[发明专利]空气极材料、空气极、金属空气电池和燃料电池

说明书

本发明提供一种能以低的制造成本形成体积电阻率小的空气极催化剂层的空气极材料。本发明的空气极材料的特征在于，包含多个复合粒子，上述复合粒子是芯粒子和覆盖上述芯粒子的表面的多个覆盖粒子复合化而成的粒子，上述芯粒子包括对氧化还原反应具有催化活性的材料，上述覆盖粒子包括具有导电性的材料，并且与上述芯粒子或者其它覆盖粒子机械地结合，上述芯粒子的中值粒径为上述覆盖粒子的一次粒子的平均粒径的100倍以上且1000倍以下。

技术领域

本发明涉及空气极材料、空气极、金属空气电池和燃料电池。

背景技术

在金属空气电池的空气极、固体高分子型燃料电池的空气极中，进行如以下的(1)或者(2)这样的氧化还原反应(电极反应)。

O₂+2H₂O+4e^-→4OH^- (1)

O₂+4H⁺+4e^-→H₂O (2)

这些氧化还原反应在气体(O₂)、液体(H₂O)与固体(催化剂)的三相界面进行。另外，这些氧化还原反应是电化学反应，因此空气极需要具有高的导电率。

现有的空气极是通过将催化剂、导电剂、粘结剂混合并进行捏炼来制造的，但是各构成材料的分散状态的均匀性控制是困难的，难以形成高效的导电路径，如果放电电流的电流密度变高则放电电压会降低。因此，为了提高空气极的导电率，空气极的材料采用担载有贵金属的碳粉末、用碳膜覆盖的催化剂粉末等(例如参照专利文献1)。

另一方面，已知能制造使约15nm的氧化钛机械地结合于约30μm的硅砂的表面上而成的复合粒子的粉体处理装置(例如参照专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2012-74234号公报

专利文献2：特开2005-270955号公报

发明内容

发明要解决的问题

当使用担载有贵金属的碳粉末来制造空气极时，由于贵金属昂贵，存在制造成本增加的问题。另外，如果使用由碳膜覆盖的催化剂粉末来制造空气极，则碳膜会覆盖催化剂粒子的表面，无法稳定地形成空气极中的电极反应所需的气液固的三相界面。因此，存在金属空气电池、燃料电池的电气特性会产生差别的问题。

本发明是鉴于这种情况而完成的，提供一种能以低的制造成本形成体积电阻率小的空气极催化剂层的空气极材料。

用于解决问题的方案

本发明提供一种空气极材料，其特征在于，包含多个复合粒子，上述复合粒子是芯粒子与覆盖上述芯粒子的表面的多个覆盖粒子复合化而成的粒子，上述芯粒子包括对氧化还原反应具有催化活性的材料，上述覆盖粒子包括具有导电性的材料，并且与上述芯粒子或者其它覆盖粒子机械地结合，上述芯粒子的中值粒径为上述覆盖粒子的一次粒子的平均粒径的100倍以上且1000倍以下。

发明效果

本发明的空气极材料包含多个包括对氧化还原反应具有催化活性的芯粒子的复合粒子，因此能制造在芯粒子的表面进行电极反应的空气极。另外，芯粒子的材料能采用比较廉价的材料，因此能降低空气极的制造成本。