金屬空氣電池的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬空氣電池。
【背景技術】
[0002]利用氧作為正極活性物質的空氣電池具有能量密度高等許多優(yōu)點。作為空氣電池，例如已知有鐵空氣電池、鋅空氣電池等金屬空氣電池。金屬空氣電池一般具備含有導電性材料(例如碳材料)和粘結劑的空氣極(正極)、含有負極活性物質(金屬、合金等)的負極、以及介于空氣極與負極之間的電解質。使用液態(tài)的電解質(電解液)時，電解液以浸滲于作為絕緣性多孔體的隔離件的狀態(tài)配置于空氣極與負極之間。
[0003]作為與這樣的空氣電池相關的技術，例如專利文獻I中公開了如下技術:在具備鋅負極和空氣極的鋅空氣電池中，在空氣極中添加二氧化碳吸收劑，上述空氣極是在金屬網(wǎng)中填充以金屬氧化物、石墨、活性炭以及氟系粘合劑為主成分的正極材料而成的。另外，專利文獻2中公開了在空氣極與具有空氣孔的正極殼體之間具備二氧化碳吸收劑的空氣電池。另外，專利文獻3中公開了如下技術:在具備將防水膜貼合于催化劑片而成的結構的空氣極和擴散紙的空氣電池中，在空氣極的防水膜面與擴散紙之間配置內包有樹脂膜的二氧化碳吸收劑，上述述催化劑片是將以金屬氧化物、石墨、活性炭以及氟系粘合劑為主成分的正極催化劑層貼合于集電體而成的。另外，專利文獻4中公開了在空氣極與具有空氣孔的正極殼體之間配置有二氧化碳吸收體的空氣電池，上述二氧化碳吸收體的表面層為具有細孔的樹脂膜，內面層由浸滲有二氧化碳吸收劑的多孔體構成。另外，專利文獻5中公開了在底面設有空氣供給孔的正極殼體內設置正極催化劑層和配置于其空氣擴散側的防水膜，在該防水膜與空氣供給孔之間設置二氧化碳吸收層而成的空氣紐扣電池。
[0004]現(xiàn)有技術文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本特開2000-3735號公報
[0007]專利文獻2:日本特開2007-141745號公報
[0008]專利文獻3:日本特開2005-26144號公報
[0009]專利文獻4:日本特開平7-37624號公報
[0010]專利文獻5:日本特開昭62-272478號公報

【發(fā)明內容】

[0011]在專利文獻I?5中公開的現(xiàn)有技術中，認為由于使用了二氧化碳吸收劑，所以能夠降低混入空氣電池內的二氧化碳。然而，在這些技術中，在空氣極(正極)側配置二氧化碳吸收劑。認為二氧化碳吸收劑因吸收二氧化碳而膨脹，因此如果在空氣極側配置二氧化碳吸收劑，則在二氧化碳吸收劑膨脹時空氣極有可能破損。如果空氣極破損，則可能阻礙氧的供給，因此在現(xiàn)有技術中，有可能空氣電池的性能降低。另外，例如對于金屬空氣一次電池而言，由于負極活性物質因反應而劣化，所以為了將電池的性能保持在一定程度以上，要更換負極活性物質。這里，在更換負極活性物質時，也考慮了更換電解質、空氣極的方式。然而，如果也更換電解質、空氣極，則要更換金屬空氣一次電池的許多構成要素，因此成本容易增加。因此，從抑制成本增加的觀點出發(fā)，優(yōu)選不更換空氣極。如果將專利文獻I?5中公開的技術應用于不更換空氣極的金屬空氣電池，則由于不更換二氧化碳吸收劑，所以隨著時間推移而二氧化碳的吸收能力容易降低。如果二氧化碳的吸收能力降低，則例如電解液中含有的離子與二氧化碳發(fā)生反應而生產碳酸化合物。如果空氣極的細孔被該碳酸化合物堵塞，則會阻礙空氣的供給。此外，如果在碳酸化合物的生成反應中被使用而電解液中含有的離子減少，則負極中的電化學反應的發(fā)生頻率降低，所以電池的性能容易降低。即，在專利文獻I?5中公開的技術存在電池的性能容易降低的問題。
[0012]因此，本發(fā)明的課題在于提供一種能夠抑制電池性能降低的金屬空氣電池。
[0013]本發(fā)明人經(jīng)過深入研究，結果發(fā)現(xiàn)通過使可取出地構成的金屬空氣電池的負極中含有二氧化碳吸收劑，能夠在更換負極時回收二氧化碳吸收劑，因此能夠抑制電池性能的降低。本發(fā)明是基于該見解而完成的。
[0014]為了解決上述課題，本發(fā)明采用以下方式。gp，
[0015]本發(fā)明是一種金屬空氣電池，具備負極、正極、配置于負極與正極之間的電解質、和收容它們的外裝體，負極能夠從外裝體中取出，負極中具備負極活性物質、二氧化碳吸收齊U、和收容它們的導電性收容體。
[0016]這樣構成的金屬空氣電池能夠將二氧化碳吸收劑與負極活性物質一起從外裝體中取出。通過取出二氧化碳吸收劑，能夠將二氧化碳吸收性能降低了的二氧化碳吸收劑更換成二氧化碳吸收性能沒有降低的二氧化碳吸收劑，因此能夠將二氧化碳的吸收性能保持在一定水準以上。通過將二氧化碳的吸收性能保持在一定水準以上，能夠抑制金屬空氣電池內的碳酸化合物的生成，因此能夠抑制電池性能的降低。
[0017]另外，在上述本發(fā)明中，二氧化碳吸收劑優(yōu)選為選自MgO、堿石灰、燒堿石棉、Li2Zr03、Li4Si04、氧化鈣、類水滑石化合物、沸石、金屬有機結構體(MOF)、L120和Na2O中的I種或2種以上的物質。通過成為這樣的方式，能夠容易地得到可抑制電池性能降低的金屬空氣電池。
[0018]另外，在上述本發(fā)明中，二氧化碳吸收劑是選自氫氧化鋰、氫氧化鈣和氫氧化鈉中的I種或2種以上的物質，且電解質可以是與上述二氧化碳吸收劑不同的物質。這樣的方式也能夠容易地得到可抑制電池性能降低的金屬空氣電池
[0019]另外，在上述本發(fā)明中，二氧化碳吸收劑是選自氫氧化鋰、氫氧化鈣和氫氧化鈉中的I種或2種以上的物質，并且在電解質中含有與上述二氧化碳吸收劑相同的物質、且電解質的鹽溶解量可以為過飽和。這樣的方式也能夠容易地得到可抑制電池性能降低的金屬空氣電池。
[0020]另外，在上述本發(fā)明中，負極活性物質優(yōu)選含有選自Fe、Zn、Pb、Sn、Cd、Al、Mg和Ca中的至少I種以上。通過成為這樣的方式，能夠容易地得到可抑制電池性能降低的金屬空氣電池。
[0021]另外，在上述本發(fā)明中，優(yōu)選電解質為水系電解液且該水系電解液中含有選自L1H, KOH、NaOH, RbOH, CsOH, Ca(OH)2和Sr(OH)2中的電解質鹽。通過成為這樣的方式，能夠容易地得到可抑制電池性能降低的金屬空氣電池。
[0022]另外，在上述本發(fā)明中，可以在正極中使用氧作為發(fā)生電化學反應的正極活性物質。通過成為這樣的方式，能夠容易地得到可抑制電池性能降低的金屬空氣電池。
[0023]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供可抑制電池性能降低的金屬空氣電池。
【附圖說明】
[0024]圖1是說明本發(fā)明的金屬空氣電池10的截面圖。
[0025]圖2是說明負極11的圖。
[0026]圖3是說明負極21的圖。
[0027]圖4是說明本發(fā)明的金屬空氣電池20的截面圖。
【具體實施方式】
[0028]以下，參照附圖對本發(fā)明進行說明。在以下附圖中，有時省略部分重復的符號。應予說明，以下所示的方式是本發(fā)明的例示，本發(fā)明并不限定于以下所示的方式。
[0029]圖1是說明本發(fā)明的金屬空氣電池的截面圖。圖1中示出作為本發(fā)明的金屬空氣電池的一個方式的鐵空氣一次電池10(以下，有時簡稱為“電池10”)。圖1中簡化地表示了電池10。如圖1所示，電池10具備含有作為負極活性物質發(fā)揮功能的鐵的負極11、正極
12、配置于負極11與正極12之間且保持配置于負極11與正極12之間的電解質13的隔離件14、與負極11連接的負極集電體15、與正極12連接的正極集電體16、以及收容它們的外裝體17，外裝體17的一部分由防水膜18構成。負極11為片狀，以能夠從外裝體17中取出的方式構成。正極12形成為使用粘合劑將使正極12中的氧(正極活性物質)的反應容易發(fā)生的催化劑保持于導電性部件的結構。電解質13是含有KOH的電解液(以下，有時稱為“電解液13”)。隔離件14是具有能夠保持電解液13的空隙、孔的樹脂制的多孔部件。負極集電體15和正極集電體16在向外部提取電時等使用。另外，外裝體17以能夠使存在于外裝體17周圍的空氣介由構成其一部分的防水膜18向正極12擴散的方式構成。電池10以使用防水膜18等來防止電解液13從外裝體17泄漏的方式構成。
[0030]通過使空氣中含有的氧到達正極12并發(fā)生放電反應而使電池10工作時，在負極11發(fā)生由下述式(I)表示的反應，在正極12發(fā)生由下述式(2)表示的反應。
[0031]Fe+20F — Fe(0H)2+2e、..式(I)