阴离子传导性材料和电池的制作方法_3

文档序号:9252566阅读:来源:国知局
表面积的其他成分的颗粒的制备方法与上述无机化合物的优选比表面积、比表面积的测定方法、具有所期望的比表面积的无机化合物的颗粒的制备方法相同。
[0060]上述其他成分的优选纵横比(纵/横)、纵横比的测定方法、具有所期望的纵横比的其他成分的颗粒的制备方法与上述无机化合物的纵横比(纵/横)、纵横比的测定方法、具有所期望的纵横比的无机化合物的颗粒的制备方法相同。
[0061]作为上述其他成分的比例,相对于阴离子传导性材料100质量%,优选为0.001质量%以上。更优选为0.01质量%以上、进一步优选为0.05质量%以上。另外,优选为90质量%以下。更优选为80质量%以下、进一步优选为70质量%以下、特别优选为45质量%以下。也可以完全不包含其他成分。
[0062]作为本发明的阴离子传导性材料的制备方法,例如可以举出下述方法。
[0063]与聚合物和无机化合物等一起,根据需要混合上述其他成分。需要说明的是,在本发明的阴离子传导性材料中,优选混合有聚合物和无机化合物等。混合时可以使用混合器、搅拌机、捏合机、珠磨机、预磨机、球磨机等。混合时可以添加水;甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、己醇、四氢呋喃、N-甲基吡咯烷酮等有机溶剂;或者水与有机溶剂的混合溶剂。在混合的前后,为了将颗粒规整为所期望的粒径,可以进行过筛等操作。混合时,可以利用湿式法或者干式法的任一种方法进行混合,其中,湿式法是向固体成分添加水或有机溶剂等液体成分而进行的方法,干式法是不添加液体成分而仅以固体成分进行的方法。利用湿式法进行混合的情况下,可以在混合后通过干燥除去水和有机溶剂等液体成分。也可以组合湿式法和干式法进行混合。混合时,可以进行加压和减压,也可以施加温度。
[0064]通过上述制备方法,得到浆料或糊料混合物。所得到的浆料或糊料混合物可以根据需要进行涂布、压接、粘接、压电、压延、拉伸、熔融等。通过涂布、压接、粘接、压电、压延、拉伸、熔融等,可以形成膜状(片状)的阴离子传导性材料。通过涂布、压接、粘接、压电、压延、拉伸、熔融等时的聚合物的纤维化,还可以调节活性物质(层)或阴离子传导性材料的强度、阴离子传导度等。也可以在所期望的结构体上,尽可能以膜厚恒定的方式对阴离子传导性材料进行涂布、压接、粘接、压电、压延、拉伸、熔融等。
[0065]上述浆料或糊料混合物优选在涂布、压接、粘接、压电、压延、拉伸、熔融中、和/或涂布、压接、粘接、压电、压延、拉伸、熔融后,于0°c?40(TC进行干燥。此时,上述浆料或糊料混合物内包含的上述聚合物可以熔融。作为干燥温度,更优选为15°C?380°C。干燥也可以通过减压或者真空干燥进行。干燥时间优选为5分钟?48小时。可以反复进行涂布和干燥的工序。另外,在上述浆料或糊料混合物的干燥前后,可以利用辊压机等施加常压?20t的压力。压力的大小更优选为常压?15t。压制时,也可以施加10°C?400°C的温度。另外,压制工序可以为I次,也可以为2次以上。在进行压制时,还可以提高无机化合物彼此和/或无机化合物与聚合物的密合性,或者使聚合物纤维化,并且也可以调节阴离子传导性材料的厚度、强度、挠性等。
[0066]作为上述结构体,适宜使用表面平滑的各种材料、网眼材料、冲孔材料等,但对其材料没有特别限定。例如,可以使用无纺布、微多孔膜、下述隔板、玻璃过滤器、碳纸、膜过滤器、防水材料、玻璃、金属箔、金属网(金属板网)、冲孔金属等绝缘体、导电体、电极等各种物质。
[0067]通过将阴离子传导性材料涂布、压接、粘接、压电、压延、拉伸、熔融等至上述结构体上而一体化时,通过在阴离子传导性材料中包含聚合物,从而所得到的材料的强度及挠性增加,同时阴离子传导性材料或固体电解质从上述结构体的滑落大幅降低。
[0068]通过将阴离子传导性材料涂布、压接、粘接、压电、压延、拉伸、熔融等至上述结构体上,也可以一体化。在将阴离子传导性材料用于空气电池或燃料电池等部件时,阴离子传导性材料、与阴离子传导性材料一体化的结构体也可以具备催化剂层或气体扩散层。
[0069]膜状的阴离子传导性材料可以变化为折叠型、卷绕型等各种形态。
[0070]阴离子传导性材料可以使用I种也可以使用2种以上,对混合、熔融、层积、复合物等其形态没有特别限定。
[0071]本发明的阴离子传导性材料通常为膜状,是为了选择性地传导离子而使用的。
[0072]该膜的厚度可以根据用途适当选择,例如优选为0.01 μπι以上。更优选为0.1 μπι以上。进一步优选为Iym以上。另外,该厚度例如优选为50mm以下。更优选为20mm以下。进一步优选为1mm以下、最优选为Imm以下。
[0073]上述膜只要能够发挥本发明的效果,则也可以在其表面、内部具有空孔,也可以不具有空孔。例如,从提高阴离子传导性的方面考虑,有时优选具有空孔。另外,从用于燃料电池或空气电池的方面考虑,有时优选不具有空孔。在用作使用了锌极的(蓄)电池的隔板、电解质、电极用保护剂的情况下,也可以具有不发生锌极活性物质的枝晶成长所引起的短路的程度的空孔。
[0074]作为将本发明的阴离子传导性材料用作电池的隔板、电解质、电极用保护剂时的电池的形态,可以为一次电池;能够进行充放电的二次电池(蓄电池);机械充电(锌负极的机械式交换)的利用;与正极和负极不同的第3极(例如,除去充放电中产生的氧及氢的电极)的利用等任意的形态。例如,优选为二次电池(蓄电池)。
[0075]这样,具备通过包含本发明的阴离子传导性材料而构成而隔板、正极、负极以及电解液(电解质)中的任一种的电池也是本发明之一。
[0076]另外,本发明的电池作为电解液、特别是在碱性电解液中能够提供良好的阴离子传导性材料,在这点上具有一个重要的技术意义。在将上述离子传导性材料用作空气电池、燃料电池材料的情况下,该离子传导性材料优选氧、氢等气体的透过性低。气体的透过量更优选为O?100 μ L/ (分钟.cm2)左右。
[0077]上述隔板是隔离正极与负极、保持电解液、确保正极与负极之间的离子传导性的部件。并且,使用了锌极等会发生活性物质的形态变化的电极的电池的情况下,起到抑制活性物质的变质和枝晶的形成的作用。
[0078]对上述隔板来说,通过包含上述本发明的阴离子传导性材料而构成的物质可以承担其功能,可以举出无纺布;玻璃过滤器;膜过滤器;纸;聚乙烯等含有烃部位的聚合物?’聚苯乙烯等含芳香族基团的聚合物;烷撑二醇等含醚基聚合物;聚乙烯醇等含羟基聚合物;聚丙烯酰胺等含酰胺基聚合物;聚马来酰亚胺等含酰亚胺基聚合物;聚(甲基)丙烯酸等含羧基聚合物;聚(甲基)丙烯酸盐等含羧酸盐基的聚合物;聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯等含卤素聚合物;含磺酸盐基部位的聚合物;含季铵盐或季鱗盐基的聚合物;离子交换性聚合物;天然橡胶;丁苯橡胶(SBR)等人工橡胶;羟烷基纤维素(例如羟乙基纤维素)、羧甲基纤维素等糖类;聚亚乙基亚胺等含有氨基的聚合物;含酯基的聚合物;含碳酸酯基的聚合物;含氨基甲酸酯基的聚合物;琼脂;凝胶化合物;有机无机杂化(复合物)化合物;陶瓷等无机物等。
[0079]通过将阴离子传导性材料涂布、压接、粘接、压电、压延、拉伸、熔融等至上述隔板上,可以进行一体化。该情况下,通过在阴离子传导性材料中包含聚合物,从而所得到的材料的强度及挠性增加,同时阴离子传导性材料或固体电解质从上述结构体的滑落大幅降低。
[0080]上述隔板还可以增加使正负极湿润的作用、改良电解液周围的作用、避免液体干涸的作用等。
[0081]需要说明的是,在上述隔板合用上述聚合物的情况下,聚合物含有特定的部位、官能团是指,聚合物包含在其一部分中具有该部位、官能团的单体单元即可,也可以包含不具有该部位、官能团的单体单元。聚合物也可以为共聚物。
[0082]上述隔板可以包含具有选自由属于上述元素周期表第I族?第17族的元素组成的组中的至少一种元素的化合物。在上述隔板合用聚合物的情况下,聚合物具有官能团时,该官能团可以位于主链也可以位于侧链。另外,主链也可以藉由酯键、酰胺键、离子键、范德华键、元结相互作用、氢键、缩醛键、缩酮键、醚键、过氧化物键、碳-碳键、碳-氮键、氨基甲酸酯键、硫代氨基甲酸酯键、脲键、硫脲键、含噁唑啉部位键、三嗪键等进行交联。
[0083]上述隔板可以使用I种也可以使用2种以上,只要电阻不上升、电池性能不降低,则可以使用任意的片数。隔板也可以具有细孔、微细孔、防水材料(层)、催化剂(层)、气体扩散材料(层)。在使用含水电解液的情况下,优选通过表面活性剂处理、磺化处理、氟气处理、等离子体处理、丙烯酸接枝处理、电晕处理等而实施隔板的亲水处理。也可以将含水电解液和固体(凝胶)电解质合用。
[0084]另外,作为本发明的其它方式,本发明还涉及一种包含聚合物和水滑石的阴离子传导性材料。
[0085]与上述聚合物、水滑石以及阴离子传导性材料有关的优选方式分别和与在本发明中记载的聚合物、无机化合物以及阴离子传导性材料有关的优选方式相同。需要说明的是,聚合物、水滑石可以使用I种或2种以上。
[0086]本发明还涉及本发明的阴离子传导性材料和结构体一体化而成的膜。
[0087]一体化例如可以通过涂布、压接、粘接、压电、压延、拉伸、熔融等方法适当进行。
[0088]结构体优选为膜状(片状)的物质,另外,可以适当使用与在本发明中记载的隔板同样的物质。
[0089]通过将本发明的膜用于电池用电极等,如实施例11中记载的那样,可以发挥出显著优异的充放电循环特性。
[0090]作为上述正极的活性物质,可以使用通常用作一次电池或二次电池的正极活性物质的物质,没有特别限定,例如可以举出氧(氧为正极活性物质的情况下,正极是可进行氧的还原或水的氧化的钙钛矿型化合物、含钴化合物、含铁化合物、含铜化合物、含锰化合物、含钒化合物、含镍化合物、含铱化合物、含铂化合物;含钯化合物;含金化合物;含银化合物;含碳化合物等所构成的空气极);羟基氧化镍、氢氧化镍、含钴氢氧化镍等含镍化合物;二氧化锰等含锰化合物;氧化银;钴酸锂等含锂化合物;含铁化合物;含碳化合物等。
[0091]这些之中,正极活性物质为含镍化合物、含锰化合物是本发明的优选实施方式之
O
[0092]另外,空气电池或燃料电池等的正极活性物质为氧也是本发明的优选实施方式之一。即,本发明的电池的正极为具有氧还原能力的电极也是本发明的优选实施方式之一。
[0093]上述正极可以具有上述阴离子传导性材料。
[0094]作为上述负极的活性物质,可以使用含有碳、锂、钠、镁、锌、镉、铅、锡、硅、储氢合金、铂等贵金属的材料等通常用作电池的负极活性物质的物质。上述负极可以具有上述阴离子传导性材料。需要说明的是,本发明的阴离子传导性材料也可以用作锂离子电池、镍-氢电池、镍-锌电池、镍-镉电池、锰-锌电池、锌离子电池、铅电池、空气电池、燃料电池等的隔板、固体(凝胶)电解质、电极
当前第3页1 2 3 4 5 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1