空气电池用正极和空气电池制造技术

本公开提供一种空气电池用正极，其可以实现能够得到高放电容量和高体积能量密度这两者的空气电池。本公开的空气电池用正极，包含含碳的多孔质体，所述多孔质体包含细孔径为4nm以上且小于100nm的第1细孔和细孔径为100nm以上且10μm以下的第2细孔，所述多孔质体中，所述第2细孔的累计细孔容积即第2细孔容积大于所述第1细孔的累计细孔容积即第1细孔容积。

Positive and Air Batteries for Air Batteries

The present disclosure provides a positive electrode for air batteries, which can achieve air batteries with high discharge capacity and high volume energy density. The positive pole for air battery of the present disclosure includes porous plastids containing carbon. The porous plastids contain first and second fine holes with a fine aperture of more than 4 nm and less than 100 nm and a fine aperture of more than 100 nm and less than 10 um. In the porous plastids, the accumulative fine pore volume of the second fine hole is greater than the accumulative fine pore volume of the first fine hole, i.e. the accumulative fine pore volume of the second fine hole is greater than the accumulative fine pore volume of the first fine hole.

【技术实现步骤摘要】
空气电池用正极和空气电池
本公开涉及空气电池用正极和空气电池。
技术介绍
空气电池是利用空气中的氧气作为正极活性物质，利用能够吸藏和释放金属离子的金属或化合物作为负极活性物质的电池。空气电池具有能量密度(相对于重量的可放电电量)高、容易小型化和轻量化之类的优点。因此，空气电池作为具有超过被认为是目前能量密度最高的金属离子电池的能量密度的电池备受关注。空气电池具备正极、负极、以及配置于正极与负极之间的电解质层。正极通常使用导电性材料。作为导电性材料，例如使用石墨和乙炔黑等碳材料。在先技术文献专利文献1：日本特开2010-212198号公报
技术实现思路
本公开提供一种空气电池用正极，其能够实现可得到高放电容量和高体积能量密度这两者的空气电池。本公开的一技术方案涉及的空气电池用正极，包含含碳的多孔质体，所述多孔质体包含细孔径为4nm以上且小于100nm的第1细孔和细孔径为100nm以上且10μm以下的第2细孔，所述多孔质体中，所述第2细孔的累计细孔容积即第2细孔容积大于所述第1细孔的累计细孔容积即第1细孔容积。本公开的空气电池用正极能够实现可得到高放电容量和高体积能量密度这两者的空气电池。附图说明图1是表示本公开的空气电池的一构成例的大致截面图。附图标记说明1空气电池11电池壳体11a筒状部11b底部11c盖部12负极12a负极层12b负极集电体13正极13a正极层13b正极集电体14电解质层15进气孔具体实施方式＜成为本公开的基础的见解＞专利文献1公开了具备含碳的正极的空气电池。该空气电池中，正极所使用的碳的、在X射线衍射测定中通过谢乐(Scherrer)公式算出的微晶直径为以下。另外，专利文献1也公开了正极所使用的碳的比表面积为750m2/g以上，并且，采用压汞法求出的总细孔容积为4.0ml/g以上且5.5ml/g以下。专利文献1记载的具备由碳和粘合剂构成的正极的空气电池，能够得到大的放电容量。但是，通过本专利技术人的研究，发现专利文献1记载的正极会随着放电而发生膨胀，导致体积能量密度降低。即，使用以往的正极的空气电池存在体积能量密度低这样的问题。因此，本专利技术人为解决该问题进行了认真研究，结果想到了以下所示的本公开的空气电池用正极和空气电池。＜本公开涉及的一技术方案的概要＞本公开的第1技术方案涉及的空气电池用正极，包含含碳的多孔质体，所述多孔质体包含细孔径为4nm以上且小于100nm的第1细孔和细孔径为100nm以上且10μm以下的第2细孔，所述多孔质体中，所述第2细孔的累计细孔容积即第2细孔容积大于所述第1细孔的累计细孔容积即第1细孔容积。第1技术方案涉及的空气电池用正极，包含第1细孔容积和第2细孔容积满足上述关系的多孔质体。根据该技术构成，第1技术方案涉及的空气电池用正极能够使空气电池的放电容量提高，并且也能够抑制伴随放电的正极的膨胀，使体积能量密度提高。因此，第1技术方案涉及的空气电池用正极能够实现可得到高放电容量和高体积能量密度这两者的空气电池。第2技术方案中，例如在第1技术方案涉及的空气电池用正极中，可以设为：所述第1细孔容积与所述第2细孔容积的合计为2.6cm3/g以上且4.0cm3/g以下。第2技术方案涉及的空气电池用正极中，第1细孔容积与第2细孔容积的合计满足上述范围，换句话说，正极包含许多细孔。因此，第2技术方案涉及的空气电池用正极，包含足够的供于生成放电产物的放电反应的反应空间以及用于储藏生成的放电产物的储藏空间。由此，第2技术方案涉及的空气电池用正极能够增大放电容量。第3技术方案中，例如在第1或第2技术方案涉及的空气电池用正极中，可以设为：所述第2细孔容积为1.4cm3/g以上且3.0cm3/g以下。第3技术方案涉及的空气电池用正极中，第2细孔容积满足上述范围，换句话说，正极包含许多细孔径较大的第2细孔。因此，第3技术方案涉及的空气电池用正极，包含足够的用于储藏通过放电反应生成的放电产物的储藏空间。由此，第3技术方案涉及的空气电池用正极能够进一步抑制正极的膨胀。所述第4技术方案中，例如在第1～第3技术方案的任一项涉及的空气电池用正极中，所述多孔质体中所含的所述碳的表面官能团的量为0.3mmol/g以上且1.4mmol/g以下。第4技术方案涉及的空气电池用正极，第1细孔容积和第2细孔容积满足上述关系，并且，包含所含的碳的表面官能团的量满足上述特定范围的多孔质体。根据该技术构成，第4技术方案涉及的空气电池用正极能够抑制伴随放电的正极的膨胀，并且，也能够抑制由通过放电反应生成的放电产物导致的多孔质体的闭塞。因此，第4技术方案涉及的空气电池用正极能够实现可得到高放电容量和高体积能量密度这两者的空气电池。第5技术方案中，例如在第4技术方案涉及的空气电池用正极中，所述多孔质体中所含的所述碳的表面官能团的量为0.38mmol/g以上且1.34mmol/g以下。第5技术方案涉及的空气电池用正极能够实现可得到高放电容量和高体积能量密度的空气电池。第6技术方案中，例如第1～第5技术方案的任一项涉及的空气电池用正极，包含将空气中的氧气作为正极活性物质并且能够该氧气氧化还原的正极层，所述多孔质体包含于所述正极层中，在所述正极层的主面上测定出的、与所述主面平行的方向上的所述正极层的体积电阻率为5500mΩ·cm以下。第6技术方案涉及的空气电池用正极，即使由于放电反应析出作为非导体的放电产物，也能够确保较多的可反应面积。因此，第6技术方案涉及的空气电池用正极能够增加放电产物的析出量，使体积能量密度进一步提高。即，第6技术方案涉及的空气电池用正极能够使放电容量和体积能量密度进一步提高。第7技术方案中，例如在第6技术方案涉及的空气电池用正极中，可以设为：所述体积电阻率为2500mΩ·cm以下。第7技术方案涉及的空气电池用正极，即使通过放电反应析出作为非导体的放电产物，也能够确保较多的可反应面积。因此，第7技术方案涉及的空气电池用正极能够增加放电产物的析出量，使体积能量密度进一步提高。即，第7技术方案涉及的空气电池用正极能够使放电容量和体积能量密度进一步提高。第8技术方案中，例如在第1～第7技术方案的任一项涉及的空气电池用正极中，在将所述第1细孔容积设为V1、将所述第2细孔容积设为V2的情况下，满足1.4≤V2/V1。第8技术方案涉及的空气电池用正极能够将更多的放电产物储藏在正极内。因此，第8技术方案涉及的空气电池用正极能够进一步抑制正极的膨胀。第9技术方案中，例如在第8技术方案涉及的空气电池用正极中，所述V1和所述V2满足1.5≤V2/V1。第9技术方案涉及的空气电池用正极能够将更多的放电产物储藏在正极内。因此，第9技术方案涉及的空气电池用正极能够进一步抑制正极的膨胀。第10技术方案中，例如在第9技术方案涉及的空气电池用正极中，所述V1和所述V2满足2.5≤V2/V1。第10技术方案涉及的空气电池用正极能够将更多的放电产物储藏在正极内。因此，第10技术方案涉及的空气电池用正极能够进一步抑制正极的膨胀。第11技术方案中，例如在第10技术方案涉及的空气电池用正极中，所述V1和所述V2满足3≤V2/V1。第11技术方案涉及的空气电池用正极能够将更多的放电产物储藏在正极内。因此，第11技术方案涉及的空气电池用正极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空气电池用正极，包含含碳的多孔质体，所述多孔质体包含细孔径为4nm以上且小于100nm的第1细孔、和细孔径为100nm以上且10μm以下的第2细孔，所述多孔质体中，所述第2细孔的累计细孔容积即第2细孔容积大于所述第1细孔的累计细孔容积即第1细孔容积。

【技术特征摘要】
2017.09.13 JP 2017-175981;2017.10.03 JP 2017-193881.一种空气电池用正极，包含含碳的多孔质体，所述多孔质体包含细孔径为4nm以上且小于100nm的第1细孔、和细孔径为100nm以上且10μm以下的第2细孔，所述多孔质体中，所述第2细孔的累计细孔容积即第2细孔容积大于所述第1细孔的累计细孔容积即第1细孔容积。2.根据权利要求1所述的空气电池用正极，所述第1细孔容积与所述第2细孔容积的合计为2.6cm3/g以上且4.0cm3/g以下。3.根据权利要求1或2所述的空气电池用正极，所述第2细孔容积为1.4cm3/g以上且3.0cm3/g以下。4.根据权利要求1～3的任一项所述的空气电池用正极，所述多孔质体中所含的所述碳的表面官能团的量为0.3mmol/g以上且1.4mmol/g以下。5.根据权利要求4所述的空气电池用正极，所述多孔质体中所含的所述碳的表面官能团的量为0.38...

【专利技术属性】
技术研发人员：泽田光一，川岛勉，小川孝二，大冢友，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP