[发明专利]金属-空气电池

说明书

技术领域

本发明涉及金属-空气电池。

背景技术

使用氧作为阴极活性材料的空气电池具有诸如能量密度高、尺寸和重量易于减小等优点。已知的空气电池包括例如金属-空气电池如锂-空气电池、镁-空气电池和锌-空气电池。在金属-空气电池中，氧的氧化-还原反应在空气电极处进行而金属的氧化-还原反应在负电极中进行，从而允许金属-空气电池充放电。

一般来说，金属-空气电池具有包括以下的结构：包含导电材料(例如，碳质材料)和粘合剂的空气电极；包含负电极活性材料(例如，金属或合金)的负电极；和设置在空气电极和负电极之间的电解质。当电解质为液体电解质时，液体电解质通常以渗入作为绝缘多孔体的隔板中的状态设置在空气电极和负电极之间。

专利文献1中披露了一种空气电池，其使用氧作为阴极活性材料，包括空气电极和附接到空气电极的隔板，并使用多孔膜与织造或非织造织物的层合体作为隔板。

专利文献1：日本专利申请特开第H02-253573号

发明内容

然而，作为勤奋研究的结果，本发明的发明人已发现，包含专利文献1中所披露的隔板的金属-空气电池具有放电容量低的问题。

本发明鉴于上述情况而完成。本发明的一个目的在于提供一种具有高的放电容量的金属-空气电池。

本发明的金属-空气电池包括空气电极、负电极以及设置在空气电极和负电极之间的电解质层，其中所述电解质层包括具有多孔结构的隔板和渗入所述隔板中的液体电解质，并且其中液体电解质与隔板的面向负电极的表面之间的接触角小于液体电解质与隔板的面向空气电极的表面之间的接触角。

在本发明中，通过使用上述隔板，在从隔板向空气电极供给液体电解质的同时，液体电解质还可被留存在隔板的负电极侧；因此，金属-空气电池的放电容量可得以增大。

在本发明的金属-空气电池中，优选地，液体电解质与隔板的面向负电极的表面之间的接触角在30度至50度的范围内。

在本发明的金属-空气电池中，优选地，液体电解质与隔板的面向空气电极的表面之间的接触角在60度至80度的范围内。

在本发明的金属-空气电池中，优选地，隔板为两个或更多个多孔层的层合体，所述两个或更多个多孔层具有不同的与液体电解质的接触角，并且隔板具有这样的结构：具有较小的与所述液体电解质的接触角的多孔层设置在面向负电极的表面处以及具有较大的与液体电解质的接触角的多孔层设置在面向空气电极的表面处。

根据本发明，金属空气电池的放电容量可得以增大。

附图说明

图1为示出了根据本发明的金属-空气电池的结构的一个实例的示意性截面图。

图2为说明接触角测量原理的视图。

图3为将实施例1与对比例1至3的锂-空气电池的放电容量进行比较的图。

具体实施方式

本发明的金属-空气电池包括空气电极、负电极以及设置在空气电极和负电极之间的电解质层，其中所述电解质层包括具有多孔结构的隔板和渗入所述隔板中的液体电解质，并且其中液体电解质与隔板的面向负电极的表面之间的接触角小于液体电解质与隔板的面向空气电极的表面之间的接触角。

图1为示出了根据本发明的金属-空气电池的结构的一个实例的示意性截面图。本发明的金属-空气电池的结构不限于此实例。

金属-空气电池20包括：空气电极6，其包括空气电极层2和空气电极集电体4；负电极7，其包括负电极层3和负电极集电体5；以及设置在空气电极6和负电极7之间的电解质层1。电解质层1包括隔板8和渗入隔板8中的液体电解质(未示出)。隔板8具有其中层合了第一多孔体8a与第二多孔体8b的层合结构。构成隔板8的负电极7侧的面的第二多孔体8b具有比与构成隔板8的空气电极6侧的面的第一多孔体8a所表现的更小的与渗入隔板8中的液体电解质的接触角。空气电极6、负电极7和电解质层1容纳在电池壳9中。在图1中，看起来像空气电极集电体4分散地布置在一定间隔处。然而，其表示空气电极集电体4的一部分呈网格形式。电池壳9具有氧吸入孔10，其是开放的以与空气电极集电体4的网格部分的一部分重叠，从而允许从外部吸入氧。

在使用液体电解质的常规金属-空气电池中，通常，液体电解质呈渗入具有多孔结构的隔板中的状态并位于负电极和空气电极之间。一般来说，在用于金属-空气电池的液体电解质中作为溶剂使用的许多离子液体具有高粘度。因此，液体电解质与隔板之间的可润湿性低，因而隔板易于排斥液体电解质。