空气二次电池用催化剂的制造方法、空气二次电池的制造方法、空气二次电池用催化剂以及空气二次电池技术

电池(2)具备有包含隔着隔膜(16)重叠的空气极(14)和负极(12)的电极群(6)、以及将电极群(6)与碱性电解液一同收纳的收纳袋(18)，空气极(14)包含空气二次电池用催化剂，该空气二次电池用催化剂通过空气二次电池用催化剂的制造方法进行制造，该方法包括：配制铋钌氧化物的前体的前体配制工序、将由该前体配制工序所获得的铋钌氧化物的前体烧成而形成铋钌氧化物的烧成工序、以及将由该烧成工序所获得的铋钌氧化物浸渍于硝酸水溶液中的硝酸处理工序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】空气二次电池用催化剂的制造方法、空气二次电池的制造方法、空气二次电池用催化剂以及空气二次电池
本专利技术涉及空气二次电池用催化剂的制造方法、空气二次电池的制造方法、空气二次电池用催化剂以及空气二次电池。
技术介绍
近年来，作为高效且洁净的能量转化装置，以大气中的氧作为正极活性物质的空气二次电池正越来越受关注。其中，作为电解液使用碱性水溶液(碱性电解液)且负极具备有可以储存、释放为负极活性物质的氢的储氢合金的空气氢二次电池，由于具有如下优点，因此被期待作为新一代的二次电池。首先其优点有，由于正极活性物质为空气中的氧，空气氢二次电池无需在电池内确保用于储藏正极活性物质的空间，若省下该空间，则可以实现相应多的电池的省空间化。此外其优点有，在不省下该空间而将其利用于储氢合金的储藏时，由于空气氢二次电池的电池容量仅依赖于负极容量，因此随着储氢合金的量增加，可以实现相应多的高容量化。即，空气氢二次电池与同样使用储氢合金的镍氢二次电池相比，也许能够获得更高的能量密度。在像上述的空气氢二次电池那样使用碱性电解液的空气二次电池中，空气极中发生如下所示的充放电反応。放电：O2+2H2O+4e-→4OH-···(I)充电：4OH-→O2+2H2O+4e-···(II)空气氢二次电池的空气极在放电时如反应式(I)所示，将氧还原并生产氢氧根离子，而在充电时如反应式(II)所示，生成氧和水。在空气极产生的氧由空气极向大气开放的部分被释放至大气中。为如上所述的空气氢二次电池正极的空气极中，作为催化剂使用焦绿石型氧化物。该焦绿石型氧化物可例举过渡元素氧化物，已知有例如专利文献1所公开的铋钌氧化物。该铋钌氧化物对于氧产生和氧还原具有催化活性，因此用于空气氢二次电池的正极。该铋钌氧化物例如通过如下制造方法制造：以硝酸铋和氯化钌作为起始原料并通过共沉淀法生成前体，随后将该前体烧成。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开2016-152068号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题然而，上述铋钌氧化物的制造方法中，其过程中形成副产物。如果使用混入该副产物的催化剂制备空气极，对具备该空气极的空气氢二次电池进行充放电循环，则虽然铋钌氧化物自身不发生溶解析出反应，但是上述副产物发生溶解析出反应。详细而言，伴随着电池充放电时的化学反应(以下称为电池反应)，副产物中的金属成分(主要是铋)的溶解析出反应反复发生，金属成分在极板上呈树枝状析出，即进行树枝状结晶生长。如果此类金属成分进行树枝状结晶生长，则该金属成分在隔膜中延伸开，最终刺穿隔膜。其结果为，产生发生微小短路的问题。如果发生这样的微小短路，则在电池内部正极与负极之间，不仅存在通过电解质的离子传导性，还会存在电子传导性。存在电子传导性的情况下，电池会发生自身放电。由于金属成分的树枝状结晶生长会随着充放电循环而増加，因此随着充放电循环的进行自身放电量也会增加。其结果为，电池的放电容量在比较少的循环数下发生下降，电池寿命较早地耗尽。因此，希望开发出即使在重复充放电的情况下，放电容量的下降也相较以往不容易发生的，放电容量稳定的空气二次电池。本专利技术是基于上述事实而完成的，其目的在于，提供可以抑制微小短路发生的空气二次电池用催化剂的制造方法、空气二次电池的制造方法、空气二次电池用催化剂以及空气二次电池。解决技术问题所采用的技术方案为了达成上述目的，根据本专利技术，提供空气二次电池用催化剂的制造方法，其为空气二次电池的空气极所用的空气二次电池用催化剂的制造方法，其特征为，包括配制焦绿石型氧化物的前体的前体配制工序、将所述前体烧成而形成焦绿石型氧化物的烧成工序、以及将由所述烧成工序获得的所述焦绿石型氧化物浸渍于酸性水溶液中进行酸处理的酸处理工序。所述焦绿石型氧化物优选为焦绿石型过渡元素氧化物，其具有以通式：A2-XB2-YO7-Z(其中，X、Y、Z各自表示0以上1以下的数值，A表示选自Bi、Pb、Tb、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Mn、Y、Zn的至少1种元素，B表示选自Ru、Ir、Si、Ge、Ta、Sn、Hf、Zr、Ti、Nb、V、Sb、Rh、Cr、Re、Sc、Co、Cu、In、Ga、Cd、Fe、Ni、W、Mo的至少1种元素。)所表示的组成。所述酸性水溶液优选为硝酸水溶液、盐酸水溶液和硫酸水溶液中任一者。所述焦绿石型过渡元素氧化物优选为焦绿石型铋钌氧化物。优选实施所述酸处理，使得将所述铋钌氧化物中所含的铋的量记为X、钌的量记为Y时，所述铋的量相对于所述钌的量的比X/Y的值在0.90以下。优选实施所述酸处理，使得所述铋的量相对于所述钌的量的比X/Y的值在0.80以上。此外，根据本专利技术，提供空气二次电池的制造方法，其包括将包含空气二次电池用催化剂的空气极合剂担载于空气极基材上以制造空气极的空气极制造工序、将负极合剂担载于负极基材上以制造负极的负极制造工序、将所述空气极与所述负极隔着隔膜重叠以形成电极群的电极群形成工序、以及将所述电极群与碱性电解液一同收纳在容器中的收纳工序，所述空气二次电池用催化剂通过上述空气二次电池用催化剂的制造方法的任一者制造。所述负极制造工序优选进一步包含使所述负极合剂含有储氢合金的步骤。此外，根据本专利技术，提供空气二次电池用催化剂，其为空气二次电池的空气极所用的空气二次电池用催化剂，其特征为，包含已实施浸渍于酸性水溶液中的酸处理而除去制造过程中产生的副产物的状态下的焦绿石型氧化物。所述焦绿石型氧化物优选为焦绿石型过渡元素氧化物，其具有以通式：A2-XB2-YO7-Z(其中，X、Y、Z各自表示0以上1以下的数值，A表示选自Bi、Pb、Tb、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Mn、Y、Zn的至少1种元素，B表示选自Ru、Ir、Si、Ge、Ta、Sn、Hf、Zr、Ti、Nb、V、Sb、Rh、Cr、Re、Sc、Co、Cu、In、Ga、Cd、Fe、Ni、W、Mo的至少1种元素。)所表示的组成。所述焦绿石型过渡元素氧化物优选为铋钌氧化物。所述铋钌氧化物中，将所述铋钌氧化物中所含的铋的量记为X、钌的量记为Y时，优选所述铋的量相对于所述钌的量的比X/Y的值在0.90以下。所述铋的量相对于所述钌的量的比X/Y的值优选在0.80以上。此外，根据本专利技术，提供空气二次电池，其具备包含隔着隔膜重叠的空气极和负极的电极群、以及将所述电极群与碱性电解液一同收纳的容器，所述空气极包含上述空气二次电池用催化剂的任一者。所述负极优选包含储氢合金。专利技术效果本专利技术的空气二次电池用催化剂的制造方法包含将焦绿石型氧化物浸渍于酸性水溶液中进行酸处理的酸处理工序，通过经历该酸处理工序，可以除去焦绿石型氧化物的副产物，防止伴随副产物中金属成分的溶解析出反应生成树枝状结晶。由此，根据本专利技术，可以提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.空气二次电池用催化剂的制造方法，其为空气二次电池的空气极所用的空气二次电池用催化剂的制造方法，其特征为，包括：/n配制焦绿石型氧化物的前体的前体配制工序、/n将所述前体烧成而形成焦绿石型氧化物的烧成工序、/n以及将由所述烧成工序获得的所述焦绿石型氧化物浸渍于酸性水溶液中进行酸处理的酸处理工序。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180330 JP 2018-0664541.空气二次电池用催化剂的制造方法，其为空气二次电池的空气极所用的空气二次电池用催化剂的制造方法，其特征为，包括：
配制焦绿石型氧化物的前体的前体配制工序、
将所述前体烧成而形成焦绿石型氧化物的烧成工序、
以及将由所述烧成工序获得的所述焦绿石型氧化物浸渍于酸性水溶液中进行酸处理的酸处理工序。


2.如权利要求1所述的空气二次电池用催化剂的制造方法，其中，所述焦绿石型氧化物为焦绿石型过渡元素氧化物，其具有以通式：A2-XB2-YO7-Z所表示的组成，其中，X、Y、Z各自表示0以上1以下的数值，A表示选自Bi、Pb、Tb、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Mn、Y、Zn的至少1种元素，B表示选自Ru、Ir、Si、Ge、Ta、Sn、Hf、Zr、Ti、Nb、V、Sb、Rh、Cr、Re、Sc、Co、Cu、In、Ga、Cd、Fe、Ni、W、Mo的至少1种元素。


3.如权利要求1或2所述的空气二次电池用催化剂的制造方法，其中，所述酸性水溶液为硝酸水溶液、盐酸水溶液和硫酸水溶液中任一者。


4.如权利要求2或3所述的空气二次电池用催化剂的制造方法，其中，所述焦绿石型过渡元素氧化物为焦绿石型铋钌氧化物。


5.如权利要求4所述的空气二次电池用催化剂的制造方法，其中，实施所述酸处理，使得将所述铋钌氧化物中所含的铋的量记为X、钌的量记为Y时，所述铋的量相对于所述钌的量的比X/Y的值在0.90以下。


6.如权利要求5所述的空气二次电池用催化剂的制造方法，其中，实施所述酸处理，使得所述铋的量相对于所述钌的量的比X/Y的值在0.80以上。


7.空气二次电池的制造方法，其包括：
将包含空气二次电池用催化剂的空气极合剂担载于空气极基材上以制造空气极的空气极制造工序、
将负极合剂担载于负极基材上以制造负极的负极制造工序、
将所述空气极与所述负极...

【专利技术属性】
技术研发人员：夘野木升平，梶原刚史，远藤贤大，安冈茂和，渡部芳克，
申请(专利权)人：FDK株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP