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。提供可抑制金属空气电池的自放电的金属空气电池用电解液以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，其包含含有选自M2HPO4、M3PO4、M4P2O7、MH2PO2、M2H2P2O7、LHPO4、MLPO4、LHPO2、MLPO2、MLHP2O7、L2P2O7和LH2P2O7中的至少一种的自放电抑制剂(其中，M选自Li、K、Na、Rb、Cs和Fr中的任一种金属，L为选自Mg、Ca、Sr、Ba和Ra中的任一种金属)的水溶液。

【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和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技术，例如在专利文献1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
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，存在着会引起自放电这样的问题。本专利技术是鉴于上述实际情况而完成的，本专利技术的主目的是提供一种可抑制金属空气电池的自放电的金属空气电池用电解液，以及使用了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选自M2HPO4、M3PO4、M4P2O7、MH2PO2、M2H2P2O7、LHPO4、MLPO4、LHPO2、MLPO2、MLHP2O7、L2P2O7和LH2P2O7中的至少一种的自放电抑制剂(其中，M为选自Li、K、Na、Rb、Cs和Fr中的任一种金属，L为选自Mg、Ca、Sr、Ba和Ra中的任一种金属)的水溶液，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，上述自放电抑制剂优选为Na2H2P2O7。在本专利技术的金属空气电池用电解液中，上述自放电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，上述电解液为上述金属空气电池用电解液。本专利技术提供对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自放电进行抑制的方法，该方法为将上述的自放电抑制剂添加到电解液中的对金属空气电池的自放电进行抑制的方法。另外，本专利技术提供选自M2HPO4、M3PO4、M4P2O7、MH2PO2、M2H2P2O7、LHPO4、MLPO4、LHPO2、MLPO2、MLHP2O7、L2P2O7和LH2P2O7中的至少一种的自放电抑制剂(其中，M为选自Li、K、Na、Rb、Cs和Fr中的任一种金属，L为选自Mg、Ca、Sr、Ba和Ra中的任一种金属)作为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自放电抑制剂的应用。在本专利技术的应用中，上述负极优选包含铁作为杂质元素。专利技术效果根据本专利技术，可抑制金属空气电池的自放电。附图说明图1是示出本专利技术的金属空气电池的示意性构成的截面图。图2是比较了实施例1～5、比较例2相对于比较例1的开路电位保持时间的图。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选自M2HPO4、M3PO4、M4P2O7、MH2PO2、M2H2P2O7、LHPO4、MLPO4、LHPO2、MLPO2、MLHP2O7、L2P2O7和LH2P2O7中的至少一种的自放电抑制剂(其中，M为选自Li、K、Na、Rb、Cs和Fr中的任一种金属，L为选自Mg、Ca、Sr、Ba和Ra中的任一种金属)的水溶液，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，由于该负极与电解液相接触时，金属空气电池激烈地进行自放电，因此，存在着该电池的容量损失大这样的问题。由于因负极所包含的金属(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而形成局部电池，因此引起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，在铁表面进行水的还原分解反应，在负极中，进行铝的氧化反应(即，由离子化导致的溶出反应)。另一方面，在使用纯度高的金属作为用于负极的金属时，不易引起自放电，但存在着成本增加、实用化困难这样的问题。本专利技术人发现，通过在电解液中添加上述自放电抑制剂，可抑制金属空气电池的自放电。根据本专利技术的电解液，在金属空气电池放电时，自放电抑制剂所包含的阴离子优先吸附在负极金属所包含的作为杂质金属的铁等的金属的表面，由此抑制了杂质金属与电解液的直接接触。作为结果，可认为抑制了局部电池的形成，抑制了金属空气电池的自放电。作为自放电抑制剂所包含的阴离子，优选为选自PO23-、PO43-和P2O74-中的至少一种阴离子，特别优选P2O74-。作为自放电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+，进一步优选为Na+。上述阳离子是在电化学方面贱于铝及镁的金属的阳离子。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，就难以阻碍用于抑制自放电的、上述阴离子在负极金属中所包含的铁等杂质上的特殊吸附。另外，作为自放电抑制剂所包含的阳离子，除了上述金属阳离子以外，也可以包含1个以上的H+。作为自放电抑制剂的具体例，可举出：Na2HPO4、Na3PO4、Na4P2O7、NaH2PO2、Na2H2P2O7、MgHPO4、NaMgPO4、Mg2P2O7、MgHPO2、NaMgPO2、MgH2P2O7、NaMgHP2O7、Na2MgP2O7、KH2PO2、LiH2PO2、K3PO4、Li3PO4、K2HPO4、Li2HPO4、K4P2O7、Li4P2O7、K2H2P2O7、Li2H2P2O7、CaHPO4和Ca2P2O7等，优选Na2H2P2O7。电解液所包含的自放电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。电解质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，在电解质盐的浓度超过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，该电解液包含含有选自M2HPO4、M3PO4、M4P2O7、MH2PO2、M2H2P2O7、LHPO4、MLPO4、LHPO2、MLPO2、MLHP2O7、L2P2O7和LH2P2O7中的至少一种的自放电抑制剂的水溶液，其中，M为选自Li、K、Na、Rb、Cs和Fr中的任一种金属，L为选自Mg、Ca、Sr、Ba和Ra中的任一种金属，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 2015-1400351.金属空气电池用电解液，其中，该电解液包含含有选自M2HPO4、M3PO4、M4P2O7、MH2PO2、M2H2P2O7、LHPO4、MLPO4、LHPO2、MLPO2、MLHP2O7、L2P2O7和LH2P2O7中的至少一种的自放电抑制剂的水溶液，其中，M为选自Li、K、Na、Rb、Cs和Fr中的任一种金属，L为选自Mg、Ca、Sr、Ba和Ra中的任一种金属，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，所述自放电抑制剂为Na2H2P2O7。3.权利要求1或2所述的电解液，其中，所述自放电抑制剂的含量为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...

【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