金属空气电池用电解液和金属空气电池制造技术

本发明专利技术涉及金属空气电池用电解液和金属空气电池。本发明专利技术提供可抑制金属空气电池的放电时生成的放电生成物的粗大化的金属空气电池用电解液及使用了该电解液的金属空气电池。金属空气电池用电解液，该电解液包含含有放电生成物的粗大化抑制剂的水溶液，该粗大化抑制剂包含含有选自S2‑阴离子、SCN‑阴离子和S2O32‑阴离子中的至少一种阴离子的盐。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属空气电池用电解液和金属空气电池。
技术介绍
利用氧作为活性物质的空气电池具有能量密度高等许多优点。作为空气电池，例如已知的有铝空气电池、镁空气电池等金属空气电池。作为与这样的空气电池有关的金属，例如在专利文献1～2中，公开了一种具备正极(空气极)、电解液、使用了铝金属的负极的铝空气电池。现有技术文献专利文献专利文献1：特开2014-139878号公报专利文献2：特开2012-028017号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题但是，在负极中使用了铝、镁等金属的金属空气电池中，存在这样的问题，即在放电时生成的氢氧化铝和氢氧化镁等放电生成物在负极表面析出，该放电生成物非导体化，会阻碍电池的放电。而且，如果使用上述那样的以往的金属空气电池，存在这样的问题，即放电生成物会在负极表面粗大化，例如在利用电解液的流动从负极表面除去放电生成物时，难以除去该放电生成物。本专利技术是鉴于上述实际情况而完成的，本专利技术的主要目的在于，提供一种能够抑制在金属空气电池的放电时生成的放电生成物的粗大化的金属空气电池用电解液，以及使用该电解液的金属空气电池。用于解决课题的手段本专利技术的金属空气电池用电解液包含含有放电生成物的粗大化抑制剂的水溶液，该粗大化抑制剂包含含有选自S2-阴离子、SCN-阴离子和S2O32-阴离子中的至少一种阴离子的盐，该电解液用于具有包含选自铝或镁中的至少一种金属的负极的金属空气电池。在本专利技术的金属空气电池用电解液中，上述粗大化抑制剂优选为选自Na2S、NaSCN和Na2S2O3中的至少一种。在本专利技术的金属空气电池用电解液中，上述粗大化抑制剂的含量优选为0.001mol/L以上、0.1mol/L以下。在本专利技术的金属空气电池用电解液中，上述水溶液优选是碱性的。在本专利技术的金属空气电池用电解液中，上述水溶液优选含有NaOH作为电解质盐。在本专利技术的金属空气电池用电解液中，上述负极优选包含铁、硅、锌、锰、锆、铜、镍、钛和/或铬作为杂质元素。本专利技术的金属空气电池的特征在于，具备：被供给氧的空气极，包含选自铝或镁中的至少一种金属的负极，和与上述空气极和上述负极接触的电解液，上述电解液为上述的金属空气电池用电解液。本专利技术提供抑制放电生成物的粗大化的方法，该方法是对在具有包含选自铝或镁中的至少一种金属的负极的金属空气电池的放电时生成的放电生成物进行抑制的方法，其中，将上述的粗大化抑制剂添加到电解液中。本专利技术提供包含含有选自S2-阴离子、SCN-阴离子和S2O32-阴离子中的至少一种阴离子的盐的粗大化抑制剂作为在具有包含选自铝或镁中的至少一种金属的负极的金属空气电池的放电时生成的放电生成物的粗大化抑制剂的应用。在本专利技术的应用中，上述负极优选包含铁、硅、锌、锰、锆、铜、镍、钛和/或铬作为杂质元素。专利技术效果根据本专利技术，能够抑制在金属空气电池放电时生成的放电生成物的粗大化。作为结果，能够从金属空气电池的负极表面容易地除去放电生成物。附图说明图1是示出本专利技术的金属空气电池的概要构成的截面图。图2是使用实施例1～3、比较例1～8的电解液溶解铝板之后的外观照片。图3是示出了由Na2S2O3的有无而产生的放电曲线的比较的图。附图标记说明10金属空气电池11负极12空气极13电解液14分隔体15负极集电体16空气极集电体17外装体18防水膜具体实施方式1.金属空气电池用电解液本专利技术的金属空气电池用电解液包含含有放电生成物的粗大化抑制剂的水溶液，该粗大化抑制剂包含含有选自S2-阴离子、SCN-阴离子和S2O32-阴离子中的至少一种阴离子的盐，该电解液用于具有包含选自铝或镁中的至少一种金属的负极的金属空气电池。在具有包含选自铝或镁中的至少一种金属的负极的金属空气电池中，电解液的液量即使对于使铝和镁溶解而言为足够的量，但如果铝和镁的纯度小于99.999％，则也存在放电生成物因放电而在负极表面析出，并且放电生成物粗大化这样的问题。另一方面，如果使用纯度高的金属，则存在成本增大、实用化困难这样的问题。作为放电生成物粗大化的原因，可认为是由于负极金属中作为杂质混合在一起的铁、硅、锌、锰、锆、铜、镍、钛、铬等在负极表面作为析出的放电生成物的核起作用。本专利技术人发现，通过在电解液中添加上述粗大化抑制剂，能够抑制放电生成物的粗大化。这可认为是由于在电解液中添加的粗大化抑制剂所包含的阴离子与作为杂质的铁等形成络合物，能够抑制由杂质引起的放电生成物的粗大化。另外，本专利技术人发现，通过在电解液中添加上述粗大化抑制剂，能够抑制金属空气电池的自放电。由于负极所包含的金属(以下，有时称作负极金属)的主元素(Al、Mg)与该金属中所包含的铁等杂质元素的电位差，形成局部电池，由此发生金属空气电池的自放电反应。例如，在上述金属的主元素为铝的情况下，杂质元素的铁成为正极(阴极)，在该正极中，铁表面处进行水的还原分解反应，在负极中，进行铝的氧化反应(即，基于离子化的溶出反应)。根据本专利技术的电解液，可认为由于上述粗大化抑制剂所包含的阴离子与作为杂质的铁等形成络合物，因此能够使固体状态的铁迅速地溶出在电解液中。作为结果，可认为能够抑制局部电池的形成，能够抑制金属空气电池的自放电。作为粗大化抑制剂所包含的阴离子，优选为硫、硫氰酸系或硫氧化物系的阴离子。具体而言，优选为选自S2-、SCN-和S2O32-中的至少一种阴离子。作为粗大化抑制剂所包含的阳离子，优选为选自Li、K、Na、Rb、Cs、Fr、Mg、Ca、Sr、Ba和Ra中的至少一种金属的阳离子，特别优选为K+、Na+。上述阳离子是与铝和镁相比在电化学方面为贱金属的阳离子。因此，上述阳离子在电解液中难以与作为负极金属的铝和镁进行反应。因此可认为，只要为上述阳离子，就难以阻碍用于粗大化抑制的负极金属中所包含的铁等杂质与上述阴离子的络合物形成反应。作为粗大化抑制剂的具体例，可举出Na2S、Na2S2O3和NaSCN等。电解液所包含的粗大化抑制剂的含量优选为0.001mol/L以上、0.1mol/L以下。电解质盐优选对水具有溶解性并且呈现所期望的离子传导性，更优选为使电解液成为中性或碱性的电解质盐，从电极的反应性提高的观点考虑，特别优选为使电解液成为碱性的电解质盐。作为电解质盐，优选包含选自Li、K、Na、Rb、Cs、Fr、Mg、Ca、Sr、Ba和Ra中的至少一种金属。作为电解质盐的具体例，可举出：LiCl、NaCl、KCl、MgCl2、CaCl2、LiOH、KOH、NaOH、RbOH、CsOH、Mg(OH)2、Ca(OH)2和Sr(OH)2等，优选NaOH、KOH，特别优选NaOH。电解液盐的浓度不特别限定，但作为下限，优选为0.01mol/L，特别优选为0.1mol/L，进一步优选为1mol/L，作为上限，优选为20mol/L，特别优选为10mol/L，进一步优选为8mol/L。在电解质盐的浓度小于0.01mol/L的情况下，存在负极金属的溶解性下降的担心。另一方面，在电解液盐的浓度超过20mol/L的情况下，存在金属空气电池的自放电被加速且电池特性下降的担心。电解液的pH优选为7以上，更优选为10以上，特别优选为14以上。2.金属空气电池本专利技术的金属空气电池的特征本文档来自技高网...

【技术保护点】
金属空气电池用电解液，其中，该电解液包含含有放电生成物的粗大化抑制剂的水溶液，该粗大化抑制剂包含含有选自S2‑阴离子、SCN‑阴离子和S2O32‑阴离子中的至少一种阴离子的盐，该电解液用于具有包含选自铝或镁中的至少一种金属的负极的金属空气电池。

【技术特征摘要】
2015.07.13 JP 2015-1400531.金属空气电池用电解液，其中，该电解液包含含有放电生成物的粗大化抑制剂的水溶液，该粗大化抑制剂包含含有选自S2-阴离子、SCN-阴离子和S2O32-阴离子中的至少一种阴离子的盐，该电解液用于具有包含选自铝或镁中的至少一种金属的负极的金属空气电池。2.权利要求1所述的电解液，其中，所述粗大化抑制剂为选自Na2S、NaSCN和Na2S2O3中的至少一种。3.权利要求1或2所述的电解液，其中，所述粗大化抑制剂的含量为0.001mol/L以上、0.1mol/L以下。4.权利要求1～3任一项所述的电解液，其中，所述水溶液是碱性的。5.权利要求1～4任一项所述的电解液，其中，所述水溶液含有NaOH作为电解质盐。6.权利要求1～5任一项所述的电解液，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶山博司，
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