作為裡鹽，例如可舉出LiPFe、LiBF4、LiCl〇4和LiAsFe等無機(jī)裡鹽；LiCFsSOs、 LiN(SO2CF3)2(簡(jiǎn)稱Li-TFSA)、LiN(SO2C2F5)2及LiC(SO2CF3) 3等有機(jī)裡鹽等。
[0128] 作為非水溶劑，例如可舉出碳酸亞己醋巧C)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二甲醋 值MC)、碳酸二己醋值EC)、碳酸甲己醋（EMC)、碳酸己醋、碳酸亞了醋、丫-了內(nèi)醋、環(huán)了諷、 己膳、1，2-二甲氧基甲燒、1，3-二甲氧基丙烷、二己離、四氨快喃、2-甲基四氨快喃及該些 的混合物等。
[0129] 另外，也可W使用離子性液體作為非水溶劑。作為離子性液體，例如可舉出 N，N，N-S甲基-N-丙基錠-雙（S氣甲橫酷基）亞胺（簡(jiǎn)稱；TMPA-TFSA)、N-甲基-N-丙 基嗽晚.鐵.-雙（S氣甲橫酷基）亞胺（簡(jiǎn)稱；PP13-TFSA)、N-甲基-N-丙基化咯燒，鐵-雙 (S氣甲橫酷基）亞胺（簡(jiǎn)稱；P13-TFSA)、N-甲基-N- 了基化咯燒,鐵.-雙（S氣甲橫酷 基）亞胺（簡(jiǎn)稱；P14-TFSA)、N，N-二己基-N-甲基-N-(2-甲氧基己基）錠-雙氣甲橫 酷基）亞胺（簡(jiǎn)稱；DEME-TFSA)等脂肪族季錠鹽，1-己基-3-甲基咪挫鐵氨氣酸鹽-(S 氣甲橫酉先基）亞胺（l-ethyl-3-methylimidazoliumfluorohydrogenate(trifluoromethan esulfonyl)amide)(簡(jiǎn)稱；emim化F)2,3F-TFSA)等。從具有高粘度的傾向W及防止電解液的 漏液的觀點(diǎn)考慮，可W說優(yōu)選離子性液體。
[0130] 非水系電解液中的裡鹽的濃度例如可處在0.3mol/L~3mol/L的范圍內(nèi)。
[0131] 通過將聚合物添加至非水電解液中并進(jìn)行凝膠化，可得到非水系凝膠電解質(zhì)。作 為非水電解液的凝膠化所使用的聚合物，例如可舉出聚環(huán)氧己燒（PEO)、聚丙締膳（PAN)或 聚甲基丙締酸甲醋（PMMA)等。
[0132] 作為水系電解質(zhì)，可舉出在水中含有裡鹽的水系電解液。作為裡鹽，例如可舉出 LiOH、LiCl、LiN〇3、C&COaLi等。
[0133] 作為固體電解質(zhì)，例如可使用Li-La-Ti-0系固體電解質(zhì)等。
[0134] (分隔體）
[01巧]為了確保正極與負(fù)極之間的絕緣性，在正極與負(fù)極之間可配置包含絕緣性多孔體 的分隔體。典型地，通過包含絕緣性多孔體的分隔體含浸電解質(zhì)，能夠確保正極與負(fù)極之間 的絕緣性及裡離子傳導(dǎo)性。
[0136] 另外，在采用將W正極-電解質(zhì)-負(fù)極的順序配置的層疊體反復(fù)重疊多層的結(jié)構(gòu) 時(shí)，從安全性的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選在屬于不同的層疊體的正極與負(fù)極之間具有分隔體。
[0137] 作為分隔體，例如可舉出聚己締、聚丙締等的多孔膜；W及樹脂無紡布、玻璃纖維 無紡布等無紡布等。
[013引（電池殼體）
[0139] 裡空氣電池通常具有收納正極、負(fù)極、電解質(zhì)等的電池殼體。作為電池殼體的形 狀，具體可舉出硬幣型、平板型、圓筒型、層壓型等。電池殼體只要能夠向正極供給氧即可， 可W是具有可吸入來自外部的氧的孔（空氣孔）的開放式電池殼體，或者可W是封閉式電 池殼體。
[0140] 開放式電池殼體具有至少正極可與含氧氣體充分接觸的結(jié)構(gòu)。另一方面，對(duì)于封 閉式電池殼體，可設(shè)有含氧氣體的導(dǎo)入管和排氣管。作為供給至正極的含氧氣體，例如可舉 出純氧和空氣，優(yōu)選純氧，因?yàn)閮?yōu)選氧濃度高。
[0141] 實(shí)施例
[014引[碳材料的制作]
[01創(chuàng)（實(shí)施例1~4,比較例1)
[0144] 基于圖3所示的流程，按如下操作制作碳材料。
[0145] 作為碳材料的起始原料，使用液體狀的含氮的酪醒樹脂型酪樹脂（商品名：7X /號(hào)^KDIC社制）（含氮的熱固性樹脂原料），與作為固化劑的硫酸W90:10(wt%)的 比例混合。
[0146] 接著，將含氮的酪醒樹脂型酪樹脂與硫酸的混合物成形為片狀。重疊多個(gè)得到的 片，通過卷對(duì)卷方法進(jìn)行成形。成形后，在氧氣氛下（氧濃度60vol%)進(jìn)行熱處理（300°C 下加熱3小時(shí)）而使之不烙化。接下來，進(jìn)行切割，得到外徑12mm、厚度1mm的樹脂原料成 形體。
[0147]其后，將樹脂原料成形體在真空中（0.IMPa)、Wl〇°C/min的升溫速度從室溫升 溫直至表1所示的溫度（實(shí)施例1 ;600°C，實(shí)施例2 ;800°C，實(shí)施例3 ;1000°C，實(shí)施例4 ; 1500°C，比較例1 ;3000°C)，進(jìn)行碳化。
[0148] 對(duì)于得到的碳材料各自進(jìn)行表面的鏡面研磨。使用在包含水和研磨助劑的研磨液 中分散10%的平均粒徑2ymW下的破碎氧化侶磨粒而成的研磨液來實(shí)施鏡面研磨。利用 圖像測(cè)定機(jī)來確認(rèn)表面的鏡面狀態(tài)。另外，在利用測(cè)微計(jì)計(jì)測(cè)公差時(shí)，外徑為0. 2mm，厚度為 0? 1mm。
[0149][碳材料的評(píng)價(jià)^
[0150] 對(duì)實(shí)施例1~4、比較例1的碳材料，按如下操作測(cè)定N/C比、化咯/C比、化晚/C 比、G/D比、面間距、a軸微晶尺寸、C軸微晶尺寸W及電阻。 帥](N/C比）
[015引利用X射線光電子能譜（津島制作所，ESCA-3300)測(cè)定碳材料所包含的氮與碳的 摩爾比（N/C比）。結(jié)果示于表1。
[015引（化咯/C比）
[0154] 按如下操作測(cè)定碳材料所包含的化咯與碳的摩爾比（化咯/C比）。結(jié)果示于表 1〇
[0155] 首先，通過X射線光電子能譜OffS法）測(cè)定N/C比。另一方面，通過XI^S法，將Nls 波譜多重峰分離成化晚成分、化咯成分、氧化物成分和第四成分四種成分，計(jì)算出氮中的化 咯比例（化咯/N比）。接下來，從測(cè)定的N/C比與化咯/N比計(jì)算出化咯/C比。
[0156](化晚/C比）
[0157] 按如下操作測(cè)定碳材料所包含的化晚與碳的摩爾比（化晚/C比）。結(jié)果示于表 1〇
[0158] 首先，通過X射線光電子能譜OffS法）測(cè)定N/C比。另一方面，通過XI^S法，將Nls 波譜多重峰分離成化晚成分、化咯成分、氧化物成分和第四成分四種成分，計(jì)算出氮中的化 晚比例（化晚/N比）。接下來，從測(cè)定的N/C比與化晚/N比計(jì)算出化晚/C比。
[0159][表U
[0160]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 鋰空氣電池正極用碳材料，其是構(gòu)成鋰空氣電池的正極的碳材料，其特征在于， 以相對(duì)于碳的摩爾比計(jì)，含有1.9X KT2以上的氮， 并且為玻璃狀。
2. 如權(quán)利要求1所述的鋰空氣電池正極用碳材料，其中，氮相對(duì)于碳的摩爾比為 1. 90 X KT2~2. IOXHT20
3. 如權(quán)利要求1所述的鋰空氣電池正極用碳材料，其中，氮相對(duì)于碳的摩爾比為 L 95 X KT2~2. 25X10 _2。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的鋰空氣電池正極用碳材料，其中，含有吡咯并且吡咯相對(duì)于 碳的摩爾比為I. 44X KT2~1. 52X10'
5. 如權(quán)利要求1或3所述的鋰空氣電池正極用碳材料，其中，含有吡啶并且吡啶相對(duì)于 碳的摩爾比為〇? 47 X KT2~0? 50 X 10 '
6. 鋰空氣電池，其具備正極、負(fù)極以及介于所述正極和所述負(fù)極之間的電解質(zhì)，其特征 在于，所述正極含有權(quán)利要求1~5任一項(xiàng)所述的碳材料。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種與以往的碳材料相比，顯示了高容量的鋰空氣電池正極用碳材料。鋰空氣電池正極用碳材料，其構(gòu)成鋰空氣電池的正極，特征在于，以相對(duì)于碳的摩爾比計(jì)含有1.9×10-2以上的氮并且為玻璃狀。本發(fā)明還提供具備包含了該碳材料的正極的鋰空氣電池。
【IPC分類】H01M12-08, H01M4-96
【公開號(hào)】CN104756310
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201380055410
【發(fā)明人】飯坂浩文, 岸本武亮
【申請(qǐng)人】豐田自動(dòng)車株式會(huì)社, 日清紡控股株式會(huì)社
【公開日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2013年9月30日
【公告號(hào)】DE112013005116T5, WO2014065082A1