[發(fā)明專利]鋰空氣電池用的電解液

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280048812.2
• 申請日: 2012-06-15
• 公開（公告）號: CN103843191B
• 公開（公告）日: 2016-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 中本博文;汐月大志;白澤淳;鈴木裕士
• 申請（專利權(quán)）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01M12/06
• 分類號: H01M12/06;H01M10/0568
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 金世煜;苗堃

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于鋰空氣電池的電解液。

背景技術(shù)

伴隨著近年來手機(jī)等設(shè)備的普及、進(jìn)步，期待作為其電源的電池的高容量化。其中金屬空氣電池在空氣極中利用大氣中的氧作為正極活性物質(zhì)，進(jìn)行該氧的氧化還原反應(yīng)，另一方面，在負(fù)極中通過進(jìn)行構(gòu)成負(fù)極的金屬的氧化還原反應(yīng)，能夠進(jìn)行充電或放電，因此，作為能量密度高、且比目前通用的鋰離子電池優(yōu)異的高容量電池備受矚目（非專利文獻(xiàn)1）。

以往，使用有機(jī)溶劑作為金屬空氣電池的非水電解質(zhì)，但有機(jī)溶劑具有揮發(fā)性，并且還具有與水的混合性，因此在長期工作中存在穩(wěn)定性的問題。電池長期工作時，可能因電解液從正極（空氣極）側(cè)揮發(fā)而電池電阻增大，或者因水分浸入電池內(nèi)部而作為負(fù)極的金屬鋰被腐蝕。這些現(xiàn)象可能成為損害空氣電池長時間放電這種特征的主要因素。

為了提供一種能夠抑制因電解液的揮發(fā)性而導(dǎo)致的減少以及水分向電池內(nèi)部混入、且電池能夠長期穩(wěn)定工作的鋰空氣電池，提出了一種空氣電池，所述空氣電池使用N-甲基-N-丙基哌啶雙（三氟甲烷磺酰基）酰胺（PP13TFSA）等離子液體作為非水電解質(zhì)（專利文獻(xiàn)1）。離子液體是指僅由組合陽離子和陰離子而成的離子分子構(gòu)成的物質(zhì)且在常溫（15℃～25℃）下為液體的物質(zhì)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2011-14478號公報

非專利文獻(xiàn)

非專利文獻(xiàn)1：獨(dú)立行政法人產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所（產(chǎn)綜研），“開發(fā)新的結(jié)構(gòu)的高性能鋰空氣電池”，“online”，2009年2月24日報道發(fā)表，“平成23年8月19日檢索”，網(wǎng)絡(luò)＜http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2009/pr20090224/pr20090224.html＞

發(fā)明內(nèi)容

通過使用N-甲基-N-丙基哌啶雙（三氟甲烷磺酰基）酰胺（PP13TFSA）等離子液體作為空氣電池的電解液，對抑制因電解液揮發(fā)而導(dǎo)致的減少以及水分向電池內(nèi)部混入有一定的效果，但使用PP13TFSA等現(xiàn)有的離子液體作為電解液的空氣電池，作為電池的輸出可以說尚不充分。因此，期待能夠進(jìn)一步提高鋰空氣電池的輸出的電解液。

對能夠進(jìn)一步提高鋰空氣電池的輸出的電解液進(jìn)行了深入研究，結(jié)果可知使鋰空氣電池放電時析出的Li₂O₂溶解性高的電解液有助于鋰空氣電池的輸出提高，發(fā)現(xiàn)了Li₂O₂溶解性高的電解液。

本發(fā)明是用于鋰空氣電池的電解液，所述電解液包含含有烴基和供電子性官能團(tuán)的離子液體，供電子性官能團(tuán)的鋰離子親和性高于烴基的鋰離子親和性。

根據(jù)本發(fā)明，能夠提供對鋰空氣電池放電時的析出物L(fēng)i₂O₂的溶解性優(yōu)異的電解液。

附圖說明

圖1是表示電解液中的Li₂O₂溶解濃度的圖。

圖2是表示離子液體的供氧能力的圖。

圖3是表示電解液的鋰離子遷移率的圖。

圖4是表示空氣電池的I-V特性的圖。

圖5是表示F型電化學(xué)電池的截面示意圖。

圖6是表示溶劑與Li₂O₂的總鍵合力和溶劑的Li₂O₂溶解量之間的關(guān)系的圖。

圖7是表示溶劑的Li₂O₂溶解量與使用了含有各溶劑的電解液的空氣電池的放電容量之間的關(guān)系的圖。

圖8是表示使用溶劑的空氣電池的循環(huán)數(shù)與庫侖效率之間的關(guān)系的圖。

圖9是表示使用溶劑的空氣電池的放電容量與輸出密度之間的關(guān)系的圖。

圖10是對電解液測定的線性掃描伏安法（LSV）曲線。

圖11是表示含有離子液體和有機(jī)溶劑的電解液中的離子液體的比例與空氣電池的電流密度之間的關(guān)系的圖。

圖12是表示使用溶劑的空氣電池的電壓和輸出相對于電流密度的關(guān)系的圖。

具體實(shí)施方式

（實(shí)施方式1：適于鋰空氣電池的電解液）