[发明专利]空气电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种空气电池，特别涉及一种使电解液循环的空气电池。

背景技术

空气电池是使用空气中的氧作为正极活性物质的电池。该空气电池中的负极活性物质一般来说为金属，在放电反应中生成金属氧化物或金属氢氧化物。

在通常的空气电池中，通过将从电池外部导入的氧利用正极催化剂在该催化剂与空气的固体/气体界面中还原为氢氧离子，另一方面，将负极的金属用氢氧离子氧化，而进行电化学反应。

专利文献1中，公开有如下的空气电池，其包括：以镁或铝等在电化学上属于低电位的金属为阳极、以比该阳极高电位的金属或碳质材料为阴极的电极对；电极连接导电机构；溶解氧供给机构；和海水或食盐水等含有氯离子的电解液。溶解氧供给机构例如使用散气装置将空气向电解液中供给而将电解液向空气曝露。

现有技术文献

专利文献

专利文献1  日本特开2010-47835号公报

发明的概要

发明要解决的问题

但是，海水或食盐水等电解液中，与强碱性的电解液相比无法获得充分的电动势。另一方面，如果在上述专利文献1中使用强碱性的电解液，则可以认为在电解液中会无止境地溶解空气中的二氧化碳，电池就会中毒。

以下给出中毒的一例。在作为电解液使用了氢氧化钾(KOH)水溶液的情况下，空气中的二氧化碳与电解液中的作为电解质的KOH反应，生成碳酸氢钾(KHCO₃)或碳酸钾(K₂CO₃)。这样，电解液的离子电导率就会降低，电池性能降低。另外，碳酸氢钾(KHCO₃)或碳酸钾(K₂CO₃)在正极催化剂表面析出，阻碍氧的还原反应而降低电池性能。

发明内容

本发明鉴于上述问题而完成，其目的在于，提供一种难以受到由空气中的二氧化碳造成的中毒的空气电池。

用于解决问题的方法

即，本发明的空气电池具备：主体部，其具有收纳外包装材料、收容于该收纳外包装材料中的电解液、包含与该电解液接触的正极催化剂的正极、与该电解液接触的负极；贮存电解液的罐；使电解液在主体部与罐之间循环的泵；在电解液的循环途中向电解液中导入氧的氧导入部；和以使电解液依照罐、泵、氧导入部、主体部的顺序循环的方式连结的配管，氧导入部具有氧选择透过膜。

本发明的空气电池由于氧导入部具备在氧透过能力、相对于二氧化碳的透过而言的氧的透过选择性(以下有时称作“氧/二氧化碳选择透过性”。)两方面优异的氧选择透过膜，因此可以有效地除去空气中的二氧化碳，可以抑制电解液中的电解质与二氧化碳的反应。这样，就可以可靠地抑制由正极催化剂的中毒等造成的电池性能的降低。

这里，可以将电解液与氧选择透过膜的表面的接触角设为90°以上。这样，氧选择透过膜中的氧所扩散的空孔就很难被电解液浸润，从而可以减少从氧选择透过膜中的漏液。另外，还可以抑制空孔堵塞。

另外，可以将电解液与氧选择透过膜的表面的接触角设为150°以上。这样，氧选择透过膜的空孔更难以被电解液浸润，可以进一步减少从氧选择透过膜中的漏液。另外，可以进一步抑制空孔堵塞。

此外，氧选择透过膜的氧透过系数(P_O2)也可以为400×10^-10cm³·cm/cm²·s·cmHg以上。这样，就可以将空气中的氧有效地提供给正极催化剂。

此外，氧选择透过膜的氧透过系数(P_O2)与二氧化碳透过系数(P_CO2)的比(P_O2/P_CO2)也可以为0.15以上。这样，就可以充分地获得二氧化碳的除去效果。

另外，如果负极是选自锂、钠、镁、铝、钾、钙、锌、铁及贮氢合金中的至少1种金属，则空气电池可以容易地获得充分的放电容量。

如果电解液是含有电解质和水的溶液、电解质是选自KOH、NaOH、LiOH、Ba(OH)₂及Mg(OH)₂中的至少1种，则空气电池可以容易地获得更大的放电容量。

此外，正极催化剂可以含有二氧化锰或铂。这样，可以从空气电池中获得大的放电容量。