[发明专利]使用氢氧化物离子传导性陶瓷隔板的二次电池

说明书

本发明提供一种二次电池，其包括：正极、负极、碱性电解液、将正极和负极分隔开的不具有透水性的隔板结构体、至少容纳负极及碱性电解液的容器。隔板结构体包括：具有多孔质基材的陶瓷隔板和具有具备多个开口部的格子状结构的加强部，该加强部在该具有多孔质基材的陶瓷隔板的外周缘和/或至少一侧对该具有多孔质基材的陶瓷隔板进行加强。具有多孔质基材的陶瓷隔板包括：由被致密化成不具有透水性的程度的膜状形态或层状形态的、具有氢氧化物离子传导性的无机固体电解质体形成的陶瓷隔板和设置于陶瓷隔板的至少一面的多孔质基材。根据本发明，能够提供一种以可确保适合于大面积化的高强度的形态具备具有多孔质基材的氢氧化物离子传导性陶瓷隔板的二次电池。

技术领域

本发明涉及一种使用氢氧化物离子传导性陶瓷隔板的二次电池。

背景技术

虽然一直以来都在开发及研究镍锌二次电池、锌空气二次电池等锌二次电池，但是尚未实用化。原因是存在如下问题：充电时构成负极的锌生成被称为枝晶的树枝状结晶，该枝晶刺破隔板，与正极发生短路。因此，对于镍锌二次电池、锌空气二次电池等锌二次电池，强烈希望开发出防止锌枝晶导致的短路的技术。

为了应对这样的问题和要求，提出了使用氢氧化物离子传导性陶瓷隔板的电池。例如在专利文献1(国际公开第2013/118561号)中，公开了在镍锌二次电池中，为了防止锌枝晶导致的短路的目的，将由氢氧化物离子传导性的无机固体电解质体形成的隔板设置在正极及负极之间的内容，作为无机固体电解质体，使用基本组成为通式：M²⁺_1－xM³⁺_x(OH)₂A^n－_x/n·mH₂O(式中，M²⁺是至少一种以上的2价阳离子，M³⁺是至少一种以上的3价阳离子，A^n－是n价的阴离子，n是1以上的整数，x是0.1～0.4)的层状双氢氧化物(LDH)。另外，专利文献2(国际公开第2013/073292号)公开了一种锌空气二次电池，通过将由基本组成与上述相同的层状双氢氧化物(LDH)形成的隔板设置成紧密接触空气极的一面侧，能够同时防止充电时锌枝晶导致的正负极间的短路和二氧化碳混入电解液。

作为氢氧化物离子传导性陶瓷隔板除锌二次电池以外的适用例，在专利文献3(国际公开第2013/161516号)中公开了一种锂空气二次电池，将由基本组成与上述相同的层状双氢氧化物(LDH)构成的无机固体电解质体用作阴离子交换体，通过该阴离子交换体能够防止二氧化碳混入到电池内。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2013/118561号

专利文献2：国际公开第2013/073292号

专利文献3：国际公开第2013/161516号

发明内容

本申请人率先成功开发出具有氢氧化物离子传导性、但高度致密化成不具有透水性及透气性的程度的陶瓷隔板(无机固体电解质隔板)。另外，还成功地将这样的陶瓷隔板形成在多孔质基材(例如氧化铝多孔质基材)上。使用这样的隔板(或者具有多孔质基材的隔板)构成锌镍电池、锌空气二次电池等二次电池的情况下，能够防止锌枝晶所导致的短路、(特别是金属空气二次电池的情况下构成问题的)二氧化碳的混入。并且，为了最大限度地发挥该效果，希望通过氢氧化物离子传导性陶瓷隔板将电池容器内确实地分隔出正极侧和负极侧。因此，需要陶瓷隔板具有某种程度的强度。但是，为了提高强度而构成较厚的氢氧化物离子传导性陶瓷隔板的情况下，存在氢氧化物离子传导性陶瓷隔板的电阻升高的问题。因此，希望形成较薄的氢氧化物离子传导性陶瓷隔板而实现低电阻化、并且对陶瓷隔板赋予可耐用的高强度。特别是想要构成容量及输出较大的大型二次电池的情况下，希望将陶瓷隔板大面积化，因此，希望陶瓷隔板具有可承受大面积化的强度。