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JP2019057489A - Positive electrode for air cell and air cell - Google Patents

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JP2019057489A
JP2019057489A JP2018091142A JP2018091142A JP2019057489A JP 2019057489 A JP2019057489 A JP 2019057489A JP 2018091142 A JP2018091142 A JP 2018091142A JP 2018091142 A JP2018091142 A JP 2018091142A JP 2019057489 A JP2019057489 A JP 2019057489A
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孝二 小川
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Abstract

【課題】高い放電容量と高い体積エネルギー密度との両方を得ることができる空気電池を実現可能な、空気電池用正極を提供する。【解決手段】本開示の空気電池用正極は、炭素を含む多孔質体を含む空気電池用正極であって、前記多孔質体は、4nm以上100nm未満の細孔径を有する第1細孔と、100nm以上10μm以下の細孔径を有する第2細孔とを含み、前記多孔質体において、前記第2細孔の累積細孔容積である第2細孔容積は、前記第1細孔の累積細孔容積である第1細孔容積よりも大きい。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positive electrode for an air battery capable of realizing an air battery capable of obtaining both a high discharge capacity and a high volume energy density. An air battery positive electrode of the present disclosure is an air battery positive electrode including a carbon-containing porous body, wherein the porous body has first pores having a pore size of 4 nm or more and less than 100 nm. In the porous body, the second pore volume, which is the cumulative pore volume of the second pores, includes the second pores having a pore diameter of 100 nm or more and 10 μm or less. It is larger than the first pore volume, which is the pore volume. [Selection diagram] Figure 1

Description

本開示は、空気電池用正極及び空気電池に関する。   The present disclosure relates to a positive electrode for air battery and an air battery.

空気電池とは、正極活物質として空気中の酸素を用い、負極活物質として金属イオンを吸蔵及び放出可能な金属又は化合物を用いる電池である。空気電池は、エネルギー密度(重量に対する放電可能な電力量)が高く、小型化及び軽量化が容易であるといった利点を有する。したがって、空気電池は、現在最もエネルギー密度が高いと考えられている金属イオン電池を超えるエネルギー密度を有する電池として注目されている。   An air battery is a battery using oxygen in air as a positive electrode active material and a metal or compound capable of inserting and extracting metal ions as a negative electrode active material. The air battery has advantages such as high energy density (amount of power that can be discharged with respect to weight), and easy size and weight reduction. Therefore, the air battery is attracting attention as a battery having an energy density exceeding the metal ion battery which is currently considered to have the highest energy density.

空気電池は、正極と、負極と、正極と負極との間に配置された電解質層とを備えている。正極には、一般に導電性材料が用いられる。導電性材料としては、例えば、グラファイト及びアセチレンブラック等の炭素材料が用いられる。   The air battery includes a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte layer disposed between the positive electrode and the negative electrode. In general, a conductive material is used for the positive electrode. As the conductive material, for example, carbon materials such as graphite and acetylene black are used.

特開2010−212198号公報JP, 2010-12198, A

本開示は、高い放電容量と高い体積エネルギー密度との両方を得ることができる空気電池を実現可能な、空気電池用正極を提供する。   The present disclosure provides a positive electrode for an air battery that can realize an air battery capable of obtaining both a high discharge capacity and a high volumetric energy density.

本開示の一態様に係る空気電池用正極は、炭素を含む多孔質体を含む空気電池用正極であって、前記多孔質体は、4nm以上100nm未満の細孔径を有する第1細孔と、100nm以上10μm以下の細孔径を有する第2細孔とを含み、前記多孔質体において、前記第2細孔の累積細孔容積である第2細孔容積は、前記第1細孔の累積細孔容積である第1細孔容積よりも大きい。   The positive electrode for an air battery according to an aspect of the present disclosure is a positive electrode for an air battery comprising a porous body containing carbon, wherein the porous body has a first pore having a pore diameter of 4 nm or more and less than 100 nm; And a second pore having a pore diameter of 100 nm to 10 μm, and in the porous body, a second pore volume which is a cumulative pore volume of the second pore is a cumulative pore size of the first pore. The pore volume is larger than the first pore volume.

本開示の空気電池用正極は、高い放電容量と高い体積エネルギー密度との両方を得ることができる空気電池を実現できる。   The positive electrode for an air battery of the present disclosure can realize an air battery capable of obtaining both a high discharge capacity and a high volumetric energy density.

図1は、本開示の空気電池の一構成例を示す概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing one configuration example of the air battery of the present disclosure.

<本開示の基礎となった知見>
特許文献1には、カーボンを含む正極を備えた空気電池が開示されている。この空気電池では、正極に用いられるカーボンの、X線回折測定においてシェラー(Scherrer)の式より算出される結晶子径が15Å以下である。さらに、特許文献1には、正極に用いられるカーボンの比表面積が750m2/g以上であり、かつ水銀圧入法により求めた総細孔容積が4.0ml/g以上5.5ml/g以下であることも開示されている。
<Findings underlying the present disclosure>
Patent Document 1 discloses an air battery provided with a positive electrode containing carbon. In this air battery, the crystallite diameter of carbon used for the positive electrode is 15 Å or less calculated from the Scherrer's equation in X-ray diffraction measurement. Furthermore, in Patent Document 1, the specific surface area of carbon used for the positive electrode is 750 m 2 / g or more, and the total pore volume obtained by the mercury intrusion method is 4.0 ml / g or more and 5.5 ml / g or less It is also disclosed that some.

特許文献1に記載された、カーボンとバインダとからなる正極を備えた空気電池は、大きな放電容量を得ることができる。しかしながら、本発明者らの検討により、特許文献1に記載された正極では、放電に伴って膨張が起こり、体積エネルギー密度が低下することが見出された。すなわち、従来の正極を用いた空気電池には、体積エネルギー密度が低いという問題があった。そこで、本発明者らは、当該問題を解決すべく鋭意検討した結果、以下に示す本開示の空気電池用正極及び空気電池に想到した。   The air battery provided with the positive electrode consisting of carbon and a binder described in Patent Document 1 can obtain a large discharge capacity. However, in the positive electrode described in Patent Document 1, it was found by the study of the present inventors that expansion occurs with discharge and the volumetric energy density decreases. That is, the air battery using the conventional positive electrode has a problem of low volume energy density. Then, the present inventors considered to the positive electrode and air battery for air batteries of this indication shown below, as a result of earnestly examining in order to solve the said problem.

<本開示に係る一態様の概要>
本開示の第1の態様に係る空気電池用正極は、炭素を含む多孔質体を含む空気電池用正極であって、前記多孔質体は、4nm以上100nm未満の細孔径を有する第1細孔と、100nm以上10μm以下の細孔径を有する第2細孔とを含み、前記多孔質体において、前記第2細孔の累積細孔容積である第2細孔容積は、前記第1細孔の累積細孔容積である第1細孔容積よりも大きい。
<Summary of an aspect of the present disclosure>
The positive electrode for an air battery according to the first aspect of the present disclosure is a positive electrode for an air battery comprising a porous body containing carbon, wherein the porous body has a first pore having a pore diameter of 4 nm or more and less than 100 nm. And a second pore having a pore diameter of 100 nm or more and 10 μm or less, and in the porous body, a second pore volume which is a cumulative pore volume of the second pore is the same as that of the first pore. Greater than the first pore volume, which is the cumulative pore volume.

第1の態様に係る空気電池用正極は、第1細孔容積と第2細孔容積とが上記の関係を満たす多孔質体を含む。この構成により、第1の態様に係る空気電池用正極は、空気電池の放電容量を向上させることができると共に、放電に伴う正極の膨張を抑制して体積エネルギー密度も向上させることができる。したがって、第1の態様に係る空気電池用正極は、高い放電容量と高い体積エネルギー密度との両方を得ることができる空気電池を実現できる。   The positive electrode for an air battery according to the first aspect includes a porous body in which the first pore volume and the second pore volume satisfy the above relationship. According to this configuration, the positive electrode for an air battery according to the first aspect can improve the discharge capacity of the air battery, and can suppress expansion of the positive electrode accompanying discharge and can also improve the volume energy density. Therefore, the positive electrode for an air battery according to the first aspect can realize an air battery capable of obtaining both a high discharge capacity and a high volumetric energy density.

第2の態様において、例えば、第1の態様に係る空気電池用正極において、前記第1細孔容積と前記第2細孔容積との合計が、2.6cm3/g以上4.0cm3/g以下であってよい。 In a second aspect, for example, in the air battery positive electrode according to the first aspect, the sum of the first pore volume and the second pore volume, 2.6 cm 3 / g or more 4.0 cm 3 / It may be less than or equal to g.

第2の態様に係る空気電池用正極では、第1細孔容積と第2細孔容積との合計が上記範囲を満たしており、換言すると、正極が細孔を多く含んでいるといえる。したがって、第2の態様に係る空気電池用正極は、放電生成物を生成する放電反応のための反応空間と、生成した放電生成物を貯蔵するための貯蔵空間とを十分に含んでいる。これにより、第2の態様に係る空気電池用正極は、放電容量を大きくすることができる。   In the positive electrode for an air battery according to the second aspect, the sum of the first pore volume and the second pore volume satisfies the above range, in other words, it can be said that the positive electrode contains many pores. Therefore, the positive electrode for an air battery according to the second aspect sufficiently includes a reaction space for a discharge reaction for producing a discharge product and a storage space for storing the produced discharge product. Thereby, the positive electrode for an air battery according to the second aspect can increase the discharge capacity.

第3の態様において、例えば、第1又は第2の態様に係る空気電池用正極では、前記第2細孔容積が、1.4cm3/g以上3.0cm3/g以下であってよい。 In the third aspect, for example, in the positive electrode for an air battery according to the first or second aspect, the second pore volume may be 1.4 cm 3 / g or more and 3.0 cm 3 / g or less.

第3の態様に係る空気電池用正極では、第2細孔容積が上記範囲を満たしており、換言すると、正極が大きな細孔径を有する第2細孔を多く含んでいるといえる。したがって、第3の態様に係る空気電池用正極は、放電反応により生成した放電生成物を貯蔵するための貯蔵空間を十分に含んでいる。これにより、第3の態様に係る空気電池用正極は、正極の膨張をより一層抑制することができる。   In the positive electrode for an air battery according to the third aspect, it can be said that the second pore volume satisfies the above range, in other words, the positive electrode contains a large number of second pores having a large pore diameter. Therefore, the positive electrode for an air battery according to the third aspect sufficiently includes a storage space for storing a discharge product generated by the discharge reaction. Thereby, the air battery positive electrode according to the third aspect can further suppress the expansion of the positive electrode.

前記第4の態様において、例えば、第1〜第3の態様のいずれか1つの空気電池用正極では、前記多孔質体に含まれる前記炭素の表面官能基量が、0.3mmol/g以上1.4mmol/g以下である。   In the fourth aspect, for example, in the positive electrode for air battery according to any one of the first to third aspects, the surface functional group content of the carbon contained in the porous body is 0.3 mmol / g or more. .4 mmol / g or less.

第4の態様に係る空気電池用正極は、第1細孔容積と第2細孔容積とが上記の関係を満たし、かつ、含まれる炭素の表面官能基量が上記の特定の範囲を満たしている多孔質体を含んでいる。この構成により、第4の態様に係る空気電池用正極は、放電に伴う正極の膨張を抑制でき、さらに、放電反応によって生成した放電生成物による多孔質体の閉塞も抑制できる。したがって、第4の態様に係る空気電池用正極は、高い放電容量と高い体積エネルギー密度との両方を得ることができる空気電池を実現できる。   In the positive electrode for an air battery according to the fourth aspect, the first pore volume and the second pore volume satisfy the above relationship, and the amount of surface functional groups of carbon contained satisfies the above specific range. Containing porous body. With this configuration, the positive electrode for an air battery according to the fourth aspect can suppress the expansion of the positive electrode associated with the discharge, and can also suppress the clogging of the porous body by the discharge product generated by the discharge reaction. Therefore, the positive electrode for an air battery according to the fourth aspect can realize an air battery capable of obtaining both a high discharge capacity and a high volumetric energy density.

第5の態様において、例えば、第4の態様に係る空気電池用正極において、前記多孔質体に含まれる前記炭素の表面官能基量が、0.38mmol/g以上1.34mmol/g以下である。   In the fifth aspect, for example, in the positive electrode for an air battery according to the fourth aspect, the amount of surface functional groups of the carbon contained in the porous body is 0.38 mmol / g or more and 1.34 mmol / g or less .

第5の態様に係る空気電池用正極は、高い放電容量と高い体積エネルギー密度との両方を得ることができる空気電池を実現できる。   The air battery positive electrode according to the fifth aspect can realize an air battery capable of obtaining both a high discharge capacity and a high volumetric energy density.

第6の態様において、例えば、第1〜第5の態様のいずれか1つに係る空気電池用正極が空気中の酸素を正極活物質として該酸素を酸化還元可能な正極層を含んでおり、前記多孔質体が前記正極層に含まれており、前記正極層の主面上で計測した、前記主面と平行な方向における前記正極層の体積抵抗率が5500mOhm・cm以下である。   In the sixth aspect, for example, the positive electrode for an air battery according to any one of the first to fifth aspects includes a positive electrode layer that can be oxidized and reduced using oxygen in air as a positive electrode active material, The porous body is included in the positive electrode layer, and the volume resistivity of the positive electrode layer in the direction parallel to the main surface measured on the main surface of the positive electrode layer is 5500 mOhm · cm or less.

第6の態様に係る空気電池用正極は、放電反応によって不導体である放電生成物が析出しても、反応可能な面積を多く保つことができる。したがって、第6の態様に係る空気電池用正極は、放電生成物の析出量を多くして、体積エネルギー密度をより向上させることができる。すなわち、第6の態様に係る空気電池用正極は、放電容量と体積エネルギー密度とをさらに向上させることができる。   In the positive electrode for an air battery according to the sixth aspect, even if the non-conductive discharge product is deposited by the discharge reaction, it is possible to maintain a large area capable of reaction. Therefore, the positive electrode for an air battery according to the sixth aspect can increase the deposition amount of the discharge product to further improve the volumetric energy density. That is, the positive electrode for an air battery according to the sixth aspect can further improve the discharge capacity and the volumetric energy density.

第7の態様において、例えば、第6の態様に係る空気電池用正極では、前記体積抵抗率が2500mOhm・cm以下であってよい。   In the seventh aspect, for example, in the positive electrode for an air battery according to the sixth aspect, the volume resistivity may be 2500 mOhm · cm or less.

第7の態様に係る空気電池用正極は、放電反応によって不導体である放電生成物が析出しても、反応可能な面積を多く保つことができる。したがって、第7の態様に係る空気電池用正極は、放電生成物の析出量を多くして、体積エネルギー密度をより向上させることができる。すなわち、第7の態様に係る空気電池用正極は、放電容量と体積エネルギー密度とをさらに向上させることができる。   The positive electrode for an air battery according to the seventh aspect can maintain a large area capable of reaction even if a non-conductive discharge product is deposited by the discharge reaction. Therefore, the positive electrode for an air battery according to the seventh aspect can increase the deposition amount of the discharge product to further improve the volumetric energy density. That is, the positive electrode for an air battery according to the seventh aspect can further improve the discharge capacity and the volumetric energy density.

第8の態様において、例えば、第1〜第7の態様のいずれか1つに係る空気電池用正極では、前記第1細孔容積をV1、前記第2細孔容積をV2とした場合、1.4≦V2/V1が満たされる。   In the eighth aspect, for example, in the air cell positive electrode according to any one of the first to seventh aspects, when the first pore volume is V1 and the second pore volume is V2, 1 4 ≦ V2 / V1 is satisfied.

第8の態様に係る空気電池用正極は、より多くの放電生成物を正極内に貯蔵することができる。したがって、第8の態様に係る空気電池用正極は、正極の膨張をより一層抑制することができる。   The air cell positive electrode according to the eighth aspect can store more discharge products in the positive electrode. Therefore, the air battery positive electrode according to the eighth aspect can further suppress the expansion of the positive electrode.

第9の態様において、例えば、第8の態様に係る空気電池用正極では、前記V1及び前記V2が、1.5≦V2/V1を満たす。   In a ninth aspect, for example, in the positive electrode for an air battery according to the eighth aspect, the V1 and the V2 satisfy 1.5 ≦ V2 / V1.

第9の態様に係る空気電池用正極は、より多くの放電生成物を正極内に貯蔵することができる。したがって、第9の態様に係る空気電池用正極は、正極の膨張をより一層抑制することができる。   The air battery positive electrode according to the ninth aspect can store more discharge products in the positive electrode. Therefore, the air battery positive electrode according to the ninth aspect can further suppress the expansion of the positive electrode.

第10の態様において、例えば、第9の態様に係る空気電池用正極では、前記V1及び前記V2が、2.5≦V2/V1を満たす。   In a tenth aspect, for example, in the positive electrode for an air battery according to the ninth aspect, the V1 and the V2 satisfy 2.5 ≦ V2 / V1.

第10の態様に係る空気電池用正極は、より多くの放電生成物を正極内に貯蔵することができる。したがって、第10の態様に係る空気電池用正極は、正極の膨張をより一層抑制することができる。   The air battery positive electrode according to the tenth aspect can store more discharge products in the positive electrode. Therefore, the air battery positive electrode according to the tenth aspect can further suppress the expansion of the positive electrode.

第11の態様において、例えば、第10の態様に係る空気電池用正極では、前記V1及び前記V2が、3≦V2/V1を満たす。   In an eleventh aspect, for example, in the positive electrode for an air battery according to the tenth aspect, the V1 and the V2 satisfy 3 ≦ V2 / V1.

第11の態様に係る空気電池用正極は、より多くの放電生成物を正極内に貯蔵することができる。したがって、第11の態様に係る空気電池用正極は、正極の膨張をより一層抑制することができる。   The air battery positive electrode according to the eleventh aspect can store more discharge products in the positive electrode. Therefore, the air battery positive electrode according to the eleventh aspect can further suppress the expansion of the positive electrode.

本開示の第12の態様に係る空気電池は、第1〜第11の態様のいずれか1つに係る空気電池用正極と、金属イオンを吸蔵及び放出可能な負極と、前記正極と前記負極との間に配置された電解質層と、を備えている。   An air battery according to a twelfth aspect of the present disclosure includes the positive electrode for an air battery according to any one of the first to eleventh aspects, a negative electrode capable of inserting and extracting metal ions, the positive electrode, and the negative electrode And an electrolyte layer disposed between the two.

第12の態様に係る空気電池では、第1〜第11の態様のいずれか1つに係る空気電池用正極を備えているので、高い放電容量と高い体積エネルギー密度との両方を得ることができる。   The air battery according to the twelfth aspect is provided with the air cell positive electrode according to any one of the first to eleventh aspects, so that both high discharge capacity and high volume energy density can be obtained. .

<実施形態>
以下、本開示の空気電池用正極及び空気電池の実施形態を詳細に説明する。なお、以下の実施形態は一例であり、本開示は以下の形態に限定されない。
Embodiment
Hereinafter, embodiments of the positive electrode for air battery of the present disclosure and the air battery will be described in detail. The following embodiment is an example, and the present disclosure is not limited to the following embodiment.

本実施形態の空気電池は、空気電池用正極(以下、「正極」と記載する。)と、金属イオンを吸蔵及び放出可能な負極と、正極と負極との間に配置された電解質層と、を備えている。正極は、空気中の酸素を正極活物質として当該酸素を酸化還元可能な正極層を含む。正極は、正極層の集電を行う正極集電体をさらに含んでいてもよい。また、負極は、金属イオンを吸蔵及び放出可能な負極層を含んでいる。負極は、負極層の集電を行う負極集電体をさらに含んでいてもよい。本実施形態の空気電池は、正極と負極との間に配置されたセパレータをさらに備えていてもよい。このような空気電池の一構成例の概略断面図を図1に示す。   The air battery of the present embodiment comprises a positive electrode for air battery (hereinafter referred to as "positive electrode"), a negative electrode capable of inserting and extracting metal ions, and an electrolyte layer disposed between the positive electrode and the negative electrode. Is equipped. The positive electrode includes a positive electrode layer that can be oxidized and reduced using oxygen in air as a positive electrode active material. The positive electrode may further include a positive electrode current collector for collecting current in the positive electrode layer. In addition, the negative electrode includes a negative electrode layer capable of inserting and extracting metal ions. The negative electrode may further include a negative electrode current collector for collecting current in the negative electrode layer. The air battery of the present embodiment may further include a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode. A schematic cross-sectional view of one configuration example of such an air battery is shown in FIG.

図1に例示されている空気電池1は、電池ケース11と、負極12と、正極13と、電解質層14とを備えている。電池ケース11は、上面側及び底面側の両方が開口した筒状部11aと、筒状部11aの底面側の開口を塞ぐように設けられた底部11bと、筒状部11aの上面側の開口を塞ぐように設けられた蓋部11cとを備えている。なお、図示されていないが、電池ケース11は、内部に空気を取り込める構成を有している。例えば、蓋部11cに、空気を電池ケース11内に取り込むための空気取り込み孔が設けられていてもよい。負極12は、負極層12aと、負極集電体12bとで構成されている。負極層12aは、負極集電体12bに対して、電解質層14側に配置されている。正極13は、正極層13aと、正極集電体13bとで構成されている。正極層13aは、正極集電体13bに対して、電解質層14側に配置されている。正極集電体13bには、空気を正極層13aに取り込むための空気取り込み孔15が設けられている。なお、負極12、電解質層14及び正極13で構成されている積層体の側面には、枠体16が設けられている。また、図示されていないが、空気電池1は、電解質層14に含まれたセパレータをさらに備えていてもよい。   The air battery 1 illustrated in FIG. 1 includes a battery case 11, a negative electrode 12, a positive electrode 13, and an electrolyte layer 14. The battery case 11 has a cylindrical portion 11a opened on both the top and bottom sides, a bottom portion 11b provided to close the opening on the bottom of the cylindrical portion 11a, and an opening on the upper surface of the cylindrical portion 11a. And a lid 11c provided to close the cover. Although not shown, the battery case 11 has a configuration capable of taking in air inside. For example, the lid portion 11 c may be provided with an air intake hole for taking air into the battery case 11. The negative electrode 12 is composed of a negative electrode layer 12 a and a negative electrode current collector 12 b. The negative electrode layer 12 a is disposed on the electrolyte layer 14 side with respect to the negative electrode current collector 12 b. The positive electrode 13 is composed of a positive electrode layer 13a and a positive electrode current collector 13b. The positive electrode layer 13a is disposed on the electrolyte layer 14 side with respect to the positive electrode current collector 13b. The positive electrode current collector 13 b is provided with an air intake hole 15 for taking air into the positive electrode layer 13 a. A frame 16 is provided on the side surface of the laminate composed of the negative electrode 12, the electrolyte layer 14 and the positive electrode 13. Although not shown, the air battery 1 may further include a separator included in the electrolyte layer 14.

以下、本実施形態の空気電池の一例として、リチウム空気電池が説明される。しかし、本実施形態の空気電池は、リチウム空気電池に限定されず、リチウム以外の金属を用いる空気電池であってもよい。   Hereinafter, a lithium-air battery is described as an example of the air battery of the present embodiment. However, the air battery of the present embodiment is not limited to the lithium air battery, and may be an air battery using a metal other than lithium.

本実施形態の空気電池がリチウム空気電池である場合、電池反応は以下のとおりである。
放電反応(電池使用時)
負極:2Li → 2Li++2e- (1)
正極:2Li++2e-+O2 → Li22 (2)
充電反応(電池充電時)
負極:2Li++2e- → 2Li (3)
正極:Li22 → 2Li++2e-+O2 (4)
When the air battery of the present embodiment is a lithium air battery, the battery reaction is as follows.
Discharge reaction (when using battery)
Negative: 2Li → 2Li + + 2e - (1)
Positive electrode: 2Li + + 2e + O 2 → Li 2 O 2 (2)
Charge reaction (at the time of battery charge)
Negative: 2Li + + 2e - → 2Li (3)
Positive electrode: Li 2 O 2 → 2Li + + 2e + O 2 (4)

放電時には、式(1)及び(2)に示すように、負極から電子とリチウムイオンとを放出し、一方正極では電子を取り込むと同時に電池外部から取り込んだ酸素とリチウムイオンとが反応してリチウム酸化物を生成する。リチウム空気電池の場合は、このリチウム酸化物が放電生成物である。また充電時には、式(3)及び(4)に示すように、負極において電子と共にリチウムイオンを取り込み、正極において電子と共にリチウムイオンと酸素とを放出する。   At the time of discharge, as shown in the formulas (1) and (2), electrons and lithium ions are released from the negative electrode, while oxygen and lithium ions taken from the outside of the battery react with each other while taking in the electrons at the positive electrode. Produces an oxide. In the case of a lithium-air battery, this lithium oxide is a discharge product. Further, at the time of charging, as shown in the formulas (3) and (4), lithium ions are taken in together with electrons at the negative electrode, and lithium ions and oxygen are released together with the electrons at the positive electrode.

次に、このような空気電池の各構成について詳細に説明する。   Next, each configuration of such an air battery will be described in detail.

1.正極
前述のとおり、正極は、正極層を含んでおり、さらに正極集電体を含んでいてもよい。以下に、正極層及び正極集電体についてそれぞれ説明する。
1. Positive Electrode As described above, the positive electrode includes the positive electrode layer, and may further include the positive electrode current collector. The positive electrode layer and the positive electrode current collector will be respectively described below.

(1)正極層
正極層は、空気中の酸素を正極活物質として該酸素を酸化還元可能とする材料を含んでいる。そのような材料として、本実施形態における正極層は、炭素を含む導電性多孔質体を含んでいる。このような多孔質体として用いられる炭素材料は、高い電子伝導性を有していてもよい。具体的には、アセチレンブラック及びケッチェンブラック等の、一般的に導電助剤として用いられている炭素材料であってもよい。これらの炭素材料の中でも、比表面積、一次粒子のサイズの点から、ケッチェンブラックなどの導電性カーボンブラックを用いてもよい。炭素材料の比表面積は、例えば800〜2000m2/gとでき、1200〜1600m2/gであってもよい。炭素材料の比表面積をこのような範囲内とすることにより、後述する特徴的な細孔構造を有する正極層を形成しやすくなる。なお、ここでの比表面積は、BET法により測定される値である。
(1) Positive Electrode Layer The positive electrode layer contains a material capable of oxidizing and reducing oxygen in the air as a positive electrode active material. As such a material, the positive electrode layer in the present embodiment contains a conductive porous body containing carbon. The carbon material used as such a porous body may have high electron conductivity. Specifically, carbon materials such as acetylene black and ketjen black which are generally used as a conductive aid may be used. Among these carbon materials, conductive carbon black such as ketjen black may be used in view of specific surface area and primary particle size. The specific surface area of the carbon material, for example, be a 800~2000m 2 / g, it may be 1200~1600m 2 / g. By setting the specific surface area of the carbon material within such a range, it becomes easy to form a positive electrode layer having a characteristic pore structure described later. Here, the specific surface area is a value measured by the BET method.

また、多孔質体に含まれる炭素の表面官能基量は、後述する特定の範囲内を満たしていてもよい。したがって、多孔質体の作製に用いられる炭素材料は、多孔質体に含まれる炭素の表面官能基量がその特定の範囲内となるように適宜選択されてよく、表面官能基量が互いに異なる複数の炭素材料の混合物であってもよい。例えば、表面官能基量が互いに異なる2種以上の炭素材料の混合比率を適宜調整することによって、炭素の表面官能基量が特定の範囲を満たす多孔質体が実現され得る。   In addition, the amount of surface functional groups of carbon contained in the porous body may satisfy the specific range described later. Therefore, the carbon material used for producing the porous body may be appropriately selected so that the amount of surface functional groups of carbon contained in the porous body falls within the specific range, and the plurality of surface functional groups differ from each other It may be a mixture of carbon materials. For example, a porous body in which the amount of surface functional groups of carbon satisfies a specific range may be realized by appropriately adjusting the mixing ratio of two or more types of carbon materials having different amounts of surface functional groups.

正極層に含まれる多孔質体は、4nm〜10μmの孔径を有する細孔を含んでいてもよい。ここで、多孔質体において、4nm以上100nm未満の細孔径を有する細孔を第1細孔と定義し、100nm以上10μm以下の細孔径を有する細孔を第2細孔と定義する。さらに、多孔質体において、第1細孔の累積細孔容積を第1細孔容積と定義し、第2細孔の累積細孔容積を第2細孔容積と定義する。本実施形態では、多孔質体において、第2細孔容積が第1細孔容積よりも大きい。すなわち、本実施形態の空気電池において、正極層に含まれる多孔質体の細孔容積は、小さい孔径を有する第1細孔によって占められている割合よりも、より大きい孔径を有する第2細孔によって占められている割合の方が大きい。換言すると、正極層は、大きい孔径を有する細孔が多く存在する多孔質体を含んでいるといえる。   The porous body contained in the positive electrode layer may contain pores having a pore size of 4 nm to 10 μm. Here, in the porous body, a pore having a pore diameter of 4 nm or more and less than 100 nm is defined as a first pore, and a pore having a pore diameter of 100 nm or more and 10 μm or less is defined as a second pore. Furthermore, in the porous body, the cumulative pore volume of the first pore is defined as a first pore volume, and the cumulative pore volume of the second pore is defined as a second pore volume. In the present embodiment, in the porous body, the second pore volume is larger than the first pore volume. That is, in the air battery of the present embodiment, the pore volume of the porous body contained in the positive electrode layer is the second pore having a larger pore diameter than the ratio occupied by the first pores having the small pore diameter. The proportion occupied by is greater. In other words, it can be said that the positive electrode layer contains a porous body in which a large number of pores having a large pore diameter are present.

前述のとおり、リチウム空気電池では、放電時に正極においてリチウム酸化物が生成する。このリチウム酸化物は、正極層の空隙部分、すなわち多孔質体の細孔内で、生成されかつ蓄積される。従来の空気電池では、正極を構成する多孔質体は、比較的小さい細孔径を有する細孔を多く含んでいる。このような構成を有する従来の正極では、多孔質体の小さな細孔にリチウム酸化物が析出した後、容量が大きくなるにつれて、小さな細孔内でリチウム酸化物が大きく成長するため、多孔質体の細孔が広がって正極が膨張する。これに対し、本実施形態における正極では、上記のとおり、多孔質体は小さい細孔である第1細孔と、大きい細孔である第2細孔とを含み、かつ第2細孔容積が第1細孔容積よりも大きい。この構成により、本実施形態の正極では、放電時にリチウム酸化物が小さい細孔(第1細孔)内で析出し、一方、同時に大きい細孔(第2細孔)でもリチウム酸化物が析出する。第2細孔容積は第1細孔容積よりも大きく、析出したリチウム酸化物を貯蔵するには十分な容積を有している。このため、第2細孔内では、大きく成長したリチウム酸化物が貯蔵され得る。したがって、本実施形態における正極は、放電生成物の成長に起因する正極の膨張を抑制することができる。結果として、本実施形態の空気電池は、従来の空気電池と比較して、体積エネルギー密度を向上させることができる。   As described above, in the lithium-air battery, lithium oxide is formed at the positive electrode during discharge. The lithium oxide is generated and accumulated in the void portion of the positive electrode layer, ie, the pores of the porous body. In the conventional air battery, the porous body constituting the positive electrode contains many pores having a relatively small pore diameter. In the conventional positive electrode having such a configuration, the lithium oxide is precipitated in the small pores of the porous body, and then the lithium oxide is largely grown in the small pores as the capacity is increased. Of the pores expand and the positive electrode expands. On the other hand, in the positive electrode in the present embodiment, as described above, the porous body includes the first pore which is a small pore and the second pore which is a large pore, and the second pore volume is Greater than the first pore volume. With this configuration, in the positive electrode of the present embodiment, lithium oxide precipitates in small pores (first pores) at the time of discharge, and lithium oxide also precipitates in large pores (second pores) simultaneously. . The second pore volume is larger than the first pore volume and has a volume sufficient to store the deposited lithium oxide. Therefore, in the second pore, the lithium oxide grown large can be stored. Therefore, the positive electrode in the present embodiment can suppress the expansion of the positive electrode due to the growth of the discharge product. As a result, the air battery of the present embodiment can improve the volumetric energy density as compared with the conventional air battery.

放電容量と体積エネルギー密度とをより大きくするために、第1細孔容積と第2細孔容積との合計が大きくてもよい。第1細孔容積と第2細孔容積との合計とは、すなわち、第1細孔及び第2細孔の累積細孔容積である。本実施形態では、第1細孔容積と第2細孔容積との合計が、2.6cm3/g以上であってもよく、3.3cm3/g以上であってもよい。第1細孔容積と第2細孔容積との合計がより大きいことにより、正極は、リチウム酸化物が生成する反応界面と、リチウム酸化物の貯蔵空間との両方を大きくできる。したがって、このような正極を備えた空気電池は、放電容量と体積エネルギー密度とをさらに向上させることができる。また、第1細孔容積と第2細孔容積との合計は、4.0cm3/g以下であってもよい。 In order to increase the discharge capacity and the volumetric energy density, the sum of the first pore volume and the second pore volume may be large. The sum of the first and second pore volumes is the cumulative pore volume of the first and second pores. In the present embodiment, the sum of the first pore volume and the second pore volume may also be 2.6 cm 3 / g or more, may be 3.3 cm 3 / g or more. By the sum of the first pore volume and the second pore volume being larger, the positive electrode can enlarge both the reaction interface where lithium oxide is formed and the storage space of lithium oxide. Therefore, the air battery provided with such a positive electrode can further improve the discharge capacity and the volumetric energy density. In addition, the sum of the first pore volume and the second pore volume may be 4.0 cm 3 / g or less.

第2細孔容積の範囲は、特には限定されない。しかし、より一層の高い放電容量の確保と、体積エネルギー密度の向上とを考慮して、第2細孔容積は大きくてもよい。第2細孔容積は、例えば1.4cm3/g以上であってもよく、2.1cm3/g以上であってもよい。第2細孔容積を大きくすることにより、リチウム酸化物を貯蔵する貯蔵空間を増加させることができるので、正極の膨張がより一層抑制され得る。また、第2細孔容積は、3.0cm3/g以下であってもよい。 The range of the second pore volume is not particularly limited. However, the second pore volume may be large in consideration of securing of a still higher discharge capacity and improvement of volumetric energy density. The second pore volume, for example may also be 1.4 cm 3 / g or more, it may be 2.1 cm 3 / g or more. By increasing the second pore volume, the storage space for storing lithium oxide can be increased, and thus the expansion of the positive electrode can be further suppressed. In addition, the second pore volume may be 3.0 cm 3 / g or less.

第1細孔容積をV1、第2細孔容積をV2とした場合、1.1≦V2/V1が満たされてもよく、1.2≦V2/V1が満たされてもよく、1.4≦V2/V1が満たされてもよく、1.5≦V2/V1が満たされてもよい。さらに、1.6≦V2/V1が満たされてもよく、1.8≦V2/V1が満たされてもよく、2.5≦V2/V1が満たされてもよく、2.6≦V2/V1が満たされてもよく、3≦V2/V1が満たされてもよい。V2/V1が大きいということは、換言すると、正極がμmサイズの大きな孔径を有する細孔を多く含んでいるということになる。したがって、このような正極は、リチウム酸化物を貯蔵する貯蔵空間を十分に備えることとなり、正極の膨張を抑制して体積エネルギー密度を向上させることができる。なお、V1及びV2が、V2/V1≦5を満たしてもよい。   When the first pore volume is V1 and the second pore volume is V2, 1.1 ≦ V2 / V1 may be satisfied, and 1.2 ≦ V2 / V1 may be satisfied, and 1.4 ≦ V2 / V1 may be satisfied, and 1.5 ≦ V2 / V1 may be satisfied. Furthermore, 1.6 ≦ V2 / V1 may be satisfied, 1.8 ≦ V2 / V1 may be satisfied, 2.5 ≦ V2 / V1 may be satisfied, 2.6 ≦ V2 / V1 may be satisfied, or 3 ≦ V2 / V1 may be satisfied. The fact that V2 / V1 is large means, in other words, that the positive electrode contains many pores having a large pore size of μm size. Therefore, such a positive electrode is sufficiently provided with a storage space for storing lithium oxide, and expansion of the positive electrode can be suppressed to improve volume energy density. Note that V1 and V2 may satisfy V2 / V1 ≦ 5.

さらに、多孔質体に含まれる炭素の表面官能基量は、例えば0.3mmol/g以上1.4mmol/g以下である。本開示において、炭素の表面官能基とは酸性官能基であり、カルボキシル基、フェノール系水酸基及びラクトン基が例示される。文献「Wong et al, Chemistry of Materials, 2016, 28 (21), pp 8006-8015」には、表面官能基によって、炭素表面への酸素及びリチウムイオンの吸着速度が変化することが開示されている。酸素及びリチウムイオンの炭素表面への吸着速度が異なると、多孔質体の表面で起こる放電反応によるリチウム酸化物の析出速度が異なる。すなわち、正極層の多孔質体において、リチウム酸化物の析出速度が大きい場所と小さい場所との両方が存在する。換言すると、リチウム酸化物が析出しやすい場所と析出しにくい場所との両方が存在する。本実施形態における多孔質体に含まれる炭素が、上記の特定の範囲内の量で表面官能基を有していることにより、当該多孔質体には、リチウム酸化物が析出しやすい場所と析出しにくい場所とがバランスよく配置され得る。このような構造を有する場合、本実施形態の正極層の多孔質体は、リチウム酸化物による正極層の閉塞を防ぐことができる。すなわち、このような構造を有する場合、本実施形態の正極層は、放電生成物が析出しやすい場所において十分な放電反応を生じさせることができると共に、放電生成物が析出しにくい場所を空気及び金属イオンが拡散するための空隙として確保することができる。その結果、本実施形態の空気電池は、従来の空気電池と比較して、体積エネルギー密度をさらに向上させることができる。   Furthermore, the amount of surface functional groups of carbon contained in the porous body is, for example, 0.3 mmol / g or more and 1.4 mmol / g or less. In the present disclosure, the surface functional group of carbon is an acidic functional group, and examples thereof include a carboxyl group, a phenolic hydroxyl group and a lactone group. The document "Wong et al, Chemistry of Materials, 2016, 28 (21), pp 8006-8015" discloses that the surface functional group changes the adsorption rate of oxygen and lithium ions on the carbon surface . When the adsorption rates of oxygen and lithium ions on the carbon surface are different, the deposition rate of lithium oxide by the discharge reaction occurring on the surface of the porous body is different. That is, in the porous body of the positive electrode layer, there are both a place where the deposition rate of lithium oxide is high and a place where the deposition rate is low. In other words, there are both places where lithium oxide is likely to precipitate and places where it is difficult to precipitate. By the carbon contained in the porous body in the present embodiment having a surface functional group in an amount within the above-mentioned specific range, a place where lithium oxide is likely to be precipitated and the precipitation in the porous body. Places that are difficult to be placed can be arranged in a well-balanced manner. When it has such a structure, the porous body of the positive electrode layer of this embodiment can prevent blocking of the positive electrode layer by lithium oxide. That is, when it has such a structure, the positive electrode layer of the present embodiment can cause a sufficient discharge reaction at a place where the discharge product tends to precipitate, and at the same time, the place where the discharge product does not easily precipitate is air and It can be secured as a space for metal ions to diffuse. As a result, the air battery of the present embodiment can further improve the volumetric energy density as compared with the conventional air battery.

多孔質体に含まれる炭素の表面官能基量は、0.38mmol/g以上であってもよい。また、多孔質体に含まれる炭素の表面官能基量は、1.34mmol/g以下であってもよい。   The amount of surface functional groups of carbon contained in the porous body may be 0.38 mmol / g or more. In addition, the amount of surface functional groups of carbon contained in the porous body may be 1.34 mmol / g or less.

放電容量と体積エネルギー密度とをより大きくするために、正極層の主面上で計測した前記主面と平行な方向における正極層の体積抵抗率が低くてもよい。なお、ここで特定される正極層の体積抵抗率とは、上記のとおり正極層の主面上で計測される値であって、四探針法を用いて計測される。四探針法では、測定対象への電極形成の必要がないため、別途測定サンプルを作製することなく、正極層の主面での体積抵抗率の計測が可能である。上記体積抵抗率は、例えば、5500mOhm・cm以下であってもよく、5126mOhm・cm以下であってもよく、2500mOhm・cm以下であってもよく、2162mOhm・cm以下であってもよい。正極層がより低い電気抵抗を有することによって、リチウム酸化物が生成する反応界面を大きくすることができる。したがって、上記体積抵抗率が低い正極層を備えた正極は、放電反応によって不導体である放電生成物が析出しても、反応可能な面積を多く保つことができる。したがって、正極層がより低い上記体積抵抗率を有することによって、放電容量と体積エネルギー密度とのさらなる向上が実現され得る。   In order to increase the discharge capacity and the volumetric energy density, the volume resistivity of the positive electrode layer in the direction parallel to the main surface measured on the main surface of the positive electrode layer may be low. In addition, the volume resistivity of the positive electrode layer specified here is a value measured on the main surface of a positive electrode layer as mentioned above, Comprising: It measures using the four-probe method. In the four-point probe method, since it is not necessary to form an electrode on a measurement target, it is possible to measure the volume resistivity on the main surface of the positive electrode layer without preparing a separate measurement sample. The volume resistivity may be, for example, 5500 mOhm cm or less, 5126 mOhm cm or less, 2500 mOhm cm or less, or 2162 mOhm cm or less. The lower electric resistance of the positive electrode layer can increase the reaction interface at which lithium oxide is generated. Therefore, the positive electrode provided with the positive electrode layer having a low volume resistivity can maintain a large area capable of reaction even if a non-conductive discharge product is deposited by the discharge reaction. Therefore, further improvement of the discharge capacity and the volumetric energy density can be realized by the positive electrode layer having the lower volume resistivity.

上記体積抵抗率の下限値は、特には限定されないが、例えば18mOhm・cm以上であってよい。上記体積抵抗率の下限値は炭素材料の粉体抵抗値よりも低くなることはないため、ここでは炭素材料の粉体抵抗値を下限値としている。   The lower limit value of the volume resistivity is not particularly limited, but may be, for example, 18 mOhm · cm or more. The lower limit value of the volume resistivity does not become lower than the powder resistance value of the carbon material, so here, the powder resistance value of the carbon material is taken as the lower limit value.

正極層は、上記の多孔質体を具備していればよいが、上記の多孔質体を固定化するバインダをさらに含有してもよい。バインダとしては、空気電池の正極層のバインダとして公知の材料を用いることができ、例えばポリフッ化ビニリデン(PVdF)及びポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等を挙げることができる。正極層におけるバインダの含有量は、特に限定されるものではないが、例えば1質量%〜40質量%の範囲内であってもよい。   The positive electrode layer may be provided with the above-mentioned porous body, but may further contain a binder for immobilizing the above-mentioned porous body. A well-known material can be used as a binder of the positive electrode layer of an air battery as a binder, For example, polyvinylidene fluoride (PVdF), a polytetrafluoroethylene (PTFE), etc. can be mentioned. The content of the binder in the positive electrode layer is not particularly limited, but may be, for example, in the range of 1% by mass to 40% by mass.

正極層の厚さは、空気電池の用途等により異なるものであるため特に限定されるものではないが、例えば2μm〜500μmの範囲内とでき、5μm〜300μmの範囲内としてもよい。   The thickness of the positive electrode layer is not particularly limited because it varies depending on the use of the air battery and the like, but may be, for example, in the range of 2 μm to 500 μm, and may be in the range of 5 μm to 300 μm.

正極層は、例えば、正極層を構成する多孔質体の原料、バインダ及び昇華性粉末を溶媒中に分散した塗料を成膜し、熱処理により昇華性粉末及び溶媒を除去することによって多孔質膜を形成し、その多孔質膜を以下に説明する正極集電体上に圧着プレス等する方法等を用いることによって、製造し得る。昇華性粉末は、造孔剤として機能する。したがって、上記のように昇華性粉末が用いられて作製された多孔質膜は、所望の細孔構造、すなわち本実施形態において説明された特徴を有する細孔構造を実現することができる。   The positive electrode layer is formed, for example, by forming a paint in which a raw material of a porous body constituting the positive electrode layer, a binder, and a sublimable powder are dispersed in a solvent, and removing the sublimable powder and the solvent by heat treatment. The porous film can be produced by using a method such as pressing and the like on the positive electrode current collector described below. The sublimable powder functions as a pore forming agent. Therefore, the porous film produced by using the sublimable powder as described above can realize the desired pore structure, that is, the pore structure having the features described in the present embodiment.

(2)正極集電体
正極集電体は、正極層の集電を行うものである。したがって、正極集電体の材料としては、導電性を有するものであれば特に限定されるものではなく、空気電池の正極集電体として公知の材料を用いることができる。正極集電体の材料の例として、例えばステンレス、ニッケル、アルミニウム、鉄、チタン及びカーボン等を挙げることができる。正極集電体の形状としては、例えば箔状、板状及びメッシュ(グリッド)状等を挙げることができる。これらの中でも、本実施形態においては、正極集電体の形状がメッシュ状であってよい。メッシュ状の正極集電体は、集電効率に優れているからである。この場合、正極層の内部にメッシュ状の正極集電体が配置されてもよい。さらに、本実施形態の空気電池は、メッシュ状の正極集電体により集電された電荷を集電する別の正極集電体(例えば箔状の集電体)をさらに有していてもよい。本実施形態においては、後述する電池ケースが正極集電体の機能を兼ね備えていてもよい。
(2) Positive Electrode Current Collector The positive electrode current collector carries out current collection of the positive electrode layer. Therefore, the material of the positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity, and a known material can be used as the positive electrode current collector of the air battery. Examples of the material of the positive electrode current collector include stainless steel, nickel, aluminum, iron, titanium, carbon and the like. As a shape of a positive electrode collector, foil shape, plate shape, mesh (grid) shape etc. can be mentioned, for example. Among these, in the present embodiment, the shape of the positive electrode current collector may be mesh-like. This is because the mesh-like positive electrode current collector is excellent in current collection efficiency. In this case, a mesh-like positive electrode current collector may be disposed inside the positive electrode layer. Furthermore, the air battery of the present embodiment may further include another positive electrode current collector (for example, a foil-like current collector) that collects the charge collected by the mesh-like positive electrode current collector. . In the present embodiment, a battery case described later may have the function of a positive electrode current collector.

正極集電体の厚さは、例えば10μm〜1000μmの範囲内とすることができ、20μm〜400μmの範囲内としてもよい。   The thickness of the positive electrode current collector can be, for example, in the range of 10 μm to 1000 μm, and may be in the range of 20 μm to 400 μm.

2.負極
前述のとおり、負極は、負極層を含んでおり、さらに負極集電体を含んでいてもよい。以下に、負極層及び負極集電体についてそれぞれ説明する。
2. Negative Electrode As described above, the negative electrode includes the negative electrode layer, and may further include the negative electrode current collector. The negative electrode layer and the negative electrode current collector will be respectively described below.

(1)負極層
本実施形態における負極層は、少なくとも、リチウムイオンを吸蔵放出可能な負極活物質を含有する。このような負極活物質としては、リチウム元素を含有する物質であれば特に限定されるものではないが、例えば金属単体(金属リチウム)、リチウム元素を含有する合金、リチウム元素を含有する酸化物及びリチウム元素を含有する窒化物等を挙げることができる。リチウム元素を有する合金としては、例えばリチウムアルミニウム合金、リチウムスズ合金、リチウム鉛合金及びリチウムケイ素合金等を挙げることができる。また、リチウム元素を含有する金属酸化物としては、例えばリチウムチタン酸化物等を挙げることができる。また、リチウム元素を含有する金属窒化物としては、例えばリチウムコバルト窒化物、リチウム鉄窒化物及びリチウムマンガン窒化物等を挙げることができる。
(1) Negative Electrode Layer The negative electrode layer in the present embodiment contains at least a negative electrode active material capable of inserting and extracting lithium ions. Such a negative electrode active material is not particularly limited as long as it is a substance containing a lithium element, but for example, a simple metal (lithium metal), an alloy containing a lithium element, an oxide containing a lithium element, and the like The nitride etc. which contain a lithium element can be mentioned. As an alloy which has a lithium element, a lithium aluminum alloy, a lithium tin alloy, a lithium lead alloy, a lithium silicon alloy etc. can be mentioned, for example. Moreover, as a metal oxide containing a lithium element, a lithium titanium oxide etc. can be mentioned, for example. Moreover, as a metal nitride containing a lithium element, lithium cobalt nitride, lithium iron nitride, lithium manganese nitride etc. can be mentioned, for example.

負極層は、負極活物質のみを含有するものであってもよいし、負極活物質の他にバインダを含有するものであってもよい。例えば、負極活物質が箔状である場合は、負極活物質のみを含有する負極層とすることができる。一方、負極活物質が粉末状である場合は、負極活物質及びバインダを有する負極層とすることができる。バインダとしては、空気電池の負極層のバインダとして公知の材料を用いることができ、例えばPVdF及びPTFE等を挙げることができる。負極層におけるバインダの含有量は、特に限定されるものではないが、例えば1質量%〜40質量%の範囲内であってもよい。また、粉末状の負極活物質を用いて負極層を形成する方法としては、上記の正極層の形成方法と同様に、ドクターブレード法又は圧着プレスによる成型方法等を用いることができる。   The negative electrode layer may contain only the negative electrode active material, or may contain a binder in addition to the negative electrode active material. For example, when the negative electrode active material is in the form of a foil, the negative electrode layer can contain only the negative electrode active material. On the other hand, when the negative electrode active material is powdery, it can be a negative electrode layer containing the negative electrode active material and a binder. As a binder, a well-known material can be used as a binder of the negative electrode layer of an air battery, For example, PVdF, PTFE, etc. can be mentioned. The content of the binder in the negative electrode layer is not particularly limited, but may be, for example, in the range of 1% by mass to 40% by mass. Moreover, as a method of forming a negative electrode layer using a powdery negative electrode active material, it is possible to use a doctor blade method, a molding method using a pressure press, or the like, as in the above method of forming a positive electrode layer.

(2)負極集電体
負極集電体は、負極層の集電を行うものである。負極集電体の材料としては、導電性を有するものであれば特に限定されるものではなく、リチウム空気電池の負極集電体として公知の材料を用いることができる。負極集電体の材料の例として、例えば銅、ステンレス、ニッケル及びカーボン等を挙げることができる。負極集電体の形状としては、例えば箔状、板状及びメッシュ(グリッド)状等を挙げることができる。本実施形態においては、後述する電池ケースが負極集電体の機能を兼ね備えていてもよい。
(2) Negative electrode current collector The negative electrode current collector carries out current collection of the negative electrode layer. The material of the negative electrode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity, and a known material can be used as a negative electrode current collector of a lithium air battery. As an example of the material of a negative electrode collector, copper, stainless steel, nickel, carbon etc. can be mentioned, for example. As a shape of a negative electrode collector, foil shape, plate shape, mesh (grid) shape etc. can be mentioned, for example. In the present embodiment, a battery case described later may have the function of the negative electrode current collector.

3.セパレータ
本実施形態のリチウム空気電池は、正極(正極層)と負極(負極層)との間に配置されたセパレータを備えてもよい。正極と負極との間にセパレータが配置されることにより、安全性の高い電池を得ることができる。セパレータとしては、正極層と負極層とを電気的に分離する機能を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えばポリエチレン(PE)及びポリプロピレン(PP)等の多孔膜、PE及びPP等の樹脂不織布、ガラス繊維不織布、並びに、紙製の不織布等の多孔質絶縁材料等を挙げることができる。
3. Separator The lithium-air battery of the present embodiment may include a separator disposed between the positive electrode (positive electrode layer) and the negative electrode (negative electrode layer). By arranging a separator between the positive electrode and the negative electrode, a battery with high safety can be obtained. The separator is not particularly limited as long as it has a function of electrically separating the positive electrode layer and the negative electrode layer, and for example, porous films such as polyethylene (PE) and polypropylene (PP), PE and PP And resin non-woven fabrics, glass fiber non-woven fabrics, and porous insulating materials such as paper non-woven fabrics.

セパレータは、多孔度を30〜90%の範囲にしてもよい。多孔度が30%未満の場合、セパレータに電解質を保持させる場合に、セパレータが電解質を十分に保持することが困難になるおそれがある。一方、多孔度が90%を超えると、十分なセパレータ強度を得られなくなるおそれがあるからである。セパレータの多孔度は、35〜60%であってもよい。   The separator may have a porosity in the range of 30 to 90%. When the porosity is less than 30%, it may be difficult for the separator to sufficiently hold the electrolyte when the separator holds the electrolyte. On the other hand, when the porosity exceeds 90%, sufficient separator strength may not be obtained. The porosity of the separator may be 35 to 60%.

4.電解質層
電解質層は、正極(正極層)と負極(負極層)との間に配置され、リチウムイオンの伝導を行う層である。したがって、電解質層は、リチウムイオン伝導性を有するもの(リチウムイオン伝導体)であればその形態は特には限定されず、電解質としてのリチウムの塩を含む有機溶媒系に代表される溶液系、及び、リチウムの塩を含む高分子固体電解質の系に代表される固体膜系のいずれの形態でもよい。
4. Electrolyte Layer The electrolyte layer is a layer disposed between the positive electrode (positive electrode layer) and the negative electrode (negative electrode layer) to conduct lithium ions. Therefore, the form of the electrolyte layer is not particularly limited as long as it has lithium ion conductivity (lithium ion conductor), and a solution system represented by an organic solvent system containing a salt of lithium as an electrolyte, and And any form of solid membrane system represented by the system of polymer solid electrolyte containing a salt of lithium.

電解質層が溶液系である場合、非水溶媒にリチウム塩を溶解することにより調製される非水電解液を電解質層として用いることができる。   When the electrolyte layer is a solution system, a non-aqueous electrolytic solution prepared by dissolving a lithium salt in a non-aqueous solvent can be used as the electrolyte layer.

非水電解液に電解質として含まれるリチウム塩としては、例えば、過塩素酸リチウム(LiClO4)、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)、四フッ化硼酸リチウム(LiBF4)、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiCF3SO3)及びビストリフルオロメタンスルホニルアミドリチウム(LiN(CF3SO22)等が挙げられるが、これらに限定されるものではなく、空気電池の非水電解液の電解質として公知のリチウム塩を用いることができる。 Examples of the lithium salt contained as an electrolyte in the non-aqueous electrolytic solution include lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), trifluoromethanesulfonic acid Lithium (LiCF 3 SO 3 ) and bistrifluoromethanesulfonylamide lithium (LiN (CF 3 SO 2 ) 2 ), etc. may be mentioned, but not limited thereto, they are known as electrolytes of non-aqueous electrolytes of air batteries Lithium salts can be used.

非水溶媒に対する電解質の溶解量は、例えば0.5〜2.5モル/lである。また、溶液系の電解質層(非水電解液)を用いる場合、前述のとおり、この非水電解液をセパレータに含浸させて保持することにより、電解質層が形成され得る。   The amount of electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent is, for example, 0.5 to 2.5 mol / l. When a solution-based electrolyte layer (non-aqueous electrolyte solution) is used, as described above, the non-aqueous electrolyte solution may be impregnated into the separator and held to form the electrolyte layer.

非水溶媒としては、リチウム空気電池の非水電解液の非水溶媒として公知の非水溶媒を用いることができる。この中でも特に、テトラエチレングリコールジメチルエーテルなどの鎖状エーテルを溶媒として用いてもよい。鎖状エーテルを溶媒は、カーボネート系溶媒と比較して正極内での酸素の酸化還元反応以外の副反応が起こりにくいためである。   As the non-aqueous solvent, non-aqueous solvents known as non-aqueous solvents for non-aqueous electrolytes of lithium-air batteries can be used. Among these, linear ethers such as tetraethylene glycol dimethyl ether may be used as the solvent. This is because the chain ether is less likely to cause side reactions other than the oxidation-reduction reaction of oxygen in the positive electrode, as compared with the carbonate-based solvent.

電解質層は、Li22の分解または析出を促進させる、レドックスメディエータとして機能する化合物をさらに含んでいてもよい。レドックスメディエータとして機能する化合物の一例として、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル(TEMPO)の誘導体が挙げられる。電解質層が溶液系である場合、すなわち電解液である場合、電解液は正極層の多孔質体の細孔内にも含まれる。したがって、レドックスメディエータとして機能する化合物は、正極層の多孔質体の細孔内に含まれていてもよい。 The electrolyte layer may further contain a compound that functions as a redox mediator, which promotes decomposition or precipitation of Li 2 O 2 . An example of a compound that functions as a redox mediator is a derivative of 2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-oxyl (TEMPO). When the electrolyte layer is a solution system, that is, an electrolyte solution, the electrolyte solution is also contained in the pores of the porous body of the positive electrode layer. Therefore, a compound that functions as a redox mediator may be contained in the pores of the porous body of the positive electrode layer.

5.電池ケース
本実施形態のリチウム空気電池の電池ケースは、前述した正極、負極及び電解質層を収納することができればよいため、特には限定されない。したがって、本実施形態の空気電池の電池ケースは、図1に示されている電池ケース11には限定されず、コイン型、平板型、円筒型及びラミネート型等の様々な電池ケースが用いられ得る。また、電池ケースは、大気開放型の電池ケースであってもよいが、密閉型の電池ケースであってもよい。なお、大気開放型の電池ケースとは、大気が出入りできる通風口を有しており、大気が正極と接触可能なケースである。一方、密閉型電池ケースの場合は、密閉型電池ケースに、気体(空気)の供給管及び排出管を設けてもよい。この場合、供給及び排出される気体は、乾燥気体であってもよい。上記気体は、酸素濃度が高くてもよく、純酸素(99.99%)であってもよい。また、放電時には酸素濃度を高くし、充電時には酸素濃度を低くしてもよい。
5. Battery Case The battery case of the lithium-air battery according to the present embodiment is not particularly limited, as long as it can accommodate the positive electrode, the negative electrode, and the electrolyte layer described above. Therefore, the battery case of the air battery of the present embodiment is not limited to the battery case 11 shown in FIG. 1, and various battery cases such as coin type, flat type, cylindrical type and laminate type may be used. . The battery case may be an open-air battery case, but may be a closed battery case. Note that the open-air battery case has a vent that allows the atmosphere to enter and exit, and is a case in which the atmosphere can be in contact with the positive electrode. On the other hand, in the case of the sealed battery case, the sealed battery case may be provided with a gas (air) supply pipe and a discharge pipe. In this case, the gas supplied and discharged may be a dry gas. The gas may have a high oxygen concentration or may be pure oxygen (99.99%). In addition, the oxygen concentration may be increased during discharge and may be reduced during charge.

なお、上記のとおり、本実施形態では、空気電池がリチウム空気電池である場合を例に挙げて詳細に説明したが、本開示の空気電池は、ナトリウム空気電池及びマグネシウム空気電池等の他の金属の空気電池にも適用できる。   As described above, in the present embodiment, the case where the air battery is a lithium air battery is described in detail as an example, but the air battery of the present disclosure includes other metals such as a sodium air battery and a magnesium air battery. Can also be applied to air batteries.

以下、実施例により本開示をさらに詳細に説明する。なお、以下の実施例は一例であり、本開示は以下の実施例に限定されない。   Hereinafter, the present disclosure will be described in more detail by way of examples. The following embodiment is an example, and the present disclosure is not limited to the following embodiment.

(実施例1−1)
炭素を含む多孔質体を形成する材料として、ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ株式会社製「ケッチェンブラックEC600JD」を用いた。このケッチェンブラックと、界面活性剤溶液である日本乳化剤株式会社製「ニューコール 1308−FA(90)」と、造孔剤の機能を担う昇華性粉末としての日本触媒株式会社製「フマル酸」とを混合して攪拌し、混合物を得た。なお、フマル酸は、あらかじめジェットミルにて粉末状に粉砕されて、昇華性粉末として用いられた。ケッチェンブラックと昇華性粉末との質量比は、7.7:33であった(ケッチェンブラック:昇華性粉末)。得られた混合物を冷却した後、この混合物に、バインダとして旭硝子株式会社製「FluonR PTFE AD AD911E」を添加して、再び攪拌した。なお、バインダは、ケッチェンブラックとバインダとの質量比が7:3(ケッチェンブラック:バインダ)となるように添加された。得られた混合物をロールプレスにより圧延し、シートを作製した。得られたシートを焼成炉にて320℃で焼成し、水分、界面活性剤及び昇華性粉末を除去した。シートを再度ロールプレスにより圧延し、厚み200μmに調整して正極層とし、この正極層にSUS304メッシュ(株式会社ニラコ製)を正極集電体として貼付したものを正極として用いた。このシートについて、細孔径分布を後述の方法により求めた。また、得られた細孔径分布から、第1細孔容積及び第2細孔容積も求めた。非水電解液としては、非水溶媒であるテトラエチレングリコールジメチルエーテル(TEGDME、キシダ化学製)に、電解質としてLiTFSA(リチウムビストリフルオロメタンスルホニルアミド、キシダ化学製)を溶解させた溶液を用いた。この非水電解液は、TEGDMEにLiTFSAを1mol/Lの濃度となるように添加し、これを露点−50度以下のドライエア雰囲気下で一晩攪拌して混合及び溶解させることによって得られた。セパレータとしては、ガラス繊維セパレータを用いた。金属リチウム(本荘ケミカル製)を負極層とし、この負極層にSUS304メッシュを負極集電体として貼付したものを負極として用いた。これら正極、セパレータ、非水電解液及び負極を、図1に示されているように配置して、空気電池を作製した。作製された空気電池について、放電試験を行った。試験後に電池を分解し、正極の厚みを測定して、正極の膨張率を測定した。なお、正極の膨張率は、試験前のシートの厚みを基準として算出した。体積エネルギー密度は、放電試験後に測定された正極の見かけの体積を用いて算出された正極の見かけの体積当たりの放電容量と、平均放電電圧とを用いて算出された。正極層として作製されたシートの第1細孔容積及び第2細孔容積の結果、空気電池の放電試験の結果、正極の膨張率並びに体積エネルギー密度を、表1に示す。
Example 1-1
As a material for forming a porous body containing carbon, "Ketjen Black EC600JD" manufactured by Lion Specialty Chemicals Co., Ltd. was used. This ketjen black, "Nyukol 1308-FA (90)" manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd., which is a surfactant solution, and "fumaric acid" manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd. as a sublimable powder having a function of pore forming agent And mixed to obtain a mixture. In addition, fumaric acid was ground into powder form beforehand by a jet mill and used as a sublimable powder. The mass ratio of ketjen black to sublimable powder was 7.7: 33 (Ketjen black: sublimable powder). After cooling the obtained mixture, “Fluon® PTFE AD AD911E” manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. was added to the mixture as a binder, and the mixture was stirred again. The binder was added such that the mass ratio of ketjen black to binder was 7: 3 (ketjen black: binder). The obtained mixture was rolled by a roll press to produce a sheet. The obtained sheet was fired at 320 ° C. in a firing furnace to remove moisture, surfactant and sublimable powder. The sheet was rolled again by a roll press, adjusted to a thickness of 200 μm, and used as a positive electrode layer, and a SUS304 mesh (manufactured by Niraco Co., Ltd.) attached to this positive electrode layer as a positive electrode current collector was used as a positive electrode. The pore size distribution of this sheet was determined by the method described later. Further, the first pore volume and the second pore volume were also determined from the obtained pore size distribution. As a non-aqueous electrolytic solution, a solution obtained by dissolving LiTFSA (lithium bis trifluoromethane sulfonylamide, manufactured by Kishda Chemical Co., Ltd.) as an electrolyte in tetraethylene glycol dimethyl ether (TEGDME, manufactured by Kishda Chemical Co., Ltd.) which is a non-aqueous solvent was used. This non-aqueous electrolytic solution was obtained by adding LiTFSA to TEGDME to a concentration of 1 mol / L and stirring and mixing and dissolving it overnight in a dry air atmosphere having a dew point of −50 ° C. or less. A glass fiber separator was used as the separator. A metal lithium (made by Honso Chemical Co., Ltd.) was used as a negative electrode layer, and a SUS304 mesh attached to this negative electrode layer as a negative electrode current collector was used as a negative electrode. The positive electrode, the separator, the non-aqueous electrolyte and the negative electrode were arranged as shown in FIG. 1 to produce an air battery. The discharge test was done about the produced air battery. After the test, the battery was disassembled, the thickness of the positive electrode was measured, and the expansion coefficient of the positive electrode was measured. The expansion coefficient of the positive electrode was calculated based on the thickness of the sheet before the test. The volumetric energy density was calculated using the apparent capacity per volume of the positive electrode calculated using the apparent volume of the positive electrode measured after the discharge test and the average discharge voltage. As a result of the first pore volume and the second pore volume of the sheet produced as the positive electrode layer, the expansion coefficient and volume energy density of the positive electrode are shown in Table 1 as a result of the discharge test of the air battery.

(実施例1−2)
昇華性粉末の添加量を減らした点以外は、実施例1−1と同様の方法で正極(正極層)及び空気電池を作製した。具体的には、ケッチェンブラックと昇華性粉末との質量比を、7.7:22とした(ケッチェンブラック:昇華性粉末)。正極層として作製されたシートの第1細孔容積及び第2細孔容積の結果、空気電池の放電試験の結果、正極層の膨張率並びに体積エネルギー密度を、表1に示す。
(Example 1-2)
A positive electrode (positive electrode layer) and an air battery were produced in the same manner as in Example 1-1 except that the amount of the sublimable powder was reduced. Specifically, the mass ratio of ketjen black to the sublimable powder was set to 7.7: 22 (Ketjen black: sublimable powder). As a result of the first pore volume and the second pore volume of the sheet produced as the positive electrode layer, the expansion coefficient and volume energy density of the positive electrode layer are shown in Table 1 as a result of the discharge test of the air battery.

(実施例1−3)
昇華性粉末の添加量を減らした点以外は、実施例1−1と同様の方法で正極(正極層)及び空気電池を作製した。具体的には、ケッチェンブラックと昇華性粉末との質量比を、7:5とした(ケッチェンブラック:昇華性粉末)。正極層として作製されたシートの第1細孔容積及び第2細孔容積の結果、空気電池の放電試験の結果、正極層の膨張率並びに体積エネルギー密度を、表1に示す。
(Example 1-3)
A positive electrode (positive electrode layer) and an air battery were produced in the same manner as in Example 1-1 except that the amount of the sublimable powder was reduced. Specifically, the mass ratio of ketjen black to sublimable powder is set to 7: 5 (Ketjen black: sublimation powder). As a result of the first pore volume and the second pore volume of the sheet produced as the positive electrode layer, the expansion coefficient and volume energy density of the positive electrode layer are shown in Table 1 as a result of the discharge test of the air battery.

(比較例1−1)
昇華性粉末を添加しなかった点以外は、実施例1−1と同様の方法で正極(正極層)及び空気電池を作製した。正極層として作製されたシートの第1細孔容積及び第2細孔容積の結果、空気電池の放電試験の結果、正極層の膨張率並びに体積エネルギー密度を、表1に示す。
(Comparative Example 1-1)
A positive electrode (positive electrode layer) and an air battery were produced in the same manner as in Example 1-1 except that no sublimable powder was added. As a result of the first pore volume and the second pore volume of the sheet produced as the positive electrode layer, the expansion coefficient and volume energy density of the positive electrode layer are shown in Table 1 as a result of the discharge test of the air battery.

(実施例2−1)
炭素を含む多孔質体を形成する材料として、ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ株式会社製「ケッチェンブラックEC600JD」と、東洋炭素株式会社製「多孔質炭素クノーベル CNovel P(3)010」とを用いた。ケッチェンブラックと、クノーベルと、界面活性剤溶液である日本乳化剤株式会社製「ニューコール 1308−FA(90)」と、造孔剤の機能を担う昇華性粉末としての日本触媒株式会社製「フマル酸」とを混合して攪拌し、混合物を得た。なお、フマル酸は、あらかじめジェットミルにて粉末状に粉砕されて、昇華性粉末として用いられた。ケッチェンブラックと、クノーベルと、昇華性粉末との質量比は、この順に、4.4:3.3:33であった。得られた混合物を冷却した後、この混合物に、バインダとして旭硝子株式会社製「FluonR PTFE AD AD911E」を添加して、再び攪拌した。なお、バインダは、ケッチェンブラックと、クノーベルと、バインダとの質量比が、この順に、4:3:3となるように添加された。得られた混合物をロールプレスにより圧延し、シートを作製した。得られたシートを焼成炉にて320℃で焼成し、水分、界面活性剤及び昇華性粉末を除去した。シートを再度ロールプレスにより圧延し、厚み200μmに調整して正極層とした。この正極層について、正極層の主面上で計測した前記主面と平行な方向における正極層の体積抵抗率と、細孔径分布とを後述の方法により求めた。以下、「正極層の主面上で計測した前記主面と平行な方向における正極層の体積抵抗率」を、「正極層の体積抵抗率」と記載する。また、得られた細孔径分布から、第1細孔容積及び第2細孔容積も求めた。この正極層に、SUS304メッシュ(株式会社ニラコ製)を正極集電体として貼付したものを、正極として用いた。非水電解液としては、非水溶媒であるテトラエチレングリコールジメチルエーテル(TEGDME、キシダ化学製)に、電解質としてLiTFSA(リチウムビストリフルオロメタンスルホニルアミド、キシダ化学製)を溶解させた溶液を用いた。この非水電解液は、TEGDMEにLiTFSAを1mol/Lの濃度となるように添加し、これを露点−50度以下のドライエア雰囲気下で一晩攪拌して混合及び溶解させることによって得られた。セパレータとしては、ガラス繊維セパレータを用いた。金属リチウム(本荘ケミカル製)を負極層とし、この負極層にSUS304メッシュを負極集電体として貼付したものを負極として用いた。これら正極、セパレータ、非水電解液及び負極を、図1に示されているように配置して、空気電池を作製した。作製された空気電池について、放電試験を行った。試験後に電池を分解し、正極の厚みを測定して、正極の膨張率を測定した。なお、正極の膨張率は、試験前のシートの厚みを基準として算出した。体積エネルギー密度は、放電試験後に測定された正極の見かけの体積を用いて算出された正極の見かけの体積当たりの放電容量と、平均放電電圧とを用いて算出された。正極層として作製されたシートの第1細孔容積及び第2細孔容積の結果、正極層の体積抵抗率、空気電池の放電試験の結果並びに体積エネルギー密度を、表1に示す。なお、正極層を構成する多孔質体に含まれる炭素の表面官能基量は、多孔質体を形成する材料として用いたケッチェンブラックとクノーベルの表面官能基量を後述の方法で求めることによって算出された。この表面官能基量も、表2に併せて示す。
(Example 2-1)
As materials for forming a porous body containing carbon, “Ketjen Black EC600JD” manufactured by Lion Specialty Chemicals Co., Ltd. and “porous carbon Knovel C Novel L (3) 010” manufactured by Toyo Carbon Co., Ltd. were used. Ketjen black, Knobel, "Nycor 1308-FA (90)" made by Nippon Emulsifier Co., Ltd., which is a surfactant solution, and "Fumaru made by Nippon Shokuhin Co., Ltd. as a sublimable powder having a function of pore forming agent The acid was mixed and stirred to obtain a mixture. In addition, fumaric acid was ground into powder form beforehand by a jet mill and used as a sublimable powder. The mass ratio of ketjen black, Knobel and sublimable powder was 4.4: 3.3: 33 in this order. After cooling the obtained mixture, “Fluon® PTFE AD AD911E” manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. was added to the mixture as a binder, and the mixture was stirred again. The binder was added such that the mass ratio of ketjen black, Knobel and the binder was 4: 3: 3 in this order. The obtained mixture was rolled by a roll press to produce a sheet. The obtained sheet was fired at 320 ° C. in a firing furnace to remove moisture, surfactant and sublimable powder. The sheet was rolled again by a roll press and adjusted to a thickness of 200 μm to obtain a positive electrode layer. For this positive electrode layer, the volume resistivity of the positive electrode layer and the pore size distribution in the direction parallel to the main surface measured on the main surface of the positive electrode layer were determined by the method described later. Hereinafter, “the volume resistivity of the positive electrode layer in the direction parallel to the main surface measured on the main surface of the positive electrode layer” will be referred to as “the volume resistivity of the positive electrode layer”. Further, the first pore volume and the second pore volume were also determined from the obtained pore size distribution. What attached SUS304 mesh (made by Niraco Co., Ltd.) as a positive electrode current collector to this positive electrode layer was used as a positive electrode. As a non-aqueous electrolytic solution, a solution obtained by dissolving LiTFSA (lithium bis trifluoromethane sulfonylamide, manufactured by Kishda Chemical Co., Ltd.) as an electrolyte in tetraethylene glycol dimethyl ether (TEGDME, manufactured by Kishda Chemical Co., Ltd.) which is a non-aqueous solvent was used. This non-aqueous electrolytic solution was obtained by adding LiTFSA to TEGDME to a concentration of 1 mol / L and stirring and mixing and dissolving it overnight in a dry air atmosphere having a dew point of −50 ° C. or less. A glass fiber separator was used as the separator. A metal lithium (made by Honso Chemical Co., Ltd.) was used as a negative electrode layer, and a SUS304 mesh attached to this negative electrode layer as a negative electrode current collector was used as a negative electrode. The positive electrode, the separator, the non-aqueous electrolyte and the negative electrode were arranged as shown in FIG. 1 to produce an air battery. The discharge test was done about the produced air battery. After the test, the battery was disassembled, the thickness of the positive electrode was measured, and the expansion coefficient of the positive electrode was measured. The expansion coefficient of the positive electrode was calculated based on the thickness of the sheet before the test. The volumetric energy density was calculated using the apparent capacity per volume of the positive electrode calculated using the apparent volume of the positive electrode measured after the discharge test and the average discharge voltage. As a result of the first pore volume and the second pore volume of the sheet produced as the positive electrode layer, the volume resistivity of the positive electrode layer, the result of the discharge test of the air battery, and the volumetric energy density are shown in Table 1. The amount of surface functional groups of carbon contained in the porous body constituting the positive electrode layer is calculated by determining the amounts of surface functional groups of ketjen black and Knobel used as the material for forming the porous body by the method described later. It was done. The amount of surface functional groups is also shown in Table 2.

(実施例2−2)
昇華性粉末を添加せず、かつ、ケッチェンブラックと、クノーベルと、バインダとの質量比をこの順に、1:6:3に変更した点以外は、実施例2−1と同様の方法で正極(正極層)及び空気電池を作製した。正極層として作製されたシートの第1細孔容積及び第2細孔容積の結果、正極層の体積抵抗率、炭素の表面官能基量、空気電池の放電試験の結果並びに体積エネルギー密度を、表2に示す。
(Example 2-2)
A positive electrode was prepared in the same manner as in Example 2-1, except that no sublimable powder was added, and the mass ratio of ketjen black, Knobel and binder was changed to 1: 6: 3 in this order. (Positive electrode layer) and an air battery were produced. As a result of the first pore volume and the second pore volume of the sheet prepared as the positive electrode layer, the volume resistivity of the positive electrode layer, the surface functional group amount of carbon, the result of the discharge test of the air cell, and the volume energy density are shown in FIG. Shown in 2.

(実施例2−3)
昇華性粉末を添加せず、かつ、ケッチェンブラックと、クノーベルと、バインダとの質量比をこの順に、4:3:3に変更した点以外は、実施例2−1と同様の方法で正極(正極層)及び空気電池を作製した。正極層として作製されたシートの第1細孔容積及び第2細孔容積の結果、正極層の体積抵抗率、炭素の表面官能基量、空気電池の放電試験の結果並びに体積エネルギー密度を、表2に示す。
(Example 2-3)
A positive electrode was prepared in the same manner as in Example 2-1, except that no sublimable powder was added, and the mass ratio of ketjen black, Knobel and binder was changed to 4: 3: 3 in this order. (Positive electrode layer) and an air battery were produced. As a result of the first pore volume and the second pore volume of the sheet prepared as the positive electrode layer, the volume resistivity of the positive electrode layer, the surface functional group amount of carbon, the result of the discharge test of the air cell, and the volume energy density are shown in FIG. Shown in 2.

(実施例2−4)
昇華性粉末を添加せず、かつ、ケッチェンブラックと、クノーベルと、バインダとの質量比をこの順に、6:1:3に変更した点以外は、実施例2−1と同様の方法で正極(正極層)及び空気電池を作製した。正極層として作製されたシートの第1細孔容積及び第2細孔容積の結果、正極層の体積抵抗率、炭素の表面官能基量、空気電池の放電試験の結果並びに体積エネルギー密度を、表2に示す。
(Example 2-4)
A positive electrode was prepared in the same manner as in Example 2-1, except that no sublimable powder was added, and the mass ratio of ketjen black, Knobel and binder was changed to 6: 1: 3 in this order. (Positive electrode layer) and an air battery were produced. As a result of the first pore volume and the second pore volume of the sheet prepared as the positive electrode layer, the volume resistivity of the positive electrode layer, the surface functional group amount of carbon, the result of the discharge test of the air cell, and the volume energy density are shown in FIG. Shown in 2.

(実施例2−5)
ケッチェンブラック及び昇華性粉末を添加せず、かつ、クノーベルとバインダとの質量比をこの順に、7:3に変更した点以外は、実施例2−1と同様の方法で正極(正極層)及び空気電池を作製した。正極層として作製されたシートの第1細孔容積及び第2細孔容積の結果、正極層の体積抵抗率、炭素の表面官能基量、空気電池の放電試験の結果並びに体積エネルギー密度を、表2に示す。
(Example 2-5)
A positive electrode (positive electrode layer) was prepared in the same manner as in Example 2-1, except that ketjen black and sublimable powder were not added, and the mass ratio between the Knobel and the binder was changed to 7: 3 in this order. And an air battery. As a result of the first pore volume and the second pore volume of the sheet prepared as the positive electrode layer, the volume resistivity of the positive electrode layer, the surface functional group amount of carbon, the result of the discharge test of the air cell, and the volume energy density are shown in FIG. Shown in 2.

(実施例2−6)
クノーベルを添加せず、ケッチェンブラックと昇華性粉末との質量比をこの順に、7.7:33とし、かつ、ケッチェンブラックとバインダとの質量比をこの順に、7:3に変更した点以外は、実施例2−1と同様の方法で正極(正極層)及び空気電池を作製した。正極層として作製されたシートの第1細孔容積及び第2細孔容積の結果、正極層の体積抵抗率、炭素の表面官能基量、空気電池の放電試験の結果並びに体積エネルギー密度を、表2に示す。
(Example 2-6)
The mass ratio of ketjen black to sublimable powder was changed to 7.7: 33 in this order without adding KNOBEL, and the mass ratio of ketjen black to binder was changed to 7: 3 in this order A positive electrode (positive electrode layer) and an air battery were produced in the same manner as in Example 2-1 except for the above. As a result of the first pore volume and the second pore volume of the sheet prepared as the positive electrode layer, the volume resistivity of the positive electrode layer, the surface functional group amount of carbon, the result of the discharge test of the air cell, and the volume energy density are shown in FIG. Shown in 2.

(実施例2−7)
クノーベルを添加せず、ケッチェンブラックと昇華性粉末との質量比をこの順に、7.7:22とし、かつ、ケッチェンブラックとバインダとの質量比をこの順に、7:3に変更した点以外は、実施例2−1と同様の方法で正極(正極層)及び空気電池を作製した。正極層として作製されたシートの第1細孔容積及び第2細孔容積の結果、正極層の体積抵抗率、炭素の表面官能基量、空気電池の放電試験の結果並びに体積エネルギー密度を、表2に示す。
(Example 2-7)
The mass ratio of ketjen black to sublimable powder was changed to 7.7: 22 in this order without adding KNOBEL, and the mass ratio of ketjen black to binder was changed to 7: 3 in this order A positive electrode (positive electrode layer) and an air battery were produced in the same manner as in Example 2-1 except for the above. As a result of the first pore volume and the second pore volume of the sheet prepared as the positive electrode layer, the volume resistivity of the positive electrode layer, the surface functional group amount of carbon, the result of the discharge test of the air cell, and the volume energy density are shown in FIG. Shown in 2.

(比較例2−1)
クノーベル及び昇華性粉末を添加せず、かつ、ケッチェンブラックとバインダとの質量比をこの順に、7:3に変更した点以外は、実施例2−1と同様の方法で正極(正極層)及び空気電池を作製した。正極層として作製されたシートの第1細孔容積及び第2細孔容積の結果、正極層の体積抵抗率、炭素の表面官能基量、空気電池の放電試験の結果並びに体積エネルギー密度を、表2に示す。
(Comparative example 2-1)
A positive electrode (positive electrode layer) was prepared in the same manner as in Example 2-1, except that KNOBELL and sublimable powder were not added, and the mass ratio of ketjen black to binder was changed to 7: 3 in this order. And an air battery. As a result of the first pore volume and the second pore volume of the sheet prepared as the positive electrode layer, the volume resistivity of the positive electrode layer, the surface functional group amount of carbon, the result of the discharge test of the air cell, and the volume energy density are shown in FIG. Shown in 2.

実施例及び比較例において実施した、正極層として作製されたシートの細孔径分布、第1細孔容積及び第2細孔容積の測定方法、正極層の体積抵抗率の測定方法、正極層を構成する多孔質体に含まれる炭素の表面官能基量の測定方法、空気電池の放電試験の試験方法、並びに、体積エネルギー密度の算出方法について、以下に具体的に説明する。なお、正極層の体積抵抗率及び多孔質体に含まれる炭素の表面官能基量は、実施例2−1〜2−7及び比較例2−1に対してのみ測定された。   The pore diameter distribution of the sheet produced as the positive electrode layer, the method of measuring the first pore volume and the second pore volume, the method of measuring the volume resistivity of the positive electrode layer, and the positive electrode layer, which were carried out in Examples and Comparative Examples The method of measuring the amount of surface functional groups of carbon contained in the porous body, the test method of the discharge test of the air battery, and the method of calculating the volumetric energy density will be specifically described below. In addition, the volume resistivity of a positive electrode layer and the surface functional group amount of carbon contained in a porous body were measured only with respect to Examples 2-1 to 2-7 and Comparative Example 2-1.

(細孔径分布、第1細孔容積及び第2細孔容積)
正極層として作製されたシートについて水銀ポロシメトリー測定を行い、細孔径分布とともに第1細孔容積及び第2細孔容積を求めた。
(Pore size distribution, first pore volume and second pore volume)
The mercury porosimetry measurement was performed about the sheet | seat produced as a positive electrode layer, and 1st pore volume and 2nd pore volume were calculated | required with pore diameter distribution.

(放電試験)
空気電池を酸素雰囲気下で20分以上保持した後、電流密度0.1mA/cm2、放電カット電圧を2.0Vとし、放電試験を行った。なお、放電容量は、正極層として作製されたシートの単位質量当たりの容量で示されている。
(Discharge test)
After holding the air battery in an oxygen atmosphere for 20 minutes or more, a discharge test was performed with a current density of 0.1 mA / cm 2 and a discharge cut voltage of 2.0 V. In addition, discharge capacity is shown by the capacity | capacitance per unit mass of the sheet | seat produced as a positive electrode layer.

(正極層の体積抵抗率)
正極層として作製されたシートについて、株式会社三菱ケミカルアナリテック製の低抵抗率計(MCP-T610)および四探針プローブ(ECPプローブ)を用いて、正極層の体積抵抗率を計測した。正極層の体積抵抗率は、正極層の主面上で計測された。
(Volume resistivity of positive electrode layer)
The volume resistivity of the positive electrode layer was measured using a low resistivity meter (MCP-T610) and a four-point probe (ECP probe) manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd. for the sheet produced as the positive electrode layer. The volume resistivity of the positive electrode layer was measured on the main surface of the positive electrode layer.

(表面官能基量)
正極層の多孔質体に含まれる炭素の表面官能基量は、多孔質体の作製に用いられたケッチェンブラック及びクノーベルのそれぞれの表面官能基量の測定値を用いて、算出された。ケッチェンブラック及びクノーベルのそれぞれについて、Boehm法に従って不活性雰囲気下にて塩酸を添加した条件下において京都電子工業株式会社製の自動滴定装置を用いて水酸化ナトリウム溶液による逆滴定を行った。ケッチェンブラック及びクノーベルのそれぞれの表面官能基量は、上述した水酸化ナトリウムの消費量から全酸性官能基量を求めることによって測定された。ケッチェンブラックの表面官能基量及びクノーベルの表面官能基量を用い、各実施例及び比較例におけるケッチェンブラックとクノーベルとの比率から、各実施例及び比較例における炭素の表面官能基量を算出した。
(Surface functional group amount)
The amount of surface functional groups of carbon contained in the porous body of the positive electrode layer was calculated using the measured values of the amounts of surface functional groups of ketjen black and Knobel used in the preparation of the porous body. With respect to each of ketjen black and Knobel, back titration with a sodium hydroxide solution was carried out using an automatic titrator made by Kyoto Denshi Kogyo Co., Ltd. under the conditions where hydrochloric acid was added under an inert atmosphere according to the Boehm method. The surface functional group content of each of ketjen black and Knobel was measured by determining the total acid functional group content from the consumption of sodium hydroxide described above. The surface functional group amount of carbon in each Example and Comparative Example is calculated from the ratio of ketjen black and Knobel in each Example and Comparative Example using the surface functional group amount of Ketjen black and the surface functional group amount of Knovel did.

(体積エネルギー密度)
放電試験の開始から終了までに測定した電圧の平均値を平均放電電圧とする。放電試験の終了後、厚みゲージを用いて、正極の厚みと面積とを測定した。上記測定した正極の厚みに面積を掛け算した値を、正極の見かけの体積として算出する。なお、正極の見かけの体積として、正極層の厚みのみから求められた体積Aと、正極集電体層の厚みと正極層の厚みとの合計から求められた体積Bとが用いられた。すなわち、体積Aは、正極層のみの見かけの体積であり、体積Bは正極集電体層及び正極層の見かけの体積であった。上述した放電試験にて得た放電容量を、上記した正極の見かけの体積(体積Aまたは体積B)で除算した値を、正極の見かけの体積当たりの放電容量(mAh/cm3)として算出した。平均放電電圧(V)と、正極の見かけの体積当たりの放電容量(mAh/cm3)とを掛け算することで体積エネルギー密度(Wh/L)を算出した。表1及び表2には、体積Aを正極の見かけの体積として算出された体積エネルギー密度Aと、体積Bを正極の見かけの体積として算出された体積エネルギー密度Bとの両方が示されている。
(Volume energy density)
The average value of the voltages measured from the start to the end of the discharge test is taken as the average discharge voltage. After the discharge test, the thickness and the area of the positive electrode were measured using a thickness gauge. A value obtained by multiplying the measured thickness of the positive electrode by the area is calculated as an apparent volume of the positive electrode. As the apparent volume of the positive electrode, a volume A determined only from the thickness of the positive electrode layer and a volume B determined from the sum of the thickness of the positive electrode current collector layer and the thickness of the positive electrode layer were used. That is, the volume A was the apparent volume of only the positive electrode layer, and the volume B was the apparent volume of the positive electrode current collector layer and the positive electrode layer. The value obtained by dividing the discharge capacity obtained by the above-described discharge test by the apparent volume (volume A or volume B) of the above-described positive electrode was calculated as the discharge capacity (mAh / cm 3 ) per apparent volume of the positive electrode. . The volume energy density (Wh / L) was calculated by multiplying the average discharge voltage (V) and the apparent discharge capacity per volume of the positive electrode (mAh / cm 3 ). Tables 1 and 2 show both the volume energy density A calculated with the volume A as the apparent volume of the positive electrode and the volume energy density B calculated with the volume B as the apparent volume of the positive electrode .

Figure 2019057489
Figure 2019057489

表1に示された結果から分るように、比較例1−1の空気電池では、正極の膨張率が大きく、体積エネルギー密度が低かった。また、比較例1−1の空気電池では、放電容量も低かった。   As understood from the results shown in Table 1, in the air battery of Comparative Example 1-1, the expansion coefficient of the positive electrode was large, and the volumetric energy density was low. Moreover, in the air battery of Comparative Example 1-1, the discharge capacity was also low.

これに対して、実施例1−1〜1−3の空気電池では、第2細孔容積の増加に伴って正極の膨張率が抑制され、放電容量及び体積エネルギー密度が向上した。この結果から、第2細孔容積が第1細孔容積よりも大きい多孔質体を正極層として含む正極を備えている実施例1−1〜1−3の空気電池は、高い放電容量と高い体積エネルギー密度との両方を有することが分かった。   On the other hand, in the air batteries of Examples 1-1 to 1-3, the expansion coefficient of the positive electrode was suppressed as the second pore volume increased, and the discharge capacity and the volumetric energy density were improved. From this result, the air batteries of Examples 1-1 to 1-3 including the positive electrode including the porous body having the second pore volume larger than the first pore volume as the positive electrode layer have high discharge capacity and high It was found to have both volume energy density.

Figure 2019057489
Figure 2019057489

実施例1−1〜1−3及び比較例1−1の結果と同様に、第2細孔容積が第1細孔容積よりも大きい多孔質体を正極層として含む正極を備えている実施例2−1〜2−7の空気電池は、比較例2−1の空気電池よりも、高い放電容量と高い体積エネルギー密度との両方を有することが分かった。   Similar to the results of Examples 1-1 to 1-3 and Comparative Example 1-1, an example including a positive electrode including a porous body having a larger second pore volume than the first pore volume as a positive electrode layer. The air batteries of 2-1 to 2-7 were found to have both higher discharge capacity and higher volume energy density than the air battery of Comparative Example 2-1.

実施例2−1〜2−4の正極の多孔質体では、第2細孔容積が第1細孔容積よりも大きく、かつ、含まれる炭素の表面官能基量が0.3mmol/g以上1.4mmol/g以下の範囲内であった。さらに、実施例2−1〜2−4の正極では、正極層の体積抵抗率が5126mOhm・cm以下に抑制されていた。このような正極を備えた実施例2−1〜2−4の空気電池は、表2に示されるように、高い放電容量と高い体積エネルギー密度との両方を高いレベルで実現できた。   In the porous bodies of the positive electrodes of Examples 2-1 to 2-4, the second pore volume is larger than the first pore volume, and the surface functional group content of carbon contained is 0.3 mmol / g or more 1 .4 mmol / g or less. Furthermore, in the positive electrode of Examples 2-1 to 2-4, the volume resistivity of the positive electrode layer was suppressed to 5126 mOhm · cm or less. As shown in Table 2, the air batteries of Examples 2-1 to 2-4 equipped with such a positive electrode were able to achieve both high discharge capacity and high volume energy density at a high level.

実施例2−1〜2−4の正極を比較すると、第1細孔容積をV1、第2細孔容積をV2とした場合、V2/V1がより大きい正極は、より高い体積エネルギー密度を有していた。   Comparing the positive electrodes of Examples 2-1 to 2-4, assuming that the first pore volume is V1 and the second pore volume is V2, the positive electrode having a larger V2 / V1 has higher volume energy density. Was.

実施例2−5の正極の多孔質体では、第2細孔容積は第1細孔容積よりも大きかった。ただし、実施例2−5の正極では、多孔質体に含まれる炭素の表面官能基量が1.53mmol/gと大きく、0.3mmol/g以上1.4mmol/g以下の範囲外であった。また、実施例2−5の正極の正極層の体積抵抗率は、実施例2−1〜2−4の正極層よりも高かった。このような正極を備えた実施例2−5の空気電池は、高い放電容量を有しているものの、体積エネルギー密度は実施例2−1〜2−4の空気電池よりも低かった。   In the porous body of the positive electrode of Example 2-5, the second pore volume was larger than the first pore volume. However, in the positive electrode of Example 2-5, the surface functional group amount of carbon contained in the porous body was as large as 1.53 mmol / g and was outside the range of 0.3 mmol / g or more and 1.4 mmol / g or less . Moreover, the volume resistivity of the positive electrode layer of the positive electrode of Example 2-5 was higher than the positive electrode layer of Examples 2-1 to 2-4. Although the air battery of Example 2-5 provided with such a positive electrode has high discharge capacity, the volumetric energy density was lower than the air battery of Examples 2-1 to 2-4.

実施例2−6及び2−7の正極の多孔質体では、第2細孔容積は第1細孔容積よりも大きかった。ただし実施例2−6及び2−7の正極では、多孔質体に含まれる炭素の表面官能基量が0.19mmol/gと小さく、0.3mmol/g以上1.4mmol/g以下の範囲外であった。このような正極を備えた実施例2−6及び2−7の空気電池は、高い放電容量を有しているものの、体積エネルギー密度は実施例2−1〜2−4の空気電池よりも低かった。   In the porous bodies of the positive electrodes of Examples 2-6 and 2-7, the second pore volume was larger than the first pore volume. However, in the positive electrodes of Examples 2-6 and 2-7, the amount of surface functional groups of carbon contained in the porous body is as small as 0.19 mmol / g, which is out of the range of 0.3 mmol / g to 1.4 mmol / g. Met. Although the air batteries of Examples 2-6 and 2-7 provided with such a positive electrode have high discharge capacity, their volumetric energy density is lower than that of the air batteries of Examples 2-1 to 2-4. The

比較例2−1の正極の多孔質体は、第2細孔容積が第1細孔容積よりも小さかった。さらに、比較例2−1の正極では、多孔質体に含まれる炭素の表面官能基量が0.19mmol/gと小さく、0.3mmol/g以上1.4mmol/g以下の範囲外であった。このような正極を備えた比較例2−1の空気電池は、比較的高い放電容量を有しているものの、体積エネルギー密度は非常に低かった。   The porous body of the positive electrode of Comparative Example 2-1 had a second pore volume smaller than the first pore volume. Furthermore, in the positive electrode of Comparative Example 2-1, the amount of surface functional groups of carbon contained in the porous body was as small as 0.19 mmol / g and was outside the range of 0.3 mmol / g to 1.4 mmol / g. . Although the air battery of Comparative Example 2-1 provided with such a positive electrode has a relatively high discharge capacity, its volumetric energy density is very low.

以上、表2に示された結果から、第2細孔容積が第1細孔容積よりも大きく、かつ、含まれる炭素の表面官能基量が0.3mmol/g以上1.4mmol/g以下の範囲内である多孔質体を正極層として含む正極を備えている空気電池は、高い放電容量と高い体積エネルギー密度との両方を高いレベルで実現できることが分った。   As described above, from the results shown in Table 2, the second pore volume is larger than the first pore volume, and the amount of surface functional groups of carbon contained is 0.3 mmol / g or more and 1.4 mmol / g or less It has been found that an air battery comprising a positive electrode comprising a porous body in the range as a positive electrode layer can realize both high discharge capacity and high volume energy density at a high level.

本開示の空気電池は、高い放電容量と高い体積エネルギー密度とを有している。したがって、本開示の空気電池は、高容量電池として有用である。   The air battery of the present disclosure has high discharge capacity and high volumetric energy density. Thus, the air battery of the present disclosure is useful as a high capacity battery.

1 空気電池
11 電池ケース
11a 筒状部
11b 底部
11c 蓋部
12 負極
12a 負極層
12b 負極集電体
13 正極
13a 正極層
13b 正極集電体
14 電解質層
15 空気取り込み孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 air battery 11 battery case 11a cylindrical part 11b bottom part 11c lid part 12 negative electrode 12a negative electrode layer 12b negative electrode collector 13 positive electrode layer 13b positive electrode collector 14 electrolyte layer 15 air intake hole

Claims (12)

炭素を含む多孔質体を含む空気電池用正極であって、
前記多孔質体は、4nm以上100nm未満の細孔径を有する第1細孔と、100nm以上10μm以下の細孔径を有する第2細孔とを含み、
前記多孔質体において、前記第2細孔の累積細孔容積である第2細孔容積は、前記第1細孔の累積細孔容積である第1細孔容積よりも大きい、
空気電池用正極。
A positive electrode for an air battery comprising a porous body containing carbon, wherein
The porous body includes a first pore having a pore size of 4 nm or more and less than 100 nm, and a second pore having a pore size of 100 nm or more and 10 μm or less,
In the porous body, a second pore volume which is a cumulative pore volume of the second pores is larger than a first pore volume which is a cumulative pore volume of the first pores,
Positive electrode for air battery.
前記第1細孔容積と前記第2細孔容積との合計が、2.6cm3/g以上4.0cm3/g以下である、
請求項1に記載の空気電池用正極。
The sum of the second pore volume and the first pore volume is less 2.6 cm 3 / g or more 4.0 cm 3 / g,
The positive electrode for an air battery according to claim 1.
前記第2細孔容積が、1.4cm3/g以上3.0cm3/g以下である、
請求項1又は2に記載の空気電池用正極。
The second pore volume is 1.4 cm 3 / g or more and 3.0 cm 3 / g or less.
The air battery positive electrode according to claim 1.
前記多孔質体に含まれる前記炭素の表面官能基量が、0.3mmol/g以上1.4mmol/g以下である、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の空気電池用正極。
The surface functional group amount of the carbon contained in the porous body is 0.3 mmol / g or more and 1.4 mmol / g or less.
The air battery positive electrode according to any one of claims 1 to 3.
前記多孔質体に含まれる前記炭素の表面官能基量が、0.38mmol/g以上1.34mmol/g以下である、
請求項4に記載の空気電池用正極。
The surface functional group amount of the carbon contained in the porous body is 0.38 mmol / g or more and 1.34 mmol / g or less.
The air battery positive electrode according to claim 4.
前記空気電池用正極は、空気中の酸素を正極活物質として該酸素を酸化還元可能な正極層を含んでおり、
前記多孔質体は、前記正極層に含まれており、
前記正極層の主面上で計測した、前記主面と平行な方向における前記正極層の体積抵抗率が、5500mOhm・cm以下である、
請求項1〜5のいずれか1項に記載の空気電池用正極。
The air battery positive electrode includes a positive electrode layer that can be oxidized and reduced using oxygen in air as a positive electrode active material,
The porous body is contained in the positive electrode layer,
The volume resistivity of the positive electrode layer in the direction parallel to the main surface measured on the main surface of the positive electrode layer is 5500 mOhm · cm or less.
The air battery positive electrode according to any one of claims 1 to 5.
前記体積抵抗率が、2500mOhm・cm以下である、
請求項6に記載の空気電池用正極。
The volume resistivity is 2500 mOhm cm or less.
The air battery positive electrode according to claim 6.
前記第1細孔容積をV1、前記第2細孔容積をV2とした場合、1.4≦V2/V1が満たされる、
請求項1〜7のいずれか1項に記載の空気電池用正極。
Assuming that the first pore volume is V1 and the second pore volume is V2, 1.4 ≦ V2 / V1 is satisfied.
The air battery positive electrode according to any one of claims 1 to 7.
前記V1及び前記V2が、1.5≦V2/V1を満たす、
請求項8に記載の空気電池用正極。
The V1 and the V2 satisfy 1.5 ≦ V2 / V1.
The air battery positive electrode according to claim 8.
前記V1及び前記V2が、2.5≦V2/V1を満たす、
請求項9に記載の空気電池用正極。
The V1 and the V2 satisfy 2.5 ≦ V2 / V1.
The air battery positive electrode according to claim 9.
前記V1及び前記V2が、3≦V2/V1を満たす、
請求項10に記載の空気電池用正極。
The V1 and the V2 satisfy 3 ≦ V2 / V1.
The air battery positive electrode according to claim 10.
請求項1〜11のいずれか1項に記載の空気電池用正極と、
金属イオンを吸蔵及び放出可能な負極と、
前記正極と前記負極との間に配置された電解質層と、
を備えた空気電池。
The air battery positive electrode according to any one of claims 1 to 11,
An anode capable of absorbing and desorbing metal ions;
An electrolyte layer disposed between the positive electrode and the negative electrode;
An air battery equipped with
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