[发明专利]黄长石型复合氧化物

说明书

提供可以用于金属空气电池的正极催化剂的新型化合物。本发明涉及的黄长石型复合氧化物由通式(Basubgt;z/subgt;Srsubgt;1‑z/subgt;)subgt;2/subgt;Cosubgt;x/subgt;Fesubgt;2‑2x/subgt;(Sisubgt;y/subgt;Gesubgt;1‑y/subgt;)subgt;1+x/subgt;Osubgt;7/subgt;(式中，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1。其中，不包括x＝1并且y＝1并且z＝0的情况、x＝1并且y＝1并且z＝1的情况、x＝1并且y＝0并且z＝0的情况、x＝1并且y＝0并且z＝1的情况、x＝0并且y＝0并且z＝0的情况、及x＝0并且y＝0并且z＝1的情况。)表示。

技术领域

本发明涉及黄长石型复合氧化物。

背景技术

对于电动车(EV)的进一步普及而言，实现与汽油汽车同等程度的续航距离的高能量密度蓄电池的开发是必不可少的。目前，作为超过现状的锂离子二次电池的“革新型蓄电池”之一，金属空气电池正受到关注。金属空气电池是指使用锌等金属作为负极活性物质、使用空气中的氧作为正极活性物质的二次电池。这样的金属空气电池有可能达成非常高的理论能量密度。对于金属空气电池、特别是使用锌作为金属的锌空气电池，以往以来国内外的研究机构一直在进行研究开发(例如，非专利文献1、2)，但目前尚未达到真正的实用化。

另外，金属空气电池的空气极在放电时通过氧(活性物质)的4电子还原反应而生成氢氧根离子，而在充电时通过氢氧根离子的4电子氧化反应而产生氧。所述伴随4电子的授受的氧还原反应(以下，有时也称为“ORR”。)及析氧反应(以下，有时也称为“OER”。)为动力学上非常慢的反应，故而在充放电时产生大的过电压，因此需要可促进ORR/OER的高活性催化剂。

具体而言，金属空气电池的各电极中的充电反应及放电反应如以下的(1)～(4)式所示。需要说明的是，式(1)～(4)中，方便起见，示出了使用锌作为负极的例子。

(正极)

充电反应(析氧反应)：4OH^-→O₂+2H₂O+4e^-

···(1)

放电反应(氧还原反应)：O₂+2H₂O+4e^-→4OH^-

···(2)

(负极)

充电反应：ZnO+H₂O+2e^-→Zn+2OH^-···(3)

放电反应：Zn+2OH^-→ZnO+H₂O+2e^-···(4)

此处，金属空气电极中，使用高浓度KOH水溶液这样的强碱性水溶液等作为电解液来供给上述(1)、(4)式涉及的氢氧根离子。而且，正极催化剂由于被浸渍在强碱性水溶液中，因此要求优异的化学稳定性。

作为正极催化剂，已知铂、氧化钌、氧化铱等贵金属系催化剂显示高的ORR/OER活性。但是，它们中所含的贵金属稀少且昂贵，因此汽车用蓄电池等的大规模的实用化困难。因此，强烈希望以过渡金属等资源丰富的元素为主成分的显示高性能ORR/OER活性的通用性正极催化剂的开发。