[发明专利]包含层状双氢氧化物的功能层及复合材料

说明书

本发明提供一种耐碱性明显提高的含有LDH的功能层、以及包含该功能层的复合材料。该功能层是包含层状双氢氧化物(LDH)的功能层，其具有：第一层，该第一层由直径低于0.05μm的LDH微粒构成，且厚度为0.10μm以上；以及第二层，该第二层是设置在第一层上的最表面层，且由平均粒径为0.05μm以上的LDH大粒子构成。

技术领域

本发明涉及包含层状双氢氧化物的功能层及复合材料。

背景技术

层状双氢氧化物(以下、也称为LDH)是在堆积的氢氧化物基本层之间具有作为中间层的能够交换的阴离子以及H₂O的物质，有效利用其特征，作为催化剂、吸附剂、以及用于提高耐热性的高分子中的分散剂等加以利用。

另外，LDH也作为传导氢氧化物离子的材料受到关注，还在研究将其添加到碱性燃料电池的电解质、锌空气电池的催化剂层中。特别是近年来，还提出了将LDH用作镍锌二次电池、锌空气二次电池等碱性二次电池用的固体电解质隔板，且已知具备适合于该隔板用途的含有LDH的功能层的复合材料。例如，专利文献1(国际公开第2015/098610号)中公开一种复合材料，其具备多孔质基材、和形成在多孔质基材上和/或多孔质基材中的不具有透水性的含有LDH的功能层，并记载：含有LDH的功能层包含由通式：M²⁺_1-xM³⁺_x(OH)₂A^n-_x/n·mH₂O(式中，M²⁺为Mg²⁺等2价的阳离子，M³⁺为Al³⁺等3价的阳离子，A^n-为OH^-、CO₃^2-等n价的阴离子，n为1以上的整数，x为0.1～0.4，m为0以上)表示的LDH。专利文献1中公开的含有LDH的功能层致密化到不具有透水性的程度，因此，在用作隔板的情况下，能够阻止构成碱性锌二次电池的实用化壁垒的锌枝晶发展、以及二氧化碳从锌空气电池中的空气极侵入。

此外，专利文献2(国际公开第2016/076047号)中公开一种隔板结构体，其具备与多孔质基材复合化的LDH隔板，并公开LDH隔板具备具有气体不透过性和/或水不透过性程度的高致密性。该文献中还记载：LDH隔板能够具有按每单位面积的He透过率计评价为10cm/min·atm以下的高致密性。

但是，对于应用LDH的碱性二次电池(例如金属空气电池、镍锌电池)的电解液，因为要求高氢氧化物离子传导率，所以要求使用pH为14左右的强碱性的KOH水溶液。因此，要求LDH具有即便在像这样的强碱性电解液中也几乎不会劣化的高度的耐碱性。就这一点而言，专利文献3(国际公开第2016/051934号)中提出一种含有LDH的电池，其构成为：通过使包含与上述通式的M²⁺和/或M³⁺相对应的金属元素(例如Al)的金属化合物溶解于电解液而使得LDH被电解液侵蚀得到抑制。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2015/098610号

专利文献2：国际公开第2016/076047号

专利文献3：国际公开第2016/051934号

发明内容

最近，本发明的发明人得到如下见解，即，通过将由LDH微粒构成的致密的含有LDH的层的表面用直径0.05μm以上的LDH大粒子覆盖，使得含有LDH的层的耐碱性明显提高。

因此，本发明的目的在于，提供一种耐碱性明显提高的含有LDH的功能层、以及包含该功能层的复合材料。

根据本发明的一个方案，提供一种功能层，其是包含层状双氢氧化物(LDH)的功能层，其中，所述功能层具有：