金属氧电池制造技术

本发明专利技术提供一种金属氧电池(1)。金属氧电池(1)具备含有储氧材料并以氧为活性物质的正极(2)、以金属为活性物质的负极(3)以及被包夹在该正极(2)和该负极(3)之间并含有电解液的电介质层(4)。在该储氧材料的表面发生该正极(2)的电池反应。在该金属氧电池(1)中，该正极(2)含有至少被覆该储氧材料一部分表面的导电性高分子，该导电性高分子能够抑制氧的透过，并能够对金属离子进行传导。利用该金属氧电池能够提高电池循环性能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供一种金属氧电池(1)。金属氧电池(1)具备含有储氧材料并以氧为活性物质的正极(2)、以金属为活性物质的负极(3)以及被包夹在该正极(2)和该负极(3)之间并含有电解液的电介质层(4)。在该储氧材料的表面发生该正极(2)的电池反应。在该金属氧电池(1)中，该正极(2)含有至少被覆该储氧材料一部分表面的导电性高分子，该导电性高分子能够抑制氧的透过，并能够对金属离子进行传导。利用该金属氧电池能够提高电池循环性能。【专利说明】金属氧电池
本专利技术涉及金属氧电池。
技术介绍
在现有技术中已知有下述一种金属氧电池。该金属氧电池具有:以氧为活性物质的正极、以金属为活性物质的负极以及被包夹在该正极和该负极之间并含有电解液的电介质层。 在该金属氧电池中，放电时，在负极处金属被氧化生成金属离子，该金属离子经电介质层传导向正极一侧移动。另一方面，在正极处，氧被还原生成氧离子，该氧离子和所述金属离子结合生成金属氧化物。另外，在所述金属氧电池中，充电时，负极和正极处分别发生与上述反应相反的逆反应。 在上述金属氧电池中，当使用金属锂作为所述金属时，由于金属锂的理论电压较高，电化当量(Electrochemical Equivalent)较大,所以能够获得较大的充放电容量。另夕卜，当使用空气中的氧作为所述金属氧电池中的氧时，由于没有必要在电池内填充正极活性物质，所以能够提高电池单位质量的能量密度。 然而，由于将空气中的氧用作正极活性物质，让正极向大气开放时，空气中的水分和二氧化碳等会进入到电池内，从而存在电介质层、负极等会发生劣化问题。因此，为了解决上述问题已知有一种金属氧电池(例如参照日本专利文献1:特开2009 - 230985号公报)。该金属氧电池具有:含有受光会释放氧的储氧材料的正极、由金属锂构成的负极以及被包夹在该正极和负极之间并含有电解液的电介质层，该正极、该负极和该电介质层被密封在一壳体中，该壳体具有将光导向该储氧材料的透光部。 另外，除了使用需要受光的所述储氧材料作为所述金属氧电池的正极材料以外，现在还在研究取代上述储氧材料的以下一种储氧材料:无需受光而是通过化学作用使该储氧材料内部吸收或放出氧、或是通过物理作用使该储氧材料表面吸附或脱附氧。 但是，使用上述储氧材料作为正极材料的金属氧电池时，存在难以获得足够的电池循环性能的问题。
技术实现思路
为了能够解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种的能够获得足够的电池循环性能的金属氧电池。 本专利技术的【专利技术者】们针对所述金属氧电池无法获得足够的循环性能的原因进行了精心研究，结果发现是因为电介质层中含有的电解液由于电池反应产生的活性氧而被分解。 S卩，可以认为是以下原因导致了所述金属氧电池无法获得足够的电池循环性能:在所述金属氧电池中，在正极处，当在放电时氧被还原生成氧离子时、或当在充电时氧离子被氧化生成氧时，生成了作为中间生成物的活性氧。电介质层中含有的电解液因所述活性氧而被分解生成的成分与所述金属离子结合，生成金属化合物。由于所述金属化合物在电池反应不会被分解，造成电池反应中利用到的金属离子减少，其结果导致所述金属氧电池无法获得足够的循环性能。 本专利技术是基于上述发现而作出的。为了达到上述目的，本专利技术的金属氧电池具备含有储氧材料并以氧为活性物质的正极、以金属为活性物质的负极以及受该正极和负极包夹并含有电解液的电介质层，在该储氧材料的表面上发生该正极的电池反应，该金属氧电池的特征在于该正极含有导电性高分子，该导电性高分子能够抑制氧的透过并能够对金属离子进行传导，同时该导电性高分子被覆该储氧材料的至少一部分表面。 一般来说，在金属氧电池中，放电时，在负极处金属被氧化生成金属离子，该金属离子经电介质层传导向正极一侧移动。另一方面，放电时，在正极处，储氧材料释放氧，释放的氧被还原生成氧离子。这时，生成作为中间生成物的活性氧。并且，所述氧离子和所述金属离子结合生成金属氧化物。另外，充电时，在负极和正极处，分别发生与上述反应相反的逆反应。在上述电池反应中，在所述正极发生的反应以所述储氧材料的表面为反应场。 在本专利技术的金属氧电池中，由于所述储氧材料的至少一部分表面受具有能够抑制氧透过的导电性高分子被覆，所述活性氧能够被封闭在由该导电性高分子构成的被覆膜内侦U。因此，能够抑制所述活性氧对所述电介质层中含有的所述电解液进行分解，即能够抑制该活性氧透过该导电性高分子与该电解液发生反应。其结果，能够抑制所述电解液分解产生的成分与所述金属离子结合而生成金属化合物，从而能够抑制电池反应中利用到的所述金属离子减少。 此外，所述储氧材料由于受能够抑制氧透过的导电性高分子被覆，因此能够将从所述储氧材料中释放的氧离子封闭在由该导电性高分子构成的被覆膜的内侧，所以所述氧离子能够停留在该储氧材料的表面附近。其结果，由于从所述储氧材料释放出来的氧离子不会离开该储氧材料的表面，所以能够防止电池反应中被利用的氧减少。 另外，由于被覆所述储氧材料的导电性高分子具有能够充分对金属离子进行传导的能力，所以不会妨碍所述电池反应。 此外，可以认为会出现以下一种情况:在金属氧电池中，在正极发生的反应以储氧材料的表面为反应场，因此如果所述储氧材料的表面完全没有受被覆而外露时，因放电生成的金属氧化物离开该储氧材料的表面的情况下，该金属氧化物在充电时无法被分解成氧离子和金属离子。在这种情况下可以认为:在充电时返回到负极的金属离子减少，其结果充放电容量下降。 但是，在本专利技术的金属氧电池中，所述储氧材料由于通过所述导电性高分子将其至少一部分表面被覆，能够让放电时生成的所述金属氧化物停留在该储氧材料和由该导电性高分子构成的被覆膜之间、即作为反应场的所述储氧材料的表面。 所以，根据本专利技术的金属氧电池，能够防止充放电容量的下降，提高电池循环性倉泛。 另外，在本专利技术的金属氧电池中，所述导电性高分子优选具有10_12?10_8cm3/(cm2.s.Pa)范围的氧透过度。所述氧透过度如果是未满10_12cm3/ (cm2.s.Pa),则由于分子间的间隙较小，存在锂离子变得难以进行传导的问题。而另一方面，所述氧透过度如果超过IQ-8Cm3/ (cm2.s.Pa)，则存在氧透过量变多而导致无法抑制所述活性氧对所述电解液的分解的问题。 另外，在本专利技术的金属氧电池中，为了防止因所述储氧材料表面受所述导电性高分子被覆而妨碍电池反应，在所述储氧材料的表面具有所述导电性高分子时，该导电性高分子优选是具有2X 10_7?104S/cm范围的电导率。在所述电导率未满2X 1(TS/Cm时，则电子不能实现充分的传导，有可能妨碍所述电池反应。另一方面，当所述电导率超过14S/cm时，则存在技术上的困难。 此外，在本专利技术的金属氧电池中，为了防止因所述储氧材料表面受所述导电性高分子被覆而妨碍电池反应，在所述储氧材料的表面具有所述导电性高分子时，该导电性高分子优选是具有10_7?is/cm范围的金属离子传导率。在所述金属离子传导率未满10_7S/cm时，则金属离子不能实现充分的传导，有可能妨碍所述电池反应。另一方面，当所述金属离子传导率超过lS/cm时，则存在技术上的困难。 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属氧电池，其具备含有储氧材料并以氧为活性物质的正极、以金属为活性物质的负极以及受所述正极和所述负极包夹并含有电解液的电介质层，在所述储氧材料的表面上发生所述正极的电池反应，所述金属氧电池的特征在于所述正极含有导电性高分子，该导电性高分子能够抑制氧的透过并能够对金属离子进行传导，同时所述导电性高分子被覆所述储氧材料的至少一部分表面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中觉久，田名网洁，齐藤文一，谷内拓哉，酒井洋，中田悟史，堀满央，木下智博，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP