[发明专利]空气电池

说明书

技术领域

本发明涉及与以往相比能量密度高的空气电池。

背景技术

在以往的液基空气电池中，在使用铁作为负极活性物质的情况下，产生在铁表面氧化物、氢氧化物析出，循环特性下降的问题，因此，研究了负极活性物质的细化等。在专利文献1中，公开了一种使用复合电极材料作为负极活性物质的金属空气电池，该复合电极材料包含碳基材和氧化铁粒子，该氧化铁粒子以Fe₃O₄为主要成分并且载持于碳基材，所述氧化铁粒子的D₉₀为50nm以下。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2012-094509号公报

发明内容

发明所要解决的课题

如专利文献1那样，在使用了于碳基材上载持了D₉₀为50nm以下的氧化铁粒子的负极的情况下，在负极中，包含在作为负极活性物质的氧化铁粒子以外的碳基材以及氧化铁粒子间的空隙等，因此负极中的电极活性物质的填充率降低，难以实现高的能量密度。

本发明是鉴于在将包含铁的微粒作为负极活性物质的情况下难以实现高的能量密度的上述实际情况而完成的，其目的在于提供一种即使不细化负极活性物质、能量密度也高于以往的空气电池。

用于解决课题的手段

本发明的第一空气电池的特征在于，具有：含有在23℃的温度条件下pH为17.3以上的氢氧化钾溶液的电解液，含有铁的负极，和正极。

在本发明的第一空气电池中，优选所述氢氧化钾溶液的pH为17.3以上18.4以下。

本发明的第二空气电池的特征在于，具有：含有浓度为12.5mol/L以上的氢氧化钾溶液的电解液，含有铁的负极，和正极。

在本发明的第二空气电池中，优选所述氢氧化钾溶液的浓度为12.5mol/L以上15.1mol/L以下。

本发明的第三空气电池的特征在于，具有：含有在23℃的温度条件下铁的溶解度成为263.6μg/mL以上的氢氧化钾溶液的电解液，含有铁的负极，和正极。

在本发明的第三空气电池中，优选所述氢氧化钾溶液中的铁的溶解度为263.6μg/mL以上393.5μg/mL以下。

发明效果

根据本发明，通过使用pH为17.3以上的强碱性的氢氧化钾溶液作为电解液，能够使铁的反应率提高，其结果，能够得到高的能量密度的空气电池。

附图说明

图1是具备含有铁的负极、含有氢氧化钾溶液的电解液的空气电池在放电时的部分截面示意图。

图2是示出本发明的空气电池的层结构的一个例子的图，是示意性地示出在层叠方向切断的截面的图。

图3是示出氢氧化钾电解液的pH与铁的反应率(％)的关系的曲线图。

图4是示出氢氧化钾电解液的浓度(mol/L)与铁的反应率(％)的关系的曲线图。

图5是示出氢氧化钾电解液中的铁的溶解度(μg/mL)与铁的反应率(％)的关系的曲线图。

图6是示出氢氧化钾电解液的pH与氢氧化钾电解液中的铁的溶解度(μg/mL)的关系的曲线图。

图7A是关于含有浓度为13.4mol/L的氢氧化钾电解液的评价用单元(Cell)的放电评价后的负极活性物质的SEM图像(倍率1000倍)。

图7B是关于含有浓度为13.4mol/L的氢氧化钾电解液的评价用单元的放电评价后的负极活性物质的SEM图像(倍率20000倍)。

图8A是放电评价前的负极活性物质的SEM图像(倍率1000倍)。

图8B是放电评价前的负极活性物质的SEM图像(倍率20000倍)。

图9A是关于含有浓度为8.0mol/L的氢氧化钾电解液的评价用单元的放电评价后的负极活性物质的SEM图像(倍率1000倍)。

图9B是关于含有浓度为8.0mol/L的氢氧化钾电解液的评价用单元的放电评价后的负极活性物质的SEM图像(倍率20000倍)。

附图标记说明

1 含有铁(Fe)的负极

2 氢氧化钾电解液

3 [Fe(OH)]_ad

4 表示反应式(2a)示出的基本反应的进行的箭头

5 表示反应式(2b)示出的基本反应的进行的箭头

6 Fe(OH)₂

7 表示反应式(2c)示出的基本反应的进行的箭头

11电解质层

12正极层