LDH隔板及锌二次电池制造技术

本发明专利技术提供一种LDH隔板，其能够更进一步有效地抑制由锌枝晶所引起的短路。该LDH隔板包括多孔质基材、以及将多孔质基材的孔封堵的层状双氢氧化物(LDH)。LDH由包含Mg、Al、Ti及OH基的多个氢氧化物基本层、以及介于多个氢氧化物基本层间的由阴离子及H

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】LDH隔板及锌二次电池
本专利技术涉及LDH隔板及锌二次电池。
技术介绍
已知：镍锌二次电池、空气锌二次电池等锌二次电池中，在充电时，金属锌从负极呈枝晶状析出，贯穿无纺布等隔板的空隙而到达正极，结果引起短路。像这样的由锌枝晶所引起的短路会导致反复充放电寿命的缩短。为了应对上述问题，提出了具备层状双氢氧化物(LDH)隔板的电池，其使氢氧化物离子选择性地透过，并且，阻止锌枝晶贯穿。层状双氢氧化物(LDH)为：在堆叠的氢氧化物基本层之间具有作为中间层的可交换的阴离子及H2O的物质。例如，专利文献1(国际公开第2013/118561号)中公开如下内容，即，在镍锌二次电池中，将LDH隔板设置于正极与负极之间。另外，专利文献2(国际公开第2016/076047号)中公开了具备与树脂制外框嵌合或接合的LDH隔板的隔板结构体，且公开了LDH隔板具备具有不透气性和/或不透水性的程度的高致密性。另外，该文献中还公开了LDH隔板能够与多孔质基材复合化。此外，专利文献3(国际公开第2016/067884号)中公开了在多孔质基材的表面形成LDH致密膜而得到复合材料(LDH隔板)的各种方法。该方法包括如下工序，即，使能够提供LDH的结晶生长起点的起点物质均匀地附着于多孔质基材，在原料水溶液中对多孔质基材实施水热处理，从而使LDH致密膜形成于多孔质基材的表面。专利文献1～3的实施例中公开的LDH均为氢氧化物基本层包含Mg及Al的Mg、Al-LDH。另一方面，专利文献4(国际公开第2017/221989号)中公开了如下含有LDH功能层及复合材料(即LDH隔板)，其包含LDH，该LDH由包含Ni、Al、Ti及OH基的多个氢氧化物基本层、以及介于多个氢氧化物基本层间的由阴离子及H2O构成的中间层构成。另外，专利文献5(国际公开第2017/221531号)中公开了如下的含有LDH功能层及复合材料(即LDH隔板)，其包含LDH，该LDH由以Ni、Ti及OH基构成的多个氢氧化物基本层、以及介于多个氢氧化物基本层间的由阴离子及H2O构成的中间层构成。现有技术文献专利文献专利文献1:国际公开第2013/118561号专利文献2:国际公开第2016/076047号专利文献3:国际公开第2016/067884号专利文献4:国际公开第2017/221989号专利文献5:国际公开第2017/221531号
技术实现思路
在采用如上所述的LDH隔板来构成镍锌电池等锌二次电池的情况下，能够以某种程度防止由锌枝晶所引起的短路等。然而，期望对防止枝晶短路的效果进行进一步改善。本专利技术的专利技术人最近得到如下见解，即，通过由包含Mg、Al、Ti及OH基的规定元素或离子构成LDH的氢氧化物基本层，能够提供可更进一步有效地抑制由锌枝晶所引起的短路的LDH隔板。因此，本专利技术的目的在于，提供能够更进一步有效地抑制由锌枝晶所引起的短路的LDH隔板。根据本专利技术的一个方案，提供一种LDH隔板，其包括多孔质基材、以及将所述多孔质基材的孔封堵的层状双氢氧化物(LDH)，所述LDH隔板的特征在于，所述LDH由包含Mg、Al、Ti及OH基的多个氢氧化物基本层、以及介于所述多个氢氧化物基本层间的由阴离子及H2O构成的中间层构成。根据本专利技术的另一个方案，提供一种锌二次电池，其具备所述LDH隔板。根据本专利技术的另一个方案，提供一种固体碱性燃料电池，其具备所述LDH隔板。附图说明图1是示意性地表示本专利技术的LDH隔板的示意截面图。图2A是表示例1～5中所使用的He透过率测定系统的一例的示意图。图2B是图2A所示的测定系统中使用的试样保持件及其周边构成的示意截面图。图3是表示例1～5中所使用的电化学测定系统的示意截面图。图4A是例1中所制作的LDH隔板的表面SEM图像。图4B是例1中所制作的LDH隔板的X射线衍射结果。图5A是例2中所制作的LDH隔板的表面SEM图像。图5B是例2中所制作的LDH隔板的X射线衍射结果。图6A是例3中所制作的LDH隔板的表面SEM图像。图6B是例3中所制作的LDH隔板的X射线衍射结果。图7A是例4中所制作的LDH隔板的表面SEM图像。图7B是例4中所制作的LDH隔板的X射线衍射结果。图8A是例5(比较)中所制作的LDH隔板的表面SEM图像。图8B是例5(比较)中所制作的LDH隔板的X射线衍射结果。图9A是具有裂纹的LDH隔板的表面SEM图像。图9B是图9A所示的LDH隔板的截面SEM图像。具体实施方式LDH隔板像图1中示意性地表示示意截面图那样，本专利技术的LDH隔板10包括：多孔质基材12以及层状双氢氧化物(LDH)14。应予说明，本说明书中“LDH隔板”为包含LDH的隔板，且定义为专门利用LDH的氢氧化物离子传导性而使氢氧化物离子选择地通过的隔板。此外，图1中描绘成LDH14的区域在LDH隔板10的上表面与下表面之间不连续，这是因为作为截面按二维进行描绘，在考虑了进深方向的三维上，LDH14的区域在LDH隔板10的上表面与下表面之间连续，由此，可确保LDH隔板10的氢氧化物离子传导性。LDH隔板10中，LDH14将多孔质基材12的孔封堵。不过，多孔质基材12的孔不需要完全被封堵，可以稍微存在残留气孔P。该LDH14由多个氢氧化物基本层、以及介于这些多个氢氧化物基本层间的中间层构成。氢氧化物基本层包含Mg、Al、Ti及OH基。中间层由阴离子及H2O构成。氢氧化物基本层与中间层的交替层叠结构本身与通常已知的LDH的交替层叠结构基本相同，不过，本专利技术中，由包含Mg、Al、Ti及OH基的规定元素或离子构成LDH的氢氧化物基本层，由此能够提供可更进一步有效地抑制由锌枝晶所引起的短路的LDH隔板。如上所述，本专利技术中的LDH14的氢氧化物基本层包含Mg、Al、Ti及OH基。LDH14中的Mg可以采用镁离子的形态。关于LDH14中的镁离子，认为典型的为Mg2+，不过，也可以有其他价数，因此，没有特别限定。LDH14中的Al可以采用铝离子的形态。关于LDH14中的铝离子，认为典型的为Al3+，不过，也可以有其他价数，因此，没有特别限定。LDH14中的Ti可以采用钛离子的形态。关于LDH14中的钛离子，认为典型的为Ti4+，不过，也可以有Ti3+等其他价数的钛离子，因此，没有特别限定。氢氧化物基本层包含Mg、Al、Ti及OH基即可，也可以包含其他元素或离子。例如，LDH14或氢氧化物基本层中可以包含Y和/或Zn。另外，在LDH或氢氧化物基本层中包含Y和/或Zn的情况下，LDH或氢氧化物基本层中可以不含Al或Ti。不过，氢氧化物基本层优选包含Mg、Al、Ti及OH基作为主要构成要素。即，氢氧化物基本层优选主要由Mg、Al、Ti及OH基构成。因此，氢氧化物基本层的典型方案为由Mg、Al、Ti、OH基及有时存在的不可避免的杂质本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LDH隔板，其包括多孔质基材、以及将所述多孔质基材的孔封堵的层状双氢氧化物亦即LDH，/n所述LDH隔板的特征在于，/n所述LDH由包含Mg、Al、Ti及OH基的多个氢氧化物基本层、以及介于所述多个氢氧化物基本层间的且由阴离子及H

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181213 JP PCT/JP2018/045885;20181213 JP PCT/JP201.一种LDH隔板，其包括多孔质基材、以及将所述多孔质基材的孔封堵的层状双氢氧化物亦即LDH，
所述LDH隔板的特征在于，
所述LDH由包含Mg、Al、Ti及OH基的多个氢氧化物基本层、以及介于所述多个氢氧化物基本层间的且由阴离子及H2O构成的中间层构成。


2.根据权利要求1所述的LDH隔板，其特征在于，
所述LDH由Mg、Al、Ti及OH基构成，或者，由Mg、Al、Ti、OH基及不可避免的杂质构成。


3.根据权利要求1或2所述的LDH隔板，其特征在于，
利用能量分散型X射线分析亦即EDS而确定的、所述LDH中的Ti/Al的原子比为0.5～12。


4.根据权利要求1～3中的任一项所述的LDH隔板，其特征在于，
利用能量分散型X射线分析亦即EDS而确定的、所述LDH中的Ti/(Mg+Ti+Al)的原子比为0.1～0.7。


5.根据权利要求1～4中的任一项所述的LDH隔板，其特征在于，
利用能量分散型X射线分析亦...

【专利技术属性】
技术研发人员：山本翔，犬饲直子，横山昌平，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP