[发明专利]电极和具有其的电池

说明书

技术领域

本发明涉及电极和具有其的电池。

背景技术

电极可以在空气电池、锂离子二次电池、钠离子二次电池等各种电池、电容器等电化学设备中使用。通常，电池有正极和负极，特别是对于空气电池而言，作为正极活性物质，使用空气中的氧的情况较多，因此，一直期待不需要在设备内填充正极活性物质，而由此可以实现高能量密度的电池。

作为空气电池，例如，在日本特开昭50-28640号公报中，公开了一种空气二次电池，其具备空气极(正极)和在金属丝网等基板上电沉积有锌的锌极(负极)。

发明内容

然而，在上述空气二次电池中，难言可以充分地抑制充电时的负极中的枝晶的产生，还有改良的余地。本发明的目的在于，提供在电化学设备中使用时可以进一步抑制枝晶的产生的电极。

本发明人等经过各种研究，结果发现，下述的发明可以实现上述目的，直至完成本发明。即本发明提供以下技术。

<1>一种电极，具有包含能够氧化还原的纳米粒子、被覆该纳米粒子的碳材料的纳米复合材料。

<2>根据<1>所述的电极，其中，上述纳米复合材料具有以下的(A)要件，

(A)纳米复合材料中的碳材料形成层。

<3>根据<2>所述的电极，其中，上述纳米复合材料具有以下的(B)、(C)和(D)的要件，

(B)碳材料所形成的层的数目为2～1000。

(C)碳材料所形成的层的总厚度为1nm～200nm的范围。

(D)纳米粒子的粒径为0.5nm～900nm的范围。

<4>根据<1>～<3>中的任一项所述的电极，其中，具有通过依次包括以下的(1)和(2)的工序的制造方法得到的纳米复合材料，

(1)在能够氧化还原的纳米粒子的存在下，使碳材料前体聚合而在上述纳米粒子的表面形成碳材料中间体的工序；

(2)碳化上述碳材料中间体，形成被覆上述纳米粒子的碳材料，制造纳米复合材料的工序。

<5>具有上述<1>～<4>中的任一项所述的电极的电池。

<6>具有上述<1>～<4>中的任一项所述的电极的空气电池。

<7>具有上述<1>～<4>中的任一项所述的电极作为负极，使用空气中的氧作为正极活性物质的空气电池。

<8>根据<7>所述的空气电池，其能够充放电。

附图说明

图1是表示空气电池的一例的示意图。

符号说明

1…空气孔

2…上盖

3…空气扩散层

4…催化剂层

5…集电体

6…间隔件

7…负极

8…下盖

9…垫片

10…电解液

具体实施方式

本发明的电极的特征在于，具有包含能够氧化还原的纳米粒子和被覆该纳米粒子的碳材料的纳米复合材料。纳米复合材料为纳米尺寸(0.5nm～1μm左右)，优选为粒状。为了适宜地用于电极，纳米复合材料优选具有以下的(A)的要件，进一步更优选具有以下的(B)、(C)和(D)的要件。

(A)纳米复合材料中的碳材料形成层。

(B)碳材料所形成的层的数目为2～1000。

(C)碳材料所形成的层的总厚度为1nm～200nm的范围。

(D)纳米粒子的粒径为0.5nm～900nm的范围。在本说明书中，纳米粒子的粒径是指其直径。

另外，纳米复合材料可以通过依次包括以下的(1)和(2)工序的制造方法得到，具有由此得到的纳米复合材料的电极是优选实施方式。

(1)在能够氧化还原的纳米粒子的存在下，使碳材料前体聚合，在上述纳米粒子的表面形成碳材料中间体的工序；

(2)碳化上述碳材料中间体，形成被覆上述纳米粒子的碳材料，制造纳米复合材料的工序。

以下，对于纳米复合材料的制造进行具体地说明。

首先，在工序(1)中，能够氧化还原的纳米粒子(以下，有时简称为纳米粒子。)可按照以下方法制造。即，使用一种或者多种纳米粒子前体以及一种或者多种分散剂，接着使纳米粒子前体与分散剂反应或者结合，形成前体复合体。通常，使纳米粒子前体和分散剂在适当溶剂中溶解(将此时得到的液体作为复合体溶液。)或分散(将此时得到的液体作为复合体悬浊液。)，通过纳米粒子前体与分散剂发生结合来形成该前体复合体。