一种用于金属-空气电池的空气电极(6)，包括空气电极催化剂和导电材料，并且所述空气电极催化剂包含层状复氢氧化物(11、12)。通过将本发明专利技术的空气电极(6)结合在金属-空气电极中可以提高放电容量。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于金属-空气电池的空气电极和设置有该空气电极的金属-空气电池，所述空气电极能够通过被结合在金属-空气电池中来提高放电容量。相关技术描述金属-空气电池是对于负电极活性材料使用单质金属或金属化合物以及对于正电极活性材料使用氧的可再充电的电池。由于待用作正电极活性材料的氧得自空气，所以没有必要将正电极活性材料密封在这样的电池中。理论上这允许金属-空气 电池具有比使用固体正电极活性材料的二次电池大的容量。在作为一种类型的金属-空气电池的锂-空气电池中，在放电期间在负电极处进行下式(I)的反应。2Li — 2Li++2e_(I)在式(I)中产生并且输出到外部电路的电子在外部负荷中做功，然后所述电子达到空气电扱。在式(I)中产生的锂离子(Li+)通过电渗在保持在负电极和空气电极之间的电解质内从负电极侧向空气电极侧迁移。此外，在放电期间在空气电极处进行下式(II)和(III)的反应。2Li.+02+2e-— Li2O2(II)2Li+l/202+2e-— Li2O(III)所产生的过氧化锂(Li2O2)和氧化锂(Li2O)作为固体累积在空气电极上。在充电期间，在负电极处进行式⑴的逆反应，同时在空气电极处进行式(II)和(III)的逆反应，由此使得金属锂在负电极处再生并且使得能够再充电。近年来，已经对对于负电极活性材料使用碱金属元素(包括锂)的金属-空气电池进行了相当多的研究。日本专利申请公开2010-108904 (JP-A-2010-108904)公开了ー种具有负电极、空气电极和电解质的金属-空气电池，所述负电极具有包含具有碱金属元素的负电极活性材料的负电极层和对负电极层实施电流收集的负电极集流器，所述空气电极具有包含导电材料的空气电极层和对空气电极实施电流收集的空气电极集流器，所述电解质层在所述负电极和所述空气电极之间传导金属离子，其中所述空气电极集流器由碳材料或高电子传导性陶瓷材料构成。在JP-A-2010-108904中描述了ー个实验实施例(实施例I)，其中对于空气电极使用ニ氧化锰(MnO2)。然而，如在随后描述的实施例中所指出的，由于该申请的专利技术人所进行的研究，确定MnO2对催化剂具有少量的活性位点。
技术实现思路
本专利技术提供用于金属-空气电池的空气电极和设置有该空气电极的金属-空气电池，所述空气电极能够通过被结合在金属-空气电池中来提高放电容量。本专利技术的第一方面是ー种用于金属-空气电池的空气电极，所述空气电极包含空气电极催化剂和导电材料，其中所述空气电极催化剂包含层状复氢氧化物。在本专利技术的用于金属-空气电池的空气电极中，构成所述层状复氢氧化物的层可以在{003}面取向。在本专利技术的用于金属-空气电池的空气电极中，所述层状复氢氧化物可以具有带正电的阳离子层和带负电的阴离子层，和所述阳离子层可以包含具有相互不同的化合价的至少两种或更多种类型的金属阳离子。在本专利技术的用于金属-空气电池的空气电极中，所述阴离子层可包含水合水。在本专利技术的用于金属-空气电池的空气电极中，所述阴离子层可以包含选自氟离子(F_)、氯离子(CD、溴离子(Br_)、碘离子(1_)、碳酸根离子(C032_)、硫酸根离子(S042_)、硝酸根离子(NO3-)、氢氧根离子(0H_)和羧酸根离子(R-CO2-:其中R代表选自具有I至5个碳原子的烷基的取代基)的阴离子。 在本专利技术的用于金属-空气电池的空气电极中，所述层状复氢氧化物的组成的实例包括由下式(I)代表的组成 (I)(其中M2+ 代表选自 Mg2+、Mn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Cu2+ 和 Zn2+ 的ニ价金属离子，M3+ 代表选自 Al3+、Cr3+、Fe3+、Co3+ 和 In3+ 的三价金属离子，An^ 代表选自 F' Cl' Br\ I' CO32' SO42'N03_、OF和R-C02_的n价阴离子，R代表选自具有I至5个碳原子的烷基的取代基，0 < x<1，并且y是大于零的实数)。根据本专利技术第二方面的金属-空气电池是至少设置有空气电极、负电极、和介于所述空气电极和所述负电极之间的电解质的空气-金属电池，其中所述空气电极是根据本专利技术第一方面的用于金属-空气电池的空气电扱。根据本专利技术，对于空气电极催化剂使用层状复氢氧化物使得能够改善被还原的氧的量并且表现出高放电容量。附图说明下面将參考附图描述本专利技术的示例性实施方案的特征、优点和技术以及エ业重要性，附图中类似的附图标记表示类似的要素，并且其中图I是用于本专利技术的层状复氢氧化物的层结构的示意图；图2是示意性显示沿根据本专利技术的金属-空气电池的层结构的一个实例的层叠方向截取的横截面的图。具体实施例方式本专利技术的用于空气-金属电池的空气电极是ー种用于金属-空气电池的空气电扱，所述空气电极包含空气电极催化剂和导电材料，并且所述空气电极催化剂包含层状复氢氧化物。在本专利技术中，复氢氧化物是指通过复合两种类型的金属氢氧化物(或三种类型的金属氢氧化物或更多)所形成的高级化合物。此外，在本专利技术中，层状复氢氧化物是指其中复氢氧化物规则取向并且具有ニ维膨胀的板状晶体，并且所述板状晶体层叠为两层或更多层。构成本专利技术中使用的层状复氢氧化物的层优选在固定的方向上取向，这是因为所述层的边缘能够用作还原的氧吸附位点。用于本专利技术的层状复氢氧化物更优选在{003}面取向。这是因为存在包括层状复氢氧化物并且通常在{003}面取向的许多层状结构，并且在1003}面取向的层状结构中，吸附位点以规则的间隔连续形成。另外，在说明书中，用于描述晶体平面的命名法为使用括号来代表等效面的组。例如，(003)面、(030)面、(300)面、(00 * )面、(0 * 0)面和(* 00)面(在上述命名法中，用星号(女)代表的数字是指“3 ”(3tilde))全都是指{003}面。用于本专利技术的层状复氢氧化物设置有带正电的阳离子层(氢氧化物基础层)和带负电的阴离子层(中间层)，并且阳离子层优选包含具有相互不同的化合价的至少两种或更多种类型的金属阳离子。其中，阴离子层优选包含水合水。此外，阴离子优选包含选自氟离子(F_)、氯离子(CD、溴离子(&■_)、碘离子(r)、碳酸根离子(co32_)、硫酸根离子(so42_)、硝酸根离子(NO3-)、氢氧根离子(0H_)和羧酸根离子(R-CO2-:其中R代表选自具有I至5个碳原子的烷基的取代基)的阴离子。 满足所有上述条件的层状复氢氧化物的结构的一个实例包括由下式(I)代表的结构 (I)(其中M2+ 代表选自 Mg2+、Mn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Cu2+ 和 Zn2+ 的ニ价金属离子，M3+ 代表选自 Al3+、Cr3+、Fe3+、Co3+ 和 In3+ 的三价金属离子，An^ 代表选自 F' Cl' Br\ I' CO32' SO42'N03_、OF和R-C02_的n价阴离子，R代表选自具有I至5个碳原子的烷基的取代基，0 < x<1，并且y是大于零的实数)。层状复氢氧化物具有层状结构，并且具有层间结合阴离子的性能(所谓的插入)。在该层状结构内，由于用三价金属离子代替(放入液体溶液中)部分ニ价金属离子，所以阳离子层具有正电荷，并且用于通过将阴离子结合到阴离子层中以补偿该电荷而本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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：水野史教，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。