料的濃度降低，進而隨之裡離子傳導性降低， 結(jié)果放電特性降低。
[0039] 該里，所謂具有裡離子傳導性的材料，是通過電壓差或濃度梯度裡離子能夠移動 的材料。所謂固體電解質(zhì)層在第1非水電解質(zhì)及第2非水電解質(zhì)中不溶解，意思是在將固體 電解質(zhì)層浸潰在第1非水電解質(zhì)或第2非水電解質(zhì)中時，固體電解質(zhì)層的重量不減少。具 體而言，可通過在低濕度不活潑氣體氣氛下將固體電解質(zhì)層浸潰在第1非水電解質(zhì)或第2 非水電解質(zhì)中，在45°C下加熱24小時后，用碳酸甲己醋洗凈，在室溫下干燥后，所述固體電 解質(zhì)層的重量減少為3%W下來確認。
[0040] 此外，所謂固體電解質(zhì)層在第1非水電解質(zhì)及第2非水電解質(zhì)中不溶脹，意思是在 使固體電解質(zhì)層浸潰在第1非水電解質(zhì)或第2非水電解質(zhì)中時，構(gòu)成第1非水電解質(zhì)及第2 非水電解質(zhì)的分子未進入固體電解質(zhì)層中。具體而言，可通過使固體電解質(zhì)層在低濕度不 活潑氣體氣氛下浸潰在第1非水電解質(zhì)或第2非水電解質(zhì)中，在45°C下放置24小時后，用 碳酸甲己醋洗凈，在室溫下干燥后，所述固體電解質(zhì)層的重量增加為3%W內(nèi)來確認。
[0041] 第1非水電解質(zhì)中采用的離子液體具有不揮發(fā)性，因而能夠防止其從用于向正極 供給氧的孔揮發(fā)。此外，由于第1非水電解質(zhì)被固體電解質(zhì)層遮擋而不會到達負極，因此不 會通過負極還原分解離子液體。
[0042] 第2非水電解質(zhì)中采用的有機溶劑可通過選擇耐還原性優(yōu)良的溶劑來抑制負極 上的還原分解。此外，由于第2非水電解質(zhì)被固體電解質(zhì)層遮擋而不會到達正極，因此有機 溶劑不會從孔揮發(fā)。
[00創(chuàng)此外，固體電解質(zhì)層如前所述因具有無孔性，因而能夠防止第1非水電解質(zhì)和第2 非水電解質(zhì)的混合，而且因不透過水而能夠抑制由水分造成的負極的劣化。
[0044] 所W，第1非水電解質(zhì)不與負極接觸，因而可使用裡離子電導性優(yōu)良、但耐還原性 差的離子液體，與在非水電解質(zhì)中只采用離子液體時相比較，大電流充放電特性提高。此 夕F，第2非水電解質(zhì)不會到達孔，因此第2非水電解質(zhì)中所含的有機溶劑不會從孔揮發(fā)，與 在非水電解質(zhì)中只采用有機溶劑時相比較，耐久性提高。其結(jié)果是，正負極兩電極的性能提 高，因而可改善在正極生成的Li2〇的可逆性，能夠提高耐久性和大電流充放電特性。因而， 能夠提供耐久性優(yōu)良、可充電的、且提高了大電流充放電特性的空氣電池。
[0045] W下，對第1非水電解質(zhì)、第2非水電解質(zhì)、固體電解質(zhì)層、正極、負極及容器進行 說明。
[0046] 第1非水電解質(zhì)含有離子液體，因此能夠根據(jù)需要含有溶解于離子液體中的支持 電解質(zhì)。離子液體具有帶正電荷的陽離子和帶負電荷的陰離子，具有不揮發(fā)性。因此，通過 在第1非水電解質(zhì)中采用離子液體，能夠降低非水電解質(zhì)從孔揮發(fā)的揮發(fā)量。
[0047] 此外，通過選擇疏水性的離子液體，能夠抑制水分從孔的侵入。因此，通過采用疏 水性的離子液體，能夠進一步提高空氣電池的壽命。
[0048] 可適應卑電位的負極的耐還原性優(yōu)良的離子液體多為高粘度。另一方面，粘度低 的離子液體有耐還原性劣化的傾向，因而在用于電動汽車、混合動力汽車、插電式混合動力 汽車等要求10年W上壽命的車載用電源的情況下，如果混入到負極中，則有被緩慢還原分 解的顧慮。根據(jù)實施方式的空氣電池，離子液體向負極中混入的顧慮少，因而可使用粘度低 的離子液體。粘度低的離子液體能夠進一步改善空氣電池的大電流放電特性。
[0049] 作為陽離子，例如能夠列舉出選自錠離子、咪挫鐵離子、鱗根離子及向所述各離子 (錠離子、咪挫鐵離子、鱗根離子）中導入取代基而得到的陽離子之中的1種W上。
[0050] 錠離子例如能夠具有化學式2所表示的結(jié)構(gòu)式。
[0051] [化學式2]
[0化2]
【主權(quán)項】
1. 一種空氣電池，其特征在于，其包含： 內(nèi)表面由熱塑性樹脂層形成的容器； 收納在所述容器內(nèi)的正極； 收納在所述容器內(nèi)的負極； 保持在所述正極中且含有離子液體的第1非水電解質(zhì)； 保持在所述負極中且含有有機溶劑的第2非水電解質(zhì)； 配置在所述正極和所述負極之間且具有鋰離子傳導性的固體電解質(zhì)層；和 設在所述容器上的用于向所述正極供給氧的孔， 所述固體電解質(zhì)層是用于防止所述第1非水電解質(zhì)和所述第2非水電解質(zhì)的混合的、 不具有貫通孔的固體電解質(zhì)層， 所述固體電解質(zhì)層的端部被夾在所述容器的內(nèi)表面之間、并通過熱密封而被固定于所 述容器的內(nèi)表面，由此所述正極和所述負極被所述固體電解質(zhì)層隔離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣電池，其特征在于，所述具有鋰離子傳導性的固體電解 質(zhì)層含有在所述第1非水電解質(zhì)及所述第2非水電解質(zhì)中不溶解及不溶脹的氧化物、硫化 物或有機高分子。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣電池，其特征在于，所述具有鋰離子傳導性的固體電解 質(zhì)層含有選自氧化物玻璃、氧化物結(jié)晶、硫化物玻璃、硫化物結(jié)晶及含聚氧化乙烯的高分子 之中的1種以上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的空氣電池，其特征在于，所述離子液體含有： 選自銨離子、咪唑鑰離子及鱗根離子之中的1種以上的陽離子；和 選自 PF6-、BF4-、CF3SO 3-、C4F9SO3-、[B(OOC-COO) 2] -、[(CN)2N] -、[(CF3SO2)2N] -、 [(C2F5SO2) 2N]_及BF3 (CF3) _之中的1種以上的陰離子。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的空氣電池，其特征在于，所述離子液體具有疏水性。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的空氣電池，其特征在于，所述有機溶劑含有選自酯類、碳酸酯 類、醚類及腈類之中的1種以上。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種實施方式的空氣電池，其包含：容器；收納在所述容器內(nèi)的正極；收納在所述容器內(nèi)的負極；保持在所述正極中且含有離子液體的第1非水電解質(zhì)；保持在所述負極中且含有有機溶劑的第2非水電解質(zhì)；配置在所述正極和所述負極之間且具有鋰離子傳導性的固體電解質(zhì)層；和設在所述容器上的用于向所述正極供給氧的孔。
【IPC分類】H01M12-08, H01M4-38
【公開號】CN104810574
【申請?zhí)枴緾N201510249641
【發(fā)明人】久保木貴志, 高見則雄
【申請人】株式會社東芝
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2010年6月25日