本发明专利技术提供金属空气电池，其与以往相比提高了放电特性。金属空气电池是包括正极层、负极层、以及配置在正极层与负极层之间的电解质层的金属空气电池，正极层包含导电材料、粘合剂、以及SiO2粒子，SiO2粒子具有16.7m2/g以下的比表面积。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供金属空气电池，其与以往相比提高了放电特性。金属空气电池是包括正极层、负极层、以及配置在正极层与负极层之间的电解质层的金属空气电池，正极层包含导电材料、粘合剂、以及SiO2粒子，SiO2粒子具有16.7m2/g以下的比表面积。【专利说明】金属空气电池
本专利技术涉及利用氧作为正极活性物质的金属空气电池。
技术介绍
随着近年来的手机等设备的普及、进步，希望作为其电源的电池的高容量化。在这其中，金属空气电池能够通过在正极(空气极)中利用大气中的氧作为正极活性物质进行该氧的氧化还原反应，另一方面，在负极中进行构成负极的金属的氧化还原反应，从而进行充电或放电，因此，在能量密度高、现在通用的锂离子电池中作为优异的高容量电池而受到瞩目(非专利文献I)。但是，金属空气电池仍有应该改善的课题，例如提出为了提高容量、库仑效率，将高表面积的SiO2作为催化剂而与正极部件混合(专利文献I)。专利文献1:日本特开2012-49047号公报非专利文献1:独立行政法人产业技术综合研究所(产总研)，“开发新结构的高性能锂空气电池，” “online，” 2009年2月24日报道发表，“平成23年(2011年)8月19日检索，，，互联网〈http://www.aist.g0.jp/aist_j/press_release/pr2009/pr20090224/pr20090224.html>
技术实现思路
如专利文献I等记载的那样，虽然进行了以与以往相比提高金属空气电池的特性为目的的尝试，但是，仍然希望具有进一步提高的特性的金属空气电池。特别是，金属空气电池存在与锂离子电池相比放电反应速度慢一位数以上、放电特性仍不充分的问题，希望放电特性比以往提高的金属空气电池。本专利技术是一种金属空气电池，是包括正极层、负极层、以及配置在所述正极层与负极层之间的电解质层的金属空气电池，所述正极层包含导电材料、粘合剂、以及SiO2粒子，所述SiO2粒子具有16.7m2/g以下的比表面积。根据本专利技术，能够得到与以往相比提高了放电特性的金属空气电池。【专利附图】【附图说明】图1是能够用于本专利技术的具有低表面积的SiO2粒子的扫描型电子显微镜(SEM)照片。图2是能够用于本专利技术的具有低表面积的SiO2粒子的扫描型电子显微镜(SEM)照片。图3是能够用于本专利技术的具有低表面积的SiO2粒子的扫描型电子显微镜(SEM)照片。图4是在比较例中使用的具有高表面积的SiO2粒子的扫描型电子显微镜(SEM)照片。图5是包括本专利技术的金属空气电池的电化学单元电池的一个例子的剖面示意图。图6是实施例1?3和比较例I?2中制作的单元电池的1-V特性的曲线图。图7是表示SiO2粒子的比表面积与2.5V时的单元电池的电流密度的关系的曲线图。图8是实施例1、4和5、以及比较例2中制作的单元电池的I_V特性的曲线图。图9是表示正极中的SiO2粒子的含量与2.5V时的电流密度的关系的曲线图。符号说明I 正极层2 电解质层3 负极层5 金属多孔体6 正极集电体7 负极集电体8 气体蓄积部9 密闭容器10 电化学单元电池【具体实施方式】本专利技术的金属空气电池包括正极层、负极层、以及配置在正极层与负极层之间的电解质层，正极层包含导电材料、粘合剂和SiO2粒子，SiO2粒子具有16.7m2/g以下的比表面积。为了提高金属空气电池的放电特性，需要促进正极内的金属离子传导。专利技术人进行了深入研究，发现通过在正极内混合比表面积小的SiO2粒子，能够提高放电反应速度。SiO2粒子的比表面积为16.7m2/g以下，优选为11.5m2/g以下，更优选为5.lm2/g以下。令人惊讶的是，了解到通过在正极加入比表面积小的SiO2粒子，能够促进金属空气电池的放电反应。在正极加入的SiO2粒子的比表面积越小,越能促进金属空气电池的放电反应。虽然不是束缚于理论，但可以认为如果在正极混合SiO2粒子，则在SiO2粒子的表面产生静电，促进锂离子等金属离子传导。在正极混合比表面积大的SiO2粒子时，由于金属离子传导通路变长，所以难以得到促进放电反应的效果。另一方面，认为在正极混合的SiO2粒子的比表面积越小，越能缩短金属离子传导通路，所以能够提高放电反应速度。在上述机制中，SiO2粒子的比表面积的下限没有特别限定，但SiO2粒子例子的比表面积例如可以为0.lm2/g以上。SiO2粒子的比表面积的测定可以通过将N2气体等用于吸附质的定容量式气体吸附法来进行。SiO2粒子优选无孔。无孔的SiO2粒子是指在表面看不到孔的SiO2粒子,更具体而言，是指具有图1?4的扫描型电子显微镜(SEM)照片所示的表面状态的SiO2粒子。可以认为，通过SiO2粒子为无孔的SiO2粒子，相应地SiO2粒子的比表面积变小，能够够使金属离子传导通路变得更短。SiO2粒子的粒子形状优选为圆球状。圆球状的SiO2粒子容易具有更小的比表面积。更具体而言，SiO2的一次粒子的短轴相对于长轴的比例(以下，将该比例称为“圆球度”)优选为0.8?1.0，更优选为0.9?1.0，进一步优选为0.95?1.0。圆球度可以基于扫描型电子显微镜(SEM)等的观察图像而算出，例如可以将针对30个?100个左右的多个SiO2的一次粒子进行测量的SiO2粒子的短轴相对于长轴的比例的平均值作为圆球度。通过圆球度在上述范围，容易得到更小比表面积的SiO2粒子。SiO2粒子的平均粒径优选为0.25?20.00 μ m,更优选为0.25?10.00 μ m,进一步优选为0.25?5.00 μ m，更进一步优选为0.25?2.20 μ m。SiO2粒子的平均粒径可以通过激光衍射散射式粒度分布计进行测定。通过平均粒径在上述范围内，容易得到更小比表面积的SiO2粒子。以正极层的总质量为基准，正极层所含的SiO2粒子的含量优选为I?60wt%，更优选为5?45wt%，进一步优选为10?30wt%。正极层包含导电材料、粘合剂和SiO2粒子，以正极层的总质量为基准时的SiO2粒子的含量在上述范围时，能够得到更高的放电反应特性。SiO2粒子的含量相对于正极层所含的导电材料的含量的比例优选为0.01?6.00，更优选为0.08?1.80，进一步优选为0.17?0.75。在正极层内，SiO2粒子的含量相对于导电材料的含量在上述范围时，能够得到更高的放电反应特性。另外，SiO2粒子的含量相对于正极层所含的粘合剂的含量的比例优选为0.03?2.00，更优选为0.17?1.50，进一步优选为0.33?1.00。在正极层内，SiO2粒子的含量相对于粘合剂的含量在上述范围时，能够得到更高的放电反应特性。作为正极层所含的导电材料，优选为多孔材料，但不限于这些。另外，作为多孔材料，例如可以举出碳等碳材料，作为碳，可举出科琴黑、乙炔黑、槽法炭黑、炉法炭黑、介孔碳等炭黑、活性炭、石墨碳纤维等，更优选使用比表面积大的碳材料。另外，作为多孔材料，优选具有lmL/g左右的纳米级的细孔容积的多孔材料。导电材料在正极层中优选占10?99质量％，更优选占10?70质量％，进一步优选占25?65质量％，更进一步优选占40?60质量％。作为正极层所含的粘合剂，可以使用例如聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种金属空气电池，是包括正极层、负极层、以及配置在所述正极层与负极层之间的电解质层的金属空气电池，所述正极层包含导电材料、粘合剂、以及SiO2粒子，所述SiO2粒子具有16.7m2/g以下的比表面积。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：广濑宽，冈崎早苗，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：日本;JP
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