Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP5652877B2 - Lithium air battery - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP5652877B2 - Lithium air battery - Google Patents

Lithium air battery Download PDF

Info

Publication number
JP5652877B2
JP5652877B2 JP2011210629A JP2011210629A JP5652877B2 JP 5652877 B2 JP5652877 B2 JP 5652877B2 JP 2011210629 A JP2011210629 A JP 2011210629A JP 2011210629 A JP2011210629 A JP 2011210629A JP 5652877 B2 JP5652877 B2 JP 5652877B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lithium
positive electrode
electrolyte
air battery
air
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2011210629A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013073727A (en
Inventor
政彦 林
政彦 林
浩伸 蓑輪
浩伸 蓑輪
斉藤 景一
景一 斉藤
了次 菅野
了次 菅野
雅章 平山
雅章 平山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Institute of Technology NUC
NTT Inc
NTT Inc USA
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Tokyo Institute of Technology NUC
NTT Inc USA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp, Tokyo Institute of Technology NUC, NTT Inc USA filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP2011210629A priority Critical patent/JP5652877B2/en
Publication of JP2013073727A publication Critical patent/JP2013073727A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5652877B2 publication Critical patent/JP5652877B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Inert Electrodes (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)

Description

この発明は、リチウム空気電池に関する。   The present invention relates to a lithium air battery.

従来、リチウム空気電池は、正極活物質として空気中の酸素を用い、電池外部から常に酸素が供給され、電池内に大量の負極活物質である金属リチウムを充填することができるため、非常に大きな放電容量を示すことが報告されている。   Conventionally, lithium-air batteries use oxygen in the air as a positive electrode active material, oxygen is always supplied from the outside of the battery, and a large amount of lithium metal, which is a negative electrode active material, can be filled in the battery. It has been reported to show discharge capacity.

例えば、溶質として1mol/lの六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を用い、有機溶媒として炭酸プロピレン(PC:propylene carbonate)と、1,2ジメトキシエタン(DME:Dimethoxyethane)との混合溶媒を用いた電解液を利用したリチウム空気電池が知られている。 For example, 1 mol / l lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) is used as a solute, and a mixed solvent of propylene carbonate (PC) and 1,2 dimethoxyethane (DME) is used as an organic solvent. Lithium-air batteries using the electrolytes are known.

また、例えば、溶質として1mol/lのLiN(CF3SO22を用い、有機溶媒として炭酸エチレン(EC:ethylene carbonate)と、炭酸ジエチル(DEC:dimethyl carbonate)との混合溶媒を用いた電解液を利用したリチウム空気電池が知られている。 In addition, for example, electrolysis using 1 mol / l LiN (CF 3 SO 2 ) 2 as a solute and a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) as an organic solvent. A lithium-air battery using a liquid is known.

J. Read et al., Journal of The Electrochemical Society, Vol. 150, pp. A1351-A1356 (2003).J. Read et al., Journal of The Electrochemical Society, Vol. 150, pp. A1351-A1356 (2003). A. K. Thapa、西面和希、松本広重、石原達己、電気化学会第76回大会講演要旨集、3P23, pp. 383 (2009).A. K. Thapa, Nishiki Kazuki, Matsumoto Hiroshige, Ishihara Tatsumi, Proceedings of the 76th Annual Meeting of the Electrochemical Society, 3P23, pp. 383 (2009).

しかしながら、上述した従来技術では、安定した長時間放電が困難であった。具体的には、上述した従来技術において、電解液に用いる有機溶媒が揮発性を有しているため、リチウム空気電池のように電池内に空気を取り込む構造の場合には、有機溶剤が揮発して電解液が減少してしまう。すなわち、上述したリチウム空気電池は、長期間作動させると、正極側から有機溶剤が揮発することによって、電池抵抗が増大し、電池性能が著しく低下する。また、上述した電解液は、揮発性及び引火性を有しているため、火災事故などの安全性も懸念される。   However, with the above-described conventional technology, it has been difficult to stably discharge for a long time. Specifically, in the above-described prior art, the organic solvent used in the electrolytic solution has volatility. Therefore, in the case of a structure in which air is taken into the battery like a lithium air battery, the organic solvent is volatilized. Electrolyte will decrease. That is, when the above-described lithium-air battery is operated for a long time, the organic solvent volatilizes from the positive electrode side, thereby increasing battery resistance and remarkably reducing battery performance. Moreover, since the electrolyte solution mentioned above has volatility and flammability, there is a concern about safety such as a fire accident.

そこで、本願は、上述した従来技術の問題に鑑みてなされたものであって、安定した長時間放電を可能にするリチウム空気電池を提供することを目的とする。   Therefore, the present application has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object thereof is to provide a lithium-air battery that enables stable long-time discharge.

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本願のリチウム空気電池は、カーボン、触媒及びバインダーを含む正極と、金属リチウム又はリチウムイオンの吸蔵及び放出が可能な物質を含む負極とを備え、前記正極と前記負極との間に電解質が配置されたリチウム空気電池であって、前記電解質が、Liを含有し、かつ、Ge、P、Al、Si及びZnのうち少なくとも一つを有する硫化物を含む固体電解質であることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, a lithium-air battery of the present application includes a positive electrode including carbon, a catalyst, and a binder, and a negative electrode including a material capable of inserting and extracting metal lithium or lithium ions, A lithium-air battery in which an electrolyte is disposed between the positive electrode and the negative electrode, wherein the electrolyte contains Li and has at least one of Ge, P, Al, Si, and Zn. It is characterized by being a solid electrolyte containing.

本願のリチウム空気電池は、安定した長時間放電を可能にする。   The lithium-air battery of the present application enables stable long-time discharge.

図1は、実施例1に係るリチウム空気電池の構成の一例を示す電池断面図である。FIG. 1 is a battery cross-sectional view illustrating an example of the configuration of the lithium-air battery according to the first embodiment. 図2は、実施例1に係るリチウム空気電池の放電試験の試験結果を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing test results of a discharge test of the lithium air battery according to Example 1. 図3は、実施例2に係るリチウム空気電池の放電試験の試験結果を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating test results of a discharge test of the lithium-air battery according to Example 2. 図4は、実施例2に係る例6及び例9のリチウム空気電池の放電曲線を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating discharge curves of the lithium-air batteries of Examples 6 and 9 according to Example 2. 図5は、実施例2に係る比較例及び例9のリチウム空気電池の試験結果を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing test results of the comparative example and the lithium-air battery of Example 9 according to Example 2.

以下に添付図面を参照して、本願のリチウム空気電池の実施例を詳細に説明する。なお、本願のリチウム空気電池は、以下の実施例により限定されるものではない。   Embodiments of the lithium-air battery of the present application will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. In addition, the lithium air battery of this application is not limited by the following examples.

まず、実施例1に係るリチウム空気電池の構成の一例について説明する。図1は、実施例1に係るリチウム空気電池1の構成の一例を示す電池断面図である。図1に示すように、実施例1に係るリチウム空気電池1は、正極2と、正極支持体3と、正極固定用PTFE (Polytetrafluoroethylene:ポリテトラフルオロエチレン)リング4と、正極端子5と、負極固定用PTFEリング6と、負極固定用座金7と、負極8と、Oリング9と、電解質10と、負極支持体11と、セル固定用ねじ12と、負極端子13とを有する。   First, an example of the configuration of the lithium air battery according to Example 1 will be described. FIG. 1 is a battery cross-sectional view illustrating an example of the configuration of the lithium-air battery 1 according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, a lithium-air battery 1 according to Example 1 includes a positive electrode 2, a positive electrode support 3, a positive electrode fixing PTFE (Polytetrafluoroethylene) ring 4, a positive electrode terminal 5, and a negative electrode. It has a fixing PTFE ring 6, a negative electrode fixing washer 7, a negative electrode 8, an O-ring 9, an electrolyte 10, a negative electrode support 11, a cell fixing screw 12, and a negative electrode terminal 13.

正極2は、カーボン、触媒及びバインダーを含む空気極であり、空気孔から取り込まれた空気に含まれる酸素を正極活物質とした酸化還元反応を行う。正極2に含まれるカーボンは、例えば、ケッチェンブラック、アセチレンブラックなどのカーボンブラック類、活性炭類、グラファイト類、カーボン繊維類などである。ここで、正極2に用いられるカーボンは、空気極中の反応サイトを十分に確保するために表面積が大きなものが適しており、具体的には、BET比表面積で300m2/g以上の値を有しているものが望ましい。なお、BET比表面積とは、窒素ガスなどを吸着させ、その量から算出した比表面積を示す。 The positive electrode 2 is an air electrode containing carbon, a catalyst, and a binder, and performs an oxidation-reduction reaction using oxygen contained in air taken in from air holes as a positive electrode active material. The carbon contained in the positive electrode 2 is, for example, carbon blacks such as ketjen black and acetylene black, activated carbons, graphites, and carbon fibers. Here, the carbon used for the positive electrode 2 is suitable to have a large surface area in order to sufficiently secure reaction sites in the air electrode. Specifically, the BET specific surface area has a value of 300 m 2 / g or more. What you have is desirable. The BET specific surface area is a specific surface area calculated from the amount of nitrogen gas adsorbed.

正極2に含まれる触媒は、酸素還元・酸素発生反応に高活性な触媒が用いられる。該触媒としては、構造中に遷移金属のMn、Fe、Co、Ni、V、W等のうち少なくとも一つを含む酸化物が好適である。例えば、MnO2、Mn34、MnO、FeO2、Fe34、FeO、CoO、Co34、NiO、NiO2、V25、WO3などの単独酸化物や、La0.6Sr0.4MnO3、La0.6Sr0.4FeO3、La0.6Sr0.4CoO、La0.6Ca0.4CoO3、Pr0.6Ca0.4MnO3、LaNiO3、La0.6Sr0.4Mn0.4Fe0.63などのペロブスカイト型構造を有する複合酸化物などを用いることができる。 As the catalyst contained in the positive electrode 2, a highly active catalyst for oxygen reduction / oxygen generation reaction is used. As the catalyst, an oxide containing at least one of transition metals such as Mn, Fe, Co, Ni, V, and W in the structure is suitable. For example, single oxides such as MnO 2 , Mn 3 O 4 , MnO, FeO 2 , Fe 3 O 4 , FeO, CoO, Co 3 O 4 , NiO, NiO 2 , V 2 O 5 , WO 3 , La 0.6 Perovskite structure such as Sr 0.4 MnO 3 , La 0.6 Sr 0.4 FeO 3 , La 0.6 Sr 0.4 CoO, La 0.6 Ca 0.4 CoO 3 , Pr 0.6 Ca 0.4 MnO 3 , LaNiO 3 , La 0.6 Sr 0.4 Mn 0.4 Fe 0.6 O 3 A composite oxide containing

ここで、これら触媒の合成手法としては、固相法や液相法などの公知のプロセスを用いることができるが、電極触媒表面に三相界面サイトを多量に生成することが重要であり、使用される触媒は高表面積あることが望ましい。具体的には、焼成後の比表面積が10m2/g以上であることが好適であるため、例えば、金属酢酸塩や金属硝酸塩の混合水溶液の蒸発乾固や金属アルコキシドの加水分解によりアモルファス前駆体を得る手法などに代表される液相法を用いることが望ましい。 Here, as a method for synthesizing these catalysts, a known process such as a solid phase method or a liquid phase method can be used, but it is important to generate a large amount of three-phase interface sites on the electrode catalyst surface. The catalyst to be produced preferably has a high surface area. Specifically, since the specific surface area after firing is preferably 10 m 2 / g or more, the amorphous precursor is obtained by evaporating and drying a mixed aqueous solution of metal acetate or metal nitrate or by hydrolysis of metal alkoxide, for example. It is desirable to use a liquid phase method typified by a technique for obtaining the above.

また、触媒としては、中心金属として遷移金属のMn、Fe、Co、Ni、V、W等のうち少なくとも一つを含むポルフィリンやフタロシアニンなどの大環状金属錯体も用いることができる。これらの金属錯体は、カーボンと混合後、不活性ガス雰囲気中で熱処理を行うことによって活性は増大する。   As the catalyst, a macrocyclic metal complex such as porphyrin or phthalocyanine containing at least one of transition metals such as Mn, Fe, Co, Ni, V, and W as a central metal can also be used. The activity of these metal complexes is increased by performing heat treatment in an inert gas atmosphere after mixing with carbon.

さらに、触媒としては、上記の化合物系だけでなく、Pt、Au、Pdなどの貴金属や Co、Ni、Mnなどの遷移金属も用いることができる。これらの金属をカーボン上に高分散担持することにより高い活性を発現することができる。具体的には、これらの金属が分散したコロイド溶液中にカーボンを分散させ、激しく撹拌することによって、カーボン上に金属粒子を吸着・担持させることにより、高い分散性を達成することができる。   Further, as the catalyst, not only the above compound system but also a noble metal such as Pt, Au and Pd and a transition metal such as Co, Ni and Mn can be used. High activity can be expressed by carrying these metals in high dispersion on carbon. Specifically, high dispersibility can be achieved by dispersing and dispersing the carbon in a colloidal solution in which these metals are dispersed, and vigorously stirring to adsorb and support the metal particles on the carbon.

正極2に含まれるバインダーは、特に限定されるものでなく、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)の粉末及び分散液や、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン(PVDF:PolyVinylidene DiFluoride)、スチレンブタジエンゴムなどが用いられる。   The binder contained in the positive electrode 2 is not particularly limited, and examples thereof include polytetrafluoroethylene (PTFE) powder and dispersion, polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride (PVDF), styrene butadiene rubber, and the like. Is used.

上述したように、正極2は、カーボンを主体としたガス拡散型電極であるが、例えば、触媒粉末と、カーボン粉末と、バインダー粉末との混合物をチタンメッシュ等の支持体上に圧着成形する、或いは、上述した混合物を有機溶剤等の溶媒中に分散してスラリー状にし、金属メッシュ又はカーボンクロス上に塗布して乾燥させる、等の手段によって形成される。そして、形成された正極2は、図1に示すように、電極の片面が空気に曝され、またもう一方の面は電解質10と接するようにリチウム空気電池1に配置される。なお、電極の強度を高め電解質の漏洩を防止するために、冷間プレスだけでなくホットプレスを行うことによっても、より安定性に優れた電極を作製することが可能である。   As described above, the positive electrode 2 is a gas diffusion electrode mainly composed of carbon. For example, a mixture of a catalyst powder, a carbon powder, and a binder powder is formed on a support such as a titanium mesh by pressure bonding. Alternatively, it is formed by means such as dispersing the above-described mixture in a solvent such as an organic solvent to form a slurry, applying the mixture on a metal mesh or carbon cloth, and drying. As shown in FIG. 1, the formed positive electrode 2 is disposed in the lithium-air battery 1 so that one surface of the electrode is exposed to air and the other surface is in contact with the electrolyte 10. In addition, in order to increase the strength of the electrode and prevent leakage of the electrolyte, it is possible to produce an electrode with more stability by performing hot pressing as well as cold pressing.

正極支持体3は、正極2を支持する支持体であり、PTFEによって被覆される。なお、正極支持体3において、正極2と接触する部分は、電気的接触をとるためにPTFEによって被覆されていない。正極固定用PTFEリング4は、正極2を正極支持体3に固定するPTFE製のリングである。正極端子5は、正極側端子である。   The positive electrode support 3 is a support that supports the positive electrode 2 and is covered with PTFE. In addition, in the positive electrode support 3, the part which contacts the positive electrode 2 is not coat | covered with PTFE in order to take an electrical contact. The positive electrode fixing PTFE ring 4 is a PTFE ring for fixing the positive electrode 2 to the positive electrode support 3. The positive electrode terminal 5 is a positive electrode side terminal.

負極固定用PTFEリング6は、負極8を固定するPTFE製のリングである。負極固定用座金7は、負極8が固定される座金である。負極8は、電解質10に含まれるリチウムイオンに対して酸化還元反応を行う。負極8は、金属リチウム、又は、リチウムイオンの吸蔵・放出が可能な物質(例えば、リチウムを含むシリコンや、リチウムとスズとの合金、Li2.6Co0.4Nなどのリチウム窒化物)から形成される。なお、リチウム二次電池負極材料に用いられることが可能なものであれば、負極8の材料として用いることが可能である。また、負極8の材料として、リチウムを含まないシリコンやスズなどを用いる場合には、前もって化学的手法又は電気化学的手法により、リチウムを含む状態にあるように処理される。Oリング9は、正極支持体3と負極支持体11との間隙を埋め、リチウム空気電池1の内部を密封する。 The negative electrode fixing PTFE ring 6 is a PTFE ring for fixing the negative electrode 8. The negative electrode fixing washer 7 is a washer to which the negative electrode 8 is fixed. The negative electrode 8 performs a redox reaction with respect to lithium ions contained in the electrolyte 10. The negative electrode 8 is formed of metallic lithium or a material capable of occluding and releasing lithium ions (for example, silicon containing lithium, an alloy of lithium and tin, or lithium nitride such as Li 2.6 Co 0.4 N). . In addition, if it can be used for a lithium secondary battery negative electrode material, it can be used as a material of the negative electrode 8. Moreover, when using silicon, tin, etc. which do not contain lithium as a material of the negative electrode 8, it processes so that it may be in the state containing lithium with a chemical method or an electrochemical method beforehand. The O-ring 9 fills the gap between the positive electrode support 3 and the negative electrode support 11 and seals the inside of the lithium air battery 1.

電解質10は、Liを含有し、かつ、Ge、P、Al、Si及びZnのうち少なくとも一つを有する硫化物を含む固体電解質である。例えば、電解質10としては、導電性が高く、電池性能を最も向上させるLi3.25Ge0.250.754が好適である。 The electrolyte 10 is a solid electrolyte containing a sulfide containing Li and having at least one of Ge, P, Al, Si, and Zn. For example, Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 is preferable as the electrolyte 10 because of its high conductivity and the most improved battery performance.

ここで、リチウム空気電池に固体電解質を用いる場合には、室温において、mS/cmオーダーの導電率を有している材料を用いることができる。具体的には、Li3N等の窒化物系材料、Li3P(O, N)4、Li7La3Zr212、Li3PO4、La0.5Li0.5TiO3などの酸化物系、Li2S、Li3PS4などの硫化物系を用いることができる。本実施例においては、これらの固体電解質材料のなかで、Liを含有し、かつ、Ge、P、Al、Si及びZnのうち少なくとも一つを含む硫化物を用いた本願のリチウム空気電池が、他の材料を用いたリチウム空気電池と比較して、安定した長時間放電が可能である点について、いくつかの例を用いて説明する。なお、詳細な説明は、後述する。 Here, when a solid electrolyte is used for a lithium-air battery, a material having a conductivity of mS / cm order at room temperature can be used. Specifically, a nitride material such as Li 3 N, an oxide system such as Li 3 P (O, N) 4 , Li 7 La 3 Zr 2 O 12 , Li 3 PO 4 , La 0.5 Li 0.5 TiO 3 Sulfide systems such as Li 2 S and Li 3 PS 4 can be used. In this example, the lithium air battery of the present application using a sulfide containing Li and containing at least one of Ge, P, Al, Si, and Zn among these solid electrolyte materials, The point that stable long-time discharge is possible compared with a lithium-air battery using other materials will be described using some examples. Detailed description will be given later.

負極支持体11は、負極8を支持する支持体である。セル固定用ねじ12は、正極支持体3と、負極支持体11とを固定し、リチウム空気電池1を形成するねじであり、PTFEのよって被覆される。負極端子13は、負極側端子である。   The negative electrode support 11 is a support that supports the negative electrode 8. The cell fixing screw 12 is a screw that fixes the positive electrode support 3 and the negative electrode support 11 to form the lithium-air battery 1, and is covered with PTFE. The negative electrode terminal 13 is a negative electrode side terminal.

以上、実施例1に係るリチウム空気電池1の構成について説明した。以下、実際に作製したリチウム空気電池1の詳細な例について説明する。まず、正極2及び電解質10について説明する。なお、以下に示す例は、あくまでも一例であり、実施例はこれに限定されるものではない。   The configuration of the lithium air battery 1 according to Example 1 has been described above. Hereafter, the detailed example of the lithium air battery 1 actually produced is demonstrated. First, the positive electrode 2 and the electrolyte 10 will be described. In addition, the example shown below is an example to the last, and an Example is not limited to this.

実施例1に係る正極2については、電極触媒であるLa0.6Sr0.4Fe0.6Mn0.43(LSFM)粉末、ケッチェンブラック粉末及びポリテトラフルオロエチレン(PTFE)粉末を50:30:20の重量比で、らいかい機を用いて十分に粉砕・混合し、ロール成形し、シート状電極(厚さ:0.5mm)を作製した。このシート状電極を直径15mmの円形に切り抜き、チタンメッシュ上にプレスすることにより、ガス拡散型電極を得た。なお、La0.6Sr0.4Fe0.6Mn0.43粉末は、金属硝酸塩を出発原料とする公知の手法によって合成した。 For the positive electrode 2 according to Example 1, the weight of the electrode catalyst La 0.6 Sr 0.4 Fe 0.6 Mn 0.4 O 3 (LSFM) powder, ketjen black powder and polytetrafluoroethylene (PTFE) powder is 50:30:20. The sheet electrode (thickness: 0.5 mm) was prepared by sufficiently crushing and mixing using a rough machine. The sheet electrode was cut into a circle having a diameter of 15 mm and pressed onto a titanium mesh to obtain a gas diffusion electrode. The La 0.6 Sr 0.4 Fe 0.6 Mn 0.4 O 3 powder was synthesized by a known method using metal nitrate as a starting material.

実施例1に係る電解質10については、以下に示す(例1)〜(例6)の6例の材料を既知の手法を用いて合成し、合成したそれぞれの粉末をプレスによりディスク状(直径16mm、厚さ0.2mm)に成型した。実施例1に係る電解質10の材料は、(例1)La0.5Li0.5TiO3、(例2)Li3PO4、(例3)Li4SiS4、(例4)Li5AlS4、(例5)Li2ZnGeS4、(例6)Li3.25Ge0.250.754を用いた。すなわち、実施例1では、電解質10の材料が異なる6種類のリチウム空気電池を生成し、(例1)及び(例2)が、酸化物系の材料を用いた比較例であり、(例3)〜(例6)が、Liを含有し、かつ、Ge、P、Al、Si及びZnのうち少なくとも一つを含む硫化物系の材料を用いた例である。 For the electrolyte 10 according to Example 1, the materials of the following six examples (Example 1) to (Example 6) were synthesized using a known technique, and each synthesized powder was pressed into a disk shape (diameter 16 mm). And a thickness of 0.2 mm). The material of the electrolyte 10 according to Example 1 is (Example 1) La 0.5 Li 0.5 TiO 3 , (Example 2) Li 3 PO 4 , (Example 3) Li 4 SiS 4 , (Example 4) Li 5 AlS 4 , ( Example 5 Li 2 ZnGeS 4 (Example 6) Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 was used. That is, in Example 1, six types of lithium-air batteries having different materials for the electrolyte 10 were produced, and (Example 1) and (Example 2) are comparative examples using an oxide-based material (Example 3). (Example 6) is an example using a sulfide-based material containing Li and containing at least one of Ge, P, Al, Si and Zn.

そして、図1に示すリチウム空気電池1は、上述した各部を用いて以下に記すように形成された。まず、PTFE被覆された正極支持体3の凹部に正極2を配置し、正極固定用PTFEリング4で固定した。そして、負極固定用座金7に負極8である厚さ150μmの4枚の金属リチウム箔(直径15mm)を同心円上に重ねて圧着した。その後、負極固定用PTFEリング6を、正極2が設置された凹部と対向する逆の凹部に配置し、中央部に金属リチウムが圧着された負極固定用座金7を更に配置した。そして、Oリング9を、図に示すようにセットし、セルの内部の正極2と負極8に挟まれるように、電解質10のディスクを充填して、負極支持体11を被せて、セル固定用ねじ12でセル全体を固定した。実施例1においては、上述した方法により、電解質10を(例1)〜(例6)に変えた6種類のリチウム空気電池を作製した。なお、電池の作製は、露点が −60℃以下の乾燥空気中で行った。   And the lithium air battery 1 shown in FIG. 1 was formed as described below using each part mentioned above. First, the positive electrode 2 was disposed in the concave portion of the positive electrode support 3 coated with PTFE, and fixed with the PTFE ring 4 for positive electrode fixing. Then, four metal lithium foils (diameter: 15 mm) having a thickness of 150 μm as the negative electrode 8 were stacked on the concentric circle and pressure-bonded to the negative electrode fixing washer 7. After that, the negative electrode fixing PTFE ring 6 was disposed in the concave portion opposite to the concave portion in which the positive electrode 2 was installed, and the negative electrode fixing washer 7 having metal lithium bonded thereto was further disposed in the central portion. Then, an O-ring 9 is set as shown in the figure, and is filled with a disk of an electrolyte 10 so as to be sandwiched between the positive electrode 2 and the negative electrode 8 inside the cell, and covered with a negative electrode support 11 to fix the cell. The entire cell was fixed with screws 12. In Example 1, six types of lithium-air batteries were produced by changing the electrolyte 10 to (Example 1) to (Example 6) by the method described above. The battery was produced in dry air having a dew point of −60 ° C. or lower.

以下、上述した方法により作製した6種類のリチウム空気電池の放電試験の試験結果について説明する。なお、放電試験には、6種類のリチウム空気電池それぞれについて、正極端子5及び負極端子13を用いた。また、リチウム空気電池の放電試験には、充放電測定システムを用いて、正極2の有効面積当たりの電流密度で1.25μA/cm2を通電し、開回路電圧から電池電圧が、1.0Vに低下するまで測定を行った。なお、電池の放電試験は、25℃において湿度を制御しない雰囲気下で測定を行った。 Hereinafter, the test result of the discharge test of six types of lithium air batteries produced by the above-described method will be described. In the discharge test, the positive electrode terminal 5 and the negative electrode terminal 13 were used for each of the six types of lithium-air batteries. In the discharge test of the lithium air battery, a charge / discharge measurement system was used, and a current density per effective area of the positive electrode 2 of 1.25 μA / cm 2 was applied, and the battery voltage was changed to 1.0 V from the open circuit voltage. Measurement was carried out until the value decreased. In addition, the discharge test of the battery measured in the atmosphere which does not control humidity at 25 degreeC.

図2は、実施例1に係るリチウム空気電池の放電試験の試験結果を示す図である。図2においては、例ごとに、固体電解質と、開回路電圧(V)と、平均放電電圧(V)と、放電時間(h)とを対応付けた試験結果を示す。ここで、図2の「固体電解質」とは、各例において用いられた電解質10の材料を示す。また、図2の「開回路電圧(V)」とは、電流が「0」である場合の電極間の電位差を示す。また、図2の「平均放電電圧(V)」とは、通電を開始し、開回路電圧から「1.0V」に低下するまでの電圧の平均を示す。また、図2の「放電時間(h)」とは、電圧が開回路電圧から「1.0V」に低下するまでの時間を示す。   FIG. 2 is a diagram showing test results of a discharge test of the lithium air battery according to Example 1. In FIG. 2, the test result which matched solid electrolyte, open circuit voltage (V), average discharge voltage (V), and discharge time (h) for every example is shown. Here, “solid electrolyte” in FIG. 2 indicates the material of the electrolyte 10 used in each example. Further, “open circuit voltage (V)” in FIG. 2 indicates a potential difference between the electrodes when the current is “0”. In addition, “average discharge voltage (V)” in FIG. 2 indicates an average voltage from the start of energization until the voltage drops from the open circuit voltage to “1.0 V”. Further, “discharge time (h)” in FIG. 2 indicates the time until the voltage drops from the open circuit voltage to “1.0 V”.

図2に示すように、酸化物系の材料を用いた(例1)及び(例2)における開回路電圧は、それぞれ「1.9」及び「2」であるのに対して、Liを含有し、かつ、Ge、P、Al、Si及びZnのうち少なくとも一つを含む硫化物系の材料を用いた(例3)〜(例6)の開回路電圧は、「2.3」〜「2.6」であった。また、図2に示すように、(例1)及び(例2)における平均放電電圧は、それぞれ「1.5」及び「1.4」であるのに対して、(例3)〜(例6)の平均放電電圧は、すべて「2.2」であった。   As shown in FIG. 2, the open circuit voltages in (Example 1) and (Example 2) using an oxide-based material are “1.9” and “2”, respectively, but contain Li. The open circuit voltages of (Example 3) to (Example 6) using a sulfide-based material containing at least one of Ge, P, Al, Si, and Zn are “2.3” to “2.3”. 2.6 ". Further, as shown in FIG. 2, the average discharge voltages in (Example 1) and (Example 2) are “1.5” and “1.4”, respectively, whereas (Example 3) to (Example) The average discharge voltages of 6) were all “2.2”.

また、図2に示すように、(例1)及び(例2)における放電時間は、それぞれ「40」及び「75」であるのに対して、(例3)〜(例6)の放電時間は、「135」〜「220」であった。このように、電解質10にLiを含有し、かつ、Ge、P、Al、Si及びZnのうち少なくとも一つを含む硫化物系の材料を用いることで、酸化物系材料を用いるよりも安定した長時間放電を可能にするリチウム空気電池を作製することができることが明らかになった。   Further, as shown in FIG. 2, the discharge times in (Example 1) and (Example 2) are “40” and “75”, respectively, whereas the discharge times in (Example 3) to (Example 6). Were “135” to “220”. Thus, the use of a sulfide-based material containing Li in the electrolyte 10 and containing at least one of Ge, P, Al, Si, and Zn is more stable than using an oxide-based material. It was revealed that a lithium-air battery that can discharge for a long time can be produced.

さらに、(例3)〜(例6)間で比較すると、電解質10の材料として「Li3.25Ge0.250.754」を用いた(例6)の性能が最も高く、「開回路電圧(V):2.6」、「放電時間(h):220」という値を示した。すなわち、Liを含有し、かつ、Ge、P、Al、Si及びZnのうち少なくとも一つを含む硫化物系の材料のなかでも「Li3.25Ge0.250.754」を電解質10の材料として用いることで、より安定した長時間放電を可能にするリチウム空気電池を作製することができることが明らかになった。 Further, comparing (Example 3) to (Example 6), the performance of (Example 6) using “Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 ” as the material of the electrolyte 10 is the highest, and the “open circuit voltage (V ): 2.6 ”and“ discharge time (h): 220 ”. That is, “Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 ” is used as the material of the electrolyte 10 among the sulfide-based materials containing Li and containing at least one of Ge, P, Al, Si, and Zn. Thus, it became clear that a lithium-air battery capable of more stable long-time discharge can be produced.

上述したように、実施例1によれば、カーボン、触媒及びバインダーを含む正極2と、金属リチウム又はリチウムイオンの吸蔵及び放出が可能な物質を含む負極8とを備え、正極3と負極8との間に電解質10が配置されたリチウム空気電池であって、電解質10が、Liを含有し、かつ、Ge、P、Al、Si及びZnのうち少なくとも一つを有する硫化物を含む固体電解質である。従って、実施例1に係るリチウム空気電池1は、固体電解質における導電性を向上させることができ、安定した長時間放電を可能にする。   As described above, according to Example 1, the positive electrode 2 including carbon, a catalyst, and a binder, and the negative electrode 8 including a metal lithium or a substance capable of occluding and releasing lithium ions are provided. A lithium-air battery in which an electrolyte 10 is disposed between the electrolyte 10 and the electrolyte 10 is a solid electrolyte containing a sulfide containing Li and having at least one of Ge, P, Al, Si, and Zn. is there. Therefore, the lithium-air battery 1 according to Example 1 can improve the conductivity of the solid electrolyte, and enables stable long-time discharge.

また、実施例1によれば、電解質が、Li3.25Ge0.250.754である。従って、実施例1に係るリチウム空気電池1は、Liを含有し、かつ、Ge、P、Al、Si及びZnのうち少なくとも一つを含む硫化物のなかでもより導電性の高い材料を電解質10に用いることで、より安定した長時間放電を可能にする。 Moreover, according to Example 1, the electrolyte is Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 . Therefore, the lithium-air battery 1 according to the first embodiment uses a material having higher conductivity among sulfides containing Li and containing at least one of Ge, P, Al, Si, and Zn. By using this, it is possible to discharge more stably for a long time.

また、実施例1によれば、固体電解質材料及び負極材料をプレスするのみでリチウム空気電池を作製することが可能であり、コスト的に有利である。   Moreover, according to Example 1, it is possible to produce a lithium-air battery only by pressing the solid electrolyte material and the negative electrode material, which is advantageous in terms of cost.

上述した実施例1では、固体電解質であり、Liを含有し、かつ、Ge、P、Al、Si及びZnのうち少なくとも一つを含む硫化物を電解質10にのみ用いる場合について説明した。実施例2においては、電解質10に用いた材料を正極2に混合させる場合について説明する。なお、実施例2に係るリチウム空気電池の作製方法は、実施例1と比較して、正極の作製方法のみ異なる。そこで、実施例2においては、電解質10に用いた材料が混合された正極を正極2aと記す。   In the above-described first embodiment, the case where a sulfide containing Li and containing at least one of Ge, P, Al, Si, and Zn is used only for the electrolyte 10 has been described. In Example 2, a case where the material used for the electrolyte 10 is mixed with the positive electrode 2 will be described. Note that the method for producing the lithium-air battery according to Example 2 differs from Example 1 only in the method for producing the positive electrode. Therefore, in Example 2, the positive electrode mixed with the material used for the electrolyte 10 is referred to as a positive electrode 2a.

正極2aは、電解質に含まれる硫化物を含む。例えば、正極2aは、Li3.25Ge0.250.754を含む。実施例2においては、以下の方法により、正極2aを作製した。正極2aは、カーボン、触媒及びPTFEを混合する際に、Li3.25Ge0.250.754を添加し、らいかき機により、十分に粉砕・混合し、ロール成形し、シート状電極(厚さ:0.5mm)として作製された。なお、Li3.25Ge0.250.754が正極2a中に高分散するように、粉砕・混合を行った。 The positive electrode 2a contains a sulfide contained in the electrolyte. For example, the positive electrode 2a includes Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 . In Example 2, the positive electrode 2a was produced by the following method. When mixing the carbon, catalyst, and PTFE, the positive electrode 2a is added with Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 , sufficiently pulverized and mixed with a rake machine, roll-formed, and sheet-shaped electrode (thickness: 0.5 mm). Incidentally, Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 are as highly dispersed in the positive electrode 2a, were pulverized and mixed.

ここで、実施例2においては、Li3.25Ge0.250.754の添加量を種々変化させた(例7)〜(例11)の5種類のリチウム空気電池を作製し、放電試験を行った。図3は、実施例2に係るリチウム空気電池の放電試験の試験結果を示す図である。図3においては、例ごとに、空気極組成(%)LSFM:Li3.25Ge0.250.754と、開回路電圧(V)と、平均放電電圧(V)と、放電時間(h)とを対応付けた試験結果を示す。ここで、図3の「空気極組成(%)LSFM:Li3.25Ge0.250.754」とは、電極触媒のLa0.6Sr0.4Fe0.6Mn0.43(LSFM)及びLi3.25Ge0.250.754の正極2aに含まれる割合を示す。なお、実施例2においては、全ての例において、正極2aに含まれるケッチェンブラックとPTFEの割合は、実施例1と同様に「ケッチェンブラック:PTFE=30:20」である。また、図3においては、正極にLi3.25Ge0.250.754を添加しない(例6)の結果も合わせて示す。 Here, in Example 2, five types of lithium air batteries of (Example 7) to (Example 11) in which the amount of addition of Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 was variously changed were prepared, and a discharge test was performed. . FIG. 3 is a diagram illustrating test results of a discharge test of the lithium-air battery according to Example 2. In FIG. 3, the air electrode composition (%) LSFM: Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 , the open circuit voltage (V), the average discharge voltage (V), and the discharge time (h) are shown for each example. The associated test results are shown. Here, “air electrode composition (%) LSFM: Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 ” in FIG. 3 means the electrode catalyst La 0.6 Sr 0.4 Fe 0.6 Mn 0.4 O 3 (LSFM) and Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75. It indicates the ratio contained in the positive electrode 2a of S 4. In all the examples, the ratio of ketjen black and PTFE contained in the positive electrode 2a is “Ketjen black: PTFE = 30: 20” in the same manner as in example 1. FIG. 3 also shows the result of not adding Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 to the positive electrode (Example 6).

図3の「空気極組成(%)LSFM:Li3.25Ge0.250.754」に示すように、実施例2においては、正極2aに含まれるLi3.25Ge0.250.754の割合が、(例7)0.5%、(例8)1%、(例9)10%、(例10)20%、(例11)21%の5種類のリチウム空気電池を作製し、放電試験を行った。その結果、図3に示すように、正極にLi3.25Ge0.250.754を添加しない(例6)と比較して、0.5%の割合でLi3.25Ge0.250.754を添加した(例7)では、ほとんど改善効果が見られなかった。 As shown in “Air electrode composition (%) LSFM: Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 ” in FIG. 3, in Example 2, the ratio of Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 contained in the positive electrode 2 a is ( Example 7) Five types of lithium air batteries of 0.5%, (Example 8) 1%, (Example 9) 10%, (Example 10) 20%, and (Example 11) 21% were prepared and subjected to a discharge test. It was. As a result, as shown in FIG. 3, as compared to no addition of Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 to the positive electrode (Example 6) was added Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 at a ratio of 0.5% In Example 7, almost no improvement effect was observed.

しかしながら、1%の割合でLi3.25Ge0.250.754を添加した(例8)、10%の割合でLi3.25Ge0.250.754を添加した(例9)及び20%の割合でLi3.25Ge0.250.754を添加した(例10)においては、放電時間が「285」〜「320」であり、(例6)の「220」と比較して、著しい向上が見られた。また、平均放電電圧においても(例8)〜(例10)では「2.3」〜「2.4」を示し、(例6)の「2.2」と比較して、性能向上が見られた。これは、所定の量以上の固体電解質材料を正極に添加することで、正極2a/電解質10の接触界面サイトが増加し、接触抵抗が減少したためであると考えられる。 However, Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 was added at a rate of 1% (Example 8), Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 was added at a rate of 10% (Example 9), and Li at a rate of 20%. In the case where 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 was added (Example 10), the discharge time was “285” to “320”, which was significantly improved as compared with “220” in (Example 6). Also, regarding the average discharge voltage, (Example 8) to (Example 10) show “2.3” to “2.4”, and an improvement in performance is seen compared to “2.2” in (Example 6). It was. This is presumably because the contact interface site of the positive electrode 2a / electrolyte 10 increased and the contact resistance decreased by adding a predetermined amount or more of the solid electrolyte material to the positive electrode.

ここで、(例8)〜(例10)に着目すると、10%の割合でLi3.25Ge0.250.754を添加した(例9)が、(例6)と比較して、平均放電電圧及び放電時間で最大の性能向上を示した。図4は、実施例2に係る例6及び例9のリチウム空気電池の放電曲線を示す図である。図4においては、縦軸に電圧、横軸に放電時間を示す。図4に示すように、(例9)のリチウム空気電池においては、平均放電電圧及び放電時間について、(例6)のリチウム空気電池よりも電池性能が向上していることが明らかである。 Here, focusing on (Example 8) to (Example 10), Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 was added at a rate of 10% (Example 9), but the average discharge voltage compared to (Example 6). And the maximum performance improvement in the discharge time. FIG. 4 is a diagram illustrating discharge curves of the lithium-air batteries of Examples 6 and 9 according to Example 2. In FIG. 4, the vertical axis represents voltage, and the horizontal axis represents discharge time. As shown in FIG. 4, in the lithium air battery of (Example 9), it is apparent that the battery performance is improved with respect to the average discharge voltage and discharge time as compared with the lithium air battery of (Example 6).

図3に戻って、(例8)〜(例11)を比較すると、(例10)において、平均放電電圧及び放電時間が(例9)よりも低下している。さらに、(例10)と比較して、21%の割合でLi3.25Ge0.250.754を添加した(例11)では、著しい電池性能の低下を示した。これは、多量の固体電解質材料を正極に添加することによって、正極そのものの抵抗が増大したり、正極中での空気の拡散が阻害されたりするためであると考えられる。 Returning to FIG. 3, when (Example 8) to (Example 11) are compared, in (Example 10), the average discharge voltage and the discharge time are lower than (Example 9). Furthermore, compared with (Example 10), when Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 was added at a rate of 21% (Example 11), the battery performance was significantly lowered. This is presumably because the addition of a large amount of solid electrolyte material to the positive electrode increases the resistance of the positive electrode itself or inhibits the diffusion of air in the positive electrode.

以上の結果から、正極に固体電解質材料を添加することによって電池性能が向上するが、その電池性能は、添加する固体電解質材料の量に大きく影響を受けることが明らかになった。すなわち、正極に添加する固体電解質材料の添加量には、電池性能を向上させるための適切な添加量があり、それは、正極2aを構成する材料全体の1〜20%であり、更に、望ましくは、1〜10%であることが明らかになった。   From the above results, it was clarified that the battery performance is improved by adding the solid electrolyte material to the positive electrode, but the battery performance is greatly influenced by the amount of the solid electrolyte material to be added. That is, the addition amount of the solid electrolyte material added to the positive electrode has an appropriate addition amount for improving battery performance, which is 1 to 20% of the whole material constituting the positive electrode 2a, and more preferably It was found to be 1-10%.

ここまで、電解質10が、Liを含有し、かつ、Ge、P、Al、Si及びZnのうち少なくとも一つを有する硫化物を含む固体電解質であるリチウム空気電池が安定した長時間放電を可能にすることについて説明した。ここで、従来技術との比較例として有機電解液を用いた電池を作製し、上述した(例9)と比較した結果について説明する。   So far, the lithium-air battery, which is a solid electrolyte containing a sulfide containing Li and containing at least one of Ge, P, Al, Si, and Zn, enables stable long-term discharge. Explained what to do. Here, a battery using an organic electrolyte as a comparative example with the prior art will be described, and the results compared with the above-described (Example 9) will be described.

比較例のリチウム空気電池は、図1と同様のセル構成を有し、固体電解質に代わって有機電解液である1mol/l LiPF6/炭酸プロピレン(PC)をセル内にセパレータとともに充填することにより作製した。以下、比較例及び(例9)のリチウム空気電池をそれぞれ5セル作製し、これらのセルを、35℃の恒温槽内にセットして、24、72、168、240、480時間後にそれぞれ測定を行い、室温で測定したデータ(0時間)と比較した結果について説明する。   The lithium-air battery of the comparative example has the same cell configuration as in FIG. 1, and is prepared by filling the cell with 1 mol / l LiPF6 / propylene carbonate (PC), which is an organic electrolyte instead of the solid electrolyte, together with the separator. did. Hereinafter, 5 lithium-air batteries of the comparative example and (Example 9) were prepared, and these cells were set in a thermostatic bath at 35 ° C., and measurements were made after 24, 72, 168, 240, and 480 hours, respectively. The results of comparison with the data measured at room temperature (0 hour) will be described.

図5は、実施例2に係る比較例及び例9のリチウム空気電池の試験結果を示す図である。図5においては、縦軸が放電容量維持率(%)を示し、横軸が放置時間(h)を示す。ここで、図5の「放電容量維持率(%)」とは、0時間の放電容量に対する各放置時間の放電容量の割合を示す。また、図5の「放置時間(h)」とは、セルを35℃の恒温槽内にセットした時間を示す。   FIG. 5 is a diagram showing test results of the comparative example and the lithium-air battery of Example 9 according to Example 2. In FIG. 5, the vertical axis represents the discharge capacity retention rate (%), and the horizontal axis represents the standing time (h). Here, “discharge capacity maintenance ratio (%)” in FIG. 5 indicates the ratio of the discharge capacity of each standing time to the discharge capacity of 0 hours. In addition, “leaving time (h)” in FIG. 5 indicates the time during which the cell was set in a constant temperature bath at 35 ° C.

図5に示すように、比較例のリチウム空気電池は、時間経過とともに放電容量が急激に減少することが分かる。これは、有機電解液の揮発による減少が原因であると考えられる。一方、固体電解質を用いた(例9)のリチウム空気電池は、測定した時間内において、ほとんど放電容量の減少は見られなかった。この結果は、本発明による固体電解質の使用が、リチウム空気電池を長期的に安定して作動させるために非常に有効であることを示している。   As shown in FIG. 5, it can be seen that the discharge capacity of the lithium-air battery of the comparative example rapidly decreases with time. This is considered to be caused by a decrease due to volatilization of the organic electrolyte. On the other hand, in the lithium-air battery of Example 9 using a solid electrolyte, the discharge capacity was hardly reduced within the measured time. This result shows that the use of the solid electrolyte according to the present invention is very effective for long-term stable operation of the lithium-air battery.

上述したように、実施例2によれば、正極2aが、電解質10に含まれる硫化物を含む。従って、実施例2に係るリチウム空気二次電池1は、接触界面サイトを増加させることで、接触抵抗を減少することができ、より安定した長時間放電を可能にする。   As described above, according to Example 2, the positive electrode 2 a includes the sulfide contained in the electrolyte 10. Therefore, the lithium air secondary battery 1 according to Example 2 can reduce the contact resistance by increasing the contact interface site, and enables more stable long-time discharge.

これまで実施例1及び2について説明したが、本願の技術は実施例1及び2に限定されるものではない。すなわち、実施例1及び2は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。   Although the first and second embodiments have been described so far, the technique of the present application is not limited to the first and second embodiments. That is, Examples 1 and 2 can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made.

上述した実施例1及び2では、円柱形のリチウム空気電池を用いる場合について説明した。しかしながら、実施例はこれに限定されるものではなく、任意の形状のリチウム空気電池を用いる場合であってもよい。例えば、四角柱のリチウム空気電池を用いる場合であってもよい。   In Examples 1 and 2 described above, the case of using a cylindrical lithium-air battery has been described. However, the embodiment is not limited to this, and a lithium-air battery having an arbitrary shape may be used. For example, a square prism lithium-air battery may be used.

上述した実施例2においては、電解質に混合された材料と同一の材料を正極に混合する場合について説明した。しかしながら、実施例はこれに限定されるものではなく、電解質と正極とで異なる材料が混合される場合であってもよい。かかる場合には、電解質及び正極それぞれにLiを含有し、かつ、Ge、P、Al、Si及びZnのうち少なくとも一つを含む硫化物で、異なる材料が混合される。   In Example 2 mentioned above, the case where the same material as the material mixed with electrolyte was mixed with a positive electrode was demonstrated. However, the embodiment is not limited to this, and may be a case where different materials are mixed in the electrolyte and the positive electrode. In such a case, different materials are mixed with a sulfide containing Li in each of the electrolyte and the positive electrode and containing at least one of Ge, P, Al, Si, and Zn.

これらの実施例やその変形は、本願が開示する技術に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。   These embodiments and modifications thereof are included in the invention disclosed in the claims and equivalents thereof as well as included in the technology disclosed in the present application.

1 リチウム空気電池
2 正極
3 正極支持体
4 正極固定用PTFEリング
5 正極端子
6 負極固定用PTFEリング
7 負極固定用座金
8 負極
9 Oリング
10 電解質
11 負極支持体
12 セル固定用ねじ
13 負極端子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lithium air battery 2 Positive electrode 3 Positive electrode support body 4 Positive electrode fixing PTFE ring 5 Positive electrode terminal 6 Negative electrode fixing PTFE ring 7 Negative electrode fixing washer 8 Negative electrode 9 O-ring 10 Electrolyte 11 Negative electrode support 12 Cell fixing screw 13 Negative electrode terminal

Claims (1)

カーボン、触媒及びバインダーを含む空気極である正極と、金属リチウム又はリチウムイオンの吸蔵及び放出が可能な物質を含む負極とを備え、前記正極と前記負極との間に電解質が配置されたリチウム空気電池であって、
前記電解質が、Li3.25Ge0.250.754である固体電解質であり、当該電解質と同じ電解質材料が、前記正極の質量全体の1〜10%の量前記正極中に分散して配置されることを特徴とするリチウム空気電池。
Lithium air comprising a positive electrode which is an air electrode containing carbon, a catalyst and a binder, and a negative electrode containing a material capable of occluding and releasing metal lithium or lithium ions, and an electrolyte disposed between the positive electrode and the negative electrode A battery,
Arrangement wherein the electrolyte is a Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 der Ru solid body electrolyte, the same electrolyte material and the electrolyte, wherein an amount of 1-10% of the total of the positive electrode mass dispersed in the positive electrode Lithium-air battery characterized by being made.
JP2011210629A 2011-09-27 2011-09-27 Lithium air battery Expired - Fee Related JP5652877B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011210629A JP5652877B2 (en) 2011-09-27 2011-09-27 Lithium air battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011210629A JP5652877B2 (en) 2011-09-27 2011-09-27 Lithium air battery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013073727A JP2013073727A (en) 2013-04-22
JP5652877B2 true JP5652877B2 (en) 2015-01-14

Family

ID=48478090

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011210629A Expired - Fee Related JP5652877B2 (en) 2011-09-27 2011-09-27 Lithium air battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5652877B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6048937B2 (en) * 2013-06-18 2016-12-21 日本電信電話株式会社 Lithium air battery
JP2015018679A (en) * 2013-07-10 2015-01-29 日本電信電話株式会社 Lithium air secondary battery

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003022707A (en) * 2001-07-06 2003-01-24 National Institute For Materials Science Lithium ion conductive molded solid electrolyte and lithium battery using the same
JP5055580B2 (en) * 2008-03-07 2012-10-24 トヨタ自動車株式会社 Solid battery
WO2011074088A1 (en) * 2009-12-16 2011-06-23 トヨタ自動車株式会社 Room-temperature molten salt, electrode, battery, charge-up prevention agent, and method for observing a sample
AU2010342201B2 (en) * 2010-01-12 2013-07-25 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Liquid hydrophobic phase transition substance, and battery comprising same
JP5721329B2 (en) * 2010-01-18 2015-05-20 住友化学株式会社 Air battery, air battery stack

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013073727A (en) 2013-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5184212B2 (en) Lithium air secondary battery and lithium air secondary battery manufacturing method
JP5421076B2 (en) Lithium air battery
JP5468416B2 (en) Lithium-air secondary battery and method for producing air electrode thereof
KR102182496B1 (en) Electrochemical device electrode including cobalt oxyhydroxide
JP2011014478A (en) Lithium air battery
JP6216288B2 (en) Lithium air battery
JP2010244827A (en) Lithium air battery
JP2012243576A (en) Lithium air secondary battery
JP2010182606A (en) Lithium air cell
JP2017004610A (en) Lithium air secondary battery
JP5652877B2 (en) Lithium air battery
JP6302424B2 (en) Lithium air secondary battery
JP5871394B2 (en) Lithium air battery
JP6048937B2 (en) Lithium air battery
JP2015018679A (en) Lithium air secondary battery
JP2016001538A (en) Lithium air secondary battery
JP2015069960A (en) Lithium air secondary battery
JP6059632B2 (en) Lithium air secondary battery
WO2023026972A1 (en) Electrode for aqueous solution secondary batteries, and aqueous solution secondary battery
JP6599815B2 (en) Lithium air secondary battery
JP6769926B2 (en) Lithium air secondary battery
JP2017037814A (en) Lithium air secondary battery
JP6378646B2 (en) Lithium air secondary battery
Hsu et al. La-based perovskites for capacity enhancement of Li–O2 batteries
JP2018170234A (en) Lithium air secondary battery

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130813

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20130813

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140326

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140401

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140529

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140708

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140821

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140909

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20141017

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20141111

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20141113

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5652877

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees