JP2005116317A - 空気電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この空気電池は、空気極1と、金属負極2と、疎水性非水電解質3とを備えている。金属負極としてはリチウム金属を含むことが好ましい。疎水性非水電解質は60℃以下の融点を有する室温溶融塩、例えばトリメチルプロピルアンモニウム・ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド等を用いることが好ましい。
【効果】疎水性非水電解質は親水性の有機溶媒からなる電解質と異なり、酸素や水分が溶解しにくいので空気極側から取り込まれた酸素や水分が疎水性非水電解質を介して金属負極に迄移動するのを抑制することができ、金属負極の劣化が抑制できる。また、金属負極としてリチウム金属を用いると、高容量の空気電池を得ることができる。
【選択図】図1
Description
Journal of The Electrochemical Society,149(9) 2002 pp.A1190−A1195
[空気極の作製]
まず、β−MnO2からなる触媒10質量%と、活性炭70質量%と、カルボキシメチルセルロース10質量%と、60質量%のPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)からなる結着剤が溶解された水性ディスパージョン溶液10質量%とを混合することによって、スラリーを調製した。次に、メッシュ状(網状)のステンレスからなる集電体にスラリーを塗布した後、真空下において、60℃の温度条件下で乾燥することによって、触媒層シートを作製した。この後、触媒層シートを直径20mmの円形に打ち抜くことによって、触媒層シートからなる空気極を作製した。
0.25mmの厚みを有するリチウム金属からなる板材を5枚重ね合わせるとともに、直径19mmの円形に打ち抜くことによって、リチウム金属からなる負極を作製した。
12gのトリメチルプロピルアンモニウム・ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド((CH3)3N+(C3H7) N−(SO2CF3)2)からなる溶液に、リチウム塩としてのLiN(SO2CF3)2を0.3mol溶解することによって、液体状の疎水性非水電解質を作製した。この疎水性非水電解質を構成するトリメチルプロピルアンモニウム・ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミドは、第4級アンモニウム塩であるとともに、60℃以下の融点を有している。なお、トリメチルプロピルアンモニウム・ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミドは、本発明の「室温溶融塩」の一例である。また、この実施例では、液体状の疎水性非水電解質をゲル状にするために、モノマー1gと重合禁止剤2.6mgとを添加して2時間放置した後、重合開始剤0.065gを添加して撹拌した。なお、モノマーとしては、トリプロピレングリコールジアクリレートを用いた。また、重合禁止剤としては、2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ペンテンを用いるとともに、重合開始剤としては、t−ヘキシルパーオキシピバレートを用いた。
図1は、本発明の一実施例によるボタン型の空気電池を示した断面図である。図1を参照して、空気極1としては、上記のようにして作製した触媒層シートからなる空気極を用いるとともに、負極2としては、上記のようにして作製したリチウム金属からなる負極を用いた。また、電解質3としては、上記のようにして作製したトリメチルプロピルアンモニウム・ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミドを含む液体状の疎水性非水電解質を用いた。なお、負極2は、本発明の「金属負極」および「リチウム金属」の一例であり、電解質3は、本発明の「疎水性非水電解質」の一例である。
上記のようにして作製した一実施例によるボタン型の空気電池について、放電試験を行った。放電の条件としては、0.1mA/cm2の電流密度で、空気極1に対する負極2の電位が0.5V(vs.Li/Li+)になるまで放電した。
次に、電解質としてトリメチルプロピルアンモニウム・ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミドを含む疎水性非水電解質を用いた場合において、大気中でのリチウム金属(負極)の安定性を確認するために、ラミネートセルを作製した。
2 負極(金属負極、リチウム金属)
3 電解質(疎水性非水電解質)
Claims (5)
- 空気極と、
金属負極と、
疎水性非水電解質とを備えた、空気電池。 - 前記金属負極は、リチウム金属を含む、請求項1に記載の空気電池。
- 前記疎水性非水電解質は、60℃以下の融点を有する室温溶融塩を含む、請求項1または2に記載の空気電池。
- 前記室温溶融塩は、トリメチルプロピルアンモニウム・ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミドを含む、請求項3に記載の空気電池。
- 前記疎水性非水電解質は、高分子化合物が溶解された固体状の疎水性非水電解質を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の空気電池。
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