本发明专利技术提供一种水系电解液电池的负极结构及具备该负极结构的水系电解液电池。在至少具备负极活性物质层的水系电解液电池的负极结构中，上述负极活性物质层包含由Li、Na、K、Ca、Mg、Zn、Al、Ag组成的组中的一种金属及含有该组中的至少一种以上金属的合金中的至少任一种作为负极活性物质，并且，在上述负极活性物质层的一面侧具备固体电解质层，所述固体电解质层包含具有下述式(1)的化学组成的Zr系石榴石型固体电解质。Li5+xLayZrzO12(式1)(其中，0＜x≤3、0≤y≤3、0≤z≤2)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种水系电解液电池的负极结构及具备该负极结构的水系电解液电池。
技术介绍
二次电池为如下所述电池可将随着化学反应而产生的化学能的减少量转换为电能并进行放电，除此之外，通过使电流沿与放电时相反方向流动，可将电能转换为化学能进行贮存(充电)。二次电池中，由于锂二次电池的能量密度较高，因而作为笔记本电脑及手机等的电源而得到广泛应用。在锂二次电池中，在使用石墨(表示成C6)作为负极活性物质的情况下，放电时负极进行式(I )的反应。C6Li — C6+Li++e、.. ( I )由式(I )生成的电子经由外部电路在外部负荷做功之后到达正极。而且，由式 (I )生成的锂离子(Li+)在夹持于负极和正极的电解质内从负极侧通过电渗透而移动到正极侧。另外，在使用钴酸锂(Lia4CoO2)作为正极活性物质的情况下，放电时正极进行式 (II )的反应。Li0 4Co02+0. 6Li++0. — LiCoO," ( II )充电时，负极及正极分别进行上述式(I )及式(II )的逆反应，使通过石墨层间混入锂的石墨(C6Li)在负极再生，使钴酸锂(Lia4CoO2)在正极再生，因而可进行再放电。在现有的锂二次电池中，随着充电和放电循环的重复，从锂金属电极通过电解液而使树枝状晶体逐渐成长，存在因该晶体和正电极接触而产生短路的问题点。作为以解决这样的课题为目的的技术，专利文献1公示了如下的带保护的阳极构成的技术，即，在带保护的阳极构成中，其构成包含具有第一面和第二面的活性金属阳极； 与阳极的第一面具有物理连续性的离子传导性保护膜构成；与阳极的第二面具有物理连续性的活性金属阳极背面；柔性密封构成物，与保护膜构成和阳极背面相对而将阳极包在阳极隔板之中，以维持电极、保护构成、背面之间的物理连续性的方式对电极的厚度变化具有顺应性，其中，离子传导性保护膜构成由以具备第一膜面和第二膜面的方式构成的一种以上的物质构成，所述第一膜面与和阳极接触的阳极活性金属具有化学互换性，所述第二膜面实际上对阳极隔板为非渗透性且具有化学互换性，以使实际上非渗透性的阻挡层位于阳极隔板的内部和外部之间的方式使密封构成与保护膜构成和阳极背面相对。专利文献1 日本特表2009-505355号公报上述专利文献1记载的带保护的阳极构成不是考虑到保护膜对电解液的耐性而设计的。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述情况而创立的，其目的在于提供一种水系电解液电池的负极结构及具备该负极结构的水系电解液电池。本专利技术的水系电解液电池的负极结构至少具备负极活性物质层，其特征在于，所述负极活性物质层包含由Li、Na、K、Ca、Mg、Zn、Al、Ag组成的组中的一种金属及含有该组中的至少一种以上金属的合金中的至少任一种作为负极活性物质，并且，在所述负极活性物质层的一面侧具备固体电解质层，所述固体电解质层包含具有下述式(1)的化学组成的 Zr系石榴石型固体电解质。Li5+xL￡iy&z012...(式 1)(其中，0 < χ彡3、0彡y彡3、0彡ζ彡2)这种构成的水系电解液电池的负极结构由于所述固体电解质层包含对水系电解液具有耐性的固体电解质，因而在装入到具有该水系电解液的电池时，不会使所述固体电解质层破损，其结果是，可提高电池的耐久性。作为本专利技术的水系电解液电池的负极结构的一实施方式，可以采用在所述负极活性物质层和所述固体电解质层之间具备非水系电解液层的构成。本专利技术的水系电解液电池的特征在于，在水系电解液层的一面侧具备正极，在另一面侧具备所述负极结构，所述负极结构中的所述固体电解质层面对所述水系电解液层配置。由于这种构成的水系电解液电池包含所述负极结构，因而负极的耐久性特别高。作为本专利技术的水系电解液电池的一实施方式，可以采用所述水系电解液电池为锂二次电池的构成。作为本专利技术的水系电解液电池的一实施方式，可以采用所述水系电解液电池为锂空气电池的构成。根据本专利技术，由于所述固体电解质层包含对水系电解液具有耐性的固体电解质， 因而在装入到具有该水系电解液的电池时，不会使所述固体电解质层破损，其结果是，可提高电池的耐久性。附图说明图1是表示将本专利技术的负极结构的第一典型例装入水系电解液电池使用的情况的剖面示意图；图2是表示将本专利技术的负极结构的第二典型例装入水系电解液电池使用的情况的剖面示意图；图3是本专利技术的水系电解液电池的第一典型例的剖面示意图；图4是本专利技术的水系电解液电池的第二典型例的剖面示意图；图5是表示对实施例1的固体电解质的浸渍于LiOH前(下段)及浸渍于LiOH后 (上段)的XRD图谱的图；图6是表示浸渍了实施例1的固体电解质的LiOH水溶液的固体电解质浸渍前(下段)及浸渍后(上段)的XRF图谱的图；图7是表示比较例1的固体电解质的浸渍于LiOH前(下段)及浸渍于LiOH后(上段)的XRD图谱的图；图8是表示比较例2的固体电解质的浸渍于LiOH前(下段)及浸渍于LiOH后 (上段)的XRD图谱的图；图9是表示浸渍了比较例2的固体电解质的LiOH水溶液的固体电解质浸渍前(下段)及浸渍后(上段)的XRF图谱的图。具体实施例方式1.水系电解液电池的负极结构本专利技术的水系电解液电池的负极结构至少具备负极活性物质层，其特征在于，上述负极活性物质层包含由Li、Na、K、Ca、Mg、Zn、Al、Ag组成的组中的一种金属及含有该组中的至少一种以上金属的合金中的至少任一种作为负极活性物质，并且，在上述负极活性物质层的一面侧具备固体电解质层，所述固体电解质层包含具有下述式(1)的化学组成的 Zr系石榴石型固体电解质。Li5+xLayZrz012 (式 1)(其中，0 < χ彡3、0彡y彡3、0彡ζ彡2)在负极活性物质使用锂金属、电解液使用水系电解液的水系电解液电池中，以往公知有为了使作为负极的锂和水系电解液分离而设有固体电解质层的例子。作为该固体电解质层所采用的固体电解质，公知有Li2Ti (PO4) 3-aipo4(ohara玻璃)。特别是在作为正极具备空气极的锂空气电池中，以锂等碱金属为负极活性物质进行放电的情况下，锂离子从负极溶解于水系电解液、氢氧化物阴离子从空气极溶解于水系电解液，水系电解液的液体性质快速向碱性变化。在将OHARA玻璃用于固体电解质层的现有电池中，可知，由于OHARA玻璃对碱性水溶液没有耐性，因而在碱性水溶液中溶解而分解 (Satoshi Hasegawa, et al. J. PowerSorces，2009，189，371 377)。因此，将 OHARA 玻璃用于固体电解质层的现有电池的寿命因依赖于OHARA玻璃的分解速度所以寿命极短。进而， 还认为OHARA玻璃分解之后，含有OHARA玻璃的固体电解质层的电阻增大。另外，OHARA玻璃分解的结果是，因固体电解质层遭受破坏，从而水系电解液层和负极活性物质接触而发生反应，有可能产生氢或产生发热等不好的状况。在上述的专利文献1的说明书的第58段记载有将Li5La3Ta2O12用作负极上的保护膜。但是，如在后述的实施例所示的那样，Li5La3Ta2O12那样的现有技术所使用的固体电解质(比较例幻对水系电解液不具有耐性。本专利技术的水系电解液电池的负极结构在水系电解液层和负极活性物质之间具备固体电解质层，该固体电本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种水系电解液电池的负极结构，至少具备负极活性物质层，其特征在于，所述负极活性物质层包含由Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ａｌ、Ａｇ组成的组中的一种金属及含有该组中的至少一种以上金属的合金中的至少任一种作为负极活性物质，并且，在所述负极活性物质层的一面侧具备固体电解质层，所述固体电解质层包含具有下述式（１）的化学组成的Ｚｒ系石榴石型固体电解质，Ｌｉ５＋ｘＬａｙＺｒｚＯ１２ （式１）（其中，０＜ｘ≤３、０≤ｙ≤３、０≤ｚ≤２）。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：广濑宽，中西真二，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP
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