 주식회사 Nilaco제)에 압착하고, Au를 함유한 분말 조성물 상에 Ru를 함유한 분말 조성물을 압착함으로써 공기극을 제작했다. 이렇게 해서 제작된 공기극은 두께가 약 200㎛이고, 공기극을 14mmφ의 디스크 형상으로 가공했다.
부극을 다음에 설명하는 바와 같이 제작했다. 즉, Li 금속(15mmφ)을 디스크 형상으로 가공된 Ni 메쉬 상에 압착하여 부극을 몰딩했다.
전해액으로서, 1-2-디메톡시에탄에 LiN(CF3SO2)2를 농도 1 mol/L로 용해시켜 얻은 전해액을 이용했다. 또한, 세퍼레이터로서, 유리 섬유 세퍼레이터를 이용했다.
전술한 바와 같이 형성된 Ni 메쉬에 압착된 Li 금속 부극, 전해액을 함침시킨 유리 섬유 세퍼레이터, 및 Ni 메쉬에 압착된 공기극을 적층하고, 그 결과의 적층체를 산소 도입용 개구부를 설치한 외장 케이스에 수납했다. 외장 케이스의 주연부에 가스켓을 통해 외장 컵을 코킹해서 밀봉함으로써, 버튼형의 공기 전지를 제작했다.
이렇게 해서 제작된 공기 전지의 충전 및 방전을 순수 산소(압력: 1 atm) 분위기 중에서 행하여, 방전 동안에, 방전 생성물을 공기극의 Li 금속 부극에 대향하는 측으로부터 생성시켰다. 이로 인해, 방전 초기 단계에서, 산소가 도입되는 공기극의 집전체측의 부분의 폐색을 억제할 수 있기 때문에, 공기극의 전체를 반응 필드로서 사용했다. 그 결과, 높은 방전 용량을 실현했다. 또한, 충전 동안에, 산소가 도입되는 공기극의 집전체측의 부분으로부터 방전 생성물을 분해하여, 산소를 발생시킴으로써, 산소를 안정적으로 전지의 외부에 방출했다.
전술한 바와 같이, 제1 실시 형태에 따르면, 다음과 같은 이점을 얻을 수 있다. 예를 들면, 제1 실시 형태에 있어서, 공기극(12)의 부극(11)측의 하부(12a)에 제1 방전 과전압을 갖는 제1 촉매가 존재하고, 공기극(12)의 상부(12b)에 제1 방전 과전압보다 높은 제2 방전 과전압을 갖는 제2 촉매가 존재한다. 이에 따라, 방전 동안에, 방전 생성물을 공기극(12)의 하부(12a)로부터 생성시킬 수 있다. 이로 인해, 방전 생성물에 의해 공기극(12)의 표면이 덮어지는 것을 효과적으로 방지할 수 있고, 공기극(12) 중의 산소의 통로인 중공이 방전 생성물에 의해 폐색되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 그 결과, 공기극(12)의 내부로의 산소의 확산을 장시간 동안 유지할 수 있어서, 최종 방전 단계까지 방전을 지속시킬 수 있다. 또한, 충전 동안에, 제1 촉매의 충전 과전압이 제2 촉매의 충전 과전압과 거의 비슷하거나 또는 그보다 높을 경우에, 공기극(12)의 부극(11)과 반대측의 상부(12b)로부터 방전 생성물을 분해할 수 있다. 따라서, 방전 생성물의 분해에 의해 발생하는 산소가 공기극(12)의 내부를 통과한 후 공기극(12)의 집전체(14)측의 표면으로부터 외부에 스무스하게 방출될 수 있어서, 공기극(12)의 내부에 산소가 체류하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 전술한 바와 같이, 방전 동안에, 공기극(12)의 내부로의 산소의 확산을 장시간 동안 유지할 수 있음으로써, 높은 방전 용량을 얻을 수 있다. 그 결과, 대전류를 추출할 수 있는 고성능의 공기 전지를 얻을 수 있다. 또한, 제1 촉매의 충전 과전압이 제2 촉매의 충전 과전압과 거의 비슷하거나 또는 그보다 높을 경우에, 충전 동안에, 공기극(12)의 내부에 있어서의 산소의 체류도 방지할 수 있다. 또한, 공기극(12)에 방전 과전압이 서로 다른 제1 촉매와 제2 촉매가 존재하기 때문에, 공기 전지의 방전 곡선에는 2개의 플래토(plateaus)가 형성되어, 방전 전압에 따라 남은 전력의 검출이 용이해질 수 있다.
2. 제2 실시 형태
공기 전지
도 8a는 제2 실시 형태에 따른 공기 전지의 공기극(12)을 도시하는 단면도를 도시하고, 도 8b는 공기극(12)에 있어서의 촉매 농도 분포를 나타내는 개략도를 도시한다. 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 공기 전지에 있어서, 공기극(12)은 부극(11)으로부터 공기극(12)으로의 방향에 있어서, 제1 방전 과전압을 갖는 제1 촉매와 제1 방전 과전압보다 높은 제2 방전 과전압을 갖는 제2 촉매를 서로 다른 농도 분포로 포함한다. 예를 들면, 제1 촉매의 농도는 부극(11)으로부터 공기극(12)을 향해서 연속적으로 감소하고, 제2 촉매의 농도는 부극(11)으로부터 공기극(12)을 향해서 연속적으로 증가한다. 그 결과, 공기극(12)의 부극(11)측의 하부에는 제2 촉매에 비해 제1 촉매가 고농도로 존재하고, 공기극(12)의 부극(11)과 반대측의 상부에는 제1 촉매에 비해 제2 촉매가 고농도로 존재한다.
전술한 구성 이외의 이 공기 전지의 구성은 제1 실시 형태에 따른 공기 전지와 마찬가지이다.
공기 전지의 제조 방법
이 공기 전지의 제조 방법은 공기극(12)의 형성 방법을 제외하고는 제1 실시 형태에 따른 공기 전지와 마찬가지이다. 공기극(12)을 하기에 설명하는 바와 같이 형성한다. 예를 들면, 금속 메쉬에 의해 구성되는 집전체(14) 상에 유기 용매를 함유한 제2 전극 재료를 우선 도포하고, 도포된 제2 전극 재료를 건조시킴으로써 유기 용매를 증발시킨다. 제2 전극 재료가 건조되기 전에, 제2 전극 재료 상에 유기 용매를 함유한 제1 전극 재료를 도포하고, 제1 전극 재료를 건조시킴으로써 유기 용매를 증발시킨다. 이렇게 해서 형성된 제1 전극 재료와 제2 전극 재료를 프레스 몰딩한다. 그 결과, 공기극(12)의 부극(11)측의 하부에는 제2 촉매에 비해 제1 촉매가 고농도로 존재하고, 공기극(12)의 부극(11)과 반대측의 상부에는 제1 촉매에 비해 제2 촉매가 고농도로 존재하는 공기극(12)이 형성된다.
공기 전지의 사용 방법
이 공기 전지의 사용 방법은 제1 실시 형태에 따른 공기 전지와 마찬가지이다.
제2 실시 형태에 따르면, 제1 실시 형태와 마찬가지의 이점을 얻을 수 있다.
3. 제3 실시 형태
공기 전지
도 9는 제3 실시 형태에 따른 공기 전지를 도시한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 공기 전지에 있어서, 공기극(12)의 부극(11)측의 하부(12c)에는 촉매가 존재하고, 공기극(12)의 부극(11)과 반대측의 상부(12d)에는 촉매가 존재하지 않는다. 이 경우, 공기극(12)의 하부(12c)에 존재하는 촉매의 방전 과전압은, 공기극(12)의 상부(12d)를 구성하는 전극 재료, 예를 들면, 탄소 등의 도전성 재료의 방전 과전압보다 낮다.
전술한 구성 이외의 공기 전지의 구성은 제1 실시 형태에 따른 공기 전지와 마찬가지이다.
공기 전지의 제조 방법
이 공기 전지의 제조 방법은 공기극(12)의 형성 방법을 제외하고는 제1 실시 형태에 따른 공기 전지와 마찬가지이다. 하기에 설명되는 바와 같이 공기극(12)을 형성한다. 예를 들어, 촉매를 함유하는 제1 전극 재료와 촉매를 함유하지 않는 제2 전극 재료를 소정의 비율로 소정의 유기 용매에 각각 혼합하고, 제1 전극 재료와 제2 전극 재료로부터 유기 용매를 각각 충분히 휘발시킨다. 제2 전극 재료를, 예를 들면, 금속 메쉬에 의해 구성되는 집전체(14) 상에 프레스 몰딩한 후, 제2 전극 재료 상에 제1 전극 재료를 적재해서 다시 프레스 몰딩을 행한다. 이렇게 해서, 특정 실시 형태들에 있어서, 하부(12c)에는 촉매가 존재하고, 상부(12d)에는 촉매가 존재하지 않는 공기극(12)이 형성된다.
공기 전지의 사용 방법
이 공기 전지의 사용 방법은 제1 실시 형태에 따른 공기 전지와 마찬가지이다.
제3 실시 형태에 따르면, 제1 실시 형태와 마찬가지의 이점을 얻을 수 있다.
4. 제4 실시 형태
공기 전지
도 10a는 제4 실시 형태에 따른 공기 전지의 공기극(12)을 도시하는 단면도를 도시하고, 도 10b는 공기극(12)에 있어서의 촉매 농도 분포를 나타내는 개략도를 도시한다. 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 공기 전지에 있어서, 공기극(12)이 1종의 촉매를 함유하고, 이 촉매의 농도가 부극(11)으로부터 공기극(12)을 향해서 연속적으로 감소한다. 이 경우, 공기극(12)에 존재하는 촉매의 방전 과전압은, 공기극(12)을 구성하는 전극 재료, 예를 들면, 탄소 등의 도전성 재료의 방전 과전압보다 낮다.
전술한 구성 이외의 공기 전지의 구성은 제1 실시 형태에 따른 공기 전지와 마찬가지이다.
공기 전지의 제조 방법
이 공기 전지의 제조 방법은 공기극(12)의 형성 방법을 제외하고는, 제1 실시 형태에 따른 공기 전지와 마찬가지이다. 공기극(12)을 하기에 설명하는 바와 같이 형성한다. 예를 들면, 금속 메쉬에 의해 구성되는 집전체(14) 상에 유기 용매를 함유한 촉매 함유 전극 재료를 우선 도포하고, 도포된 전극 재료를 건조시킴으로써 유기 용매를 서서히 증발시킨다. 이렇게 해서 형성된 전극 재료를 프레스 몰딩한다. 이에 따라, 촉매의 농도가 부극(11)으로부터 공기극(12)을 향해서 연속적으로 감소하는 공기극(12)이 형성된다.
공기 전지의 사용 방법
이 공기 전지의 사용 방법은 제1 실시 형태에 따른 공기 전지와 마찬가지이다.
제4 실시 형태에 따르면, 제1 실시 형태와 마찬가지의 이점을 얻을 수 있다.
5. 제5 실시 형태
공기 전지
도 11은 제5 실시 형태에 따른 공기 전지를 도시한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 이 공기 전지는 공기극(12)의 부극(11)측의 표면에 공기극(12)에 전기적으로 접속되도록 설치된 집전체(23)를 포함한다. 집전체(23)는 집전체(14)와 마찬가지로, 공기 전지의 충전과 방전 동안에 전자가 공기극(12)에 들어가고 그로부터 나가는 것을 허용한다. 집전체(23)는 집전체(23)를 통해서 금속 이온이 들어가고 나가는 것을 허용하도록 구성된다. 이 집전체(23)는 집전체(14)와 마찬가지로, 금속 메쉬에 의해 구성된다. 금속 메쉬로서, 재료가 한정되지 않지만, Ni(니켈) 또는 스테인리스 스틸(SUS)에 의해 형성된 재료가 이용될 수 있다. 금속 메쉬의 구멍 직경 및 다른 특성들은 한정되지 않는다. 특정 실시 형태들에 있어서, 집전체들(14, 23)은 전기적으로 독립적으로 구성된다.
전술한 구성 이외의 공기 전지의 구성은 제1 실시 형태에 따른 공기 전지와 마찬가지이다.
공기 전지의 구조 예
도 12는 이 공기 전지의 구조 예를 도시한다. 도 12에 도시된 바와 같이, 공기 전지에 있어서는, 공기극(12) 상에 형성된 집전체(14) 상에 산소 투과막(15)이 설치된다. 그리고, 부극(11), 전해질층(13), 집전체(23), 공기극(12), 집전체(14), 및 산소 투과막(15) 모두가 하우징(16)의 내부에 수납된다. 산소 투과막(15)에 접촉하는 하우징(16)의 상부에는 개구부(16a)가 설치되고, 개구부(16a)를 통해서 외부로부터 공기가 산소 투과막(15)에 도달한다. 그리고, 산소 투과막(15)에 도달한 후, 공기는 산소 투과막(15)을 투과해서 공기극(12)에 공급된다.
도 13은 도 12에 도시된 공기 전지의 평면도의 예를 도시한다. 도 13에 도시된 바와 같이, 이 예에서, 공기 전지는 직사각형 또는 정사각형의 평면 형상을 갖고, 전체적으로 공기 전지는 사각 기둥형 형상을 갖는다. 산소 투과막(15)에 접촉하는 하우징(16)의 상부에 개구부(16a)가 이차원 매트릭스 형태로 형성된다. 집전체(14)로부터 전지의 외부에 리드부(14a)가 추출된다. 또한, 마찬가지로, 집전체(23)로부터 전지의 외부에 리드부(23a)가 추출된다. 또한, 도 12에는 도시되지 않지만, 부극(11)의 하면에 이 부극(11)과 전기적으로 접속되어 설치된 집전체로부터 전지의 외부에 리드부(17a)도 추출된다. 이 예에 있어서, 리드부들(14a, 17a, 23a)은 공기 전지의 일 측면에서만 추출되지만, 이에 한정되지 않는다.
도 14는 공기 전지의 다른 구조 예를 도시한다. 도 14에 도시된 바와 같이, 이 공기 전지에 있어서는, 도 12에 도시된 공기 전지와는 달리, 산소 투과막(15)이 설치되지 않는다. 그리고, 부극(11), 전해질층(13), 집전체(23), 공기극(12), 및 집전체(14) 모두가 하우징(16)의 내부에 수납된다. 이 하우징(16)은 상대적으로 큰 하우징(18)의 내부에 수납된다. 이 하우징(18)은 일 단부(18a)를 제외하고는 기밀성을 갖고, 그 일 단부(18a)가 산소 봄베(19)의 가스 추출구에 접속된다. 그리고, 산소 봄베(19)의 개폐에 따라 하우징(18)의 내부에 산소가 공급될 수 있다. 공기극(12)에 접촉하는 하우징(16)의 상부에는 개구부(16a)가 형성되고, 이 개구부(16a)를 통해서 하우징(18)의 내부에 공급된 산소가 공기극(12)에 공급된다.
공기 전지의 제조 방법
공기 전지의 제조 방법에 대해서 설명한다.
부극(11)을 형성하고, 도 15에 도시된 바와 같이, 공기극(12)의 양면(상면과 하면)에 집전체(23)와 집전체(14)를 각각 형성한다. 집전체(23)와 집전체(14)를 포함하는 공기극(12)은, 예를 들면, 다음에 설명하는 바와 같이 제조될 수 있다. 예를 들면, 제1 촉매를 함유하는 제1 전극 재료와, 제2 촉매를 함유하는 제2 전극 재료를 소정의 비율로 소정의 유기 용매에 각각 혼합하고, 제1 전극 재료와 제2 전극 재료로부터 각각 유기 용매를 충분히 휘발시킨다. 제2 전극 재료를, 예를 들면, 금속 메쉬에 의해 구성되는 집전체(14) 상에 프레스 몰딩하고, 제2 전극 재료 상에 제1 전극 재료를 적재해서 다시 프레스 몰딩을 행한다. 제1 전극 재료측을 금속 메쉬에 의해 구성되는 집전체(23)에 압착한다. 이렇게 해서, 하부(12a)에 제1 방전 과전압을 갖는 제1 촉매가 존재하고, 상부(12b)에 제1 방전 과전압보다 높은 제2 방전 과전압을 갖는 제2 촉매가 존재하고, 하부(12a)에 집전체(23)가 접속되고, 상부(12b)에 집전체(14)가 접속되는 공기극(12)이 형성된다.
제1 실시 형태와 마찬가지인 프로세스를 수행함으로써 도 11에 도시된 바와 같은, 목적으로 하는 공기 전지가 제조된다.
공기 전지의 사용 방법
공기 전지에 있어서, 방전 동안에, 공기극(12)의 부극(11)측의 표면에 접속된 집전체(23)에, 또는 집전체(23)와 집전체(14) 양쪽에 부극(11)에 대하여 포지티브인 전압을 인가한다. 이때, 부극(11)으로부터 전해질층(13)을 통해서 공기극(12)에 금속 이온이 이동함으로써 전기 에너지가 발생한다. 한편, 충전 동안에, 공기극(12)의 부극(11)과 반대측의 면에 접속된 집전체(14)에, 또는 집전체(14)와 집전체(23) 양쪽에, 부극(11)에 대하여 포지티브인 전압을 인가한다. 이때, 금속 이온이 공기극(12)으로부터 전해질층(13)을 통해서 부극(11)에 이동함으로써 전기 에너지가 화학 에너지로 변환되어 저장된다.
이 공기 전지의 방전 동안에, 도 16에 도시된 바와 같이, 부극(11)에 대하여 포지티브인 전압을 집전체(23)에 인가함으로써, 부극(11)으로부터 공급되는 금속 이온은, 공기극(12)의 부극(11)측의 정극의 부분으로부터 집전체(14)를 투과해서 공기극(12)에 공급되는 산소와 반응함으로써, 방전 생성물이 생성되고, 집전체(14)를 향해서 방전 생성물이 생성된다. 예를 들면, 부극(11)이 리튬에 의해 형성되는 경우에, 방전 생성물로서 Li2O2, Li2O, 및 다른 Li 생성물이 생성될 수 있다.
또한, 공기 전지의 충전 동안에, 제1 촉매의 충전 과전압이 제2 촉매의 충전 과전압과 거의 비슷하거나 또는 그보다 높을 경우에, 도 16에 도시된 바와 같이, 부극(11)에 대하여 포지티브인 전압을 집전체(14)에 인가함으로써, 공기극(12)의 내부에 생성된 방전 생성물은 공기극(12)의 집전체(14)측의 부분으로부터 분해된다. 이로 인해, 분해에 의해 발생하는 산소가 공기극(12)의 내부를 통과한 후 공기극(12)의 상면으로부터 외부에 스무스하게 방출될 수 있으므로, 충전 동안에 공기극(12)의 내부에 공기가 체류하는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
예 2
하기에 설명하는 바와 같이 공기 전지를 제작했다.
하기에 설명하는 바와 같이 공기극을 제작했다. 카본 블랙, Ru(제1 촉매), 및 PVDF를 중량비 73:14:13이 되도록 칭량하고, 이들을 N-메틸 피롤리돈 용매에 첨가해서 혼합 및 교반했다. 용매를 휘발시켜 분말 조성물을 제작했다. 마찬가지로, 카본 블랙, Au(제2 촉매), 및 PVDF를 중량비 73:14:13이 되도록 칭량하고, 이들을 N-메틸 피롤리돈 용매에 첨가해서 혼합 및 교반했다. 용매를 휘발시켜 분말 조성물을 제작했다. 이렇게 해서 제작된 Au를 함유한 분말 조성물을, 공기극으로부터 리드부를 추출할 수 있도록 가공된 Ni 메쉬(Ni 금속 와이어 메쉬, 주식회사 Nilaco제)에 압착하고, Au를 함유한 분말 조성물 상에 Ru를 함유한 분말 조성물을 압착하고, Ru를 함유한 분말 조성물 상에 Ni 메쉬(Ni 금속 와이어 메쉬, 주식회사 Nilaco제)를 또한 압착함으로써 공기극을 제작했다. 이렇게 해서 제작된 공기극은 두께가 약 200㎛이고, (리드부를 제외한)공기극을 약 3㎝×3㎝의 형상을 갖도록 가공했다.
하기에 설명하는 바와 같이 부극을 제작했다. 예를 들어, Li 금속(3㎝×3㎝)을, 부극 부분으로부터 리드부를 추출할 수 있는 형상으로 가공된 Ni 메쉬에 압착해서 부극을 몰딩했다.
전해액으로서, 1-2-디메톡시에탄에 LiN(CF3SO2)2를 농도 1 mol/L로 용해시켜 얻은 전해액을 이용했다. 또한, 세퍼레이터로서, 유리 섬유 세퍼레이터를 이용했다. 또한, 하우징으로서 알루미늄 박판화 필름을 이용했다.
도 17에 도시된 바와 같이, 알루미늄 박판화 필름(31) 상에, Ni 메쉬(32)가 하면측에 접속된 Li 금속 부극(33)을 배치했다. Li 금속 부극(33)에 전해액을 적하하고, Li 금속 부극(33)의 전체를 덮도록 가공된 유리 섬유 세퍼레이터(34)를 Li 금속 부극(33) 상에 배치했다. 유리 섬유 세퍼레이터(34)의 상부측으로부터 전해액을 적하하고, 하면 및 상면에 각각 Ni 메쉬(35, 36)가 접속된 공기극(37)을 유리 섬유 세퍼레이터(34) 상에 배치했다. 또한, 공기극(37)은 알루미늄 박판화 필름(38)으로 덮어지고, Ni 메쉬(32, 35, 36)의 리드부를 알루미늄 박판화 필름(31, 38)의 외부에 추출했다. 이 상태의 평면도를 도 18에 도시한다. 도 18에 도시된 바와 같이, 이 상태에서, 알루미늄 박판화 필름(31, 38)의, Ni 메쉬(32, 35, 36)의 리드부가 추출된 면을 제외한 3개의 측면을 따라 히트 프레스를 행함으로써 박판화 필름(31, 38)을 용착하고, 나머지의 1개의 측면에 대하여, 진공 중에서 히트 프레스를 행함으로써 공기 전지를 제작했다. 도 18은 공기 전지의 평면도를 도시한다. 도 18에 있어서, 히트 프레스를 행한 위치를 참조 부호(38a 내지 38d)에 의해 나타낸다. 이렇게 해서 제작된 공기 전지의 공기극(37)측의 알루미늄 박판화 필름(38)을 커터 나이프 또는 다른 적당한 도구를 이용하여 가공함으로써, 산소 도입용 개구부를 형성했다.
이렇게 해서 제작된 공기 전지의 충전과 방전을 순수 산소(압력: 1 atm) 분위기 중에서 행하여, 방전 동안에, Li 금속 부극(33)에 대향하는 Ni 메쉬(35)(집전체(23)에 대응함)를 이용해서 방전을 행할 때, 방전 생성물이 공기극(37)의 Li 금속 부극(33)에 대향하는 측으로부터 생성되는 것을 확인했다. 이로 인해, 방전 초기 단계에서, 공기극(37)의 산소가 도입되는 알루미늄 박판화 필름(38)측의 부분의 폐색을 억제했기 때문에, 공기극(37)의 전체가 반응 필드로서 사용되었다. 그 결과, 높은 방전 용량을 실현했다. 또한, 충전 동안에, 반대로, 알루미늄 박판화 필름(38)측의 Ni 메쉬(36)(집전체(14)에 대응함)를 이용해서 충전을 행할 때, 공기극(37)의 산소가 도입되는 측으로부터 방전 생성물을 분해하여, 산소를 발생시킴으로써, 산소가 안정적으로 전지의 외부에 방출되었다.
제5 실시 형태에 따르면, 제1 실시 형태와 마찬가지의 이점 외에도, 다음과 같은 이점을 얻을 수 있다. 예를 들면, 제5 실시 형태의 공기 전지는 제1 실시 형태와 마찬가지의 구성 외에도, 공기극(12)의 부극(11)측의 표면에 공기극(12)과 전기적으로 접속되어서 설치된 집전체(23)를 포함한다. 그러므로, 방전 동안에, 공기극(12)에 있어서 제1 촉매와 제2 촉매를 전술한 바와 같이 분포시킴으로써 공기극(12)의 부극(11)측의 하부(12a)로부터 방전 생성물을 생성시킬 수 있는 효과 외에도, 부극(11)에 대하여 포지티브인 전압을 집전체(23)에 인가함으로써, 방전 생성물을 공기극(12)의 부극(11)측의 부분으로부터 생성시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 그 결과, 공기극(12)의 부극(11)측의 하부(12a)로부터 보다 확실하게, 방전 생성물을 생성시킬 수 있고, 따라서 공기 전지의 방전 용량을 더 증가시킬 수 있다.
6. 제6 실시 형태
공기 전지
도 19는 제6 실시 형태에 의한 공기 전지를 도시한다. 도 19에 도시된 바와 같이, 공기 전지에 있어서, 공기극(12)은 하부 공기극(12e)과 상부 공기극(12f)의 2층 구조를 갖는다. 이 경우, 하부 공기극(12e)과 상부 공기극(12f) 사이에 하부 공기극(12e)과 상부 공기극(12f)에 전기적으로 접속되도록 집전체(14)가 설치된다. 즉, 이 경우, 집전체(14)는 하부 공기극(12e)과 상부 공기극(12f)을 포함하는 공기극(12)에 설치된다. 전술한 구성 이외의 공기 전지의 구성은 제5 실시 형태에 따른 공기 전지와 마찬가지이다.
공기 전지의 제조 방법
공기 전지의 제조 방법은, 공기극(12)을 하부 공기극(12e)과 상부 공기극(12f)의 2층 구조로 구성하고, 하부 공기극(12e)과 상부 공기극(12f) 사이에 집전체(14)를 설치하는 것을 제외하고는, 제5 실시 형태에 따른 공기 전지와 마찬가지이다.
공기 전지의 사용 방법
공기 전지의 사용 방법은 제5 실시 형태에 따른 공기 전지와 마찬가지이다.
제6 실시 형태에 따르면, 제5 실시 형태와 마찬가지의 이점을 얻을 수 있다.
7. 제7 실시 형태
공기 전지
도 20은 제7 실시 형태에 의한 공기 전지를 도시한다. 도 20에 도시된 바와 같이, 공기 전지에 있어서, 공기극(12)은 하부 공기극(12e)과 상부 공기극(12f)의 2층 구조를 갖는다. 이 경우, 하부 공기극(12e)과 상부 공기극(12f) 사이에 하부 공기극(12e)과 상부 공기극(12f)에 전기적으로 접속되도록 집전체(14a)가 설치된다. 이 외에도, 상부 공기극(12f) 상에 상부 공기극(12f)에 전기적으로 접속되도록 집전체(14b)가 설치된다. 전술한 구성 이외의 이 공기 전지의 구성은 제5 실시 형태에 따른 공기 전지와 마찬가지이다.
공기 전지의 제조 방법
공기 전지의 제조 방법은, 공기극(12)을 하부 공기극(12e)과 상부 공기극(12f)의 2층 구조로 구성하고, 하부 공기극(12e)과 상부 공기극(12f) 사이에 집전체(14a)를 설치하고, 상부 공기극(12f) 상에 집전체(14b)를 설치하는 것을 제외하고는, 제5 실시 형태에 따른 공기 전지와 마찬가지이다.
공기 전지의 사용 방법
이 공기 전지의 사용 방법은 제5 실시 형태에 따른 공기 전지와 마찬가지이다.
제7 실시 형태에 따르면, 제5 실시 형태와 마찬가지의 이점을 얻을 수 있다.
도 21은 특정 실시 형태들에 따른 전지 팩을 도시하는 도면이다. 도 21에 있어서, 배터리 팩(2100)은 제어기(2110)에 접속된 메모리(2108)를 포함한다. 제어기(2110)는 전류 측정 파트(2112), 온도 검출기 파트(2114), 전압 검출기 파트(2116), 및 스위치 제어 파트(2118)에도 접속된다. 전류 측정 파트(2112)는 셀(2122)에 접속된 저항(2120)에 접속된다. 셀(2122)은 온도 검출기 파트(2114)에 접속된 저항(2124)에 접속된다. 셀(2122)은 충전 제어 스위치(2132) 및 방전 제어 스위치(2134)를 포함하는 스위치(2130)에도 접속된다.
상기의 참조된 구성 요소들은 외부 패키징(2102)에 의해 둘러싸일 수 있다. 배터리 팩(2100)은 도시된 바와 같이 접속된 정극 단자(2140) 및 부극 단자(2142)도 포함한다. 실시 형태들에 있어서, 셀(2122)은 본 개시물에 따른 공기 전지이다.
도 22는 특정 실시 형태들에 따른 차량을 도시한 도면이다. 특히, 도 22는 휠(2202) 및 드라이브 휠(2204)을 포함하는 하이브리드 차량(2200)을 도시한다. 전력 구동력 변환 장치(2206)는 도시된 바와 같이, 드라이브 휠(2204)에, 그리고 전기 발전기(2210), 전지(2212), 및 차량 제어 장치(2214)에 접속된다. 차량 제어 장치(2214)는 센서(2216)에 접속된다.
전기 발전기(2210)는 엔진(2218)에 접속되고, 전지(2212)는 외부 전원(2222)과 인터페이스할 수 있는 충전 포트(2220)에 접속될 수 있다. 구조 및 기계 부품을 포함하는 다양한 다른 구성 요소들은 도 22에 도시되지 않는다. 실시 형태들에 있어서, 전지(2212)는 본 개시물에 따른 공기 전지이다.
도 23은 특정 실시 형태들에 따른 전력 시스템을 도시한 도면이다. 도 23에 있어서, 전력 시스템(2300)은 전력 허브(2304)를 갖는 집(2302)을 포함한다. 전력 허브는 센서를 포함할 수 있거나, 또는 센서에 접속될 수 있는 제어 장치(2308)와 인터페이스하는 전기 저장 장치(2306)에 접속된다. 전기 저장 장치(2306)는 욕조(2312), 냉장고(2314), 텔레비전(2316), 및 에어컨(2318)을 포함하는 전력 소비 전자 장치(2310)에 접속될 수 있다. 또한, 전기 저장 장치(2306)는 집(2302)의 외부에 상주할 수 있는 서버(2320)에 접속될 수 있다. 전기 저장 장치(2306)는 전동 차량(2332), 하이브리드 차량(2334), 및 오토바이(2336)를 포함하는 추가적인 전력 소모 전자 장치(2330)에 접속될 수도 있다.
전력 허브(2304)는 전력 발생 장비(2342) 및 스마트 미터(2340)에 접속될 수 있고, 스마트 미터는, 예를 들면, 열 전력(2352), 원자력(2354), 및 수력(2356)을 포함하는 중앙 전력 시스템(2350)에 접속된다. 실시 형태들에 있어서, 도 23의 구성 요소들 사이의 접속들은 전력 네트워크 및/또는 정보 네트워크일 수 있으며, 전기 저장 장치(2306)는 본 개시물에 따른 공기 전지일 수 있다.
이상, 특정 실시 형태들 및 예들에 대해서 구체적으로 설명했으나, 본 개시물은 전술한 실시 형태 및 예들에 한정되지 않고, 각종 변형이 만들어질 수 있다.
예를 들면, 전술한 실시 형태들 및 예들에 있어서 수치, 구조, 구성, 형상, 재료, 및 기타 참조된 구성 요소들은 예시적인 것일 뿐이며, 다른 수치, 구조, 구성, 형상, 재료, 및 기타 구성 요소들을 이용할 수 있다. 예를 들어, 공기극(12)에 있어서의 촉매의 분포는 방전 동안에, 공기극(12)의 부극(11)측의 부분으로부터 방전 생성물이 생성되는 한, 제1 내지 제4 실시 형태의 분포와 상이한 촉매 분포일 수 있다. 또한, 예를 들면, 제6 및 제7 실시 형태에 있어서는, 공기극(12)을 하부 공기극(12e)과 상부 공기극(12f)의 2개의 부분으로 분할했지만, 공기극(12)을 3개 이상의 부분으로 분할할 수 있다. 또한, 전술한 제1 내지 제7 실시 형태 중 2개 이상을 결합할 수 있다.
본 개시물은 다양한 실시 형태들에 있어서, 실질적으로 본 명세서에 묘사되고 설명된 구성 요소, 방법, 프로세스, 시스템, 및/또는 장치를 포함하며, 다양한 실시 형태들, 그들의 서브 조합, 및 서브셋을 포함한다. 당업자는 본 개시물을 이해한 후 본 개시물을 어떻게 실시하고 이용할지를 이해할 것이다. 본 개시물은 다양한 실시 형태들에 있어서, 예를 들면, 성능 향상, 편의 달성, 및/또는 실시 비용 절감을 위해, 종래의 장치 또는 프로세스에서 이용되었을 수 있는 아이템들이 없는 경우를 포함하여, 본 명세서 또는 그 다양한 실시 형태들에서 묘사 및/또는 설명되지 않은 아이템들이 없는 장치 및 프로세스를 제공하는 것을 포함한다.
본 개시물의 전술한 논의는 예시 및 설명의 목적을 위해 제시되었다. 이상의 설명은 본 개시물을 본 명세서에 개시된 형태 또는 형태들에 한정하고자 의도하지 않는다. 전술한 상세한 설명에 있어서, 예를 들어, 본 개시물의 다양한 특징들은 본 개시의 간소화를 목적으로, 하나 이상의 실시 형태들에 있어서 함께 그룹핑된다. 본 개시물의 실시 형태들의 특징들은 상기에서 논의된 것들과 다른 대안적인 실시 형태들에 있어서 결합될 수 있다. 본 개시물의 방법은, 청구된 개시 내용이 각 청구항에 명시적으로 기재된 것보다 많은 특징들을 필요로 한다는 의도를 반영하는 것으로서 해석되지 말아야 한다. 오히려, 하기의 청구항들이 반영하는 바와 같이, 발명의 양태들은 앞서 개시된 하나의 실시 형태의 모든 특징들보다 적은 것에 있다. 따라서, 하기의 청구항들은 이 상세한 설명에 추가되며, 각 청구항은 본 개시의 개별적인 바람직한 실시 형태로서 독립적이다.
또한, 본 개시물의 설명은 하나 이상의 실시 형태와 특정 변형들과 변경들을 포함하지만, 예를 들어, 본 개시물을 이해한 후, 당업자의 기술 및 지식 한도 내일 수 있는 다른 변형, 조합, 및 변경도 본 개시물의 범위 내이다. 청구 대상에 대한 대안적인, 교체가능한 및/또는 등가의 구조, 기능, 범위 또는 단계가 본 명세서에 개시되었는지에 상관없이, 그러한 대안적인, 교체가능한 및/또는 등가의 구조, 기능, 범위 또는 단계를 포함한, 허가되는 한도까지의 대안적인 실시 형태들을 포함하는 권리를 취득하고자 의도하고, 어떠한 특허 가능한 요지도 공공용으로 제공할 의도가 없다.
또한, 본 개시물은 하기의 구성을 가질 수 있다.
(1) 전지 장치로서,
부극,
공기극, 및
상기 부극과 상기 공기극 사이에 설치된 전해질층을 포함하고,
상기 공기극은 상기 부극으로부터 상기 공기극으로의 방향에 있어서 각 부분 간에 상이한 방전 과전압을 갖는 복수의 부분을 포함하고,
상기 부극에 가장 가까운 상기 공기극의 부분의 방전 과전압은 상기 복수의 부분 중 다른 부분의 방전 과전압보다 낮은, 전지 장치.
(2) (1)에 있어서, 상기 부극은 금속을 포함하는, 전지 장치.
(3) (1)에 있어서, 상기 복수의 부분의 각 부분의 방전 과전압은 상기 부극으로부터 상기 공기극을 향하는 방향에 있어서 증가하는, 전지 장치.
(4) (3)에 있어서, 상기 증가는 실질적으로 연속적인, 전지 장치.
(5) (1)에 있어서, 상기 복수의 부분 중 적어도 한 부분에 위치된 촉매를 더 포함하는, 전지 장치.
(6) (1)에 있어서, 상기 복수의 부분에 위치된 복수의 촉매를 더 포함하고, 상기 복수의 촉매 각각은 각 촉매 간에 상이한 방전 과전압을 갖는, 전지 장치.
(7) (6)에 있어서, 상기 복수의 부분의 각 부분의 방전 과전압은 상기 부극으로부터 상기 공기극으로의 방향에 있어서 증가하는, 전지 장치.
(8) (1)에 있어서, 상기 복수의 부분은 2개의 부분으로 구성되고, 제1 방전 과전압을 갖는 제1 촉매가 제1 부분에 존재하고, 상기 제1 방전 과전압보다 높은 제2 방전 과전압을 갖는 제2 촉매가 제2 부분에 존재하고, 상기 제1 부분은 상기 제2 부분보다 상기 부극에 더 가까운, 전지 장치.
(9) (8)에 있어서, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 간의 방전 과전압의 차는 적어도 0.01V인, 전지 장치.
(10) (6)에 있어서, 상기 복수의 촉매의 농도 분포는 상기 부극으로부터 상기 공기극으로의 방향에 있어서 감소하는, 전지 장치.
(11) (6)에 있어서, 제1 촉매의 충전 과전압은 제2 촉매의 충전 과전압과 거의 같거나 또는 그보다 높고, 상기 제1 촉매는 상기 제2 촉매보다 상기 부극에 더 가까운, 전지 장치.
(12) 전자 장치에 사용하기 위해 구성된 공기 전지로서,
상기 전자 장치는 공기 전지를 포함하고, 상기 공기 전지는,
부극,
공기극, 및
상기 부극과 상기 공기극 사이에 설치된 전해질층을 포함하고,
상기 공기극은 상기 부극으로부터 상기 공기극으로의 방향에 있어서 각 부분 간에 상이한 방전 과전압을 갖는 복수의 부분을 포함하고,
상기 부극에 가장 가까운 상기 공기극의 부분의 방전 과전압은 상기 복수의 부분 중 다른 부분의 방전 과전압보다 낮은, 공기 전지.
(13) (12)에 있어서, 상기 전자 장치는 상기 공기 전지를 제어하는 제어 유닛을 포함하는 전지 팩이고, 상기 공기 전지는 하우징 내에 밀봉되는, 공기 전지.
(14) (12)에 있어서, 상기 전자 장치는 차량인, 공기 전지.
(15) (14)에 있어서, 상기 차량은 상기 공기 전지에 전기적으로 접속된 변환기를 포함하는, 공기 전지.
(16) (15)에 있어서, 상기 차량은 상기 공기 전지에 관련된 정보를 처리하는 제어 장치를 더 포함하는, 공기 전지.
(17) (12)에 있어서, 상기 전자 장치는 전원으로부터 상기 공기 전지에 전력을 공급하는 전력 시스템인, 공기 전지.
(18) (12)에 있어서, 상기 전자 장치는 전력 시스템이고, 상기 공기 전지는 상기 전력 시스템에 전력을 공급하는, 공기 전지.
(19) (17)에 있어서, 상기 전력 시스템은 스마트 그리드, 가정용 에너지 관리 시스템, 및 차량 중 적어도 하나를 포함하는, 공기 전지.
(20) 전지 장치의 제조 방법으로서,
부극을 형성하는 단계,
공기극을 형성하는 단계,
상기 부극과 상기 공기극 사이에 설치되는 전해질층을 형성하는 단계, 및
상기 부극, 상기 공기극, 및 상기 전해질층을 각각 조립하여 상기 전지 장치를 형성하는 단계를 포함하고,
상기 공기극은 상기 부극으로부터 상기 공기극으로의 방향에 있어서 각 부분 간에 상이한 방전 과전압을 갖는 복수의 부분을 포함하고,
상기 부극에 가장 가까운 상기 공기극의 부분의 방전 과전압은 상기 복수의 부분 중 다른 부분의 방전 과전압보다 낮은, 전지 장치 제조 방법.
(21) 공기 전지로서,
적어도 금속을 포함하는 부극,
공기극, 및
상기 부극과 상기 공기극 사이에 설치된 전해질층을 포함하고,
상기 공기극의 상기 부극측의 부분의 방전 과전압은 다른 부분의 방전 과전압보다 낮은, 공기 전지.
(22) (21)에 있어서,
상기 공기극은 상기 부극으로부터 상기 공기극으로의 방향에 있어서 방전 과전압이 서로 상이한 복수의 부분을 포함하는, 공기 전지.
(23) (22)에 있어서,
서로 상이한 방전 과전압을 갖는 촉매들이 공기극의 복수의 부분들에 각각 존재하는, 공기 전지.
(24) (21) 내지 (23) 중 어느 하나에 있어서,
상기 공기극은 상기 부극측의 제1 부분, 및 상기 부극과 반대측의 제2 부분을 포함하고,
제1 방전 과전압을 갖는 제1 촉매가 상기 제1 부분에 존재하고, 상기 제1 방전 과전압보다 높은 제2 방전 과전압을 갖는 제2 촉매가 상기 제2 부분에 존재하는, 공기 전지.
(25) (24)에 있어서, 상기 제2 방전 과전압은 상기 제1 방전 과전압보다 0.01V 이상 높은, 공기 전지.
(26) (21) 또는 (22)에 있어서,
상기 공기극에 있어서, 제1 방전 과전압을 갖는 제1 촉매는 상기 부극으로부터 상기 공기극으로의 방향에 있어서 농도가 감소하는 농도 분포로 존재하고, 상기 제1 방전 과전압보다 높은 제2 방전 과전압을 갖는 제2 촉매는 상기 부극으로부터 상기 공기극으로의 방향에 있어서 농도가 증가하는 농도 분포로 존재하는, 공기 전지.
(27) (21) 또는 (22)에 있어서,
상기 공기극은 상기 부극측의 제1 부분, 및 상기 부극과 반대측의 제2 부분을 포함하고,
상기 제1 부분에 촉매가 존재하고, 상기 제2 부분에 촉매가 존재하지 않고,
상기 제2 부분의 방전 과전압은 상기 촉매의 방전 과전압보다 높은, 공기 전지.
(28) (21) 또는 (22)에 있어서,
상기 공기극에 있어서, 상기 부극으로부터 상기 공기극으로의 방향에 있어서 농도가 감소하는 농도 분포로 촉매가 존재하는, 공기 전지.
(29) (21) 내지 (28) 중 어느 하나에 있어서,
상기 공기극의 상기 부극측의 부분의 충전 과전압은 다른 부분의 충전 과전압과 거의 같거나 또는 그보다 높은, 공기 전지.
본 개시물은 2012년 4월 2일자로 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 JP2012-083480호에 개시된 것과 관련된 요지를 포함하고, 그 전체 내용이 본 명세서에 참조로서 원용된다.
당업자는, 첨부된 청구항들 및 그 등가물들의 범위 내에 포함되는 한, 설계 요건 및 다른 요인들에 따라 각종 변형, 조합, 서브-조합, 및 변경이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다.
11: 부극
12: 공기극
13: 전해질층
14, 17: 집전체
14a: 리드부
15: 산소 투과막
16, 18: 하우징
17a: 리드부
19: 산소 봄베
20: 외장 케이스
21: 외장 컵
22: 가스켓
31, 38: 알루미늄 박판화 필름
32, 35, 36: Ni 메쉬
33: Li 금속 부극
34: 유리 섬유 세퍼레이터
37: 공기극
12: 공기극
13: 전해질층
14, 17: 집전체
14a: 리드부
15: 산소 투과막
16, 18: 하우징
17a: 리드부
19: 산소 봄베
20: 외장 케이스
21: 외장 컵
22: 가스켓
31, 38: 알루미늄 박판화 필름
32, 35, 36: Ni 메쉬
33: Li 금속 부극
34: 유리 섬유 세퍼레이터
37: 공기극
Claims (20)
- 전지 장치로서,
부극,
공기극(air electrode),
상기 부극과 상기 공기극 사이에 설치된 전해질층,
상기 공기극의 상기 부극과 반대측의 표면에 형성된 제1 집전체, 및
상기 공기극의 상기 부극측의 표면에 형성된 제2 집전체를 포함하고,
상기 공기극은 상기 부극으로부터 상기 공기극으로의 방향에 있어서 각 부분 간에 상이한 방전 과전압을 갖는 복수의 부분을 포함하고,
상기 부극에 가장 가까운 상기 공기극의 부분의 방전 과전압은 상기 복수의 부분 중 다른 부분의 방전 과전압보다 낮고,
상기 복수의 부분의 각 부분의 방전 과전압은 상기 부극으로부터 상기 공기극을 향하는 방향에 있어서 증가하고,
상기 증가는 연속적인, 전지 장치. - 제1항에 있어서, 상기 부극은 금속을 포함하는, 전지 장치.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 복수의 부분 중 적어도 한 부분에 위치된 촉매를 더 포함하는, 전지 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 복수의 부분에 위치된 복수의 촉매를 더 포함하고, 상기 복수의 촉매 각각은 각 촉매 간에 상이한 방전 과전압을 갖는, 전지 장치.
- 제6항에 있어서, 상기 복수의 부분의 각 부분의 방전 과전압은 상기 부극으로부터 상기 공기극으로의 방향에 있어서 증가하는, 전지 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 복수의 부분은 2개의 부분으로 구성되고, 제1 방전 과전압을 갖는 제1 촉매가 제1 부분에 존재하고, 상기 제1 방전 과전압보다 높은 제2 방전 과전압을 갖는 제2 촉매가 제2 부분에 존재하고, 상기 제1 부분은 상기 제2 부분보다 상기 부극에 더 가까운, 전지 장치.
- 제8항에 있어서, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 간의 방전 과전압의 차는 적어도 0.01V인, 전지 장치.
- 제6항에 있어서, 상기 복수의 촉매의 농도 분포는 상기 부극으로부터 상기 공기극으로의 방향에 있어서 감소하는, 전지 장치.
- 제6항에 있어서, 제1 촉매의 충전 과전압은 제2 촉매의 충전 과전압과 거의 같거나 또는 그보다 높고, 상기 제1 촉매는 상기 제2 촉매보다 상기 부극에 더 가까운, 전지 장치.
- 전자 장치에 사용하기 위해 구성된 공기 전지로서,
상기 전자 장치는 공기 전지를 포함하고, 상기 공기 전지는,
부극,
공기극,
상기 부극과 상기 공기극 사이에 설치된 전해질층,
상기 공기극의 상기 부극과 반대측의 표면에 형성된 제1 집전체, 및
상기 공기극의 상기 부극측의 표면에 형성된 제2 집전체를 포함하고,
상기 공기극은 상기 부극으로부터 상기 공기극으로의 방향에 있어서 각 부분 간에 상이한 방전 과전압을 갖는 복수의 부분을 포함하고,
상기 부극에 가장 가까운 상기 공기극의 부분의 방전 과전압은 상기 복수의 부분 중 다른 부분의 방전 과전압보다 낮고,
상기 복수의 부분의 각 부분의 방전 과전압은 상기 부극으로부터 상기 공기극을 향하는 방향에 있어서 증가하고,
상기 증가는 연속적인, 공기 전지. - 제12항에 있어서, 상기 전자 장치는 상기 공기 전지를 제어하는 제어 유닛을 포함하는 전지 팩이고, 상기 공기 전지는 하우징 내에 밀봉되는, 공기 전지.
- 제12항에 있어서, 상기 전자 장치는 차량인, 공기 전지.
- 제14항에 있어서, 상기 차량은 상기 공기 전지에 전기적으로 접속된 변환기를 포함하는, 공기 전지.
- 제15항에 있어서, 상기 차량은 상기 공기 전지에 관련된 정보를 처리하는 제어 장치를 더 포함하는, 공기 전지.
- 제12항에 있어서, 상기 전자 장치는 전원으로부터 상기 공기 전지에 전력을 공급하는 전력 시스템인, 공기 전지.
- 제12항에 있어서, 상기 전자 장치는 전력 시스템이고, 상기 공기 전지는 상기 전력 시스템에 전력을 공급하는, 공기 전지.
- 제17항에 있어서, 상기 전력 시스템은 스마트 그리드, 가정용 에너지 관리 시스템, 및 차량 중 적어도 하나를 포함하는, 공기 전지.
- 전지 장치의 제조 방법으로서,
부극을 형성하는 단계,
공기극을 형성하는 단계,
상기 공기극의 양 표면에 제1 집전체와 제 2집전체를 각각 형성하는 단계,
상기 부극과 상기 공기극 사이에 설치되는 전해질층을 형성하는 단계, 및
상기 부극, 상기 공기극, 및 상기 전해질층을 각각 조립하여 상기 전지 장치를 형성하는 단계를 포함하고,
상기 공기극은 상기 부극으로부터 상기 공기극으로의 방향에 있어서 각 부분 간에 상이한 방전 과전압을 갖는 복수의 부분을 포함하고,
상기 부극에 가장 가까운 상기 공기극의 부분의 방전 과전압은 상기 복수의 부분 중 다른 부분의 방전 과전압보다 낮고,
상기 복수의 부분의 각 부분의 방전 과전압은 상기 부극으로부터 상기 공기극을 향하는 방향에 있어서 증가하고,
상기 증가는 연속적인, 전지 장치의 제조 방법.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JPJP-P-2012-083480 | 2012-04-02 | ||
| JP2012083480A JP5880224B2 (ja) | 2012-04-02 | 2012-04-02 | 空気電池および電子機器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20130111988A KR20130111988A (ko) | 2013-10-11 |
| KR102170614B1 true KR102170614B1 (ko) | 2020-10-27 |
Family
ID=49235476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020130032263A KR102170614B1 (ko) | 2012-04-02 | 2013-03-26 | 공기 전지 및 전자 장치 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20130260264A1 (ko) |
| JP (1) | JP5880224B2 (ko) |
| KR (1) | KR102170614B1 (ko) |
| CN (1) | CN103367841A (ko) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150200384A1 (en) * | 2014-01-14 | 2015-07-16 | Ford Global Technologies, Llc | Electric vehicle battery cell having conductive case |
| JP6394063B2 (ja) * | 2014-05-22 | 2018-09-26 | 株式会社村田製作所 | 組電池、蓄電装置、蓄電システム、電子機器、電動車両および電力システム |
| US9954262B2 (en) * | 2014-08-29 | 2018-04-24 | Honda Motor Co., Ltd. | Air secondary battery including cathode having trap portion |
| FR3070544B1 (fr) * | 2017-08-30 | 2023-01-27 | Centre Nat Rech Scient | Electrode a reseau multiple de collecte de courant |
| KR102429170B1 (ko) * | 2017-09-04 | 2022-08-03 | 현대자동차주식회사 | 리튬 공기 배터리 장치 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110236799A1 (en) * | 2010-02-12 | 2011-09-29 | Revolt Technology Ltd. | Manufacturing methods for air electrode |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5273340A (en) * | 1975-12-16 | 1977-06-20 | Kogyo Gijutsuin | Rechargeable battery |
| JPS584270A (ja) * | 1981-06-29 | 1983-01-11 | Hitachi Maxell Ltd | ガス電極 |
| JPS5853371U (ja) * | 1981-09-25 | 1983-04-11 | 東芝電池株式会社 | 空気電池 |
| JPS59201370A (ja) * | 1983-04-28 | 1984-11-14 | Pentel Kk | 空気極 |
| JPS60216459A (ja) * | 1984-04-11 | 1985-10-29 | Agency Of Ind Science & Technol | 燃料電池の空気電極 |
| US5306579A (en) * | 1992-10-30 | 1994-04-26 | Aer Energy Resources, Inc. | Bifunctional metal-air electrode |
| US20070092784A1 (en) * | 2005-10-20 | 2007-04-26 | Dopp Robert B | Gas diffusion cathode using nanometer sized particles of transition metals for catalysis |
| JP5733912B2 (ja) * | 2010-06-02 | 2015-06-10 | 日本電信電話株式会社 | リチウム空気二次電池用の正極とその製造方法ならびにリチウム空気二次電池 |
| DE102010024053A1 (de) * | 2010-06-16 | 2011-12-22 | Bayer Materialscience Ag | Sauerstoffverzehrelektrode und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| JP5621416B2 (ja) * | 2010-08-31 | 2014-11-12 | トヨタ自動車株式会社 | 金属空気電池用発電要素及びその製造方法、並びに金属空気電池 |
| WO2012111101A1 (ja) * | 2011-02-16 | 2012-08-23 | 富士通株式会社 | 空気二次電池 |
-
2012
- 2012-04-02 JP JP2012083480A patent/JP5880224B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2013
- 2013-03-26 KR KR1020130032263A patent/KR102170614B1/ko active IP Right Grant
- 2013-03-26 CN CN2013100985278A patent/CN103367841A/zh active Pending
- 2013-03-26 US US13/850,722 patent/US20130260264A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110236799A1 (en) * | 2010-02-12 | 2011-09-29 | Revolt Technology Ltd. | Manufacturing methods for air electrode |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103367841A (zh) | 2013-10-23 |
| US20130260264A1 (en) | 2013-10-03 |
| JP2013214384A (ja) | 2013-10-17 |
| KR20130111988A (ko) | 2013-10-11 |
| JP5880224B2 (ja) | 2016-03-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102112873B1 (ko) | 공기 전지, 공기 전지의 사용 방법, 및 전자 장치 | |
| CN107204455B (zh) | 二次电池、电池包及车辆 | |
| CN107204468B (zh) | 二次电池、电池包及车辆 | |
| CN107925131B (zh) | 二次电池、组电池、电池包及车辆 | |
| US10461375B2 (en) | Secondary battery, battery pack, and vehicle | |
| US9673478B2 (en) | Multi-layer coatings for bipolar rechargeable batteries with enhanced terminal voltage | |
| US20210218048A1 (en) | Electrode overlaying configuration for batteries comprising bipolar components | |
| JP5644873B2 (ja) | 空気二次電池 | |
| CN109524725B (zh) | 二次电池、电池组以及车辆 | |
| KR102170614B1 (ko) | 공기 전지 및 전자 장치 | |
| US11139463B2 (en) | Secondary battery, battery pack, vehicle, and stationary power supply | |
| US8822071B2 (en) | Active material for rechargeable battery | |
| JP2018147572A (ja) | リチウム空気電池の負極複合体構造 | |
| WO2014100560A1 (en) | Cathode material for lithium-oxygen battery | |
| KR101835403B1 (ko) | 메탈 에어 전지 및 연료 전지를 결합한 전지 및 이를 이용한 장기 구동 배터리 시스템 | |
| JP2019169458A (ja) | 二次電池、電池パック、車両、及び定置用電源 | |
| JP7430791B2 (ja) | セグメント膜、バッテリ組合せ、および電気デバイス | |
| CN114597554A (zh) | 电容器辅助锂-硫电池组 | |
| CN109428084B (zh) | 空气电池和使用于该空气电池的负极复合体 | |
| JP5589980B2 (ja) | 金属空気電池 | |
| JP6156551B2 (ja) | 電池パック、電動車両、電力システム、及び、電力貯蔵用電源 | |
| JP5625344B2 (ja) | 空気電池のコンディショニング方法及び空気電池の製造方法 | |
| KR101775312B1 (ko) | 복합전극을 이용한 공기호흡형 전지 및 그 제조방법 | |
| US10263305B2 (en) | Magnesium oxygen battery | |
| CN118315654A (zh) | 用于电化学电池的自立式凝胶膜 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E90F | Notification of reason for final refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |