[发明专利]电池电极，用于电池电极的催化剂层的组合物，以及电池

说明书

本发明提供电池电极，用于电池电极的催化剂层的组合物，以及电池，它们具有低成本的优异特性。所述电池电极包括含有非铂催化剂和未负载在非铂催化剂上的铂颗粒的催化剂层，其中每单位面积的电池电极的铂颗粒含量为0.0010mg/cm²或更大且0.1200mg/cm²或更小。

技术领域

本发明涉及电池电极，用于电池电极的催化剂层的组合物和电池。

背景技术

目前，铂催化剂用于燃料电池的电极。但是，有许多问题有待解决。例如，铂储量有限。在聚合物电解质燃料电池(PEFC)中，铂的使用增加了成本。在空气电池中，铂的使用增加了成本，此外，铂引起化学反应，例如电解质溶液的分解。

因此，已经开发了不使用铂的替代技术。具体地，例如，专利文献1公开了一种用于燃料电池的电极催化剂，其由具有壳状结构的碳化材料形成。

引文列表

专利文献

[专利文献1]JP 2007-207662 A

发明内容

技术问题

然而，迄今为止难以以低成本获得具有优异特性的电池电极。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的之一是提供一种电池电极，用于该电池电极的催化剂层的组合物，以及电池，它们均具有低成本的优良特性。

问题的解决方案

为实现该目的，根据本发明一个实施方案的电池电极是包括含有非铂催化剂和未负载在所述非铂催化剂上的铂颗粒的催化剂层的电池电极，其中每单位面积的电池电极的铂颗粒的含量为0.0010mg/cm²或更大且0.1200mg/cm²或更小。根据本发明的该实施方案，提供了一种具有低成本的优异特性的电池。

此外，在电池电极中，铂颗粒的平均粒径可以为30.0nm或更小。另外，在电池电极中，非铂催化剂可以是碳催化剂。在这种情况下，所述碳催化剂可以是含氮的碳催化剂。此外，在这种情况下，所述含氮的碳催化剂的表面上的氮原子数与碳原子数之比为0.001或更大且0.600或更小。

此外，在电池电极中，碳催化剂可以包含铂以外的金属。在这种情况下，电池电极中的铂含量与所述铂以外的金属的含量的质量比为0.04或更大且20.00或更小。

此外，碳催化剂可以具有碳构造，在所述碳构造中通过分离由粉末X射线衍射获得的X射线衍射图中的峰顶位于26°的衍射角附近的峰而获得三个峰f_broad、f_middle和f_narrow的面积比满足以下条件(a)至(c)：

(a)f_broad：60.0％或更大且96.0％或更小；

(b)f_middle：3.5％或更大且32.0％或更小；和

(c)f_narrow：0.4％或更大且15.0％或更小。

此外，碳催化剂可具有碳构造，所述碳构造在程序升温脱附法中表现出由150℃至1,000℃下的一氧化碳脱附量为0.250mmol/g或更高，由150℃至900℃下的二氧化碳脱附量为0.040mmol/g或更高，所述程序升温脱附法包括测定由0℃至1000℃下的一氧化碳和二氧化碳的脱附量。