金属-空气电池制造技术

本发明专利技术的一个目的是提供一种具有高的放电容量的金属-空气电池。通过包括空气电极、负电极和电解质层的金属-空气电池，放电容量可增大，其中所述电解质层包括多孔隔板和渗入所述隔板中的液体电解质，并且液体电解质与隔板的负电极侧的面之间的接触角小于液体电解质与隔板的空气电极侧的面之间的接触角。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术的一个目的是提供一种具有高的放电容量的金属-空气电池。通过包括空气电极、负电极和电解质层的金属-空气电池，放电容量可增大，其中所述电解质层包括多孔隔板和渗入所述隔板中的液体电解质，并且液体电解质与隔板的负电极侧的面之间的接触角小于液体电解质与隔板的空气电极侧的面之间的接触角。【专利说明】金属-空气电池
本专利技术涉及金属-空气电池。
技术介绍
使用氧作为阴极活性材料的空气电池具有诸如能量密度高、尺寸和重量易于减小 等优点。已知的空气电池包括例如金属-空气电池如锂-空气电池、镁-空气电池和锌-空 气电池。在金属-空气电池中，氧的氧化-还原反应在空气电极处进行而金属的氧化-还 原反应在负电极中进行，从而允许金属-空气电池充放电。 -般来说，金属-空气电池具有包括以下的结构：包含导电材料（例如，碳质材 料）和粘合剂的空气电极；包含负电极活性材料（例如，金属或合金）的负电极；和设置在 空气电极和负电极之间的电解质。当电解质为液体电解质时，液体电解质通常以渗入作为 绝缘多孔体的隔板中的状态设置在空气电极和负电极之间。 专利文献1中披露了一种空气电池，其使用氧作为阴极活性材料，包括空气电极 和附接到空气电极的隔板，并使用多孔膜与织造或非织造织物的层合体作为隔板。 专利文献1 :日本专利申请特开第H02-253573号
技术实现思路
然而，作为勤奋研究的结果，本专利技术的专利技术人已发现，包含专利文献1中所披露的 隔板的金属-空气电池具有放电容量低的问题。 本专利技术鉴于上述情况而完成。本专利技术的一个目的在于提供一种具有高的放电容量 的金属-空气电池。 本专利技术的金属-空气电池包括空气电极、负电极以及设置在空气电极和负电极之 间的电解质层，其中所述电解质层包括具有多孔结构的隔板和渗入所述隔板中的液体电解 质，并且其中液体电解质与隔板的面向负电极的表面之间的接触角小于液体电解质与隔板 的面向空气电极的表面之间的接触角。 在本专利技术中，通过使用上述隔板，在从隔板向空气电极供给液体电解质的同时，液 体电解质还可被留存在隔板的负电极侧；因此，金属-空气电池的放电容量可得以增大。 在本专利技术的金属-空气电池中，优选地，液体电解质与隔板的面向负电极的表面 之间的接触角在30度至50度的范围内。 在本专利技术的金属-空气电池中，优选地，液体电解质与隔板的面向空气电极的表 面之间的接触角在60度至80度的范围内。 在本专利技术的金属-空气电池中，优选地，隔板为两个或更多个多孔层的层合体，所 述两个或更多个多孔层具有不同的与液体电解质的接触角，并且隔板具有这样的结构：具 有较小的与所述液体电解质的接触角的多孔层设置在面向负电极的表面处以及具有较大 的与液体电解质的接触角的多孔层设置在面向空气电极的表面处。 根据本专利技术，金属空气电池的放电容量可得以增大。 【专利附图】【附图说明】 图1为示出了根据本专利技术的金属-空气电池的结构的一个实例的示意性截面图。 图2为说明接触角测量原理的视图。 图3为将实施例1与对比例1至3的锂-空气电池的放电容量进行比较的图。 【具体实施方式】 本专利技术的金属-空气电池包括空气电极、负电极以及设置在空气电极和负电极之 间的电解质层，其中所述电解质层包括具有多孔结构的隔板和渗入所述隔板中的液体电解 质，并且其中液体电解质与隔板的面向负电极的表面之间的接触角小于液体电解质与隔板 的面向空气电极的表面之间的接触角。 图1为示出了根据本专利技术的金属-空气电池的结构的一个实例的示意性截面图。 本专利技术的金属-空气电池的结构不限于此实例。 金属-空气电池20包括：空气电极6,其包括空气电极层2和空气电极集电体4 ; 负电极7,其包括负电极层3和负电极集电体5 ;以及设置在空气电极6和负电极7之间的 电解质层1。电解质层1包括隔板8和渗入隔板8中的液体电解质（未不出）。隔板8具 有其中层合了第一多孔体8a与第二多孔体8b的层合结构。构成隔板8的负电极7侧的面 的第二多孔体8b具有比与构成隔板8的空气电极6侧的面的第一多孔体8a所表现的更小 的与渗入隔板8中的液体电解质的接触角。空气电极6、负电极7和电解质层1容纳在电池 壳9中。在图1中，看起来像空气电极集电体4分散地布置在一定间隔处。然而，其表示空 气电极集电体4的一部分呈网格形式。电池壳9具有氧吸入孔10,其是开放的以与空气电 极集电体4的网格部分的一部分重叠，从而允许从外部吸入氧。 在使用液体电解质的常规金属-空气电池中，通常，液体电解质呈渗入具有多孔 结构的隔板中的状态并位于负电极和空气电极之间。一般来说，在用于金属-空气电池的 液体电解质中作为溶剂使用的许多离子液体具有高粘度。因此，液体电解质与隔板之间的 可润湿性低，因而隔板易于排斥液体电解质。 由于空气电极层通常具有多孔结构，因而空气电极往往在其中留存很多液体电解 质。当被隔板排斥的液体电解质被供给到空气电极时，空气电极被液体电解质很好地润湿。 结果，在放电时，空气电极变得易于接收自负电极通过液体电解质迁移的金属离子，以致金 属离子被均匀地供给到空气电极。 同时，由于负电极层通常由金属箔、金属板等构成，因而负电极难以在其中留存液 体电解质。因此，被隔板排斥的液体电解质往往流向空气电极侧而非负电极侧，并很可能在 隔板的负电极侧区域处发生液体电解质的短缺。结果，负电极与液体电解质之间的接触减 少，并且认为在放电时，负电极变得难以通过液体电解质将在负电极处生成的金属离子迁 移到空气电极，因而电池放电容量减小。 从前面的发现，本专利技术的专利技术人已发现，放电容量可通过在从隔板向空气电极供 给液体电解质的同时增大隔板的负电极侧处区域中的液体电解质留存能力来增大，从而完 成本专利技术。 更具体而言，本专利技术中使用这样的隔板，其中液体电解质与隔板的面向负电极的 表面之间的接触角小于液体电解质与隔板的面向空气电极的表面之间的接触角。在本专利技术 的金属-空气电池中，隔板的面向空气电极的表面具有较低的液体电解质可润湿性并由此 往往排斥液体电解质。因此，可以向空气电极供给液体电解质并且液体电解质可以很好地 润湿空气电极。另一方面，隔板的面向负电极的表面具有较高的液体电解质可润湿性并由 此难以排斥液体电解质。因此，可以使液体电解质保持留存于隔板的负电极侧处区域中。结 果，金属离子可在空气电极和负电极之间通过液体电解质平稳地迁移，并因此可增大电池 的放电容量。 下文中将说明本专利技术的金属-空气电池的组件。 本专利技术中，"金属-空气电池"指这样的电池，其使得作为阴极活性材料的氧的氧 化-还原反应在空气电极层中进行；金属的氧化-还原反应在负电极层中进行；并且金属 离子通过设置在空气电极层和负电极层之间的电解质传导。 金属-空气电池的实例包括锂-空气电池、钠-空气电池、钾-空气电池、镁-空 气电池、钙-空气电池、锌-空气电池、铝-空气电池、铁-空气电池等。本专利技术的金属-空 气电池可为二次电池或一次电池。 电解质层保持在空气电极层和负电极层之间，并且其起到在空气电极层和负电极 层之间交换金属离子的作用。 电解质层包括具有多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属‑空气电池，包括：空气电极，负电极，和设置在所述空气电极和负电极之间的电解质层，其中所述电解质层包括具有多孔结构的隔板和渗入所述隔板中的液体电解质，和其中所述液体电解质与所述隔板的面向所述负电极的表面之间的接触角小于所述液体电解质与所述隔板的面向所述空气电极的表面之间的接触角。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：铃木裕士，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP