空气极材料、空气极及金属空气电池制造技术

技术编号:17574400 阅读:26 留言:0更新日期:2018-03-28 21:39
空气极(12)含有碳纳米管和电子传导性材料。空气极(12)中的碳纳米管的含量为0.1体积%~50体积%。空气极(12)中的电子传导性材料的含量为30体积%~99体积%。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】空气极材料、空气极及金属空气电池
本专利技术涉及空气极材料、空气极及金属空气电池。
技术介绍
目前,金属空气电池用的空气极包括作为主成分的电子传导性材料和有机粘合剂(例如参见专利文献1)。有机粘合剂通过对电子传导性材料进行粘结而维持空气极的形状。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2012-99266号公报
技术实现思路
不过,有机粘合剂对空气极的特性(氢氧化物离子传导性、电子传导性及催化反应活性)没有帮助,因此,对于提高包含有机粘合剂的空气极的特性有所局限。因此,本专利技术的专利技术人进行了潜心研究,结果获得如下新见解,即,通过将碳纳米管用作粘合剂,能够提高空气极的特性。本专利技术是基于该新见解而实施的,其目的在于提供一种能够提高空气极的特性的空气极材料、空气极及金属空气电池。本专利技术所涉及的空气极含有碳纳米管和电子传导性材料。空气极中的碳纳米管的含量为0.1体积%~50体积%。空气极中的电子传导性材料的含量为30体积%~99体积%。根据本专利技术,能够提供一种可以提高空气极的特性的空气极材料、空气极及金属空气电池。附图说明图1是示意性地表示锌空气二次电池的构成的截面图。图2是用于对空气极电阻的测定方法进行说明的示意图。图3是空气极截面的SEM二次电子图像。具体实施方式参照附图,对实施方式所涉及的金属空气电池进行说明。金属空气电池为包含锌空气二次电池、锂空气二次电池等的概念。本实施方式中,作为金属空气电池之一例,对锌空气二次电池进行说明。应予说明,对附图的记载中相同或类似的部分赋予相同或类似的符号。附图是示意图,各尺寸的比率等有时与实际上的各尺寸的比率不同。(锌空气二次电池10的构成)图1是示意性地表示锌空气二次电池10的构成的截面图。锌空气二次电池10包括空气极12、氢氧化物离子传导性隔板14、浸渍在电解液中的负极16、正极集电体18以及容器20。1.空气极12空气极12作为引起O2的还原反应和/或析出反应的正极发挥作用。空气极12配置在氢氧化物离子传导性隔板14上。空气极12具有第一主面12S和第二主面12T。空气极12的第一主面12S与氢氧化物离子传导性隔板14相接触。空气极12的第二主面12T与正极集电体18相接触。空气极12的厚度没有特别限制,可以为1~100μm,优选为1~75μm,更优选为1~50μm,进一步优选为1~30μm。由此,能够确保氢氧化物离子传导相、电子传导相以及气相的三相界面的面积,从而维持空气极12的催化反应活性。空气极12含有碳纳米管(以下简称为“CNT”。)和与CNT不同的电子传导性材料。CNT为将六边形晶格结构的石墨烯形成为圆筒状而得到的纤维状碳材料。CNT可以为单壁碳纳米管,也可以为多壁碳纳米管。CNT的两端可以闭口,也可以开口。CNT的平均长度可以为0.1μm以上,但并没有特别限制。CNT的平均直径可以为1.0nm以上,但并没有特别限制。CNT作为无机粘合剂发挥作用。CNT缠绕于电子传导性材料。由此,CNT通过对电子传导性材料进行粘结而维持空气极12的形状。CNT优选与电子传导性材料的至少一部分直接接触。CNT还作为氧还原析出催化剂发生作用。通过使空气极12含有CNT,能够使空气极12的催化反应活性得到提高。CNT还作为电子传导体发挥作用。通过使空气极12含有CNT,能够使空气极12的电子传导性得到提高。CNT优选以解束而非束状的状态存在于空气极12内。由此,能够使电子传导性材料有效率地粘结。但是,CNT中的一部分可以以束状存在于空气极12内。CNT彼此优选在空气极12的厚度方向上相互接触。即,优选CNT在厚度方向上彼此连接。由此,形成厚度方向上的长距离的电子传导路径。CNT彼此可以借助电子传导性材料而电连接。电子传导性材料通过CNT而粘结。电子传导性材料作为电子传导体发挥作用。电子传导性材料优选还作为氧还原析出催化剂发生作用。电子传导性材料的形状没有特别限制,但是,优选为粒子形状。电子传导性材料优选与CNT相接触。电子传导性材料可以夹持在CNT之间。电子传导性材料彼此优选相互接触。由此,形成短距离的电子传导路径。作为电子传导性材料,可以举出:由通式ABO3-δ(δ≤0.4)表示的钙钛矿型氧化物、碳系材料、铂·镍等具有氧还原析出催化功能的金属、二氧化锰、氧化镍、氧化钴、尖晶石氧化物、其它氮化物、碳化物等。作为电子传导性材料,优选钙钛矿型氧化物,该钙钛矿型氧化物由通式ABO3-δ(δ≤0.4)表示,在A位点至少含有La,在B位点至少含有Ni、Fe及Cu。该钙钛矿型氧化物由组成式LaNi1-x-yCuxFeyO3-δ(x>0、y>0、x+y<1、0≤δ≤0.4)表示。以下,将由组成式LaNi1-x-yCuxFeyO3-δ表示的钙钛矿型氧化物简称为LNFCu。LNFCu的组成式中,优选x≤0.5,更优选0.01≤x≤0.5,进一步优选0.05≤x≤0.3。LNFCu的组成式中,优选y≤0.3,更优选0.01≤y≤0.3。通过将x及y调整在像这样的范围内,能够使空气极12的电子传导性、热膨胀率及催化反应活性得到提高。LNFCu优选由钙钛矿单相构成。由此,能够使空气极12的电子传导性和催化反应活性进一步提高。电子传导性材料可以包含LNFCu作为主成分。本实施方式中,组合物P包含物质Q“作为主成分”是指:组合物P整体中,物质Q占70体积%以上,优选占90体积%以上。空气极12中的CNT的含量为0.1体积%~50体积%,并且,空气极12中的电子传导性材料的含量为30体积%~99体积%。由此,可以使作为氧还原析出催化剂及电子传导体发挥作用的CNT还作为无机粘合剂发挥作用。因此,空气极12可以不含有对特性(氢氧化物离子传导性、电子传导性及催化反应活性)没有任何帮助的有机粘合剂。因此,与使用有机粘合剂而使电子传导性材料粘结的情形相比,能够使空气极12的特性显著提高。空气极12中,CNT相对于电子传导性材料的体积比(CNT体积÷电子传导性材料体积)可以为0.001~1,优选为0.001~0.5。空气极12可以含有微量的有机粘合剂。空气极中的有机粘合剂的含量优选为10体积%以下。作为有机粘合剂,可以使用热塑性树脂、热固性树脂,没有特别限定。作为有机粘合剂的优选例,可以举出:羧甲基纤维素(CMC)、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、苯乙烯丁二烯橡胶、四氟乙烯-六氟乙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏氟乙烯-三氟氯乙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE树脂)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、偏氟乙烯-五氟丙烯共聚物、丙烯-四氟乙烯共聚物、乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)、偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯共聚物、偏氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚-四氟乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、及这些物质的任意混合物。空气极12可以含有氢氧化物离子传导性材料。通过使其含有氢氧化物离子传导性材料,能够使空气极12的氢氧化物离子传导性进一步提高。作为氢氧化物离子传导性材料,可以使用能够传导或透过氢氧化物离子的材料,可以为无机材料,也可以为有机材料。氢氧化物离子传导性材料的形状没有特别限制,可以为粒子形状,也可本文档来自技高网...
空气极材料、空气极及金属空气电池

【技术保护点】
一种空气极材料,其是用于金属空气电池的空气极材料,其中,所述空气极材料含有碳纳米管和电子传导性材料,所述空气极材料中的所述碳纳米管的含量为0.1体积%~50体积%,所述空气极材料中的所述电子传导性材料的含量为30体积%~99体积%。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.26 JP 2015-1286501.一种空气极材料,其是用于金属空气电池的空气极材料,其中,所述空气极材料含有碳纳米管和电子传导性材料,所述空气极材料中的所述碳纳米管的含量为0.1体积%~50体积%,所述空气极材料中的所述电子传导性材料的含量为30体积%~99体积%。2.一种空气极,其是用于金属空气电池的空气极,其中,所述空气极含有碳纳米管和电子传导性材料,所述空气极中的所述碳纳米管的含量为0.1体积%~50体积%,所述空气极中的所述电子传导性材料的含量为30体积%~99体积%。3.根据权利要求2所述的空气极,其中,所述碳纳米管作为粘合剂发挥作用。4.根据权利要求2或3所述的空气极,其中,所述空气极还含有有机粘合剂,所述空气极中的所述有机粘合剂的含量为10体积%以下。5...

【专利技术属性】
技术研发人员:服部达哉鬼头贤信
申请(专利权)人:日本碍子株式会社
类型:发明
国别省市:日本,JP

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1