锂空气电池的制作方法

专利名称：锂空气电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种锂空气电池。
背景技术：
为了实现低碳社会，迫切需要开发具有显著提高的容量的电池。近年来，已经积极开发了通过采用空气中的氧而实现显著提高的容量的锂空气电池和锂空气二次电池。对空气电池的报告的实例包括以下。在题为“Air Battery"( “空气电池”)的后述专利文献I中，给出了以下描述。图 5(A)对应于专利文献I中所示的图1，其示出了空气电池的示意图。根据专利文献I的发明的空气电池包括负极(阳极，anode)、具有催化剂的正极 (阴极，cathode)和在所述正极和所述负极之间存在的非水电解质，所述催化剂包含铈且其中直径为5nm以上至35nm以下的细孔的容积等于或大于O. 15ml/g。在专利文献I,给出了这样的描述，使得空气电池可具有较大的放电容量且可具有较大的充电容量。如图5(A)中所示，空气电池110包括在集电体112上形成的正极113和与集电体 114邻接的锂负极115之间的电解液118。正极113在更接近电解液118的侧上设置有隔膜117。正极113通过利用粘结剂113b对催化剂116和导电体(导电剂)113a进行压制成形而制造。在专利文献I中给出了上述描述。在题目"Development of a New-type Lithium-Air Battery with Large Capacity"( “具有大容量的新型锂空气电池的开发”)的后述非专利文献I中，给出了以下描述。图5(B)对应于中非专利文献I中所示的图2，其示出了锂空气电池的构造(左图 在放电时，右图在充电时)。在将仅透过锂离子的固体电解质用作更接近负极的有机电解液与更接近空气电极的含水电解液(水性电解液)之间的隔离壁的情况下，可以防止所述两种电解液的混合， 并且可以促进电池反应。已经发现，可以由此防止在正极中析出作为固体反应产物的氧化锂(LI2O)。即，在该电池中，放电反应产物不是固体氧化锂(LI2O)而是易溶于含水电解液中的氢氧化锂(LiOH)，且不发生空气电极的碳细孔的堵塞。此外，由于使得水、氮等不能透过作为隔离壁的固体电解质，所以不存在其与负极的金属锂发生反应的风险。而且，在充电时，通过设置充电专用正极，可以防止因充电而造成的空气电极的腐蚀和劣化。将作为负极的金属锂带和作为负极电解液的包含锂盐的有机电解液结合(合并)。作为将正极与负极隔开的隔离壁，在中央设置锂离子固体电解质。作为正极含水电解液，使用碱性含水凝胶，将其与由微制造的碳和便宜的氧化物催化剂形成的正极结合(组合)。在放电时的电极中的反应如下。在负极中，金属锂作为锂离子(Li+)溶于有机电解液中(反应Li —Li++e_)，且将电子供应至导电线。溶解的锂离子(Li+)通过固体电解质并移动至正极含水电解液。在正极中，从导电线供应电子，空气中的氧和水在微制造的碳的表面上相互反应，并产生氢氧根离子(0H_)(反应02+2H20+4e_ — 40H_)。氢氧根离子与正极含水电解液中的锂离子(Li+)相遇，因此产生含水氢氧化锂(LiOH)。在充电时的电极中的反应如下。在负极中，从导电线供应电子，并且锂离子(Li+) 通过固体电解从正极含水电解液到达负极表面，在那里引发金属锂的析出反应(反应 Li++e_ — Li)。在正极中，引发氧产生反应(反应40H_ — 02+2H20+4e_)。将产生的电子供应至导电线。如果通过使用诸如盒的方法代替放电后的充电而改变正极的含水电解液并改变更接近负极的金属锂，则可以连续使用新的锂空气电池。这种电池是一种燃料电池，且可以被称作“金属锂燃料电池”。如果从使用的含水电解液中回收在更接近空气电极的区域中产生的氢氧化锂(LiOH)，则可以容易地用电力再现金属锂并将其重新用作燃料。在非专利文献I中给出了上述描述。此外，使用氧选择性渗透膜和扩散层的空气电池是已知的(例如，参见后述专利文献2，3和4)。例如，在题为"CylindricalAir Cell and Electrode Manufacturing Method"( “圆筒状空气电池和电极制造方法”)的后述专利文献2中，给出了以下描述。 图6(A)和图6(B)对应于在专利文献2中示出的图1，其示出了使用圆筒状空气电极的AA 空气锌电池的半剖视图。图6(B)中的由圆圈围绕的放大示图示出了根据专利文献2的四层构造的圆筒状空气电极00。参考符号201表不多孔催化剂层，参考符号202表不镀镍的不锈钢线(金属集电体层)，参考符号203表不气体扩散层,且参考符号204表不氧选择性渗透膜层。参考符号205表示用于防止电解液侵入到氧选择性渗透膜层和气体扩散层之间的间隙中的密封剂，参考符号206表示隔膜，且参考符号207表示凝胶锌负极。所述凝胶锌负极如下制备。将3￥丨％的聚丙烯酸钠和^^%的羧甲基纤维素添加到40wt%的氢氧化钾水溶液(含有3wt%的ZnO)中以获得凝胶电解液。然后，将以重量比计为凝胶电解液的两倍量的锌合金粉末添加到凝胶电解液中，并将所得物混合以获得凝胶锌负极。参考符号208表示空气扩散纸，参考符号209表不正极壳,且参考符号210表不绝缘管。参考符号211表不空气进入孔，参考符号212表不在使用电池前剥落的封条(密封件)，参考符号213表不正极盖， 且参考符号214表不凹版印刷纸(板纸,plate paper)。参考符号215和216表不金属盖。 将圆筒状空气电极夹在参考符号215和216之间，对所得物进行加压并点焊至正极壳，由此收集电流。参考符号217表不有机密封剂,参考符号218表不树脂封条,参考符号219表不负极端盖，且参考符号220表示负极集电体。现有技术文献专利文献专利文献I :日本未审查专利申请公开号2008-270166(第006至0007段，第0018 段，和图I)专利文献2 :日本未审查专利申请公开号5-144482(第0009段和图I)专利文献3 :日本未审查专利申请公开号2004-319464(图1，图2，图3，和第0025 至0028段)专利文献4 :日本未审查专利申请公开号2006-142275 (第0109至0110段，图2A 和图2B)
非专利文献非专利文献I :日本产业技术综合研究所(National Institute of Advance Industrial Science and Technology) (AIST),在 2009 年 2 月 24 日在网站上报道的且在 2009 年 8 月 17 日搜索到的"Development of New-type Lithium-Air Battery with Large Capacity"( “具有大容量的新型锂空气电池的开发”)。站点地址http://www. aist. gojp/aistj/pressrelease/pr2009/pr20090224/pr20090224. html

发明内容
为了实现锂空气二次电池的实际应用，必须有效地采用空气中的氧并促进反应。根据专利文献1，给出了如下说明，其发明实现了较高的放电容量和较高的充电容量。然而，在普通锂空气电池(lithium air battery)和普通锂空气二次电池中，使用非水电解质。因此，在将空气中的水分混入到非水电解质的情况下，电池可能发生劣化。在非专利文献I中，将含水电解液(水性电解液)用于更接近正极的区域中以在空气中采用，将非水电解液用于更接近负极的区域中，且通过固体电解质膜将两种电解质隔开。因此，即使空气中的水分混入到正极中，由于通过固体电解质将负极隔开，所以水分未混入到非水电解液中，且可以防止电池的劣化。然而，在非专利文献I中，使用碱性含水电解液。因此，空气中的二氧化碳和含水电解液相互反应，且降低了含水电解液(水性电解液)的性能。结果，存在电池的性能劣化的缺点。在现有的锂空气电池和现有的锂空气二次电池中，存在如下缺点受空气中的水分和二氧化碳影响，性能显著劣化且其长期使用是不可行的。专利文献2公开了一种空气电池，其中从将空气引入电池的方向依次设置氧选择性渗透膜、气体扩散层、金属集电体层和多孔催化剂层。然而，在这种空气电池中，在多孔催化剂层的全部区域上氧供应受金属集电体层抑制，因此，在多孔催化剂层的全部区域上未
供应氧。进行了本发明以解决上述问题，且本发明的目的是提供一种锂空气电池，其能够长时间使用且因空气中的水分和二氧化碳的影响而造成的劣化很少，其中到多孔正极的氧供应不被空气电极集电体抑制。S卩，根据本发明的锂空气电池具有放出(提取，extracting)锂离子的负极(例如， 后述实施方式中的负极(金属锂)20)、由多孔材料制成的空气电极集电体(air electrode current collector)(例如,后述实施方式中的空气电极集电体62)、含有导电材料的多孔正极(例如，后述实施方式中的多孔正极10)、设置在所述空气电极集电体和所述多孔正极之间且由导电材料制成的扩散层(例如，后述实施方式中的扩散层50)以及设置在所述负极和所述多孔正极之间的非水电解质(例如，后述实施方式中的非水电解质40)。根据本发明，包括放出(extracts)锂离子的负极、由多孔材料制成的空气电极集电体、含有导电材料的多孔正极、设置在所述空气电极集电体和所述多孔正极之间且由导电材料制成的扩散层以及设置在所述负极和所述多孔正极之间的非水电解质。因此，通过由多孔材料制成的空气电极集电体的氧通过扩散层扩散，因此将氧供应至多孔正极的整个表面而不由空气电极集电体抑制到多孔正极的氧供应。另外，作为氧与整个多孔正极中的锂之间的反应的结果，提高了电池输出。此外，由于使用非水电解质而不使用碱性溶液电解质，所以可以提供因空气中的水分和二氧化碳的影响导致的劣化很少的锂空气电池。此外， 通过使用疏水性非水电解质，氧和水分不易溶于非水电解质中，可以抑制所采用的氧和水分通过非水电解质从更接近空气电极的区域移动到负极，且可以抑制由氧化反应和水解反应造成的负极劣化。因此，可以抑制由氧和水分导致的负极劣化所引起的空气电池的充放电特性的下降。因此，可以提供因空气中的氧和水分的影响而导致的另外很少劣化的锂空气电池。


图I是示出了本发明实施方式中的锂空气电池的示意性结构的剖视图。图2是示出了本发明实施方式中的锂空气电池的示意性结构的剖视图。图3是示出了本发明实施方式中的锂空气电池的示意性结构的剖视图。图4是示出了本发明实施方式中的锂空气电池的示意性结构的剖视图。图5是示出了现有技术中的空气电池的示图。图6是示出了现有技术中的空气电池的示图。
具体实施例方式根据本发明的锂空气电池优选具有氧选择性渗透膜(选择性透氧膜，氧选择性透过膜，oxygen permselective film)并使得可以通过空气电极集电体和扩散层将透过氧选择性渗透膜的氧引入到多孔正极中。根据这种构造，通过氧选择性渗透膜抑制了水蒸气的透过，并且通过空气电极集电体和扩散层将氧供应至多孔正极。因此，可以提供因空气中的氧和水分的影响而导致的很少劣化的锂空气电池。此外，根据本发明的锂空气电池优选具有在氧选择性渗透膜和空气电极集电体之间的间隙。根据这种构造，所述间隙变为储存氧的空间。因此，抑制了水蒸气的透过，并且通过空气电极集电体和扩散层将氧连续供应至多孔正极。因此，可以提供因空气中的水分的影响而导致的很少劣化的锂空气电池。此外，根据本发明的锂空气电池优选具有由多孔材料制成的防水层 (water-repellent layer)并且将通过所述防水层的空气引入到氧选择性渗透膜中。根据这种构造，可以通过防水层抑制水蒸气侵入到氧选择性渗透膜中。因此，可以提供因空气中的水分的影响而导致的很少劣化的锂空气电池。此外，根据本发明的锂空气电池优选具有在防水层和氧选择性渗透膜之间的间隙。根据这种构造，可以将水蒸气保持在防水层和氧选择性渗透膜之间的间隙中。因此，可以提供因空气中的水分的影响而导致的很少劣化的锂空气电池。此外，根据本发明的锂空气电池优选具有设置在氧选择性渗透膜和空气电极集电体之间且由多孔材料制成的防水层。根据这种构造，可以抑制通过氧选择性渗透膜的水蒸气侵入到空气电极集电体中。因此，可以提供因空气中的水分的影响而导致的很少劣化的锂空气电池。此外，根据本发明的锂空气电池优选具有在防水层和氧选择性渗透膜之间和/或在防水层和空气电极集电体之间的间隙。根据这种构造，可以将水蒸气保持在防水层和氧选择性渗透膜之间和/或在防水层和空气电极集电体之间的间隙的空间中。因此，可以提供因空气中的水分的影响而导致的很少劣化的锂空气电池。此外，根据本发明的锂空气电池优选具有由多孔材料制成的第一防水层以及设置在氧选择性渗透膜和空气电极集电体之间且由多孔材料制成的第二防水层。优选将通过第一防水层的空气引入到氧选择性渗透膜中。根据这种构造，可以通过第一防水层和第二防水层来抑制水蒸气侵入到空气电极集电体中。因此，可以提供因空气中的水分的影响而导致的很少劣化的锂空气电池。此外，根据本发明的锂空气电池优选具有在第一防水层和氧选择性渗透膜之间的间隙，并且优选具有在第二防水层和氧选择性渗透膜之间和/或在第二防水层和空气电极集电体之间的间隙。根据这种构造，除了第一防水层和氧选择性渗透膜之间的间隙之外，还可以将水蒸气保持在第二防水层和氧选择性渗透膜之间和/或第二防水层和空气电极集电体之间的间隙的空间中。因此，可以提供因空气中的水分的影响而导致的很少劣化的锂空气电池。此外，根据本发明的锂空气电池优选具有在多孔正极和非水电解质之间的隔膜。 根据这种构造，通过几乎不通过水蒸气的隔膜将多孔正极与非水电解质隔开。因此，可以提供因空气中的水分的影响而导致的很少劣化的锂空气电池。应注意，根据本发明的锂空气电池可具有下列构造。(I)非水电解质是包含疏水性离子液体的液体电解质。(2)在(I)中，所述非水电解质包含锂盐且是液体电解质。(3)在(I)或(2)中，所述非水电解质包含非质子有机溶剂且是液体电解质。(4) (I)至(3)中任一项的非水电解质包含聚合物且是凝胶电解质或固体电解质。(5)所述非水电解质是包含锂盐和非质子有机溶剂的液体电解质。(6)在(5)中，所述非水电解质包含聚合物且是凝胶电解质。(7)所述非水电解质包含锂盐和聚合物，且是固体电解质。(8)所述负极包含Li合金。(9)在(8)中，所述 Li 合金包含 Al，Zn，Pb，Si，Sn，Mg，In，Ca，Sb，Bi 或 Cd。下面将参考附图详细地描述本发明的实施方式。[实施方式]图I示出了本发明实施方式的锂空气电池的示意性结构。图I(A)中所示的锂空气电池包括不易透过水蒸气且选择性透过氧的氧选择性渗透膜80、由导电多孔材料制成的空气电极集电体62、设置在空气电极集电体62和多孔正极 10之间且由导电材料制成的多孔扩散层50、包含导电材料和催化剂材料的多孔正极10、不易透过水蒸气的隔膜30、非水电解质40、放出锂离子的负极20、负极集电体64以及其中容纳这些各个层(膜)的外包装70。为了防止因从更接近空气电极侧的区域引入的氧和水分而导致的负极20的劣化，非水电解质40优选是疏水性的。负极20为例如金属锂。上述各个层(膜)与外包装70的内表面紧密接触地层压并设置。 使空气(气氛)90中的氧92选择性地透过氧选择性渗透膜80，通过由导电材料制成的空气电极集电体62，被扩散层50扩散，并供应至多孔正极10。透过氧选择性渗透膜80 的氧的前进被空气电极集电体62部分阻挡。然而，通过空气电极集电体62的氧被扩散层 50扩散并传播，因此有效地供应至整个多孔正极10。因此，到多孔正极10的整个表面的氧供应未被空气电极集电体62阻挡。如上所述，通过氧选择性渗透膜80抑制了水蒸气的透过。因此，因空气中的水分的影响而导致的劣化很小，且有效地将氧供应至整个多孔正极10。因此，可以提高其电池输出，且可实现其稳定且长时间的使用。[扩散层]在扩散层50中，氧通过其细孔流动。扩散层50具有提高氧扩散，使得氧与空气电极(正极)的整个区域接触的功能。作为扩散层50，使用由导电材料制成的多孔层。具体地，例如，扩散层50可以由包含碳纤维的碳纸、碳布或碳毡，或者其中金属纤维处于垫子状态的海绵状(泡沫)金属或金属纤维毡形成。作为扩散层50，优选使用具有高耐腐蚀性和高导电性的碳纤维。使用其中碳纤维相对于扩散层表面在水平方向上层压的结构。通过在水平方向上层压碳纤维，提高了相对于扩散层表面方向的扩散特性，并易于将氧供应至多孔正极前表面。同时，由于扩散层变为电阻(电气阻抗)，所以扩散层期望尽可能地薄。除了图I(A)中所示的锂空气电池的部件之外，图I(B)中所示的锂空气电池还具有进一步包括作为用于储存氧的氧室88的在氧选择性渗透膜80和空气电极集电体62之间的间隙以及设置有空气进口 82和减压阀(pressure relief valve)86的空气室84。在图I(B)中，将通过增压泵(未示出)经由除尘过滤器(dust removal filter) (未示出)和吸水过滤器(moisture absorption filter)(未示出)运送至空气进口 82的空气90引入到空气室84中。此外，在图I(B)中，可以将通过增压泵经由除尘过滤器、吸水过滤器和二氧化碳吸收过滤器(未示出)运送至空气进口 82的空气90引入到空气室84 中。通过减压阀86将空气室84中的压力保持恒定(预先设置，使得减压阀86在等于或大于设定压力的压力下打开，且在等于或小于设定压力的压力下关闭)。将透过氧选择性渗透膜80的氧储存在空气室84中。将恒压空气保持在空气室84 中，并通过空气电极集电体和扩散层将氧连续且稳定地供应至多孔正极。结果，因空气中的水分的影响导致的劣化很少，且可以长时间获得高电池输出。吸水过滤器通过使用例如干燥剂如五氧化二磷、高氯酸镁、活性氧化铝、无水硫酸钙、硅胶、氧化镁和无水氯化钙而从空气中除去水分。此外，二氧化碳吸收过滤器通过使用例如，二氧化碳吸收剂如LiOH，Mg(OH)2, Ca(OH)2, Ba(OH)2, Sr (OH)2, Li2ZrO3, Li2SiO3, Li4SiO4, MgO，活性炭和沸石而从空气中除去二氧化碳。图2是说明在本发明实施方式中的锂空气电池的示意性结构的剖视图。图2中所示的锂空气电池具有除了图I(A)中所示的锂空气电池的部件之外，还包括由多孔材料制成的防水层52的构造。将通过防水层52的空气引入到氧选择性渗透膜80 中，且通过防水层52来抑制水蒸气侵入到氧选择性渗透膜80中。此外，可以在防水层52 和氧选择性渗透膜80之间设置间隙以使得可以将水蒸气保持在所述间隙的空间中。不用说，上述构造可以适用于图I(B)中所示的锂空气电池。图3是说明在本发明实施方式中的锂空气电池的示意性结构的剖视图。图3中所示的锂空气电池具有除了图I(A)中所示的锂空气电池的部件之外，还包括在氧选择性渗透膜80和空气电极集电体62之间由多孔材料制成的防水层54的构造。通过防水层54来抑制通过氧选择性渗透膜80的水蒸气侵入到空气电极集电体62中。此外， 可以在防水层54和氧选择性渗透膜80之间和/或在防水层54和空气电极集电体62之间设置间隙以使得可以将水蒸气保持在防水层54和氧选择性渗透膜80之间和/或防水层54 和空气电极集电体62之间的间隙的空间中。不用说，上述构造可以用于图I(B)中所示的锂空气电池。图4是说明在本发明实施方式中的锂空气电池的示意性结构的剖视图。图4中所示的锂空气电池具有除了图I(A)中所示的锂空气电池的部件之外，还包括设置在氧选择性渗透膜80和空气电极集电体62之间且由多孔材料制成的第一防水层56 和第二防水层58的构造。将通过第一防水层56的空气引入到氧选择性渗透膜80中。通过第一防水层56和第二防水层58来抑制水蒸气侵入到空气电极集电体62中。此外，除了第一防水层56和氧选择性渗透膜80之间的间隙之外，还可以在第二防水层58和氧选择性渗透膜80之间和/或在第二防水层58和空气电极集电体62之间设置间隙；并且除了第一防水层56和氧选择性渗透膜80之间的间隙之外，还可以将水蒸气保持在第二防水层58和氧选择性渗透膜80之间和/或第二防水层58和空气电极集电体62之间的间隙中。不用说，上述构造可以用于图I(B)中所示的锂空气电池。根据上述图I至图4中所示的锂空气电池的构造，因空气中的水分的影响而导致的劣化很少，且可以长时间获得高电池输出。然后，将对除了扩散层50之外的各个层(膜)，即，氧选择性渗透膜80、防水层52 和54、第一防水层56、第二防水层58、空气电极集电体62、多孔正极10、隔膜30、负极20、负极集电体64和非水电解质40给出说明。[氧选择性渗透膜]作为氧选择性渗透膜80，使用透过氧且优选抑制水分透过的防水多孔膜。例如， 可以使用由如下形成的多孔膜聚三甲基甲硅烷基丙炔([C(CH3) =C(Si (CH3) 3)]n)、硅酮树脂、聚丙烯、聚甲基戊烯、聚异戊二烯、聚丁二烯、聚四氟乙烯、氯丁二烯、聚苯乙烯、聚乙烯、 聚碳酸酯、硅聚碳酸酯共聚物、聚苯硫醚、聚苯醚、聚苯硫醚、聚酯等。[防水层]作为防水层52和54、第一防水层56和第二防水层58，使用具有防水性的氟树脂多孔膜。氟树脂的实例包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、四氟乙烯-六氟乙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯-氯三氟乙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE 树脂)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、偏二氟乙烯-五氟丙烯共聚物、丙烯-四氟乙烯共聚物、乙烯_氯二氟乙烯共聚物(ECTFE)以及偏二氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯共聚物。[空气电极集电体]作为空气电极集电体62，为了提高氧扩散，使用多孔体如网(栅格)状金属、海绵状(泡沫)金属、冲孔金属和多孔金属(膨胀金属)。金属的实例包括不锈钢、镍、铝、铁、钛和铜。[空气电极(正极)]作为正极活性物质，使用了氧。多孔正极10(空气电极)包含具有间隙的导电材料且可包含粘结剂，其中氧和锂离子可以通过所述间隙移动。此外，多孔正极10可以包含用于促进氧化还原反应的催化剂。在一次电池的情况下，多孔正极10可以包含过氧化锂或氧化锂。在二次电池的情况下，多孔正极10不包含过氧化锂或氧化锂。(导电材料)例如，可以使用碳材料，导电纤维如金属纤维，金属如铜、银、镍和铝的金属粉末， 以及有机导电材料如聚苯撑衍生物。作为碳材料，可以使用炭黑、石墨、活性炭、碳纳米管和碳纤维等。此外，可以使用通过烧成含芳环的合成树脂、石油浙青等而获得的中孔炭。(粘结剂)可以使用热塑性树脂、热固性树脂等。例如，可以使用聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯 (PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、苯乙烯丁二烯橡胶、四氟乙烯-六氟乙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯-氯三氟乙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE树脂)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、偏二氟乙烯-五氟丙烯共聚物、丙烯-四氟乙烯共聚物、乙烯-氯三氟乙烯共聚物(ECTFE)、偏二氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯共聚物、偏二氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚-四氟乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯-丁二烯橡胶(EPBR)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、羧甲基纤维素(CMC)等。(催化剂)作为用于实现氧的有效氧化还原反应的催化剂,可以使用Mn02、Fe203、NiO、CuO> Pt、Co 等。(形成空气电极(正极))多孔正极10可以通过例如混合催化剂、导电材料和粘结剂，且随后在正极集电体 62上对所得物进行压制成形而形成。除此以外，多孔正极10可以通过如下形成例如将催化剂、导电材料和粘结剂混入到有机溶剂如丙酮、甲基乙基酮和N-甲基-2-卩比咯烷酮中，将催化剂、导电材料和粘结剂溶解或分散在其中从而制备浆料，通过诸如凹版涂布、刮涂、逗号涂布和浸涂的方法利用浆料对正极集电体62进行涂布，随后将有机溶剂升华，并对所得物进行压制。[隔膜]隔膜30具有不易通过水蒸气且易于透过锂离子的功能。隔膜30将多孔正极(空气电极)10与负极20隔开，具有将非水电解质40保持在负极20和多孔正极10之间的功能，并且可以具有防止内部短路的功能。隔膜30可以由例如如下构成由聚烯烃树脂(聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯 (PVdF)等)制成的多孔膜，由合成树脂(聚丙烯、聚苯硫醚等)制成的无纺布，玻璃纤维无纺布等。在将液体电解质用作电解质的情况下，隔膜30可以在其细孔中保持非水液体电解质。非水液体电解质优选是疏水的。此外，在将聚合物固体电解质用作非水电解质40的情况下，可以将聚合物固体电解质用作隔膜30，并且不必提供隔膜30。[负极]负极20包含能够插入或放出锂离子的负极活性物质，并且可以包含用于粘合负极活性物质的粘结剂。作为粘结剂，可以使用用于形成正极的粘结剂。作为负极活性物质， 可以使用用于普通锂离子电池并插入和放出锂离子的材料。(负极活性物质)
作为插入和放出锂离子的材料，例如可以使用金属锂、锂合金、Si合金、Sn合金、 金属氧化物、金属硫化物、金属氮化物、锂复合氧化物和碳材料如石墨和焦炭。为了提高对水分等的耐久性，优选使用锂合金。金属氧化物的实例包括锂钛系氧化物(锂钛类氧化物)、锂锡系氧化物、锂硅系氧化物、锂铌系氧化物、锂钨系氧化物、氧化锡、氧化硅、氧化铌和氧化钨。氧化物的实例包括氧化铁(FeO2 等)、氧化钨(WO2)、氧化锰(MnO2)、LiffO2, LiMoO2, ln203、Zn。、SnO2, NiO、TiO2,
V2O5 和 Nb2O50金属硫化物的实例包括硫化镍、硫化钥、锂锡硫化物和锂钛硫化物。其实例包括 NiS, MoS 和 LiTiS2。金属氮化物的实例包括锂钴氮化物、锂铁氮化物和锂锰氮化物。氮化物的实例包括 LiN3 和 BC2N。锂合金的实例包括Al、Zn、Pb、Si、Sn、Mg、In、Ca、Sb等与Li的合金，伍德合金与锂(伍德合金Bi、Pb、Sn或Cd的四元共晶合金)的合金。Sn 合金的实例包括包含 Si、Ni、Cu、Fe、Co、Mn、Zn、In、Ag、Ti、Ge、Bi、Sb 和 Cr 中
的任一种的合金。Si 合金的实例包括包含 Sn、Ni、Cu、Fe、Co、Mn、Zn、In、Ag、Ti、Ge、Bi、Sb 和 Cr 中
的任一种的合金。可以如下进行将锂插入到未插入有锂的负极活性物质中。例如，对Sn、Si、Al、Sb 等与金属锂一起进行机械合金化，由此将氧化物锂还原并可以获得锂合金。对碳材料和金属锂进行机械合金化，由此可以获得锂插入的碳材料。此外，将作为电极的未插入有锂的负极活性物质放入电解液中，将金属锂用作对电极，并且构造作为两个电极的使用上述负极活性物质和上述金属锂的电池单元。将两个电极短路，并可以利用锂对负极活性物质进行电化学掺杂。[负极集电体]作为负极集电体64的材料，例如，可以使用铜、不锈钢、镍等。负极集电体64的形状例如是箔状形状、板状形状或网(栅格)状形状。(形成负极)在使用粒状负极活性物质的情况下，可以与在形成多孔正极10中一样在负极集电体64上形成负极20。[非水电解质]作为非水电解质40，可以使用液体电解质和聚合物固体电解质。聚合物固体电解质可以通过使用聚合物如PVdF、HFP、PVDF-HFP、PAN和PEO或其共聚物形成。为了防止因从更接近空气电极的区域引入的氧和水分而造成的负极劣化，非水电解质40优选是疏水的。(液体电解质使用非质子有机溶剂)作为液体电解质，可以使用含锂盐的非质子有机溶剂。锂盐的实例包括如下。为了防止因从更接近空气电极的区域引入的氧和水分而造成的负极劣化，非质子有机溶剂优选是疏水的。锂盐的实例包括LiBR4(R表示苯基基团或烷基基团)、六氟磷酸锂(LiPF6)、 四氟硼酸锂(LiBF4)、高氯酸锂(LiClO4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、四氯锂铝(LiAlCl4)、六氟锑酸锂(LiSbF6)、四苯基硼酸锂(LiB(C6H5)4)、四[3，5_双(三氟甲基)苯基]硼酸锂(LiTFPB)、双(三氟甲烷砜酰亚胺锂，LiTFSI) (LiN(SO2CF3)2)、双(五氟乙磺酰基)亚氨锂(LiN(SO2C2F5)2)、(三氟甲磺酰基)(五氟乙磺酰基)亚氨锂(LiN(SO2CF3) (SO2C2F5))、(三氟甲磺酰基)(七氟丙磺酰基)亚氨锂(LiN (SO2CF3) (SO2C3F7))、(三氟甲磺酰基)(九氟丁磺酰基)亚氨锂(LiN(SO2CF3) (SO2C4F9))、双(三氟甲基磺酰基)锂甲烷(LiCH(SO2CF3)2)、[三[(三氟甲基)磺酰基]甲基]锂(LiC(SO2CF3)3)、 LiC (SO2C2F5) 3、LiC (SO2C3F7) 3、LiC (SO2C4F9) 3、LiC (SO2CF3) 2 (SO2C2F5)、LiC (SO2CF3) 2 (SO2C3F7)、 LiC (SO2CF3) 2 (SO2C4F9)、LiC (SO2C2F5) 2 (SO2C3F7)、LiC (SO2C2F5) 2 (SO2C4F9)、LiC (SO2CF2OCF3) 3、 三氟甲磺酸锂(LiO (SO2CF3))、九氟-I- 丁烷磺酸锂(LiO (SO2 (CF2) 3CF3))、十一氟戊烷-I-磺酸锂(LiO (SO2 (CF2) 4CF3))、十三氟己烷-I-磺酸锂(LiO (SO2 (CF2) 5CF3))、十五氟庚烷-I-磺酸锂(LiO (SO2 (CF2) 6CF3))、十七氟辛烷-I-磺酸锂(LiO (SO2 (CF2) 7CF3))、 2,2'-氧基双(1，1，2，2-四氟乙磺酸锂)((LiO (SO2 (CF2) 2))20)、四氟乙烷 _1，2-二磺酸二锂(LiOSO2 (CF2) 2S020Li)、乙烷-I-磺酸锂(LiO (SO2 (CH2CH3))、己烷 _1_ 磺酸锂 (LiO (SO2 (CH2) 5CH3)))、庚烷-I-磺酸锂(LiO (SO2 (CH2) 6CH3)))、苯磺酸锂(LiO (SO2 (C6H5)))、 萘-2-磺酸锂(LiO(SO2(CltlH7)))U-萘磺酸锂(LiO(SO2(CltlH7)、4，4' _(锂亚氨基双磺酰基)双(I-丁烷磺酸锂)(LiN (SO2 (CH2)4 (SO2) OLi) 2)、三氟乙酸锂(LiO (CO) CF3)、1，2-全氟乙烷二磺酰基亚氨锂、I，3-全氟丙烷二磺酰基亚氨锂、I，3-全氟丁烷二磺酰基亚氨锂以及 I，4-全氟丁烷二磺酰基亚氨锂。非质子有机溶剂的实例包括环状碳酸酯、链状碳酸酯、环状酯、环状醚和链状醚。 其具体实例包括碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯、碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、Y-丁内酯U-BL)、Y -戊内酯、四氢呋喃(THF)、2_甲基四氢呋喃(MTHF)、四氢吡喃(THP)、二氧戊环(DOXL)、1，2-二甲氧基乙烷(01^)、1，3-二甲氧基丙烷、1，2-二乙氧基乙烷(DEE)、丙酸甲酯(MPR)、丙酸乙酯(EPR)、 亚硫酸亚乙酯(ES)、环己基苯(CHB)、叔苯基苯(tPB)、乙酸乙酯(EA)、环丁砜(SL)、二氧戊环、3-甲基环丁砜(3-MeSL)、二乙基醚、乙腈(AN)、和乙腈(AN)。也可以使用由选自上述溶剂的溶剂构成的混合溶剂。此外，为了提高各种特性，例如，可以将各种材料如亚氨盐、砜化合物、芳族系列及其卤素取代产物添加到液体电解质中。(液体电解质使用离子液体)作为液体电解质，也可以使用离子液体(也称作离子液体或者常温熔融盐)。离子液体是指在根据本发明的空气电池的正常工作环境中的温度下作为液体存在的盐，且包括在与有机溶剂混合的状态下变为液体的物质(然而，本文中的有机溶剂不包括离子液体)。为了防止因从更接近空气电极的区域引入的氧和水分造成的负极劣化，优选使用疏水性离子液体。在将疏水性离子液体用作非水电解质的情况下，氧和水分不易溶解在非水电解质中，可以抑制从更接近空气电极的区域引入的氧和水分通过非水电解质移动至负极，且可以抑制由氧化反应和水解反应造成的负极劣化。因此，可以抑制由氧和水分导致的负极劣化所引起的空气电池的充放电特性的下降。此外，在将熔点等于或小于几十。C的疏水性离子液体用作非水电解质的情况下，可以抑制由非水电解质的蒸发而造成的空气电池的特性下降。
在通过将其与有机溶剂混合来使用离子液体的情况下，离子液体的粘度下降且容易地将锂离子扩散，因此，可以提高锂离子传导性。在通过将其与其中溶解了锂盐的有机溶剂混合来使用离子液体的情况下，离子液体的粘度下降且容易地将锂离子扩散，因此，可以更加提高锂离子传导性。可以将离子液体表示为[Y] + [X]_，其中将构成离子液体的阳离子表示为[Y]+并且将构成离子液体的阴离子表示为[ΧΓ。离子液体由各种阳离子和各种阴离子的组合构成。 然而，如上所述，为了防止因从更接近空气电极的区域引入的氧和水分造成的负极劣化，优选使用疏水性离子液体。构成离子液体的阳离子[Y]+的实例包括咪唑鎗阳离子、吡啶鎗阳离子、哌啶鎗阳离子和季铵阳离子。咪唑鎗阳离子的实例包括如下。其实例包括二取代的咪唑鎗阳离子如1，3-二甲基咪唑鎗，I-乙基-3-甲基咪唑鎗，I-甲基-3-丙基咪唑鎗，I-丁基-3-甲基咪唑鎗，I-甲基-3-戊基咪唑鎗，I-己基-3-甲基咪唑鎗，I-庚基-3-甲基咪唑鎗，I-甲基-3-辛基咪唑鎗，I-癸基-3-甲基咪唑鎗，I-十二烷基-3-甲基咪唑鎗，I-乙基-3-丙基咪唑鎗，I- 丁基-3-乙基咪唑鎗，I-甲氧基乙基-3-甲基咪唑鎗和I-氰基乙基-3-甲基咪唑鎗；以及三取代的咪唑鎗阳离子如 3-乙基-1，2- 二甲基-咪唑鎗，1，2- 二甲基-3-丙基咪唑鎗，I- 丁基-2，3- 二甲基咪唑鎗， I，2- 二甲基-3-己基咪唑鎗，I，2- 二甲基-3-辛基咪唑鎗，I-乙基_3，4- 二甲基咪唑鎗和 I-异丙基_2，3- _■甲基味卩坐鐵。吡啶鎗阳离子的实例包括如下。其实例包括N，N-二甲基吡啶鎗，N-乙基-N-甲基吡啶鎗，N-甲基-N-丙基吡啶鎗， N- 丁基-N-甲基卩比卩定鐵，N-甲基-N-戍基卩比卩定鐵，N-己基-N-甲基卩比卩定鐵，N-甲基-N-羊基批淀鐵，N-癸基-N-甲基卩比淀鐵，N-十_■烧基-N-甲基卩比淀鐵，N-(2_甲氧基乙基)-N-甲基吡啶鎗，N-(2-乙氧基乙基)-N-甲基吡啶鎗，N-(2-丙氧基乙基)-N-甲基吡啶鎗，和 N-(2-异丙氧基乙基)-N-甲基卩比淀鐵。哌啶鎗阳离子的实例包括如下。其实例包括N，N- 二甲基哌啶鎗，N-乙基-N-甲基哌啶鎗离子，N-甲基-N-丙基喊淀鐵，N- 丁基-N-甲基喊淀鐵，N-甲基-N-戍基喊淀鐵，N-己基-N-甲基喊淀鐵，N-甲基-N-羊基喊唳鐵，N-癸基-N-甲基喊唳鐵，N-十二烧基-N-甲基喊唳鐵，N- (2-甲氧基乙基)-Ν-甲基哌啶鎗，N-(2-甲氧基乙基)-N-乙基哌啶鎗，N-(2-乙氧基乙基)-N-甲基喊淀鐵，N-甲基-Ν-(2_甲氧基苯基)喊淀鐵，N-甲基-Ν-(4_甲氧基苯基)喊淀鐵，N-乙基-N-(2-甲氧基苯基)哌啶鎗和N-乙基-N-(4-甲氧基苯基)哌啶鎗。季铵阳离子的实例包括如下。其实例包括N，N, N, N-四甲基铵，N, N, N-三甲基乙基铵，N, N, N-三甲基丙基铵， N，N，N-三甲基丁基铵，N, N, N-三甲基戊基铵，N, N, N-三甲基己基铵，N, N, N-三甲基庚基铵，N, N, N-三甲基辛基铵，N, N, N-三甲基癸基铵，N, N, N-三甲基十二烷基铵，N-乙基-N， N- 二甲基丙基铵，N-乙基-N，N- 二甲基丁基铵，N-乙基-N，N- 二甲基己基铵，2-甲氧基-N， N，N-三甲基乙基铵，2-乙氧基-N，N, N-三甲基乙基铵，2-丙氧基-N，N, N-三甲基乙基铵， N- (2-甲氧基乙基)-N，N- 二甲基丙基铵和N- (2-甲氧基乙基)-N，N- 二甲基丁基铵。
构成离子液体的阴离子[X]-的实例包括F_，Cl_，Γ，Br_，A1C14_，A1F4_，FeCl4' BF4-，PF6、AsF6、NbFp SbF6' ClO4' (CF3SO2)2N-, (C2F5SO2)2N-, (C2F5SO2) (CF3SO2) N-, (CF3SO2) (C4F9SO2) N-, (CF3SO2) 3Γ, CF3SOf，C4F9SOf，CF3CO2' C3F7CO2' CH3SOf 和 CH3CO2'作为离子液体，具体地，例如，可以使用I-烷基-3-甲基咪唑鎗盐。在将盐表示为 [1-R-3-甲基咪唑鎗]+ [ΧΓ，其中将烷基基团表示为R的情况下，例如，R可以是乙基基团、 丁基基团、己基基团、辛基基团、癸基基团、十二烷基基团、四癸基基团、六癸基基团、八癸基基团等，且例如，可以将 Br、Cl、PF6、BF4、(CF3SO2)2N' CF3SO3、CH3CH(OH) COO 等用作 X。此外，可以使用1_烧基_2,3- _■甲基味卩坐鐵盐。在将盐表不为[l-R-2,3-甲基味唑鎗]+ [ΧΓ，其中将烷基基团表示为R的情况下，例如，R是乙基基团、丁基基团、己基基团等，且例如，可以将Br、Cl、BF4、(CF3SO2)2N等用作X。离子液体的更具体实例包括I-乙基-3-甲基咪唑鎗四氟硼酸酯(EMIBF4)，I- 丁基-3-甲基咪唑鎗四氟硼酸酯(BMIBF4)，I-己基-3-甲基咪唑鎗四氟硼酸酯(HMIBF4)，I-丁基-3-甲基咪唑鎗双(三氟甲磺酰基)酰亚胺(BMITf2N)和I- 丁基-3-甲基咪唑鎗六氟磷酸酯(BMIPF6)。(聚合物固体电解质)作为聚合物固体电解质，可以使用凝胶电解质和内在聚合物电解质(本征聚合物电解质，特性聚合物电解质，intrinsic polymer electrolyte)。内在聚合物电解质内在聚合物电解质是不包含有机溶剂的电解质且可以通过经由聚合物基质保持锂盐而获得。例如，内在聚合物电解质可以利用聚亚烷基高分子化合物如聚环氧乙烷和聚环氧丙烷，通过经由聚合物基质保持锂盐如锂砜酰亚胺、LiClO4和LiO(SO2CF3)而获得。除此以外，内在聚合物电解质是不包含有机溶剂的电解质且可以通过经由聚合物基质保持离子液体而获得。例如，内在聚合物电解质可以通过如下获得将聚合物引发剂和交联剂溶解在乙烯基单体中，向其中添加离子液体并引发聚合反应。也可以将获得的电解质溶解在有机溶剂中并以糊状态以片状形成。此外，固体电解质可以通过将电解质盐分散在具有离子传导性的高分子化合物如醚高分子化合物、酯高分子化合物和丙烯酸酯高分子化合物中而获得。凝胶电解质凝胶电解质是通过经由聚合物基质保持包含锂盐的非质子溶剂而获得的电解质。 例如，凝胶电解质可以通过如下获得通过经由聚合物基质如聚丙烯腈(PAN)保持通过将 LIClO4溶解在碳酸亚丙酯-碳酸亚乙酯(PC-EC)中而获得的物质。除此以外，凝胶电解质是可以通过经由聚合物基质保持离子液体和锂盐而获得的电解质。例如，凝胶电解质可通过如下获得将聚合物引发剂和交联剂溶解在乙烯基单体中，向其中添加离子液体和锂盐，并引发聚合反应。此外，例如，凝胶电解质可以通过将聚合物如聚环氧乙烷(PEO)、聚丙烯腈(PAN)、 PVdF、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸和聚丙烯酸酯溶解在熔融盐中而获得。能够用于形成聚合物固体电解质的聚合物作为能够用于形成聚合物固体电解质的聚合物，例如，可以使用聚丙烯腈(PAN)， 聚乙二醇(PEG)，聚偏氟乙烯(PVdF)，聚乙烯基吡咯烷酮，多官能丙烯酸酯和包括聚四乙
14二醇二丙烯酸酯、聚环氧乙烷二丙烯酸酯、环氧乙烷等的丙烯酸酯的共聚物，聚环氧乙烷 (ΡΕ0)，聚环氧丙烷(PPO)，偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVdF-HEP)，聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)，聚氯乙烯(PVC)等。聚合物固体电解质也可以通过如下获得。将锂盐、离子液体、作为非质子有机溶剂的具有可聚合(可交联)官能团的物质混合，并将聚合引发剂添加到所得的混合物中。可聚合官能团可通过光和/或热聚合，由此可以获得聚合物固体电解质。在使用锂盐、离子液体和非质子有机溶剂的情况下，如果其一种或多种具有可聚合(可交联)官能团，则可以获得聚合物固体电解质。此外，在使用锂盐和离子液体的情况下，如果其一种或多种具有可聚合(可交联)官能团，则可以形成聚合物固体电解质。此外， 在使用锂盐和非质子有机溶剂的情况下，如果其一种或多种具有可聚合(可交联)官能团， 则可以形成聚合物固体电解质。作为可聚合官能团，例如可以使用乙烯基基团、I-丙烯基基团、烯丙基基团、烯丙基酰胺基团、丙烯酰基基团、丙烯酰氧基基团、环氧基团、缩水甘油基基团、苯乙烯基基团
坐寸ο具有可聚合官能团的锂盐作为具有可聚合官能团的锂盐，例如，可以使用6_(甲基丙烯酰氧基)-1_己烷磺酸锂(CltlH17LiO5S)、3-(丙烯酰氧基)_1_丙烧磺酸锂(C6H9LiO5S)、2-(丙烯酰基氨基)_2_甲基-I-丙烷磺酸锂(C7H12LiNO4S)、4-乙烯基苯磺酸锂(C8H7LiO3S)、4-乙烯基苯磺酸锂 (C8H7LiO3S)、1-( 二烯丙基氨基甲酰基)-1，2，2，2，_四氟乙烷磺酸锂(C9H10F4LiNO4S)等。具有可聚合官能团的离子液体作为具有可聚合官能团的离子液体，例如，可以使用I-烯丙基-3-乙基咪唑鎗溴化物、I-烯丙基-3-乙基咪唑鎗硼酸酯四氟化物、I-烯丙基-3-乙基咪唑鎗双(三氟甲磺酰基)酰亚胺、I-烯丙基-3- 丁基咪唑鎗溴化物、I-烯丙基-3- 丁基咪唑鎗硼酸酯四氟化物、I-烯丙基-3-丁基咪唑鎗双(三氟甲磺酰基)酰亚胺、I，3-二烯丙基咪唑鎗溴化物、I， 3_ 二烯丙基咪唑鎗硼酸酯四氟化物、1，3_ 二烯丙基咪唑鎗双(三氟甲磺酰基)酰亚胺等。具有可聚合官能团的非质子有机溶剂作为具有可聚合官能团的非质子有机溶剂，例如，可以使用甲基乙烯基酮(CH2 =CHCOCH3)、乙基乙烯基酮(CH2 = CHCoCH2CH3)、烯丙基甲基酮(乙烯基丙酮)(CH2 = CHCH2CoCH3)、烯丙基丙酮(CH2 = CH (CH2) 2C0CH3)、甲基乙烯基醚(甲氧基乙烯)(CH3OCH =CH2)、甲基乙烯基醚(CH2 = CHOCH3)、乙基乙烯基醚(CH2 = CHOCH2CH3)、烯丙基甲基醚 (CH2 = CHCH2CoCH3)、乙烯基醚(二乙烯基醚)(CH2 = CHOCH = CH2)、烯丙基乙基醚(CH2 = CHCH2C0CH2CH3)、烯丙基醚(二烯丙基醚)((CH2 = CHCH2) 20)、乙酸乙烯酯(CH2 = CHOCOCH3)、 乙酸烯丙酯(CH2 = CHCH20C0CH3)、乙氧基乙酸乙烯酯(CH2 = CH0C0CH20CH2CH3)、乙酰乙酸烯丙酯(CH2 = CHCH20C0CH2C0CH3)、丙烯酸甲酯(CH2 = CHC00CH3)、丙烯酸乙酯(CH2 = CHC00CH2CH3)、丙烯酸乙烯酯(CH2 = CHC00CH = CH2)、丙烯酸烯丙酯(CH2 = CHC00CH2CH =CH2)、丙烯酸丙酯(CH2 = CHCoo(CH2)2CH3)、丙烯酸丁酯(CH2 = CHC00(CH2)3CH3)、 丙烯酸-2-甲氧基乙酯(CH2 = CHCOO (CH2)2OCH3)、丙烯酸_2_乙氧基乙酯(CH2 = CHCOO (CH2) 20CH2CH3)、丙烯酸 _2_ (甲氧基羰基)乙酯(CH2 = CHCOO (CH2) 2C00CH3)、丙烯酸-2-(乙氧基羰基)乙酯(CH2 = CHC00(CH2)2C00CH2CH3)、丙烯酸-2-氰基乙酯(CH2 = CHCOO(CH2)2Cn)、甲基丙烯酸甲酯(CH2 = C(CH3)COOCH3)、甲基丙烯酸乙酯(CH2 = C(CH3) COOCH2CH3)、甲基丙烯酸丙酯(CH2 = C(CH3) COO(CH2)2CH3)、甲基丙烯酸乙烯基(CH2 = C(CH3) COOCH = CH2)、甲基丙烯酸烯丙酯(CH2 = C(CH3) COOCH2CH = CH2)、甲基丙烯酸丁酯(CH2 = C(CH3)COO(CH2)3CH3)、甲基丙烯酸烯丙氧基甲酯(CH2 = C(CH3) C00CH20CH2CH = CH2)等。已经参考实施方式对本发明进行了描述。然而，本发明不限于上述实施方式，并且可以基于本发明的技术理念进行各种修改。工业实用性根据本发明，可以提供一种锂空气电池，其能够长时间使用且因空气中的水分和二氧化碳的影响而造成的劣化很少。
权利要求
1.一种锂空气电池，包括放出锂离子的负极；空气电极集电体，由多孔材料制成；多孔正极，包含导电材料；扩散层，设置在所述空气电极集电体与所述多孔正极之间并且由导电材料制成；以及非水电解质，设置在所述负极与所述多孔正极之间。
2.根据权利要求I所述的锂空气电池，包括氧选择性渗透膜，其中，通过所述空气电极集电体和所述扩散层将透过所述氧选择性渗透膜的氧引入到所述多孔正极中。
3.根据权利要求2所述的锂空气电池，包括在所述氧选择性渗透膜与所述空气电极集电体之间的间隙。
4.根据权利要求2所述的锂空气电池，包括由多孔材料制成的防水层，其中，将通过所述防水层的空气弓丨入到所述氧选择性渗透膜中。
5.根据权利要求4所述的锂空气电池，包括在所述防水层与所述氧选择性渗透膜之间的间隙。
6.根据权利要求2所述的锂空气电池，包括在所述氧选择性渗透膜与所述空气电极集电体之间的由多孔材料制成的防水层。
7.根据权利要求6所述的锂空气电池，包括在所述防水层与所述氧选择性渗透膜之间或在所述防水层与所述空气电极集电体之间的间隙，或者在所述防水层与所述氧选择性渗透膜之间以及在所述防水层与所述空气电极集电体之间的间隙。
8.根据权利要求2所述的锂空气电池，包括由多孔材料制成的第一防水层；和在所述氧选择性渗透膜与所述空气电极集电体之间的由多孔材料制成的第二防水层， 其中，将通过所述第一防水层的空气引入到所述氧选择性渗透膜中。
9.根据权利要求8所述的锂空气电池，包括在所述第一防水层与所述氧选择性渗透膜之间的间隙；和在所述第二防水层与所述氧选择性渗透膜之间或在所述第二防水层与所述空气电极集电体之间的间隙，或者在所述第二防水层与所述氧选择性渗透膜之间以及在所述第二防水层与所述空气电极集电体之间的间隙。
10.根据权利要求I所述的锂空气电池，包括在所述多孔正极与所述非水电解质之间的隔膜。
全文摘要
提供了一种锂空气电池，其可以长时间使用且因空气中的水分而造成的劣化很少，由此氧供应到多孔正极不被空气电极集电体抑制。提供的锂空气电池包括选择性透过氧且难以渗透水蒸气的氧选择性渗透膜(80)；积累氧的氧室(88)；包括多孔材料的空气电极集电体(62)；包括导电材料且设置在空气电极集电体与多孔正极之间的扩散层(50)；包含导电材料和催化剂材料的多孔正极(10)；难以渗透水蒸气的隔膜(30)；非水电解质(40)；放出锂离子的负极(20)；以及负极集电体(64)。该锂空气电池还可以具有防水层。
文档编号H01M12/08GK102598400SQ20108004755
公开日2012年7月18日 申请日期2010年10月20日 优先权日2009年10月29日
发明者上坂进一 申请人:索尼公司