[发明专利]氧电池

说明书

技术领域

本发明涉及氧电池。

背景技术

在现有技术中，已知有以下一种氧电池。该氧电池具备以氧为活性物质的正极、以金属锂为活性物质的负极以及被该正极和负极夹着的电解质层。作为所述氧电池，例如被提案一种所述正极、负极以及电解质层被密封在壳体内的电池(例如参照日本专利文献1：特开2009－230985号公报)。

在所述氧电池中，在放电时，如下式所示，在所述负极处，金属锂发生离子化，生成锂离子和电子。生成的锂离子透过所述电解质层向正极移动。另一方面，在正极处，氧获取电子成为氧离子，并与所述锂离子反应生成氧化锂或过氧化锂。因此，通过利用导线连接所述负极和正极，能够获取电能。

(负极处)4Li→4Li⁺+4e-

(正极处)O₂+4e-→2O^2-

4Li⁺+2O^2-→2Li₂O

2Li⁺+2O^2-→Li₂O₂

同时，在充电时，如下式所示，在所述正极处，从氧化锂或过氧化锂生成锂离子、电子和氧，生成的锂离子透过所述电解质层向负极移动。然后，在负极处，所述锂离子接受电子，析出金属锂。

(正极处)2Li₂O→4Li⁺+O₂+4e^－

Li₂O₂→2Li⁺+O₂+4e^－

(负极处)4Li⁺4e^－→4Li

然而，在所述现有技术中的氧电池中，存在一旦反复进行充放电，过电压上升而导致电池性能下降的问题。

本发明的目的在于提供一种能够解决上述问题的氧电池。该氧电池即使反复进行充放电也能够抑制过电压上升。

在所述现有的氧电池中，如果只考虑负极一侧的反应，则根据所述反应式明显可知是反复进行锂的溶解和析出。这时，由于锂在电解质层中往返，溶解的位置和析出的位置不一致。另外，在所述负极的表面上具有容易发生溶解反应的部位和容易发生析出反应的部位。其结果，可以认为由于所述负极处的表面上的锂的溶解和析出的反复进行而导致该表面上形成凹凸，并因所述凹凸的存在使得电解质层和负极之间产生空隙，所以导致过电压上升。

发明内容

因此，本发明为了达到所述目的，该氧电池具备：以氧为活性物质的正极；以金属锂为活性物质的负极以及被夹在该正极和负极之间的电解质层，该氧电池的特征在于该正极含有锂化合物。

在本发明的氧电池中，由于所述正极均匀地含有锂化合物，充电时在正极生成的锂离子会在所述负极的金属锂上均匀地析出。所以，根据本发明的氧电池，锂在负极处反复进行溶解和析出时，该锂的位置不会发生改变，能够防止在该负极表面形成凹凸，从而抑制过电压上升。

在本发明的氧电池中，优选是所述正极、所述负极以及所述电解质层配置在密封壳体内，该正极含有储氧材料。所述储氧材料除了具备吸收氧、释放氧的功能之外，其表面能够吸附或脱附氧。这里，所述储氧材料在吸收或释放氧时，伴随有与氧的化学结合的生成和分解。而在储氧材料的表面上吸附或脱附氧时，只是分子间的力量发生作用，并不伴随化学结合的生成及分解。

所以，氧吸附或脱附于所述储氧材料表面的情形与该储氧材料吸收或释放氧的情形相比，能够在低能量的情况下进行，在电池反应中，该储氧材料的表面上吸附的氧将优先被利用。其结果，能够抑制反应速度的下降以及过电位上升。

另外，在正极处，由于所述锂化合物与所述储氧材料紧密接触，该锂化合物通过该储氧材料的催化作用能够顺利地进行分解反应。所以，能够降低所述锂化合物分解反应（充电反应）的活化能(Activation energy)，而且能够抑制过电压上升。

本发明的氧电池的所述正极、所述负极以及电解质层容纳于密封壳体内，该氧电池通过具备所述储氧能力的材料来提供氧。所以，没有必要让正极向大气开放，氧电池不会因为空气中的水分和二氧化碳的存在而导致其性能下降。