[發明專利]電極和具有其的電池

無效

• 申請號: 200980109376.3
• 申請日: 2009-03-18
• 公開（公告）號: CN101978550A
• 公開（公告）日: 2011-02-16
• 發明（設計）人: 中根堅次;服部武司;山本武繼
• 申請（專利權）人: 住友化學株式會社
• 主分類號: H01M12/08
• 分類號: H01M12/08;H01M4/36
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 朱丹

技術領域

本發明涉及電極和具有其的電池。

背景技術

電極可以在空氣電池、鋰離子二次電池、鈉離子二次電池等各種電池、電容器等電化學設備中使用。通常，電池有正極和負極，特別是對于空氣電池而言，作為正極活性物質，使用空氣中的氧的情況較多，因此，一直期待不需要在設備內填充正極活性物質，而由此可以實現高能量密度的電池。

作為空氣電池，例如，在日本特開昭50-28640號公報中，公開了一種空氣二次電池，其具備空氣極(正極)和在金屬絲網等基板上電沉積有鋅的鋅極(負極)。

發明內容

然而，在上述空氣二次電池中，難言可以充分地抑制充電時的負極中的枝晶的產生，還有改良的余地。本發明的目的在于，提供在電化學設備中使用時可以進一步抑制枝晶的產生的電極。

本發明人等經過各種研究，結果發現，下述的發明可以實現上述目的，直至完成本發明。即本發明提供以下技術。

<1>一種電極，具有包含能夠氧化還原的納米粒子、被覆該納米粒子的碳材料的納米復合材料。

<2>根據<1>所述的電極，其中，上述納米復合材料具有以下的(A)要件，

(A)納米復合材料中的碳材料形成層。

<3>根據<2>所述的電極，其中，上述納米復合材料具有以下的(B)、(C)和(D)的要件，

(B)碳材料所形成的層的數目為2～1000。

(C)碳材料所形成的層的總厚度為1nm～200nm的范圍。

(D)納米粒子的粒徑為0.5nm～900nm的范圍。

<4>根據<1>～<3>中的任一項所述的電極，其中，具有通過依次包括以下的(1)和(2)的工序的制造方法得到的納米復合材料，

(1)在能夠氧化還原的納米粒子的存在下，使碳材料前體聚合而在上述納米粒子的表面形成碳材料中間體的工序；

(2)碳化上述碳材料中間體，形成被覆上述納米粒子的碳材料，制造納米復合材料的工序。

<5>具有上述<1>～<4>中的任一項所述的電極的電池。

<6>具有上述<1>～<4>中的任一項所述的電極的空氣電池。

<7>具有上述<1>～<4>中的任一項所述的電極作為負極，使用空氣中的氧作為正極活性物質的空氣電池。

<8>根據<7>所述的空氣電池，其能夠充放電。

附圖說明

圖1是表示空氣電池的一例的示意圖。

符號說明

1…空氣孔

2…上蓋

3…空氣擴散層

4…催化劑層

5…集電體

6…間隔件

7…負極

8…下蓋

9…墊片

10…電解液

具體實施方式

本發明的電極的特征在于，具有包含能夠氧化還原的納米粒子和被覆該納米粒子的碳材料的納米復合材料。納米復合材料為納米尺寸(0.5nm～1μm左右)，優選為粒狀。為了適宜地用于電極，納米復合材料優選具有以下的(A)的要件，進一步更優選具有以下的(B)、(C)和(D)的要件。

(A)納米復合材料中的碳材料形成層。

(B)碳材料所形成的層的數目為2～1000。

(C)碳材料所形成的層的總厚度為1nm～200nm的范圍。

(D)納米粒子的粒徑為0.5nm～900nm的范圍。在本說明書中，納米粒子的粒徑是指其直徑。

另外，納米復合材料可以通過依次包括以下的(1)和(2)工序的制造方法得到，具有由此得到的納米復合材料的電極是優選實施方式。

(1)在能夠氧化還原的納米粒子的存在下，使碳材料前體聚合，在上述納米粒子的表面形成碳材料中間體的工序；

(2)碳化上述碳材料中間體，形成被覆上述納米粒子的碳材料，制造納米復合材料的工序。

以下，對于納米復合材料的制造進行具體地說明。

首先，在工序(1)中，能夠氧化還原的納米粒子(以下，有時簡稱為納米粒子。)可按照以下方法制造。即，使用一種或者多種納米粒子前體以及一種或者多種分散劑，接著使納米粒子前體與分散劑反應或者結合，形成前體復合體。通常，使納米粒子前體和分散劑在適當溶劑中溶解(將此時得到的液體作為復合體溶液。)或分散(將此時得到的液體作為復合體懸濁液。)，通過納米粒子前體與分散劑發生結合來形成該前體復合體。