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空気電池
空气电池
公開番号: JP2019029287A
公开（公告）号: JP2019029287A
出願番号: JP2017150019
申请号: JP2017150019
出願人: トヨタ自動車株式会社
申请（专利权）人: 丰田汽车株式会社
発明者: 広瀬 寛
发明（设计）人: 広瀬 寛
代理人: 山本 典輝,山下 昭彦,岸本 達人
代理人: 山本 典輝,山下 昭彦,岸本 達人
国際特許分類: H01M 12/06,H01M 4/86
国际分类号: H01M 12/06,H01M 4/86
公開日: 2019-02-21
公开日: 2019-02-21
出願日: 2017-08-02
申请日: 2017-08-02
要約:
摘要:
【課題】高レートでの放電が可能な空気電池を提供する。【解決手段】 正極と、電解液を含むセパレータと、負極と、を有する空気電池であって、正極は、同一平面上に、担体と、担体に多層に担持された触媒を含む触媒層と、を複数有するとともに、各触媒層間に隙間を有し、各触媒層は、セパレータに接触しているとともに、セパレータ平面よりも突出していることを特徴とする空気電池とする。【選択図】図１
【课题】 本发明提供一种能够以高速率进行放电的空气电池。【解决方案】 本发明提供一种空气电池，其具有正极、含有电解液的隔膜和负极，正极在同一平面上，具有多个载体和在载体上多层担载的含有催化剂的催化剂层的同时，还具有多个催化剂层，在各催化剂层间具有间隙，各催化剂层与隔板接触，并且与隔板接触，一种空气电池，其特征在于，比隔板平面更突出。【选择图】 图1
発明の詳細な説明:
说明书:
本願は、空気電池を開示する。
本申请公开了空气电池。
正極活物質として酸素を利用する空気電池は、エネルギー密度が高く、小型化及び軽量化が容易である等の多くの利点を有している。空気電池に関する技術として、例えば特許文献１には、金属線メッシュである集電体を導電助剤で被覆した後、触媒層シートをプレス圧着した空気極を有する空気電池が開示されている。
作为正极活性物质利用氧的空气电池具有能量密度高、容易小型化及轻量化等多种优点。作为与空气电池相关的技术，例如在专利文献1中公开了一种空气电池，其具有将作为金属线网的集电体用导电助剂包覆后，对催化剂层片进行加压压接而得到的空气极。
また、特許文献２には、平面領域における導電性材料の平均担持量が、０．３ｍｇ／ｃｍ２〜９．０ｍｇ／ｃｍ２の範囲内である空気極を有する非水空気電池が開示されている。
另外，在专利文献2中，公开了一种具有平面区域中的导电性材料的平均担载量为0.3 mg / cm2 ~ 9.0 mg / cm2的范围内的空气极的非水空气电池。
特開平０７−２２０７２６号公報国際公開第２０１０−１００７５２号公報
日本特开平07 - 220726号公报国际公开第2010 - 100752号公报
特許文献１に開示されている空気電池は、触媒層が平面上に均一に存在しているため、触媒層の空隙が電解液で埋まってしまい、空気の拡散に時間がかかるため、高抵抗であり、高レートでの放電が困難であるという問題があった。
在专利文献1所公开的空气电池中，由于催化剂层均匀地存在于平面上，因此催化剂层的空隙被电解液填埋，空气的扩散耗费时间，因此为高电阻，存在高速率下的放电困难的问题。
そこで本開示は、高レートでの放電が可能な空気電池を提供することを課題とする。
因此，本发明的课题在于提供一种能够以高速率进行放电的空气电池。
上記課題を解決するために、本開示は以下の手段をとる。すなわち、本開示は、正極と、電解液を含むセパレータと、負極と、を有する空気電池であって、正極は、同一平面上に、担体と、担体に多層に担持された触媒を含む触媒層と、を複数有するとともに、各触媒層間に隙間を有し、各触媒層は、セパレータに接触しているとともに、セパレータ平面よりも突出していることを特徴とする空気電池である。
为了解决上述课题，本公开采取以下的手段。即，本公开是具有正极、含有电解液的隔膜和负极的空气电池，正极在同一平面上，具有多个载体和在载体上多层担载的含有催化剂的催化剂层的同时，还具有多个催化剂层，在各催化剂层间具有间隙，各催化剂层与隔板接触，并且与隔板接触，一种空气电池，其特征在于，比隔板平面更突出。
本開示によれば、高レートでの放電が可能な空気電池を提供することができる。
发明效果根据本发明，能够提供一种能够以高速率进行放电的空气电池。
本開示の一実施形態に係る空気電池の構造を模式的に示す図である。図１に示す空気電池の正極を構成する一つの正極ユニットと、セパレータとの境界部分の断面を模式的に示す図である。本開示の他の実施形態に係る空気電池の正極ユニットと、セパレータとの境界部分の断面を模式的に示す図であり、図２に対応する図である。図２に相当する断面のＳＥＭ画像である。図４と同一の断面における、担体（正極集電体）と触媒層との境界部分の拡大ＳＥＭ画像である。触媒層の厚みと得られる電流密度との関係を示す図である。触媒層と担体（正極集電体）との合計厚みと得られる電流密度との関係を示す図である。
是示意性地表示本发明的一个实施方式的空气电池的结构的图。图2B是示意性地表示构成图1所示的空气电池的正极的一个正极单元与隔膜的边界部分的截面的图。是示意性地表示本公开的其他实施方式的空气电池的正极单元与隔板的边界部分的截面的图，图2B是与图2对应的图。是相当于图2的剖面的SEM图像。是与图4相同的截面中的、载体（正极集电体）与催化剂层的边界部分的放大SEM图像。是表示催化剂层的厚度与所得到的电流密度的关系的图。是表示催化剂层与载体（正极集电体）的合计厚度与所得到的电流密度的关系的图。
以下、本開示について説明する。なお、以下に示す形態は本開示の例示であり、本開示は以下に示す形態に限定されない。
以下，对本公开进行说明。另外，以下所示的方式是本公开的例示，本公开并不限定于以下所示的方式。
本開示の空気電池は、正極と、電解液を含むセパレータと、負極と、を有する空気電池であって、正極は、同一平面上に、担体と、担体に多層に担持された触媒を含む触媒層と、を複数有するとともに、各触媒層間に隙間を有し、各触媒層は、セパレータに接触しているとともに、セパレータ平面よりも突出していることを特徴とする。
本公开的空气电池是具有正极、含有电解液的隔膜和负极的空气电池，正极在同一平面上，具有多个载体和在载体上多层担载的含有催化剂的催化剂层的同时，还具有多个催化剂层，在各催化剂层间具有间隙，各催化剂层与隔板接触，并且与隔板接触，其特征在于，比隔板平面更突出。
図１に、本開示の一実施形態に係る空気電池の構造を模式的に示す。図１に示す空気電池は、正極と、電解液を含むセパレータと、負極と、を有する。正極は、正極集電体としても機能する担体と、担体に多層に担持された触媒を含む触媒層と、を複数有する。以下、一つの担体（正極集電体）に触媒層が形成されたものを「正極ユニット」と称する。図２に、図１に示す空気電池の正極を構成する一つの正極ユニットと、セパレータとの境界部分の断面を模式的に示す。以下、図１、２を参照しつつ、本開示に係る空気電池が有する各構成について説明する。
图1示意性地示出了根据本公开的实施方式的空气电池的结构。图1所示的空气电池具有正极、含有电解液的隔膜和负极。正极具有多个作为正极集电体发挥功能的载体、和在载体上多层担载的含有催化剂的催化剂层。以下，将在一个载体（正极集电体）上形成有催化剂层的单元称为“正极单元” 。图2所示，示意性地表示构成图1所示的空气电池的正极的一个正极单元与隔膜的边界部分的截面。以下，参照图1 、图2 ，对本发明的空气电池所具有的各结构进行说明。
＜正極＞正極は、酸素を活物質として、酸素の酸化還元反応を行う電極（空気極）である。図１に示すように、正極は、同一平面上に、担体と、担体に多層に担持された触媒を含む触媒層と、を複数有する。
発明の詳細な説明:
说明书:
本願は、空気電池を開示する。
本申请公开了空气电池。
正極活物質として酸素を利用する空気電池は、エネルギー密度が高く、小型化及び軽量化が容易である等の多くの利点を有している。空気電池に関する技術として、例えば特許文献１には、金属線メッシュである集電体を導電助剤で被覆した後、触媒層シートをプレス圧着した空気極を有する空気電池が開示されている。
作为正极活性物质利用氧的空气电池具有能量密度高、容易小型化及轻量化等多种优点。作为与空气电池相关的技术，例如在专利文献1中公开了一种空气电池，其具有将作为金属线网的集电体用导电助剂包覆后，对催化剂层片进行加压压接而得到的空气极。
また、特許文献２には、平面領域における導電性材料の平均担持量が、０．３ｍｇ／ｃｍ２〜９．０ｍｇ／ｃｍ２の範囲内である空気極を有する非水空気電池が開示されている。
另外，在专利文献2中，公开了一种具有平面区域中的导电性材料的平均担载量为0.3 mg / cm2 ~ 9.0 mg / cm2的范围内的空气极的非水空气电池。
特開平０７−２２０７２６号公報国際公開第２０１０−１００７５２号公報
日本特开平07 - 220726号公报国际公开第2010 - 100752号公报
特許文献１に開示されている空気電池は、触媒層が平面上に均一に存在しているため、触媒層の空隙が電解液で埋まってしまい、空気の拡散に時間がかかるため、高抵抗であり、高レートでの放電が困難であるという問題があった。
在专利文献1所公开的空气电池中，由于催化剂层均匀地存在于平面上，因此催化剂层的空隙被电解液填埋，空气的扩散耗费时间，因此为高电阻，存在高速率下的放电困难的问题。
そこで本開示は、高レートでの放電が可能な空気電池を提供することを課題とする。
因此，本发明的课题在于提供一种能够以高速率进行放电的空气电池。
上記課題を解決するために、本開示は以下の手段をとる。すなわち、本開示は、正極と、電解液を含むセパレータと、負極と、を有する空気電池であって、正極は、同一平面上に、担体と、担体に多層に担持された触媒を含む触媒層と、を複数有するとともに、各触媒層間に隙間を有し、各触媒層は、セパレータに接触しているとともに、セパレータ平面よりも突出していることを特徴とする空気電池である。
为了解决上述课题，本公开采取以下的手段。即，本公开是具有正极、含有电解液的隔膜和负极的空气电池，正极在同一平面上，具有多个载体和在载体上多层担载的含有催化剂的催化剂层的同时，还具有多个催化剂层，在各催化剂层间具有间隙，各催化剂层与隔板接触，并且与隔板接触，一种空气电池，其特征在于，比隔板平面更突出。
本開示によれば、高レートでの放電が可能な空気電池を提供することができる。
发明效果根据本发明，能够提供一种能够以高速率进行放电的空气电池。
本開示の一実施形態に係る空気電池の構造を模式的に示す図である。図１に示す空気電池の正極を構成する一つの正極ユニットと、セパレータとの境界部分の断面を模式的に示す図である。本開示の他の実施形態に係る空気電池の正極ユニットと、セパレータとの境界部分の断面を模式的に示す図であり、図２に対応する図である。図２に相当する断面のＳＥＭ画像である。図４と同一の断面における、担体（正極集電体）と触媒層との境界部分の拡大ＳＥＭ画像である。触媒層の厚みと得られる電流密度との関係を示す図である。触媒層と担体（正極集電体）との合計厚みと得られる電流密度との関係を示す図である。
是示意性地表示本发明的一个实施方式的空气电池的结构的图。图2B是示意性地表示构成图1所示的空气电池的正极的一个正极单元与隔膜的边界部分的截面的图。是示意性地表示本公开的其他实施方式的空气电池的正极单元与隔板的边界部分的截面的图，图2B是与图2对应的图。是相当于图2的剖面的SEM图像。是与图4相同的截面中的、载体（正极集电体）与催化剂层的边界部分的放大SEM图像。是表示催化剂层的厚度与所得到的电流密度的关系的图。是表示催化剂层与载体（正极集电体）的合计厚度与所得到的电流密度的关系的图。
以下、本開示について説明する。なお、以下に示す形態は本開示の例示であり、本開示は以下に示す形態に限定されない。
以下，对本公开进行说明。另外，以下所示的方式是本公开的例示，本公开并不限定于以下所示的方式。
本開示の空気電池は、正極と、電解液を含むセパレータと、負極と、を有する空気電池であって、正極は、同一平面上に、担体と、担体に多層に担持された触媒を含む触媒層と、を複数有するとともに、各触媒層間に隙間を有し、各触媒層は、セパレータに接触しているとともに、セパレータ平面よりも突出していることを特徴とする。
本公开的空气电池是具有正极、含有电解液的隔膜和负极的空气电池，正极在同一平面上，具有多个载体和在载体上多层担载的含有催化剂的催化剂层的同时，还具有多个催化剂层，在各催化剂层间具有间隙，各催化剂层与隔板接触，并且与隔板接触，其特征在于，比隔板平面更突出。
図１に、本開示の一実施形態に係る空気電池の構造を模式的に示す。図１に示す空気電池は、正極と、電解液を含むセパレータと、負極と、を有する。正極は、正極集電体としても機能する担体と、担体に多層に担持された触媒を含む触媒層と、を複数有する。以下、一つの担体（正極集電体）に触媒層が形成されたものを「正極ユニット」と称する。図２に、図１に示す空気電池の正極を構成する一つの正極ユニットと、セパレータとの境界部分の断面を模式的に示す。以下、図１、２を参照しつつ、本開示に係る空気電池が有する各構成について説明する。
图1示意性地示出了根据本公开的实施方式的空气电池的结构。图1所示的空气电池具有正极、含有电解液的隔膜和负极。正极具有多个作为正极集电体发挥功能的载体、和在载体上多层担载的含有催化剂的催化剂层。以下，将在一个载体（正极集电体）上形成有催化剂层的单元称为“正极单元” 。图2所示，示意性地表示构成图1所示的空气电池的正极的一个正极单元与隔膜的边界部分的截面。以下，参照图1 、图2 ，对本发明的空气电池所具有的各结构进行说明。
＜正極＞正極は、酸素を活物質として、酸素の酸化還元反応を行う電極（空気極）である。図１に示すように、正極は、同一平面上に、担体と、担体に多層に担持された触媒を含む触媒層と、を複数有する。