CN110521040B - 空气电池用正极和空气电池 - Google Patents

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Abstract

空气电池用正极具备集电体和包含导电性材料的多孔质层。集电体包括基座部和配置在基座部的至少第1主面上的多个突起部。基座部的第1主面为平面。多孔质层在基座部的第1主面上与第1主面接触地配置。突起部在多孔质层的内部与多孔质层接触。

Description

空气电池用正极和空气电池
技术领域
本发明涉及空气电池用正极和空气电池。
背景技术
空气电池具有能量密度(相对于重量能够放电的电量)高且容易实现小型化和轻量化这样的优点。因此，空气电池作为能量密度超过目前认为能量密度最高的金属离子电池的电池而受到关注。
空气电池具备正极、负极以及配置于正极与负极之间的电解质。正极例如具备多孔质体和集电体。多孔质体通常使用碳材料。集电体例如使用金属网及金属板网等。
例如在专利文献1中公开了一种空气电池用正极，具备作为正极层的多孔质碳和箔状、板状或网状等的正极集电体。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2014-017230号公报
发明内容
本发明提供一种空气电池用正极，可以实现能够得到高放电容量及高重量能量密度的空气电池。
本公开的一方案提供一种空气电池用正极，具备集电体和包含导电性材料的多孔质层，
所述集电体包括基座部和配置于所述基座部的至少第1主面的多个突起部，
所述基座部的所述第1主面为平面，
所述多孔质层在所述基座部的所述第1主面上与所述第1主面接触地配置，
所述突起部在所述多孔质层的内部与所述多孔质层接触。
本公开的空气电池用正极可以实现能够得到高放电容量和高重量能量密度这两者的空气电池。
附图说明
图1是示出本公开的空气电池的一结构例的概略剖视图。
图2是示意性地示出本公开的空气电池用正极的集电体一例的俯视图。
图3是示出包括本公开的空气电池用正极另一例的、本公开的空气电池另一结构例的概略剖视图。
图4是示出包括本公开的空气电池用正极另一例的、本公开的空气电池另一结构例的概略剖视图。
图5是示出包括本公开的空气电池用正极另一例的、本公开的空气电池另一结构例的概略剖视图。
具体实施方式
<成为本公开基础的见解>
空气电池是使用空气中的氧作为正极活性物质且使用能够吸收并放出金属离子的金属或化合物作为负极活性物质的电池。对于如专利文献1所公开的由多孔质碳和正极集电体构成的正极，放电容量及重量能量密度并不充分。在专利文献1中，作为上述那样结构的正极的形成方法，公开了涂布方法和压接方法，涂布方法是在正极集电体上涂布涂料的方法，所述涂料是使由多孔质碳及粘合剂等构成的组合物分散在溶剂中而成的，压接方法是将上述组合物压接按压于正极集电体的压接方法。本发明人新发现了在利用这些方法形成的正极会产生以下那样的问题。
在上述涂布方法中，因涂料所含溶剂的干燥而引起的组合物变形大，产生正极集电体与多孔质碳难以得到充分的粘接这样的问题。在正极集电体与多孔质碳的粘接不充分的情况下，集电不稳定化，因此放电电压降低，难以得到足够的重量能量密度。另一方面，在上述压接方法中，在将上述组合物压接于正极集电体上时，产生多孔质碳的细孔的大部分由于压力而消失这样的问题。若多孔质碳的细孔消失，则放电容量降低，进而集电也不稳定化，因此放电电压降低，重量能量密度降低。
因此，本发明人对能够实现高放电容量和高重量能量密度这两者的空气电池用正极及空气电池进行了深入研究，想到了以下所示的本公开的空气电池用正极及空气电池。
<本公开一形态的概要>
本公开第1形态的空气电池用正极是具备集电体和包含导电性材料的多孔质层的空气电池用正极，所述集电体包括基座部和配置在所述基座部的至少第1主面上的多个突起部，所述基座部的所述第1主面为平面，所述多孔质层在所述基座部的所述第1主面上与所述第1主面接触地配置，所述突起部在所述多孔质层的内部与所述多孔质层接触。
第1形态的空气电池用正极的集电体包括配置于基座部的至少第1主面上的多个突起部。这些突起部在配置于基座部的第1主面上的多孔质层的内部与该多孔质层接触。换言之，可以说第1形态的正极具有构成集电体的突起部刺入多孔质层的构造。另外，多孔质层与作为平面的第1主面接触。根据该构造，由于多孔质层存在于构成集电体的突起部间，因此集电体与多孔质层立体地粘接。由此，集电效率提高，反应面积能够增大，因此能够实现高的重量能量密度。另外，由于集电体包括突起部，所以作为形成正极的方法，例如在选择通过压接按压使多孔质层和集电体一体化的方法的情况下，由于突起部承担了在压接按压时多孔质层受到的压力的一部分，因此能够抑制多孔质层中包含的细孔消失。另外，对于使用第1形态的空气电池用正极组装空气电池时施加于多孔质层的压力、以及由于空气电池的内部压力而施加于多孔质层的压力，至少它们的一部分也能够由突起部降低。由此，即使在电池组装时及组装于电池后，也能够抑制多孔质层中包含的细孔消失。因此，根据具备包括上述那样的突起部的集电体的空气电池用正极，能够实现空气电池的高放电容量。因此，第1形态的空气电池用正极能够实现高放电容量及高重量能量密度这两者。
在第2形态中，例如在第1形态的空气电池用正极中，也可以是所述基座部具有至少一个开口，所述突起部配置在所述第1主面的所述开口以外的区域。
在第2形态的空气电池用正极中，集电体的基座部具有开口，因此集电效率提高，进而氧供给也变得容易。因此，第2形态的空气电池用正极能够增加放电生成物的析出量，进一步提高放电容量及重量能量密度。
在第3形态的空气电池用正极中，例如在第1或第2形态的空气电池用正极中，也可以是所述多孔质层的孔隙率为86％以上且99％以下。
在第3形态的空气电池用正极中，多孔质层具有86％以上且99％以下的孔隙率。通过将具有这样孔隙率的多孔质层与包括上述那样的突起部的集电体组合，能够有效地提高单位面积的放电容量。因此，第3形态的空气电池用正极可以实现单位面积的放电容量高的空气电池。
在第4形态中，例如在第1至第3形态中任一个形态的空气电池用正极中，也可以是所述多孔质层包括细孔径为4nm以上且小于100nm第1细孔和细孔径为100nm以上且10μm以下的第2细孔，所述第2细孔的累积细孔容积即第2细孔容积比所述第1细孔的累积细孔容积即第1细孔容积大。
第4形态的空气电池用正极能够较多地确保氧向正极的扩散路径和通过放电反应生成的放电生成物的储藏空间。因此，第4形态的空气电池用正极能够抑制由放电生成物引起的多孔质层闭塞，并且能够增多放电生成物的析出量。其结果是，第4形态的空气电池用正极能够增大空气电池的单位面积的放电容量。
在第5形态中，例如在第4形态的空气电池用正极中，也可以是所述第1细孔容积为0.59cm3/g以上且小于2.99cm3/g。
在第5形态的空气电池用正极中，能够增加用于电化学反应的反应面积。因此，第5形态的空气电池用正极能够促进氧的活性化，因此能够实现空气电池的高容量化。
在第6形态中，例如在第1至第5形态中任一个形态的空气电池用正极中，也可以是所述多孔质层包括作为所述导电性材料的碳材料和高分子材料。
在第6形态的空气电池用正极中，多孔质层能够较多地保持氧能够反应的面积。因此，在第6形态的空气电池用正极中，能够增多放电生成物的析出量，进一步增大放电容量。
在第7形态中，例如在第1至第6形态中任一个形态的空气电池用正极中，所述多个突起部的横截面的总面积相对于所述多孔质层的横截面的面积为2.0％以上且7.0％以下。在此，所述突起部的横截面的总面积是用与所述集电体的所述基座部和所述多孔质层的堆叠方向垂直的平面剖开所述多个突起部时的所述多个突起部的截面积的合计，所述多孔质层的横截面的面积是根据用所述平面剖开所述多孔质层时的所述多孔质层的截面外缘而求出的面积。此外，根据多孔质层的外缘求出的面积是基于用所述平面剖开所述多孔质层时的多孔质层的最外侧形状而求出的面积，不排除多孔质层的内部所包含的细孔的面积。在此，所述突起部的横截面是指与基座部和多孔质层的堆叠方向垂直的突起部的截面。另外，多孔质层的横截面是指与基座部和多孔质层的堆叠方向垂直的多孔质层的截面。另外，在突起部的横截面的形状和/或大小沿着所述堆叠方向变化的情况下，作为在确定突起部的横截面的总面积以及多孔质层的横截面的面积时使用的平面，使用在从基座部与多孔质层的界面向多孔质层侧移动了多孔质层厚度的5％的距离的位置通过的平面。
第7形态的空气电池用正极能够充分确保正极集电体与多孔质层的立体性接触，进而，能够将因设置突起部而导致的多孔质体的体积减少抑制为较小。通过充分确保正极集电体与多孔质层的立体性接触，集电效率提高，其结果是，反应面积能够增大。另外，通过将多孔质体的体积减少抑制为较小，能够实现氧向正极的充分供给，并且还能够充分确保用于贮藏因放电反应而生成的放电生成物的空间。其结果是，放电容量及重量能量密度能够进一步提高。
在第8形态中，例如在第1至第7形态中任一个形态的空气电池用正极的所述突起部也可以贯穿所述多孔质层。
在第8形态的空气电池用正极中，例如在通过压接按压进行正极集电体与多孔质层的一体化的情况下施加于多孔质层的压力、在组装空气电池时施加于多孔质层的压力、以及由于空气电池的内部压力而施加于多孔质层的压力，能够由突起部充分降低。因此，根据第8形态的空气电池用正极，由于多孔质层的内部的细孔不被压扁而是较多地保持，因此能够实现放电容量的进一步提高。
在第9形态中，例如在第1至第8形态中任一个形态的空气电池用正极中，也可以是所述集电体还包括侧壁部，所述侧壁部设置于所述基座部的所述第1主面的周缘部，所述侧壁部的高度比所述突起部的高度高。在此，突起部的高度是从包含基座部的第1主面在内的平面起的、与该平面垂直的方向上的突起部的长度。另外，侧壁部的高度是从包含基座部的第1主面在内的平面起的、与该平面垂直的方向上的侧壁部的长度。
在第9形态的空气电池用正极中，集电体还包括侧壁部，所述侧壁部的高度比突起部高。该侧壁部能够进一步降低施加于多孔质层的压力。而且，该侧壁部还能够防止突起部的破损。因此，根据第9形态的空气电池用正极，更切实地保持多孔质层的内部细孔，因此能够实现放电容量的进一步提高。
本公开的第10形态的空气电池具备第1至第9形态中任一个形态的空气电池用正极、能够吸收并放出金属离子的负极、以及充满所述正极与所述负极之间的电解质。
在第10形态的空气电池中，具备第1至第9形态中任一个形态的空气电池用正极，因此能够得到高放电容量和高重量能量密度这两者。
在第11形态中，例如也可以是第10形态的空气电池还具备配置于所述正极与所述负极之间的隔件，所述隔件配置在所述电解质内，所述多个突起部的至少一部分与所述隔件接触。
第11形态的空气电池具备隔件，因此具有高安全性。
在第12形态中，例如在第10或第11形态的空气电池中，所述电解质是非水系电解液。
第12形态的空气电池能够提高电压，能够提高重量能量密度。
<实施方式>
以下，对本公开的空气电池用正极及空气电池的实施方式进行详细说明。此外，以下的实施方式是一个例子，本公开并不限定于以下形态。
本实施方式的空气电池具备空气电池用正极(以下记载为“正极”)、能够吸收并放出金属离子的负极、以及配置在正极与负极之间的电解质。正极具备集电体和包含导电性材料的多孔质层。多孔质层作为以空气中的氧为正极活性物质并能够将该氧进行氧化还原的正极层而设置。集电体进行多孔质层的集电。负极包括能够吸收并放出金属离子的负极层。负极还可以包括进行负极层的集电的负极集电体。本实施方式的空气电池还可以具备配置于正极与负极之间的隔件。
在本实施方式的正极中，集电体包括基座部和配置在该基座部的至少第1主面上的多个突起部。基座部的第1主面为平面。基座部也可以是平板状。即，也可以是，基座部具有第1主面和与第1主面相反一侧的第2主面，第2主面为平面。或者，第2主面也可以不是平面。以下，对平板状的基座部进行说明。多孔质层配置在基座部的第1主面上。突起部在多孔质层的内部与该多孔质层接触。换言之，可以说正极具有构成集电体的突起部刺入多孔质层的结构。在本实施方式中，突起部是沿从平板状的基座部的第1主面朝向多孔质层的方向突出的部分，例如具有柱状的形状。
在图1中示出上述那样的空气电池的一结构例的概略剖视图。
图1所例示的空气电池1具备电池壳体11、负极12、正极13以及电解质14。电解质14配置在负极12与正极13之间。电池壳体11具备：上表面侧以及底面侧双方开口的筒状部11a、以堵塞筒状部11a的底面侧的开口的方式设置的底部11b、以及以堵塞筒状部11a的上表面侧的开口的方式设置的盖部11c。此外，虽然未图示，但电池壳体11具有在内部引入空气的结构。例如，也可以在盖部11c设置用于将空气引入到电池壳体11内的空气引入孔。负极12由负极层121和负极集电体122构成。负极层121相对于负极集电体122配置在电解质14侧。正极13由多孔质层131和正极集电体132构成。多孔质层131相对于正极集电体132配置在电解质14侧。多孔质层131包含导电性材料，作为正极层发挥功能。正极集电体132由平板状的基座部132a、和配置于基座部132a的第1主面15上的多个柱状的突起部132b构成。虽未图示，但在正极集电体132的基座部132a设置有用于将空气引入到多孔质层131的空气引入孔。例如，在基座部132a具有开口的情况下，该开口能够作为空气引入孔发挥功能。此外，在由负极12、电解质14及正极13构成的层叠体的侧面设置有框体16。另外，虽未图示，但空气电池1还可以具备电解质14所包括的隔件。
以下，作为本实施方式的空气电池一例，对锂空气电池进行说明。但是，本实施方式的空气电池不限于锂空气电池，也可以是使用锂以外的金属的空气电池。
在本实施方式的空气电池为锂空气电池的情况下，电池反应如下所述。
放电反应(电池使用时)
负极：2Li→2Li++2e-(1)
正极：2Li++2e-+O2→Li2O2(2)
充电反应(电池充电时)
负极：2Li++2e-→2Li(3)
正极：Li2O2→2Li++2e-+O2(4)
在放电时，如式(1)及(2)所示，从负极放出电子和锂离子，另一方面，在正极中引入电子，同时从电池外部引入的氧与锂离子发生反应而生成锂过氧化物。在锂空气电池的情况下，该锂过氧化物为放电生成物。另外，在充电时，如式(3)及(4)所示，在负极中与电子一起引入锂离子，在正极中与电子一起放出锂离子和氧。此外，空气电池也可以生成锂过氧化物以外的锂氧化物(例如Li2O)作为放电生成物。
接着，对这样的空气电池的各结构进行详细说明。
1.正极
如上所述，正极包括正极集电体和包含导电性材料的多孔质层。如上所述，多孔质层作为以空气中的氧为正极活性物质并能够将该氧进行氧化还原的正极层发挥功能。以下，分别对多孔质层及正极集电体进行说明。
(1)多孔质层
多孔质层包含以空气中的氧为正极活性物质并能够将该氧进行氧化还原的材料。作为这样的材料，本实施方式中的多孔质层包括含有碳的导电性多孔质体。用作这样的多孔质体的碳材料也可以具有高电子传导性。具体而言，也可以是乙炔黑和科琴黑等通常用作导电助剂的碳材料。在这些碳材料中，从比表面积方面出发，可以使用科琴黑等导电性炭黑。碳材料的比表面积例如可以为800m2/g～2000m2/g，也可以为1200m2/g～1600m2/g。另外，碳材料的DBP(邻苯二甲酸二丁酯)吸油量可以为150mL/100g～600mL/100g，也可以为300mL/100g～500mL/100g。通过将碳材料的比表面积及DBP吸油量设在这样的范围内，容易形成具有后述的特征性的细孔构造的多孔质层。此外，此处的比表面积是通过BET法测定的值。另外，DBP吸油量能够根据JIS标准的JIS K 6217-4来测定。
多孔质层的孔隙率可以为86％以上且99％以下。多孔质层的孔隙率可以为88％以上，也可以为89％以上。多孔质层的孔隙率可以为95％以下，也可以为90％以下。通过使多孔质层具有这样的孔隙率，能够促进多孔质层中的氧及离子的扩散。其结果是，能够向多孔质层效率良好地供给离子及氧，提高放电容量。此外，多孔质层的孔隙率能够使用多孔质层的表观体积、多孔质层的质量、以及构成多孔质层的材料的真密度来求出。多孔质层的表观体积是将多孔质层的内部所包含的细孔体积也包括在内的体积。因此，多孔质层的表观体积根据多孔质层的厚度和从多孔质层的主面外缘求出的表观面积求出。
多孔质层可以包含孔径为4nm以上且10μm以下的细孔。在此，将细孔径为4nm以上且小于100nm的细孔定义为第1细孔，将细孔径为100nm以上且10μm以下的细孔定义为第2细孔。而且，将第1细孔的累积细孔容积定义为第1细孔容积，将第2细孔的累积细孔容积定义为第2细孔容积。在本实施方式中，在多孔质层中，第2细孔容积可以比第1细孔容积大。即，在多孔质层的细孔容积中，相比于由具有小孔径的第1细孔占据的比例，由具有更大孔径的第2细孔占据的比例可以更大。
多孔质层只要具备所述多孔质体即可，但也可以进一步含有将所述多孔质体固定化的粘合剂。作为粘合剂，可以使用公知材料作为空气电池的正极层的粘合剂，例如可以列举聚偏氟乙烯(PVdF)及聚四氟乙烯(PTFE)等高分子材料。多孔质层中的粘合剂含量没有特别限定，例如可以在1质量％～40质量％的范围内。
多孔质层的厚度根据空气电池的用途等而不同，因此没有特别限定，例如可以在2μm至500μm的范围内，也可以在5μm至300μm的范围内。
作为多孔质层的形成方法，例如可以使用如下方法。例如，对将构成多孔质层的多孔质体的原料、粘合剂及升华性粉末分散在溶剂中而成的涂料进行成膜。对该膜进行热处理以除去升华性粉末及溶剂。其结果是，形成具备具有预期孔径的细孔的多孔质膜。通过采用例如将该多孔质膜压接按压于以下说明的正极集电体上的方法等，能够制造多孔质层。升华性粉末作为造孔剂发挥功能。因此，如上述那样使用升华性粉末而制作的多孔质膜能够实现预期的细孔构造。
此外，如上所述，多孔质层作为正极层发挥功能。但是，在空气电池的正极中，由于空气中的氧作为活性物质发挥功能，因此多孔质层也可以不含有活性物质。因此，从不同观点出发，多孔质层可以看作是作为集电体的一部分、即第2集电体发挥功能的结构。
(2)正极集电体
正极集电体进行多孔质层的集电。因此，作为正极集电体的材料，只要是具有导电性的材料就没有特别限定，可以使用公知材料作为空气电池的正极集电体。作为正极集电体的材料的例子，例如可以列举不锈钢、镍、铝、铁、钛及碳等。
如上所述，正极集电体包括基座部和配置于基座部的至少第1主面上的多个突起部。第1主面为平面。基座部和突起部可以由相同材料形成，也可以由相互不同的材料形成。
基座部例如可以是箔状及板状等。另外，基座部也可以具有至少一个开口。基座部可以具有筛网(例如栅格)构造。在基座部具有开口的情况下，正极集电体能够实现优异的集电效率和优异的氧供给能力。正极集电体的基座部的厚度例如可以在10μm至1000μm的范围内，也可以在20μm至400μm的范围内。
如上所述，突起部是沿从平板状的基座部的第1主面朝向多孔质层的方向突出的部分，例如具有柱状的形状。另外，突起部相对于多孔质层的厚度具有例如10％以上且1000％以下的高度。此外，突起部的高度是指从包括基座部的第1主面在内的平面到与该平面垂直的方向上的突起部的长度。突起部的高度例如可以相对于多孔质层的厚度为30％以上，也可以为50％以上。另外，突起部的高度例如可以相对于多孔质层的厚度为500％以下，也可以为200％以下。
突起部的高度可以与多孔质层的厚度大致相同，也可以超过多孔质层的厚度。此外，突起部的高度超过多孔质层的厚度，换言之，是突起部贯穿多孔质层。在突起部的高度与多孔质层的厚度大致相同、或者突起部贯穿多孔质层的情况下，例如即使通过压接按压进行正极集电体与多孔质层的一体化，多孔质层内部的细孔也不会被压扁而是较多地保持。其理由是，由于突起部承受压接按压时的大部分压力，因此难以对多孔质层施加大的压力。而且，在组装空气电池时施加于多孔质层的压力、以及由于空气电池的内部压力而施加于多孔质层的压力，也能够由突起部充分地降低。由此，在切实地进行集电的同时保持多孔质层充分的细孔，因此能够实现放电容量及重量能量密度的进一步提高。
多个突起部的横截面的总面积相对于多孔质层的横截面的面积可以为2.0％以上且7.0％以下。在此，突起部的横截面的总面积是用相对于正极集电体的基座部和多孔质层的堆叠方向垂直的平面剖开多个突起部时的多个突起部的截面积的合计。多孔质层的横截面的面积是从用所述平面(即确定突起部的横截面的总面积时使用的平面)剖开多孔质层时的多孔质层的截面外缘求出的面积。此外，从多孔质层外缘求出的面积是基于用所述平面剖开所述多孔质层时的多孔质层最外侧的形状而求出的面积，不排除多孔质层内部所包含的细孔面积。另外，在突起部的横截面的形状和/或大小沿着所述堆叠方向变化的情况下，作为在确定突起部的横截面的总面积以及多孔质层的横截面的面积时使用的平面，使用在从基座部与多孔质层的界面向多孔质层侧移动了多孔质层厚度的5％的距离的位置通过的平面。
通过使多个突起部的横截面的总面积相对于多孔质层的横截面的面积的比例在所述范围内，能够充分确保正极集电体与多孔质层的立体性接触，进而，能够将因设置突起部而引起的多孔质体的体积减少抑制为较小。通过充分确保正极集电体与多孔质层的立体性接触，集电效率提高，其结果是，反应面积能够增大。另外，通过将多孔质体的体积减少抑制为较小，能够实现氧向正极的充分供给，并且还能够充分确保用于贮藏通过放电反应生成的放电生成物的空间。其结果是，放电容量及重量能量密度能够进一步提高。
突起部的配置位置及其数量没有特别限定。突起部可以配置在基座部的周缘部，也可以配置在基座部的中央部分。突起部可以均匀地配置于基座部的第1主面整体，也可以仅配置于第1主面的特定区域。
正极集电体还可以包括侧壁部，所述侧壁部设置于基座部的第1主面的周缘部且朝向负极突出。侧壁部的高度可以比突起部的高度高。该侧壁部能够进一步降低施加于多孔质层的压力。而且，该侧壁部还能够防止突起部的破损。因此，根据具有这样的侧壁部的正极集电体，能够更切实地保持多孔质层内部的细孔，因此能够实现放电容量的进一步提高。
图2示出正极集电体结构的一例。此外，图2是示意性地示出图1所示正极集电体132的一例的俯视图。在图2所示的正极集电体132中，基座部132a具有开口。突起部132b配置在基座部132a的开口以外的区域。在图2所示的例子中，基座部132a为格子状，在格子交点部分配置有突起部132b。另外，基座部132a的横截面外缘为圆形。在此，横截面是指相对于基座部132a和多孔质层131的堆叠方向垂直的截面。但是，这些是正极集电体132的一例，基座部132a的形状以及突起部的形状及配置位置并不限定于此。基座部132a的横截面外缘例如也可以是四边形等圆形以外的形状。另外，基座部132a的开口形状并不限定于图2所示的四边形，例如也可以是菱形等。图2所示突起部132b的形状为圆柱，但并不限定于此，也可以是三棱柱以及四棱柱等棱柱，也可以是锥体或锥台。另外，配置突起部132b的区域只要是基座部132a的开口以外的区域即可，因此也可以是格子交点部分以外的区域。
在图1所示的例子中，突起部132b的高度与多孔质层131的厚度大致相同。但是，突起部132b的高度也可以如图3所示那样比多孔质层131的厚度小。另外，如图4所示，突起部132b的高度也可以超过多孔质层131的厚度，即突起部132b贯穿多孔质层131。
图5示出前述的正极集电体132还包括侧壁部132c的结构的例子。在该例子中，侧壁部132c设置于基座部132a的第1主面15的周缘部，且朝向负极12突出。侧壁部132c的高度比突起部132b的高度高。
正极集电体可以在基座部的两个主面上配置多孔质层。即，在基座部的与第1主面相反的一侧的第2主面上，也可以进一步设置作为正极层发挥功能的多孔质层。在基座部的两个主面上设置多孔质层的情况下，也可以在基座部的第2主面设置多个突起部。此外，与设置于所述第1主面的突起部同样地，设置于第2主面的突起部也可以在配置于第2主面上的多孔质层的内部与该多孔质层接触。此外，设置于第2主面的突起部也能够与设置于前述的第1主面的突起部同样地定义。
在正极集电体的基座部具有开口的情况下，本实施方式的空气电池还可以具有对由具有开口的基座部集电的电荷进行集电的另外的正极集电体(例如箔状的集电体)。在本实施方式中，后述的电池壳体也可以兼具其他正极集电体的功能。
正极集电体的制造方法没有特别限定，例如可以通过光蚀刻法等来制作。
2.负极
如上所述，负极包括负极层，还可以包括负极集电体。以下，分别对负极层及负极集电体进行说明。
(1)负极层
本实施方式中的负极层至少含有能够吸收和放出锂离子的负极活性物质。作为这样的负极活性物质，只要是含有锂元素的物质就没有特别限定，例如可以列举金属单质(金属锂)、含有锂元素的合金、含有锂元素的氧化物及含有锂元素的氮化物等。作为具有锂元素的合金，例如可以列举锂铝合金、锂锡合金、锂铅合金及锂硅合金等。另外，作为含有锂元素的金属氧化物，例如可以列举锂钛氧化物等。另外，作为含有锂元素的金属氮化物，例如可以列举锂钴氮化物、锂铁氮化物及锂锰氮化物等。
负极层可以仅含有负极活性物质，也可以除了负极活性物质以外还含有粘合剂。例如，在负极活性物质为箔状的情况下，可以形成仅含有负极活性物质的负极层。另一方面，在负极活性物质为粉末状的情况下，可以形成具有负极活性物质及粘合剂的负极层。作为粘合剂，可以使用公知材料作为锂空气电池的负极层的粘合剂，例如可以列举PVdF及PTFE等。负极层中的粘合剂的含量没有特别限定，例如可以在1质量％至40质量％的范围内。另外，作为使用粉末状的负极活性物质形成负极层的方法，与上述多孔质层的形成方法同样地，可以使用基于刮刀法或压接按压的成型方法等。
(2)负极集电体
负极集电体进行负极层的集电。作为负极集电体的材料，只要是具有导电性的材料就没有特别限定，可以使用公知材料作为空气电池的负极集电体。作为负极集电体的材料的例子，例如可以列举铜、不锈钢、镍以及碳等。作为负极集电体的形状，例如可以列举箔状、板状及筛网(例如栅格)状等。在本实施方式中，后述的电池壳体也可以兼具负极集电体的功能。
3.隔件
本实施方式的锂空气电池可以具备配置在正极与负极之间的隔件。通过在正极与负极之间配置隔件，能够得到安全性高的电池。作为隔件，只要具有将多孔质层和负极层电分离的功能就没有特别限定，例如可以列举聚乙烯(PE)及聚丙烯(PP)等多孔膜、PE及PP等树脂无纺布、玻璃纤维无纺布、以及纸制的无纺布等多孔质绝缘材料等。
隔件的孔隙率可以在30％至90％的范围内。在孔隙率小于30％的情况下，在使隔件保持电解质的情况下，隔件有可能难以充分保持电解质。另一方面，若孔隙率超过90％，则有可能无法得到充分的隔件强度。隔件的孔隙率可以为35％至60％。
隔件可以配置在电解质内。在该情况下，正极集电体的多个突起部的至少一部分也可以与隔件接触。
4.电解质
电解质配置在正极与负极之间，进行锂离子的传导。因此，电解质只要是具有锂离子传导性的物质(锂离子传导体)即可，其形态没有特别限定，可以是含有锂盐的有机溶剂系所代表的溶液系及含有锂盐的高分子固体电解质系所代表的固体膜系中的任一种。
在电解质为溶液系的情况下，可以使用通过在非水溶剂中溶解锂盐而调制的非水系电解液作为电解质。
作为非水系电解液所包含的锂盐，例如可以列举高氯酸锂(LiClO4)、六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、三氟甲烷磺酸锂(LiCF3SO3)及双三氟甲磺酰基酰胺锂(LiN(CF3SO2)2)等，但并不限定于此，可以使用公知的锂盐作为空气电池的非水系电解液的电解质。
电解质相对于非水溶剂的溶解量例如为0.5摩尔/L至2.5摩尔/L。另外，在使用溶液系电解质(非水系电解液)的情况下，如上所述，能够通过使该非水系电解液浸渍于隔件并保持来形成电解质。
作为非水溶剂，可以使用公知的非水溶剂作为空气电池的非水系电解液的非水溶剂。其中，尤其可以使用四乙二醇二甲醚等链状醚作为溶剂。这是因为与碳酸酯系溶剂相比，链状醚不易发生正极内的氧的氧化还原反应以外的副反应。
5.电池壳体
本实施方式的空气电池的电池壳体只要能够收纳前述的正极、负极以及电解质即可，因此没有特别限定。因此，本实施方式的空气电池的电池壳体并不限定于图1所示的电池壳体11，能够使用硬币型、平板型、圆筒型以及层压型等各种电池壳体。另外，电池壳体可以是大气开放型的电池壳体，但也可以是密闭型的电池壳体。此外，大气开放型的电池壳体是指具有能够供大气出入的通风口且大气能够与正极接触的壳体。另一方面，在密闭型电池壳体的情况下，也可以在密闭型电池壳体上设置气体(例如空气)的供给管以及排出管。在该情况下，供给以及排出的气体也可以是干燥气体。所述气体的氧浓度可以较高，也可以为纯氧(99.999％)。另外，也可以在放电时提高氧浓度，在充电时降低氧浓度。
此外，如上所述，在本实施方式中，以空气电池为锂空气电池的情况为例进行了详细说明，但本发明的空气电池也能够应用于钠空气电池及镁空气电池等其他金属的空气电池。
实施例
以下，通过实施例来更详细地说明本公开。此外，作为样品制作的以下正极及空气电池为一例，本公开并不限定于以下的正极及空气电池。
首先，说明对样品进行的各评价。具体而言，以下对空气电池的放电试验的试验方法、重量能量密度的计算方法、多孔质层的孔隙率的测定方法、以及多孔质层的细孔径分布、第1细孔容积以及第2细孔容积的测定方法进行具体说明。
(放电试验)
将空气电池在氧环境下保持20分钟以上后，将电流密度设为0.1mA/cm2，将放电截止电压设为2.0V，进行放电试验。在表1及表2中示出结果。放电容量除了测定的放电容量以外，还以多孔质层的单位面积的容量表示。对于样品1-1至1-5，也以多孔质层的单位重量的容量表示。多孔质层的单位面积的容量及单位重量的容量是使用多孔质层的表观面积并根据下式来算出的。此外，样品1-1至1-5以及样品2-1至2-12的多孔质层的表观面积为1.33cm2。
单位面积的放电容量(mAh/cm2)＝放电容量÷多孔质层的表观面积
单位重量的放电容量(mAh/g)＝放电容量÷多孔质层的重量
(重量能量密度)
将从放电试验的开始到结束为止测定的电压的平均值作为平均放电电压。在空气电池的放电试验后的正极中，求出多孔质层的单位重量的放电容量(mAh/g)。通过将平均放电电压(V)与单位重量的放电容量(mAh/g)相乘而算出重量能量密度(Wh/kg)。
(多孔质层的孔隙率)
多孔质层的孔隙率是使用多孔质层的表观体积(多孔质层的厚度×表观面积)、多孔质层的质量、以及构成多孔质层的材料的真密度并通过下式而求出的。此外，多孔质层的表观面积是从多孔质层的主面外缘求出的面积，不排除主面所包含的细孔面积。
孔隙率(％)＝100×{(多孔质层的厚度×表观面积)-(多孔质层的重量÷多孔质层材料的真密度)}÷(多孔质层的厚度×表观面积)
(细孔径分布、第1细孔容积及第2细孔容积)
通过水银压入法测定多孔质层的细孔径分布，并且求出第1细孔容积及第2细孔容积。
接着，对各样品进行说明。
(样品1-1)
作为形成含有碳的导电性多孔质体的材料，使用了Lion Specialty chemicals株式会社制造的“科琴黑EC600JD”。将科琴黑、作为表面活性剂溶液的日本乳化剂株式会社制造的“Newcol 1308-FA(90)”及作为承担造孔剂功能的升华性粉末的日本催化剂株式会社制造的“富马酸”混合搅拌，从而得到混合物。此外，富马酸预先用喷射式粉碎机粉碎成粉末状，用作升华性粉末。科琴黑与升华性粉末的质量比按照该顺序为7.7：33。将得到的混合物冷却后，在该混合物中添加旭硝子株式会社制Fluon(注册商标)“PTFE AD AD911E”作为粘合剂，再次搅拌。此外，粘合剂以科琴黑与粘合剂的质量比按照该顺序成为7：3的方式添加。利用辊压机对所得到的混合物进行轧制，制作片材。将得到的片材在烧成炉中在320℃下烧成，除去水分、表面活性剂及升华性粉末。再次利用辊压机对片材进行轧制，将厚度调整为200μm，制成多孔质层。
作为正极集电体，使用由SUS316构成的构造体，该构造体由具有开口的基座部、和配置于基座部的第1主面上的多个突起部构成。基座部的外缘形状为圆形，厚度为100μm。突起部在与基座部的第1主面垂直的方向上延伸。突起部是底面为直径200μm的圆且高度为200μm的圆柱。多个突起部以突起部间距离1200μm进行配置。
将所述多孔质层以使正极集电体的突起部成为刺入多孔质层的状态的方式粘贴在所述正极集电体的基座部的第1主面上。将这样得到的构造用作正极。对于该正极，求出多个突起部的横截面的总面积相对于多孔质层的横截面面积的比例。在表1中示出突起部的横截面的总面积相对于多孔质层的横截面面积的比例。
作为非水系电解液，使用在作为非水溶剂的四乙二醇二甲醚(TEGDME、Kishida化学制)中溶解了LiTFSA(双三氟甲烷磺酰胺锂、Kishida化学制)作为电解质而成的溶液。该非水系电解液通过以在TEGDME中使LiTFSA成为1mol/L的浓度的方式进行添加，将其在露点-50度以下的干燥空气环境下搅拌一夜使其混合及溶解而得到。作为隔件，使用玻璃纤维隔件。将金属锂(Honjo Chemical制)作为负极层，将SUS304筛网作为负极集电体粘附于该负极层而成的结构用作负极。将这些正极、隔件、非水系电解液及负极如图1所示那样配置，制作了空气电池。对所制作的空气电池进行放电试验。在表1中示出空气电池的放电试验的结果及重量能量密度。
(样品1-2)
关于正极集电体，将突起部的圆柱的底面直径变更为300μm、而且将突起部间距离变更为2400μm，除此以外，用与样品1-1同样的方法制作了正极及空气电池。在表1中示出突起部的横截面的总面积相对于多孔质层的横截面面积的比例、空气电池的放电试验的结果及重量能量密度。
(样品1-3)
关于正极集电体，将突起部的圆柱的底面直径变更为300μm，除此以外，用与样品1-1同样的方法制作了正极及空气电池。在表1中示出突起部的横截面的总面积相对于多孔质层的横截面面积的比例、空气电池的放电试验的结果及重量能量密度。
(样品1-4)
使用未设置多个突起部的构造体、即仅由基座部构成的构造体作为正极集电体，除此以外，用与样品1-1同样的方法制作了正极及空气电池。在表1中示出空气电池的放电试验的结果及重量能量密度。
(样品1-5)
使用Nilaco公司制SUS304筛网(厚度为177μm、100筛网)作为正极集电体，除此以外，用与样品1-1同样的方法制作了正极和空气电池。在表1中示出空气电池的放电试验的结果。
Figure BDA0001972267770000201
根据以上的结果可知，使用了设置有突起部的正极集电体的样品1-1～1-3的空气电池与使用了未设置突起部的正极集电体的样品1-4及1-5的空气电池相比，能够实现高放电容量及高重量能量密度。设置有突起部的空气电池即使如样品1-1～1-3那样变更突起部间距离和/或突起部的底面直径，也能够与未设置突起部的样品1-4及1-5的空气电池相比实现高放电容量及高重量能量密度。
另外，为了确认突起部的横截面的总面积相对于多孔质层的横截面的面积之比的影响，制作了改变了该比的样品1-1～1-3，但样品1-1～1-3中的任一空气电池均实现了比未设置突起部的样品1-4及1-5的空气电池高的放电容量及高的重量能量密度。
由这些结果可以确认，通过使用包括突起部的正极集电体，可以实现能够同时得到高放电容量和高重量能量密度的空气电池。
(样品2-1)
作为形成包含碳的多孔质体的碳材料，使用了Lion Specialty chemicals株式会社制造的“科琴黑EC600JD”和东洋碳株式会社制造的“多孔质碳CNovel P3”。将科琴黑EC600JD、CNovel P3、作为表面活性剂溶液的日本乳化剂株式会社制造的“Newcol 1308-FA(90)”及作为承担造孔剂功能的升华性粉末的日本催化剂株式会社制造的“富马酸”混合搅拌，从而得到混合物。此外，富马酸预先用喷射式粉碎机粉碎成粉末状，用作升华性粉末。科琴黑EC600JD、CNovel P3及升华性粉末的质量比按照该顺序为4.4：3.3：33。将得到的混合物冷却后，在该混合物中添加旭硝子株式会社制造的“FluonR PTFE AD AD911E”作为粘合剂，再次搅拌。此外，粘合剂以科琴黑EC600JD与粘合剂的质量比按照该顺序成为7：3的方式进行添加。利用辊压机对所得到的混合物进行轧制，制作片材。将得到的片材在烧成炉中以320℃烧成，除去水分、表面活性剂及升华性粉末。再次利用辊压机对片材进行轧制，将厚度调整为200μm，制成多孔质层。
作为正极集电体，使用由SUS316构成的构造体，所述构造体由具有开口的基座部和配置于基座部的第1主面上的多个突起部构成。基座部的外缘形状为圆形，厚度为100μm。突起部在与基座部的第1主面垂直的方向上延伸。突起部是底面为直径300μm的圆且高度为200μm的圆柱。多个突起部以1200μm的突起部间距离进行配置。
将所述多孔质层以正极集电体的突起部成为刺入多孔质层的状态的方式粘贴在所述正极集电体的基座部的第1主面上。将这样得到的结构用作正极。关于该正极，求出多个突起部的横截面的总面积相对于多孔质层的横截面面积的比例。在表2中示出突起部的横截面的总面积相对于多孔质层的横截面面积的比例。
作为非水系电解液，使用在作为非水溶剂的四乙二醇二甲醚(TEGDME、Kishida化学公司制)中溶解了LiTFSA(双三氟甲烷磺酰胺锂、Kishida化学制)作为电解质而成的溶液。该非水系电解液通过以在TEGDME中使LiTFSA成为1mol/L的浓度的方式进行添加，将其在露点-50度以下的干燥空气气氛下搅拌一夜使其混合及溶解而得到。作为隔件，使用玻璃纤维隔件。将金属锂(Honjo Chemical公司制)作为负极层，将SUS304(株式会社Nilaco制)作为负极集电体粘附于该负极层，并将得到的结构用作负极。将这些正极、隔件、非水系电解液及负极如图1所示那样配置，制作了空气电池。对所制作的空气电池进行放电试验。在表2中示出空气电池的放电试验的结果。在表2中还示出了集电体中有无突起部、突起部的横截面的总面积相对于多孔质层的横截面面积的比例、以及多孔质层的孔隙率、第1细孔容积和第2细孔容积。
(样品2-2)
仅使用科琴黑EC600JD作为碳材料且使科琴黑EC600JD与升华性粉末的质量比按照该顺序成为7.7：33，除此以外，用与样品2-1同样的方法制作了多孔质层。除了使用这样制作的多孔质层以外，用与样品2-1同样的方法制作了正极及空气电池。在表2中示出了集电体中有无突起部、突起部的横截面的总面积相对于多孔质层的横截面面积的比例、多孔质层的孔隙率、第1细孔容积、第2细孔容积以及空气电池的放电试验的结果。
(样品2-3)
使用科琴黑EC600JD和昭和电工株式会社制造的“碳纤维VGCF”作为碳材料且使科琴黑EC600JD、碳纤维VGCF及升华性粉末的质量比按照该顺序成为4.4：3.3：33，除此以外，用与样品2-1同样的方法制作了多孔质层。除了使用这样制作的多孔质层以外，用与样品2-1同样的方法制作了正极及空气电池。在表2中示出了集电体中有无突起部、突起部的横截面的总面积相对于多孔质层的横截面面积的比例、多孔质层的孔隙率、第1细孔容积、第2细孔容积以及空气电池的放电试验的结果。
(样品2-4)
仅使用科琴黑EC600JD作为碳材料且使科琴黑EC600JD与升华性粉末的质量比按照该顺序成为7.7：22，除此以外，用与样品2-1同样的方法制作了多孔质层。除了使用这样制作的多孔质层以外，用与样品2-1同样的方法制作了正极及空气电池。在表2中示出了集电体中有无突起部、突起部的横截面的总面积相对于多孔质层的横截面面积的比例、多孔质层的孔隙率、第1细孔容积、第2细孔容积以及空气电池的放电试验的结果。
(样品2-5)
仅使用科琴黑EC600JD作为碳材料且不使用升华性粉末，除此以外，用与样品2-1同样的方法制作了多孔质层。除了使用这样制作的多孔质层以外，用与样品2-1同样的方法制作了正极及空气电池。在表2中示出了集电体中有无突起部、突起部的横截面的总面积相对于多孔质层的横截面面积的比例、多孔质层的孔隙率、第1细孔容积、第2细孔容积以及空气电池的放电试验的结果。
(样品2-6)
将在样品2-4中制作的多孔质层用作样品2-6的多孔质层。而且，将样品2-1的正极集电体的突起部的圆柱的底面直径变更为200μm的结构用作样品2-6的正极集电体。除了使用这样的多孔质层及正极集电体以外，用与样品2-1同样的方法制作了正极及空气电池。在表2中示出了集电体中有无突起部、突起部的横截面的总面积相对于多孔质层的横截面面积的比例、多孔质层的孔隙率、第1细孔容积、第2细孔容积以及空气电池的放电试验的结果。
(样品2-7)
将在样品2-5中制作的多孔质层用作样品2-7的多孔质层。而且，将样品2-1的正极集电体的突起部的圆柱的底面直径变更为200μm的结构用作样品2-7的正极集电体。除了使用这样的多孔质层及正极集电体以外，用与样品2-1同样的方法制作了正极及空气电池。在表2中示出了集电体中有无突起部、突起部的横截面的总面积相对于多孔质层的横截面面积的比例、多孔质层的孔隙率、第1细孔容积、第2细孔容积以及空气电池的放电试验的结果。
(样品2-8)
使用Nilaco公司制SUS304筛网(厚度为177μm、100筛网)作为正极集电体，除此以外，用与样品1同样的方法制作了正极及空气电池。即，在样品2-8的正极中，在正极集电体未设置突起部。在表2中示出了集电体中有无突起部、突起部的横截面的总面积相对于多孔质层的横截面面积的比例、多孔质层的孔隙率、第1细孔容积、第2细孔容积以及空气电池的放电试验的结果。
(样品2-9)
使用Nilaco公司制SUS304筛网(厚度为177μm、100筛网)作为正极集电体，除此以外，用与样品2-2同样的方法制作了正极及空气电池。即，在样品2-9的正极中，在正极集电体未设置突起部。在表2中示出了集电体中有无突起部、突起部的横截面的总面积相对于多孔质层的横截面面积的比例、多孔质层的孔隙率、第1细孔容积、第2细孔容积以及空气电池的放电试验的结果。
(样品2-10)
使用Nilaco公司制SUS304筛网(厚度为177μm、100筛网)作为正极集电体，除此以外，用与样品2-3同样的方法制作了正极及空气电池。即，在样品2-10的正极中，在正极集电体未设置突起部。在表2中示出了集电体中有无突起部、突起部的横截面的总面积相对于多孔质层的横截面面积的比例、多孔质层的孔隙率、第1细孔容积、第2细孔容积以及空气电池的放电试验的结果。
(样品2-11)
使用Nilaco公司制SUS304筛网(厚度为177μm、100筛网)作为正极集电体，除此以外，用与样品2-4及2-6同样的方法制作了正极及空气电池。即，在样品2-11的正极中，在正极集电体未设置突起部。在表2中示出了集电体中有无突起部、突起部的横截面的总面积相对于多孔质层的横截面面积的比例、多孔质层的孔隙率、第1细孔容积、第2细孔容积以及空气电池的放电试验的结果。
(样品2-12)
使用Nilaco公司制SUS304筛网(厚度为177μm、100筛网)作为正极集电体，除此以外，用与样品2-5及2-7同样的方法制作了正极及空气电池。即，在样品2-11的正极中，在正极集电体未设置突起部。在表2中示出了集电体中有无突起部、突起部的横截面的总面积相对于多孔质层的横截面面积的比例、多孔质层的孔隙率、第1细孔容积、第2细孔容积以及空气电池的放电试验的结果。
表2
Figure BDA0001972267770000261
从表2所示的样品2-8～2-12的结果可知，在使用了不具有突起部的正极集电体的空气电池中，放电容量与正极的多孔质层的孔隙率不成比例。另一方面，对使用了具有突起部的正极集电体的样品中的突起部的横截面的总面积相对于多孔质层的横截面面积的比例相同的样品2-1～2-5进行了比较。可以确认在样品2–1～2-5的空气电池中，放电容量与孔隙率成比例地提高。在使用不具有突起部的正极集电体的样品2-8～2-12的正极中，在将具备预期孔径的多孔质膜压接按压于正极集电体上时，部分地发生多孔质膜内细孔的消失，由此推测得到的多孔质层的孔隙率发生变化。因此，在样品2-8～2-12的空气电池中，推测放电容量和孔隙率不成比例关系。与此相对，在使用了具有突起部的正极集电体的样品2-1～2-5中，通过正极集电体具有突起部，即使将具备预期孔径的多孔质膜压接按压于正极集电体上，也能抑制多孔质膜内的细孔消失，因此认为放电容量与孔隙率成比例关系。
对使用了孔隙率未达到86％且具有相互相同的孔隙率的多孔质层的样品2-5、2-7及2-12进行了比较。根据这些比较，将不具有突起部的市售的金属筛网用作正极集电体的样品2-12的空气电池的放电容量比使用具有突起部的正极集电体的样品2-5及2-7的空气电池的放电容量高。作为其原因，认为是由于使用了不具有突起部的集电体的情况下的由伴随着压接按压的细孔消失而引起的放电容量的降低比由形成集电体的突起部的区域中的细孔消失引起的放电容量的降低小。
对使用了孔隙率为86％以上且相互具有相同的孔隙率的多孔质层的样品彼此进行了比较。具体而言，分别对样品2-1与样品2-8、样品2-2与样品2-9、样品2-3与样品2-10、样品2-4、样品2-6及样品2-11进行了比较。根据这些比较，使用了具有突起部的正极集电体的空气电池具有比将不具有突起部的市售的金属筛网用作正极集电体的空气电池高的放电容量。
此外，虽然在表2中未记载，但对于单位重量的放电容量(mAh/g)，在对多孔质层的孔隙率相同的正极集电体彼此进行比较的情况下，若孔隙率为86％以上，则包括具有突起部的正极集电体和多孔质层的正极能够得到比包括不具有突起部的正极集电体和多孔质层的正极高的放电容量。
如上所述，在多孔质层具有相同孔隙率且孔隙率为86％以上的情况下，包括具有突起部的正极集电体和多孔质层的正极能够得到比包括不具有突起部的正极集电体和多孔质层的正极高的放电容量。
由以上的结果可知，根据包括具有突起部的集电体和孔隙率为86％以上且99％以下的多孔质层的正极，可以得到能够实现单位面积的放电容量高的空气电池。
产业上的可利用性
本公开的空气电池具有高放电容量和高重量能量密度。因此，本公开的空气电池作为高容量电池是有用的。
附图标记说明
1：空气电池；
11：电池壳体；
11a：筒状部；
11b：底部；
11c：盖部；
12：负极；
121：负极层；
122：负极集电体；
13：正极；
131：多孔质层；
132：正极集电体；
132a：基座部；
132b：突起部；
132c：侧壁部；
14：电解质；
15：基座部的第1主面；
16：框体。

Claims (11)

1.一种空气电池用正极，具备集电体和包含导电性材料的多孔质层，
所述集电体包括基座部和配置在所述基座部的至少第1主面上的多个突起部，
所述基座部的所述第1主面为平面，
所述多孔质层在所述基座部的所述第1主面上与所述第1主面接触地配置，
所述突起部在所述多孔质层的内部与所述多孔质层接触，
所述集电体还包括侧壁部，
所述侧壁部设置于所述基座部的所述第1主面的周缘部，
所述侧壁部的高度比所述突起部的高度高。
2.根据权利要求1所述的空气电池用正极，
所述基座部具有至少一个开口，
所述突起部配置在所述第1主面的所述开口以外的区域。
3.根据权利要求1或2所述的空气电池用正极，
所述多孔质层的孔隙率为86%以上且99%以下。
4.根据权利要求1或2所述的空气电池用正极，
所述多孔质层包括：细孔径为4nm以上且小于100nm的第1细孔、和细孔径为100nm以上且10μm以下的第2细孔，
所述第2细孔的累积细孔容积即第2细孔容积比所述第1细孔的累积细孔容积即第1细孔容积大。
5.根据权利要求4所述的空气电池用正极，
所述第1细孔容积为0.59cm3/g以上且小于2.99cm3/g。
6.根据权利要求1、2、5中任一项所述的空气电池用正极，
所述多孔质层包括：作为所述导电性材料的碳材料、和高分子材料。
7.根据权利要求1、2、5中任一项所述的空气电池用正极，
所述多个突起部的横截面的总面积相对于所述多孔质层的横截面的面积为2.0%以上且7.0%以下，
所述突起部的横截面的总面积是用与所述集电体的所述基座部和所述多孔质层的堆叠方向垂直的平面剖开所述多个突起部时的所述多个突起部的截面积的合计，
所述多孔质层的横截面的面积是根据用所述平面剖开所述多孔质层时的所述多孔质层的截面外缘而求出的面积。
8.根据权利要求1、2、5中任一项所述的空气电池用正极，
所述突起部贯穿所述多孔质层。
9.一种空气电池，具备：
权利要求1~8中任一项所述的空气电池用正极、
能够吸收并放出金属离子的负极、以及
充满所述正极与所述负极之间的电解质。
10.根据权利要求9所述的空气电池，
还具备配置于所述正极与所述负极之间的隔件，
所述隔件配置在所述电解质内，
所述多个突起部的至少一部分与所述隔件接触。
11.根据权利要求9或10所述的空气电池，
所述电解质是非水系电解液。
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