的混合物等。非水类电解液中的锂盐 的浓度是例如〇? 5?3mol/L〇
[0112] 在本发明中，作为非水类电解液或者非水溶剂，优选使用粘性高的材料。作为粘 性高的非水类电解液或者非水溶剂，可以列举出例如离子性液体等。作为离子性液体，可 以举出例如N-甲基-N-丙基哌啶鑰双（三氟甲烷磺酰）酰胺（PP13TFSA)、N-甲基-N-丙 基吡咯烷双（三氟甲磺酰基）酰胺（P13TFSA)、N- 丁基-N-甲基吡咯烷双（三氟甲磺酰 基）酰胺（P14TFSA)、N，N-二乙基-N-甲基-N-(2-甲氧基乙基）铵双（三氟甲磺酰）酰胺 (DEMETFSA)、N，N，N-三甲基-N-丙基铵双（三氟甲磺酰）酰胺（TMPATFSA)等。
[0113] 为了使上述非水溶剂中的、用上述式（II)或者（III)表示的氧还原反应发生，更 优选在氧自由基中使用稳定的电解液溶剂。作为这样的非水溶剂的例子，可以举出乙腈 (AcN)、1，2-二甲氧基乙烷（DME)、二甲基亚砜（DMSO)、N-甲基-N-丙基哌啶鑰双（三氟甲 烷磺酰）酰胺（PP13TFSA)、N-甲基-N-丙基吡咯烷双（三氟甲磺酰基）酰胺（P13TFSA)、 N- 丁基-N-甲基吡咯烷双（三氟甲磺酰基）酰胺（P14TFSA)等。
[0114] 优选根据所传导的金属离子的种类，适当选择水类电解液的种类。例如，作为在锂 空气电池中使用的水类电解液，通常使用含有锂盐以及水的材料。作为上述锂盐，可以举出 例如LiOH、LiCl、LiN03、CH3CO2Li等锂盐等。
[0115] 本发明所使用的胶体电解质通常是在非水类电解液中添加聚合物并胶体化而得 到的。例如，锂空气电池的非水胶体电解质是通过在上述非水类电解液中添加聚环氧乙烯 (PEO)、聚丙烯腈（PAN)或者聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)等聚合物并胶体化而得到的。在本 发明中，优选为LiTFSA(LiN(CF3SO2) 2) -PEO类的非水胶体电解质。
[0116] 作为固体电解质，能够使用硫化物类固体电解质、氧化物类固体电解质、以及聚合 物电解质等。
[0117] 作为硫化物类固体电解质，具体而言，可以例示Li2S_P2S5、Li2S_P2S3、 Li2S-P2S3-P2S5,Li2S-SiS2,Li2S-Si2S,Li2S-B2S3>Li2S-GeS2,LiI-Li2S-P2S5, LiI-Li2S-SiS2-P2S5'Li2S-SiS2-Li4SiO4'Li2S-SiS2-Li3PO4'Li3PS4-Li4GeS4'Li3.4P0.6Si0.4S4、 Li3.25P0. 25〇0〇. 76^4、Li4-JiGe1-XP xS4^。
[0118] 作为氧化物类固体电解质，具体而言，可以例示LiPON(磷酸锂氮氧化物）、 Li1.3A1〇. 3Ti〇. 7 (PO4)3、La〇. 51Li〇. 34TiO〇.74、Li3PO4'Li2SiO2'Li2SiO4等。
[0119] 优选根据所传导的金属离子的种类，适当选择聚合物电解质。例如，锂空气电池的 聚合物电解质通常含有锂盐以及聚合物。作为锂盐，能够使用上述无机锂盐以及有机锂盐 中的至少某一种。作为聚合物，只要是与锂盐形成络合物的材料，则没有特别限定，可以举 出例如聚氧化乙烯等。
[0120] 本发明的空气电池也可以在空气极以及负极之间具备隔离物。作为上述隔离物， 可以列举出例如聚乙烯、聚丙烯等多孔膜，以及聚丙烯等树脂制的无纺布、玻璃纤维无纺布 等无纺布等。
[0121] 关于能够在隔离物中使用的这些材料，通过使上述电解液浸渍，还能够用作电解 液的支撑材料。
[0122] 本发明的空气电池通常具备收纳空气极、负极、电解质层等的电池壳体。作为电池 壳体的形状，具体而言，可以列举出硬币型、平板型、圆筒型、叠层型等。电池壳体既可以是 大气开放型的电池壳体，也可以是密闭型的电池壳体。大气开放型的电池壳体是具有至少 空气极层可充分地与大气接触的构造的电池壳体。另一方面，在电池壳体是密闭型电池壳 体的情况下，优选在密闭型电池壳体中设置气体（空气）的导入管以及排气管。在该情况 下，导入以及排气的气体优选氧浓度高的，更优选为干燥空气、纯氧。另外，优选在放电时提 高氧浓度、在充电时降低氧浓度。
[0123] 也可以在电池壳体内，根据电池壳体的构造而设置氧透过膜、防水膜。
[0124] 实施例
[0125] 以下，列举出实施例以及比较例，更具体地说明本发明，但本发明不仅限于这些实 施例。
[0126] 1.膨胀碳纤维等的制作
[0127] [实施例1]
[0128] 1-1.电气化学处理
[0129] 将PAN类碳纤维固定于铂两电极的前端，浸渍到浓硝酸电解液中，进行恒定电流 电气化学处理，从而合成硝酸-石墨层间化合物。
[0130] 图9是恒定电流电气化学处理装置的概略示意图。本发明所使用的恒定电流电气 化学处理装置300具备稳压器/稳流器（Solartron公司制，1287型）以及电气化学元件。
[0131] 电气化学元件的概要如以下所述。在300mL容积的反应容器21中，作为电极，具 备铂板22以及铂板23 (长度50mmX宽度IOmmX厚度0? 2mm)，在阳极（作用极）的铂板 22的下端，用胶带固定了按照5cm的长度切齐的PAN(聚丙烯腈）类碳纤维24。作为参照 电极，在阳极的附近安装了银/氯化银电极25。以使PAN(聚丙烯腈）类碳纤维24充分浸 渍的方式，作为电解液而加入IOOmL的13mol/dm3硝酸（图9中的26)。
[0132] 将电气化学元件的铂板22、铂板23以及银/氯化银电极25都连接到稳压器/稳 流器，按照电流密度l〇A/g进行恒定电流通电，直至向PAN(聚丙烯腈）类碳纤维24的赋予 电荷量成为2，400C为止，合成硝酸-石墨层间化合物。
[0133] 1-2?清洗
[0134] 从电气化学元件取出所得到的硝酸-石墨层间化合物，为了去除附着在该硝 酸-石墨层间化合物的表面的硝酸，用足够量的水对该硝酸-石墨层间化合物反复进行水 洗。之后，使该硝酸-石墨层间化合物脱水，在干燥器内干燥24小时。
[0135] 1-3?碳化处理
[0136] 通过热处理，分解干燥后的硝酸-石墨层间化合物，进行碳纤维的碳化处理。具体 而言，将干燥后的硝酸-石墨层间化合物插入于电气炉内，在空气中，在l，〇〇〇°C下实施5秒 钟的快速加热处理，从而将碳原子层间扩大，制作出实施例1的膨胀碳纤维。
[0137] [实施例2]
[0138] 与实施例1同样地，进行电气化学处理、清洗、以及碳化处理（1，000°C)。将碳化处 理后的碳材料加到乙醇中并照射超声波，从而在使该碳材料充分分散在乙醇中之后干燥， 制作实施例2的膨胀碳纤维。
[0139] [实施例3]
[0140] 与实施例1同样地，进行电气化学处理、清洗、以及碳化处理（1，000°C)。将碳化处 理后的碳材料加到丙酮中并照射超声波，从而在使该碳材料充分分散在丙酮中之后干燥， 制作实施例3的膨胀碳纤维。
[0141] [实施例4]
[0142] 在实施例1中，替代PAN(聚丙烯腈）类碳纤维，而使用PITCH类碳纤维（日本石 墨纤维公司制，产品名"YS-95"，纤维径：5ym、质量：0.lg)，除此以外，与实施例1同样地， 进行电气化学处理、清洗、以及碳化处理（1，〇〇〇°C)，制作实施例4的膨胀碳纤维。
[0143] [实施例5]
[0144] 在实施例1中，替代PAN(聚丙烯腈）类碳纤维，而使用PITCH类碳纤维（日本石 墨纤维公司制，产品名"YS-95"，纤维径：5ym，质量：0.lg)，除此以外，与实施例1同样地， 进行电气化学处理、清洗、以及碳化处理（l，〇〇〇°C)。将碳化处理后的碳材料加到乙醇中并 照射超声波，从而在使该碳材料充分分散在乙醇中之后干燥，制作实施例5的膨胀碳纤维。
[0145] [实施例6]
[0146] 在实施例1中，替代PAN(聚丙烯腈）类碳纤维，使用PITCH类碳纤维（日本石墨 纤维公司制、产品名"YS-95"、纤维径：5ym、质量：0.lg)，除此以外与实施例1同样地，进行 电气化学处理、清洗、以及碳化处理（l，〇〇〇°C)。将碳化处理后的碳材料加到丙酮中并照射 超声波，从而在使该碳材料充分分散在丙酮中之后干燥，制作实施例6的膨胀碳纤维。
[0147] [实施例7]
[0148] 在实施例1中，替代PAN(聚丙烯腈）类碳纤维，使用PITCH类碳纤维（日本石墨 纤维公司制，产品名"YS-95"，纤维径：5ym、质量：0.lg)，除此以外，与实施例1同样地，进 行电气化学处理、以及清洗。将碳化处理时的温度条件从l，〇〇〇°C改为700°C，除此以外，与 实施例1同样地进行碳化处理，制作实施例7的膨胀碳纤维。
[0149] [比较例1]
[0150] 与实施例1同样地，进行电气化学处理、以及清洗。将碳化处理时的温度条件从1， 〇〇〇°C改为350°C，除此以外，与实施例1同样地进行碳化处理，制作比较例1的膨胀碳纤维。
[0151] [比较例2]
[0152] 在实施例1中，替代PAN(聚丙烯腈）类碳纤维，使用PITCH类碳纤维（日本石墨 纤维公司制，产品名"YS-95"，纤维径：5ym、质量：0.lg)，除此以外，与实施例1同样地，进 行电气化学处理、以及清洗。将碳化处理时的温度条件从l，〇〇〇°C改为350°C，除此以外，与 实施例1同样地进行碳化处理，制作比较例2的膨胀碳纤维。
[0153][比较例3]
[0154] 与实施例1同样地，进行电气化学处理、以及清洗。将碳化处理时的温度条件从1， 〇〇〇°C改为700°C，除此以外，与实施例1同样地进行碳化处理，制作比较例3的膨胀碳纤维。
[0155] [参考例1]
[0156] 将具备李比希（Liebig)冷却管的500mL的反应容器设置于油槽内。在该反应容器 内，加入200mL的浓度8mol/L的氢氧化钾水溶液，投入5g碳材料，用磁力搅拌器搅拌。将 油槽的温度设定为80°C、并且一边在李比希冷却管中流过冷却水，一边将碱性水溶液加热 6小时，对碳材料进行碱性催化处理，制作参考例1的空气电池的空气极用碳材料。
[0157] 2.碳材料的评价
[0158] 2-1.SEM观察
[0159] 针对实施例1的膨胀碳纤维，在以下的条件下进行了扫描型电子显微镜 (scanningelectronmicroscope;以下称为SEM)观察。即，使用扫描型电子显微镜（日立 制，S-5500)，在加速电压IOkV下，以倍率5,000倍进行了SEM观察。
[0160] 图