【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及空气极/隔板接合体及金属空气二次电池。
技术介绍
1、作为创新电池候选之一，可以举出金属空气二次电池。对于金属空气二次电池，作为正极活性物质的氧由空气中供给，因此，能够将电池容器内的空间最大限度地用于负极活性物质的填充，由此原理上能够实现较高的能量密度。例如，在将锌用作负极活性物质的锌空气二次电池中，作为电解液，使用氢氧化钾等碱性水溶液，为了防止正负极间的短路而使用隔板(隔壁)。在放电时，如以下的反应式所示，在空气极(正极)侧，o2被还原而生成oh-，另一方面，在负极，锌被氧化而生成zno。
2、正极：o2+2h2o+4e-→4oh-
3、负极：2zn+4oh-→2zno+2h2o+4e-
4、不过，已知：锌空气二次电池、镍锌二次电池等锌二次电池中，在充电时，金属锌从负极以枝晶状析出，贯穿无纺布等隔板的空隙而到达正极，结果引起短路。该由锌枝晶引起的短路导致反复充放电寿命缩短。另外，锌空气二次电池中还存在如下问题，即，空气中的二氧化碳穿过空气极而溶解于电解液中，析出碱式碳酸盐而使电池性能降低。上述同样的问题在锂空气二次电池中也有可能发生。
5、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。例如，专利文献1(国际公开第2013/073292号)中公开了如下内容，即，在锌空气二次电池中，将ldh隔板设置于空气极与负极之间，以防止由锌枝晶导致的正负极间的短路及二氧化碳的混入。另外，专利文献2(国际公开第20
6、另外，在锌空气二次电池等金属空气二次电池的领域中，提出了在ldh隔板上设置有空气极层的空气极/隔板接合体。专利文献4(国际公开第2015/146671号)中公开一种空气极/隔板接合体，其在ldh隔板上具备包含空气极催化剂、电子传导性材料及氢氧化物离子传导性材料的空气极层。另外，专利文献5(国际公开第2020/246176号)中公开一种空气极/隔板接合体，该空气极/隔板接合体具备：ldh隔板等氢氧化物离子传导致密隔板；界面层，其包含氢氧化物离子传导材料及导电性材料；以及空气极层，其包括将多孔性集电体及其表面覆盖的由层状双氢氧化物(ldh)构成的最外催化剂层。该界面层中所含的氢氧化物离子传导材料具有多个板状粒子的形态，这些多个板状粒子以垂直或倾斜的方式粘结于氢氧化物离子传导致密隔板的主面。该专利文献5中，ldh隔板以包含ldh和/或类ldh化合物的隔板的形式被公开，类ldh化合物定义为：虽然也许不能称为ldh、但类似于ldh的层状结晶结构的氢氧化物和/或氧化物。
7、现有技术文献
8、专利文献
9、专利文献1：国际公开第2013/073292号
10、专利文献2：国际公开第2016/076047号
11、专利文献3：国际公开第2016/067884号
12、专利文献4：国际公开第2015/146671号
13、专利文献5：国际公开第2020/246176号
技术实现思路
1、不过，金属空气电池中的空气极反应在氢氧化物离子、氧及电子齐备的三相界面(由氢氧化物离子传导相、电子传导相及气相这三相构成)发生，因此，期望在空气极内尽量多地确保其反应场。就这一点而言，通常的采用了高分子多孔质隔板的金属空气电池中，因隔板的多孔性，电解液能够容易地侵入于空气极内。因此，电解液能够承担空气极内的氢氧化物离子传导，所以，能够期待高离子传导性。但是，作为强碱的电解液中，溶解氧量较少，因此，如果催化剂由电解液覆盖，则朝向催化剂的氧供给不足。结果，认为：反应多数情况下在存在于电解液与气相的界面的催化剂上发生，即，反应场被限定于电解液与气相的界面。另外，上述的应用了高分子多孔质隔板的金属空气电池为开放体系，因此，存在如下问题，即，因为空气中的二氧化碳而在空气极内生成碳酸钾，将气孔堵塞，或者因为从隔板透过的二氧化碳而导致电解液的电阻逐渐增加。
2、另一方面，使用了ldh隔板等氢氧化物离子传导隔板的金属空气电池中，通过隔板的致密性，能够抑制电解液侵入于空气极内。因此，能够避免因二氧化碳而产生的上述各问题。但是，为了使反应在空气极内发生，需要配置固相的氢氧化物离子传导体。这种情况下，氢氧化物离子传导能够尽可能地扩大反应场，不过，与作为氢氧化物离子传导介质使用电解液的空气电池(应用了高分子多孔质隔板的空气电池)相比较，氢氧化物离子传导体的固体自身的电阻比电解液高，此外，也无法忽略固体间的界面电阻，因此，相对于电子及气体的传导或扩散而言，氢氧化物离子的传导或扩散有可能成为瓶颈(速度控制阶段)。
3、虽说如此，不过，如上所述，使用了ldh隔板等氢氧化物离子传导致密隔板的金属空气二次电池具有能够防止由金属枝晶所引起的正负极间的短路及二氧化碳的混入这一优异的优点。另外，还具有通过氢氧化物离子传导致密隔板的致密性而能够抑制电解液中所含的水分蒸发这一优点。因此，期望能够充分发挥上述优点且降低氢氧化物离子的传导或扩散所伴随的问题。
4、本专利技术的专利技术人最近得到如下见解：通过在氢氧化物离子传导隔板的一面侧设置厚度1000nm以下的空气极层，可以提供由电子、气体及氢氧化物离子的传导或扩散所引起的扩散电阻、固体间的界面电阻降低、从而能够实现电池电阻降低的空气极/隔板接合体。
5、因此，本专利技术的目的在于，提供由电子、气体及氢氧化物离子的传导或扩散所引起的扩散电阻、固体间的界面电阻降低、由此能够实现电池电阻降低的空气极/隔板接合体。
6、根据本专利技术，提供以下方案。
7、[方案1]
8、一种空气极/隔板接合体，其中，具备：
9、氢氧化物离子传导隔板，其包含氢氧化物离子传导固体电解质；
10、厚度1000nm以下的空气极层，其设置于所述氢氧化物离子传导隔板的一面侧，包含氢氧化物离子传导材料、电子传导材料及空气极催化剂(其中，所述氢氧化物离子传导材料能够为与所述氢氧化物离子传导固体电解质或所述空气极催化剂相同的材料，另外，所述电子传导材料能够为与所述空气极催化剂相同的材料)。
11、[方案2]
12、根据方案1所述的空气极/隔板接合体，其中，
13、所述空气极/隔板接合体在所述氢氧化物离子传导隔板与所述空本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种空气极/隔板接合体，其中，具备：
2.根据权利要求1所述的空气极/隔板接合体，其中，
3.根据权利要求2所述的空气极/隔板接合体，其中，
4.根据权利要求2或3所述的空气极/隔板接合体，其中，
5.根据权利要求1所述的空气极/隔板接合体，其中，
6.根据权利要求5所述的空气极/隔板接合体，其中，
7.根据权利要求1～3、5及6中的任一项所述的空气极/隔板接合体，其中，
8.根据权利要求2或3所述的空气极/隔板接合体，其中，
9.根据权利要求1～3、5及6中的任一项所述的空气极/隔板接合体，其中，
10.根据权利要求9所述的空气极/隔板接合体，其中，
11.一种金属空气二次电池，其中，
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种空气极/隔板接合体，其中，具备：
2.根据权利要求1所述的空气极/隔板接合体，其中，
3.根据权利要求2所述的空气极/隔板接合体，其中，
4.根据权利要求2或3所述的空气极/隔板接合体，其中，
5.根据权利要求1所述的空气极/隔板接合体，其中，
6.根据权利要求5所述的空气极/隔板接合体，其...
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