金属氧电池制造技术

本发明专利技术的目的在于提供一种金属氧电池，空气中的水分和二氧化碳等不会进入到电池内，能够稳定地提供氧而无需依赖光线，并能够进行充分的充放电。金属氧电池(1)具备以氧为活性物质的正极(2)、以金属为活性物质的负极(3)、配设在正极(2)和负极(3)之间的电解质层(4)以及密封地容纳正极(2)、负极(3)和电解质层(4)的壳体(5)。正极(2)包含储氧材料，该储氧材料对电池反应具有催化功能并具备以下功能：放电时将氧离子化，使其与从负极(3)经由电解质层(4)向正极(2)移动的金属离子结合生成金属氧化物；充电时将金属氧化物还原并储藏氧。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及金属氧电池。
技术介绍
在现有技术中已知有以下一种金属氧电池:其具备以氧为活性物质的正极、以锌、锂等金属为活性物质的负极和夹在该正极和该负极中的电解质层(例如参照专利文献I)。在上述金属氧电池中，一般在放电时产生以下电池反应:在所述负极处锌、锂等金属被氧化而生成金属离子，同时在所述正极处氧被还原而生成氧离子。同时，在充电时，在所述负极和正极处产生所述各电池反应的逆反应。其结果，因所述电池反应而进行充放电。专利文献I中记载的所述金属氧电池的所述正极、负极以及电解质层被容纳于壳体中，该正极通过设置在该壳体上的微孔膜与大气连通。因此，在所述金属氧电池中，空气中导入的氧气能够起到所述正极处的活性物质的作用，所以能够期待其能源密度的提高。然而，由于所述金属氧电池的所述正极是与大气连通的，存在不仅空气中的氧气会进入到电池内，空气中的水分和二氧化碳等也会进入到电池内的问题。所述水分或二氧化碳等一旦进入到电池内，则在所述正极处会与放电生成物发生反应，在所述电解质层中产生电解液劣化和蒸发的现象，所述负极处的金属产生劣化，所以电池的性能降低。为了解决所述问题，提出有一种所述正极、负极以及电解质层被密封在壳体内的金属氧电池(例如参照专利文献2)。专利文献2中记载的所述金属氧电池具备以下构成:所述正极、负极以及电解质层被容纳在壳体中，并用该盖体构件密封该壳体；在该盖体构件中设置使光线透过的透光窗口 ；在所述正极和该透光窗口之间置入受光照后会放出氧的储氧材料。作为所述储氧材料可以使用:0xo Cubane型猛配合物(Manganese-Oxo Cubane)、猛合成酶配合物(dipicolinate manganese)等含氧猛配合物。根据所述金属氧电池，由于所述正极、负极以及电解质层被密封在壳体内，能够解决空气中的水分和二氧化碳等进入到电池内而导致的问题。另外，根据所述金属氧电池，从所述透光窗口射入的光线使所述储氧材料释放出氧，能够将该氧导入到所述正极，从而进行充放电。:日本专利申请特开2008-181853号公报:日本专利申请特开2009-230985号公报但是，在专利文献2记载的金属氧电池存在以下问题:在光线不射入时，氧的供给变得不稳定，从而导致无法进行充分的充放电。
技术实现思路
所以，本专利技术的目的在于提供以下一种能够解决上述问题的金属氧电池，空气中的水分和二氧化碳等不会进入到电池内，能够稳定地提供氧而无需依赖光线，从而能够进行充分的充放电。为了到达上述目的，本专利技术的金属氧电池的特征在于:其具备以氧为活性物质的正极、以金属为活性物质的负极、配设在该正极和该负极之间的电解质层以及密封地容纳该正极、该负极和该电解质层的壳体，该正极包含储氧材料，该储氧材料具有对电池反应的催化功能并且具备以下功能:放电时将氧离子化；使其与从该负极经由该电解质层向该正极移动的金属离子结合生成金属氧化物；充电时将该金属氧化物还原并储藏氧。根据本专利技术的金属氧电池，由于所述正极、负极以及电解质层被密封在所述壳体内，所以能够防止空气中的水分和二氧化碳等进入到电池内。另外，本专利技术的金属氧电池的所述正极自身包含储氧材料，该储氧材料具有对电池反应的催化功能的同时，还具有以下功能:放电时将氧离子化；使其与从该负极经由该电解质层向该正极移动的金属离子结合生成金属氧化物；充电时将该金属氧化物还原并储藏氧。因此，所述正极在如上所述的受密封的状态下，并且无需接收光线就能够在放电时将氧离子化、在充电时释放出氧。所以，根据本专利技术的金属氧电池，能够稳定地提供氧而无需依赖光线，并能够进行充分的充放电。在本专利技术的金属氧电池中，所述储氧材料是以下一种材料:能够吸收/释放氧，同时能够在其表面上吸收/解吸氧。由于被所述储氧材料的表面吸收/解吸的氧这部分无需因为要受该储氧材料吸收/释放而在该储氧材料中扩散，相对被吸收/释放的氧而言，能够以较低的耗能被应用到所述电池反应中，能够起到优势作用。在本专利技术的金属氧电池中，可以使用复合金属氧化物作为所述储氧材料。所述复合金属氧化物的质量可以设定成是正极整体质量的5 95%。另外，在本专利技术的金属氧电池中，所述正极能够采用其自身具备电子传导性的材料作为所述储氧材料。但是，所述正极也可以具有包含所述储氧材料和具备电子传导性的导电助剂的构成。此外，在本专利技术的金属氧电池中，所述正极在放电时将氧离子化后作为金属氧化物进行储存，在充电时还原该金属氧化物，并释放出氧。所以，所述正极优选为由多孔质体构成，该多孔质体具有容纳所述金属氧化物以及氧的空隙，并具有10 90容积％的孔隙率。在所述孔隙率不满10容积％时，则所述正极无法充分容纳所述金属氧化物以及氧，从而导致不能达到想要的电动势。另外，当所述孔隙率超过90容积％时，所述正极则有可能强度变得不充分。另外，在本专利技术的金属氧电池中，所述负极优选为包含选自由L1、Zn、Al、Mg、Fe、Ca,Na组成的组中的一种金属、该金属的合金、含有该金属的有机金属化合物或该金属的有机配合物。所述金属、合金、有机金属化合物或有机配合物均在负极起到活性物质的作用。附图说明图1是表示本专利技术的金属氧电池一构成例的示意性剖面图。图2是表示本专利技术使用了各种储氧材料的金属氧电池在放电时的槽电压与容量之间关系的图表。图3是表示本专利技术使用了各种储氧材料的金属氧电池在充电时的槽电压与容量之间关系的图表。图4是表示现有的金属氧电池一构成例的示意性剖面图。图5是表示负极中使用了金属锌的本专利技术金属氧电池在放电时的槽电压与容量之间关系的图表。图6是表示负极使用了金属铁的本专利技术金属氧电池在放电时的槽电压与容量之间关系的图表。图7是表示本专利技术的金属氧电池在放电时的槽电压与容量之间关系的图表。该金属氧电池的负极中使用L1-1n(锂-铟)合金或使用在Si(硅)中预先置入Li(锂)离子的合金。图8是表示本专利技术的金属氧电池在充电时的槽电压与容量之间关系的图表。该金属氧电池的负极中使用L1-1n(锂-铟)合金或在Si(硅)中预先置入Li(锂)离子的合金。图9是表示负极中使用了 Li4Ti5O12 (钛酸锂)的本专利技术金属氧电池在放电时的槽电压与容量之间关系的图表。图10是表示负极中使用了 Li4Ti5O12 (钛酸锂)的本专利技术金属氧电池在充电时的槽电压与容量之间关系的图表。图11是表示改变了正极孔隙率的本专利技术金属氧电池在放电时的槽电压与容量之间关系的图表。图12是表示改变了正极孔隙率的本专利技术金属氧电池在充电时的槽电压与容量之间关系的图表。图13是表示本专利技术的金属氧电池在放电时的槽电压与容量之间关系的图表。该金属氧电池的储氧材料中使用YMnO3 (锰酸钇)并改变了该YMnO3 (锰酸钇)的量。图14是表示本专利技术的金属氧电池在充电时的槽电压与容量之间关系的图表。该金属氧电池的储氧材料中使用YMnO3 (锰酸钇)并改变了该YMnO3 (锰酸钇)的量。图15是表示本专利技术的金属氧电池在放电时的槽电压与容量之间关系的图表。该金属氧电池使用各种非水系溶剂作为电解质溶液的溶剂。图16是表示本专利技术的金属氧电池在充电时的槽电压与容量之间关系的图表。该金属氧电池使用各种非水系溶剂作为电解质溶液的溶剂。具体实施例方式以下，参照附图对本专利技术的实施方式进行进一步详细说明。如图1所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.31 JP 2010-1942831.一种金属氧电池，该金属氧电池的特征在于，其具备以氧为活性物质的正极、以金属为活性物质的负极、配设在所述正极和所述负极之间的电解质层以及密封地容纳所述正极、所述负极和所述电解质层的壳体，所述正极包含储氧材料，该储氧材料具有对电池反应的催化功能，并且具有以下功能:放电时将氧离子化，使其与从所述负极经由所述电解质层向所述正极移动的金属离子结合生成金属氧化物；充电时将所述金属氧化物还原并储藏氧。2.根据权利要求1所述的金属氧电池，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：田名网洁，谷内拓哉，矶谷祐二，吉泽章博，木下智博，齐藤文一，酒井洋，中田悟史，堀满央，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：
国别省市：