[发明专利]用于锂-空气电池的电解质溶液

说明书

技术领域

本发明涉及锂-空气电池中使用的电解质溶液。

背景技术

伴随着近年来诸如移动电话等装置的普及和发展，期望增大作为它们的电源的电池的容量。在这一背景下，金属-空气电池具有高的能量密度，因为它们能够通过在使用大气氧作为正电极活性材料的空气电极处对氧进行氧化/还原反应并且通过在负电极处对构成负电极的金属进行氧化/还原反应而发生充放电。因此，金属-空气电池作为比目前一般使用的锂离子电池优越的高容量电池而一直受到关注(National Institute of Advanced Industrial Science and Technology(AIST)“Development of a New-type Lithium-Air Battery with Large Capacity”，[在线]，2009年2月24日新闻稿，[2011年8月19日检索]，互联网：

＜http：//www.aist.go.j p/aist_j/press_release/pr2009/pr20090224/pr20090224.html＞)。

英文网页：

＜http：//www.aist.go.jp/aist_e/latest_research/2009/20090727/20090727.html＞。

金属-空气电池中已使用有机溶剂作为非水电解质，但有机溶剂是挥发性的并且此外与水可混溶，因此随着长期运行存在稳定性问题。在电池的长期运行过程中，电池电阻因电解质溶液从正电极(空气电极)侧蒸发而经历增大，或者因湿气渗入电池内部而存在作为负电极的锂金属腐蚀的风险。这些现象是削弱作为空气电池的特有特征的长期放电的因素。

以提供通过抑制因电解质溶液挥发而致的下降以及抑制湿气向电池内部的混入所实现的能够长期稳定的电池运行的锂-空气电池为目标，已提出了使用离子液体如N,N-二乙基-N-甲基-N-(2-甲氧基乙基)铵双(三氟甲磺酰基)酰胺(DEMETFSA)作为非水电解质的空气电池(日本专利申请公开第2011-003313号(JP2011-003313A))。这里，离子液体指在常温(15℃至25℃)下为液体并且仅由组合了阳离子和阴离子的离子型分子所构成的材料。

发明内容

虽然离子液体如N,N-二乙基-N-甲基-N-(2-甲氧基乙基)铵双(三氟甲磺酰基)酰胺(DEMETFSA)用于空气电池的电解质溶液的用途在抑制因电解质溶液的挥发所致的下降以及抑制湿气向电池内部的混入方面确实提供了一定的效果，但仍不能说使用常规离子液体如DEMETFSA用于其电解质溶液的空气电池表现出了令人满意的电池输出。因此，需要可提供进一步改善锂-空气电池的输出的电解质溶液。

对可提供锂-空气电池的输出的额外改善的电解质溶液进行了深入研究，并因此发现，具有并列地结合醚基团的阳离子的离子液体具有高的LiOx生成能力并且可有助于改善锂-空气电池的输出。

本发明涉及用于锂-空气电池中的电解质溶液，所述电解质溶液包含离子液体，所述离子液体具有醚基团并列地结合入其中的阳离子。

本发明提供一种具有优异的LiOx生成能力的锂-空气电池电解质溶液。

附图说明

本发明的示例性实施方案的特征、优点以及技术和工业重要性将在下文结合附图描述，在附图中，相同的附图标记表示相同的要素，且其中：

图1为示出了当使用双(三氟甲磺酰基)酰胺(TFSA)作为阴离子部分并使用具有单个醚基团的N,N-二乙基-N-甲基-N-(2-甲氧基乙基)铵(DEME)作为阳离子部分时的Li离子配位形态和O₂供给能力的示意图；

图2为示出了当使用双(三氟甲磺酰基)酰胺(TFSA)作为阴离子部分并使用三个醚基团串联地结合入其中的DEME3作为阳离子部分时的Li离子配位形态和O₂供给能力的示意图；

图3为示出了当使用双(三氟甲磺酰基)酰胺(TFSA)作为阴离子部分并使用三个醚基团并列地结合入其中的N-甲基-N,N,N-三(2-甲氧基乙基)铵(N1(1o2)₃)作为阳离子部分时的Li离子配位形态和O₂供给能力的示意图；和

图4包含对电解质溶液测得的线性扫描伏安(LSV)曲线。

具体实施方式