(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも正極、負極、並びに、当該正極及び当該負極の間に介在する電解質層を備える空気電池であって、
前記電解質層は、イオン性液体を含む電解液、及びセパレータを含み、
前記セパレータは、セパレータ基材、及び当該セパレータ基材に含浸されたポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）−ポリスチレンスルホン酸を含むことを特徴とする、空気電池。
【請求項２】
少なくとも正極、負極、並びに、当該正極及び当該負極の間に介在する電解質層を備える空気電池の製造方法であって、
前記正極、前記負極、イオン性液体を含む電解液、セパレータ基材、及びポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）−ポリスチレンスルホン酸を準備し、
前記セパレータ基材をポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）−ポリスチレンスルホン酸に接触させることにより、セパレータを作製し、且つ、
前記正極及び負極の間に、前記セパレータ及び前記電解液を介在させることにより、空気電池を製造する
ことを特徴とする、空気電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、従来よりも電流密度の高い空気電池及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気電池のセパレータには、親水性及び強度に優れた材料が用いられることが知られている。特許文献１には、ガラス転移温度が５℃以上低下した変性スチレン系重合体成分を含む易スルホン化繊維をスルホン化し、当該スルホン化した繊維を主体として形成した繊維シート状物からなることを特徴とする電池用セパレータが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２７８９６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、易スルホン化繊維を含む不織布を８０℃かつ９７％の硫酸溶液中に、２０分間浸漬させることにより、当該不織布をスルホン化した実施例が開示されている。しかし、上記反応条件からも明らかなように、易スルホン化繊維にスルホン酸を付与するためには、高温下で濃硫酸と反応させることが必要となる。したがって、特許文献１に係る電池用セパレータの製造には、高温条件及び濃硫酸に耐え得る製造設備が必要であり、その分製造コストがかさむ。
本発明は、上記実状を鑑みて成し遂げられたものであり、従来よりも電流密度の高い空気電池及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の空気電池は、少なくとも正極、負極、並びに、当該正極及び当該負極の間に介在する電解質層を備える空気電池であって、前記電解質層は、イオン性液体を含む電解液、及びセパレータを含み、前記セパレータは、セパレータ基材、及び当該セパレータ基材に含浸されたポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）−ポリスチレンスルホン酸を含むことを特徴とする。
【０００６】
本発明の空気電池の製造方法は、少なくとも正極、負極、並びに、当該正極及び当該負極の間に介在する電解質層を備える空気電池の製造方法であって、前記正極、前記負極、イオン性液体を含む電解液、セパレータ基材、及びポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）−ポリスチレンスルホン酸を準備し、前記セパレータ基材をポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）−ポリスチレンスルホン酸に接触させることにより、セパレータを作製し、且つ、前記正極及び負極の間に、前記セパレータ及び前記電解液を介在させることにより、空気電池を製造することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）−ポリスチレンスルホン酸を含むセパレータを用いることにより、電解液のセパレータに対する濡れ性を向上させることができ、その結果、従来の空気電池よりも電流密度を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の空気電池の層構成の一例を示す図であって、積層方向に切断した断面を模式的に示した図である。
【図２】製造例１のセパレータ、及びポリプロピレン製不織布に対する、電解液の接触角を比較した棒グラフである。
【図３】実施例１及び比較例１のＩ−Ｖ曲線を重ねて示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
１．空気電池
本発明の空気電池は、少なくとも正極、負極、並びに、当該正極及び当該負極の間に介在する電解質層を備える空気電池であって、前記電解質層は、イオン性液体を含む電解液、及びセパレータを含み、前記セパレータは、セパレータ基材、及び当該セパレータ基材に含浸されたポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）−ポリスチレンスルホン酸を含むことを特徴とする。
【００１０】
一般的に、電解液にイオン性液体を用いたリチウム空気電池は、放電時の電流密度が低い。これは、イオン性液体を用いた電解液は、粘性が高いため、セパレータとの濡れ性が悪く、電解液−セパレータ間の電荷移動が不均一となる結果、放電の電流密度が低くなるためと考えられる。
本発明者は、セパレータの改良により、イオン性液体に対する濡れ性を改善することができると考え、鋭意研究を重ねた。その結果、セパレータを、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）−ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）に浸漬することにより、イオン性液体との濡れ性が向上することを見出し、本発明を完成させた。
【００１１】
図１は、本発明の空気電池の層構成の一例を示す図であって、積層方向に切断した断面を模式的に示した図である。図１中、二重波線は図の省略を示す。なお、本発明の空気電池は、必ずしもこの例のみに限定されるものではない。
空気電池１００は、正極層２及び正極集電体４を備える正極６、負極活物質層３及び負極集電体５を備える負極７、当該正極６及び当該負極７に挟持される電解質層１、並びに、当該正極６、当該負極７、及び当該電解質層１を収納する電池ケース８を備える。なお、図１においては、正極集電体４が点在している部分があるが、これは正極集電体４がメッシュ状であることを示すものである。また、電池ケース８は、正極集電体４のメッシュ状の部分にほぼ重なるように空気孔を有する。
以下、本発明の空気電池を構成する正極、負極、及び電解質層、並びに、本発明の空気電池に好適に用いられる電池ケースについて、詳細に説明する。
【００１２】
本発明に使用される正極は、好ましくは正極層を備え、通常、正極集電体、及び当該正極集電体に接続された正極リードをさらに備える。
本発明に使用される正極層は、少なくとも導電性材料を含有する。さらに、必要に応じて、触媒及び結着剤の少なくとも一方を含有していても良い。
【００１３】
本発明に使用される導電性材料としては、導電性を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば炭素材料、ペロブスカイト型導電性材料、多孔質導電性ポリマー及び金属多孔体等を挙げることができる。特に、炭素材料は、多孔質構造を有するものであっても良く、多孔質構造を有しないものであっても良いが、本発明においては、多孔質構造を有するものであることが好ましい。比表面積が大きく、多くの反応場を提供することができるからである。多孔質構造を有する炭素材料としては、具体的にはメソポーラスカーボン等を挙げることができる。一方、多孔質構造を有しない炭素材料としては、具体的にはグラファイト、アセチレンブラック、カーボンブラック、カーボンナノチューブ及びカーボンファイバー等を挙げることができる。正極層における導電性材料の含有量としては、例えば、正極層全体の質量を１００質量％としたとき、１０〜９９質量％、中でも５０〜９５質量％であることが好ましい。導電性材料の含有量が少なすぎると、反応場が減少し、電池容量の低下が生じる可能性があり、導電性材料の含有量が多すぎると、相対的に触媒の含有量が減り、充分な触媒機能を発揮できない可能性があるからである。
【００１４】
本発明に使用される正極用の触媒としては、例えば、酸素活性触媒が挙げられる。酸素活性触媒の例としては、例えば、ニッケル、パラジウム及び白金等の白金族；コバルト、マンガン又は鉄等の遷移金属を含むペロブスカイト型酸化物；ルテニウム、イリジウム又はパラジウム等の貴金属酸化物を含む無機化合物；ポルフィリン骨格又はフタロシアニン骨格を有する金属配位有機化合物；酸化マンガン等が挙げられる。正極層における触媒の含有割合としては、特に限定されるものではないが、例えば、正極層全体の質量を１００質量％としたとき、０〜９０質量％、中でも１〜９０質量％であることが好ましい。
電極反応がよりスムーズに行われるという観点から、上述した導電性材料に触媒が担持されていてもよい。
【００１５】
上記正極層は、少なくとも導電性材料を含有してれば良いが、さらに、導電性材料を固定化する結着剤を含有することが好ましい。結着剤としては、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）や、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲゴム）等のゴム系樹脂等を挙げることができる。正極層における結着剤の含有割合としては、特に限定されるものではないが、例えば、正極層全体の質量を１００質量％としたとき、１〜４０質量％、中でも１〜１０質量％であることが好ましい。
【００１６】
正極層の作製方法としては、例えば、上記導電性材料を含む正極層の原料等を、混合して圧延する方法や、当該原料に溶媒を加えてスラリーを調製し、後述する正極集電体に塗布する方法等が挙げられるが、必ずしもこれらの方法に限定されない。スラリーの正極集電体への塗布方法としては、例えば、スプレー法、スクリーン印刷法、ドクターブレード法、グラビア印刷法、ダイコート法等の公知の方法が挙げられる。
上記正極層の厚さは、空気電池の用途等により異なるものであるが、例えば２〜５００μｍ、中でも３０〜３００μｍであることが好ましい。
【００１７】
本発明に使用される正極集電体は、正極層の集電を行うものである。正極集電体の材料としては、導電性を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えばステンレス、ニッケル、アルミニウム、鉄、チタン、カーボン等を挙げることができる。正極集電体の形状としては、例えば箔状、板状、及びメッシュ（グリッド）状等を挙げることができる。中でも、本発明においては、集電効率に優れるという観点から、正極集電体の形状がメッシュ状であることが好ましい。この場合、通常、正極層の内部にメッシュ状の正極集電体が配置される。さらに、本発明に係る空気電池は、メッシュ状の正極集電体により集電された電荷を集電する別の正極集電体（例えば箔状の集電体）を備えていても良い。また、本発明においては、後述する電池ケースが正極集電体の機能を兼ね備えていても良い。
正極集電体の厚さは、例えば１０〜１，０００μｍ、中でも２０〜４００μｍであることが好ましい。
【００１８】
本発明に使用される負極は、好ましくは負極活物質を含有する負極活物質層を備え、通常、負極集電体、及び当該負極集電体に接続された負極リードをさらに備える。
【００１９】
本発明に用いられる負極活物質層は、金属材料、合金材料、及び炭素材料からなる群より選ばれる少なくとも１つを含む負極活物質を含有する。負極活物質に用いることができる金属及び合金材料としては、具体的には、リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属；マグネシウム、カルシウム等の第２族元素；アルミニウム等の第１３族元素；亜鉛、鉄等の遷移金属；これらの金属を含有する合金；又は、これらの金属を含有する金属酸化物、金属窒化物、金属硫化物等の化合物；を例示することができる。
リチウム元素を含有する合金としては、例えばリチウムアルミニウム合金、リチウムスズ合金、リチウム鉛合金、リチウムケイ素合金等を挙げることができる。また、リチウム元素を含有する金属酸化物としては、例えばリチウムチタン酸化物等を挙げることができる。また、リチウム元素を含有する金属窒化物としては、例えばリチウムコバルト窒化物、リチウム鉄窒化物、リチウムマンガン窒化物等を挙げることができる。また、負極活物質層には、固体電解質をコートしたリチウムを用いることもできる。
【００２０】
上記負極活物質層は、負極活物質のみを含有するものであっても良く、負極活物質の他に、導電性材料及び結着剤の少なくとも一方を含有するものであっても良い。例えば、負極活物質が箔状である場合は、負極活物質のみを含有する負極活物質層とすることができる。一方、負極活物質が粉末状である場合は、負極活物質及び結着剤を含有する負極活物質層とすることができる。なお、結着剤の種類及び含有比については上述した通りである。
【００２１】
負極活物質層が含有する導電性材料としては、導電性を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば炭素材料、ペロブスカイト型導電性材料、多孔質導電性ポリマー及び金属多孔体等を挙げることができる。炭素材料は、多孔質構造を有するものであっても良く、多孔質構造を有しないものであっても良い。多孔質構造を有する炭素材料としては、具体的にはメソポーラスカーボン等を挙げることができる。一方、多孔質構造を有しない炭素材料としては、具体的にはグラファイト、アセチレンブラック、カーボンナノチューブ及びカーボンファイバー等を挙げることができる。
【００２２】
本発明に用いられる負極集電体の材料としては、導電性を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば銅、ステンレス、ニッケル、カーボン等を挙げることができる。負極集電体は、これらの内、ＳＵＳ及びＮｉを用いることが好ましい。上記負極集電体の形状としては、例えば箔状、板状及びメッシュ（グリッド）状等を挙げることができる。本発明においては、後述する電池ケースが負極集電体の機能を兼ね備えていても良い。
【００２３】
本発明に使用される電解質層は、正極層及び負極活物質層の間に保持され、正極層及び負極活物質層との間で金属イオンを交換する働きを有する。
上記電解質層は、イオン性液体を含む電解液、及びセパレータを含む。
【００２４】
電解液としては、イオン性液体そのものを用いてもよいし、イオン性液体を含む水系電解液や、イオン性液体を含む非水系電解液等を用いてもよい。
本発明に使用されるイオン性液体は、空気電池に通常用いられるイオン性液体であれば特に限定されず、例えば、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルピペリジニウム  ビス（トリフルオロメタンスルホニル）アミド（ＰＰ１３ＴＦＳＡ）、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルピロリジニウム  ビス（トリフルオロメタンスルホニル）アミド（Ｐ１３ＴＦＳＡ）、Ｎ−ブチル−Ｎ−メチルピロリジニウム  ビス（トリフルオロメタンスルホニル）アミド（Ｐ１４ＴＦＳＡ）、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−（２−メトキシエチル）アンモニウム  ビス（トリフルオロメタンスルホニル）アミド（ＤＥＭＥＴＦＳＡ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチル−Ｎ−プロピルアンモニウム  ビス（トリフルオロメタンスルホニル）アミド（ＴＭＰＡＴＦＳＡ）等が挙げられる。
上記イオン性液体のうち、酸素ラジカルに安定なイオン性液体を用いることがより好ましい。このようなイオン性液体の例としては、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルピペリジニウム  ビス（トリフルオロメタンスルホニル）アミド（ＰＰ１３ＴＦＳＡ）、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルピロリジニウム  ビス（トリフルオロメタンスルホニル）アミド（Ｐ１３ＴＦＳＡ）、Ｎ−ブチル−Ｎ−メチルピロリジニウム  ビス（トリフルオロメタンスルホニル）アミド（Ｐ１４ＴＦＳＡ）、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−（２−メトキシエチル）アンモニウム  ビス（トリフルオロメタンスルホニル）アミド（ＤＥＭＥＴＦＳＡ）等が挙げられる。
【００２５】
本発明の空気電池がリチウム空気電池である場合には、電解液は、通常、リチウム塩を含む。リチウム塩としては、例えばＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４及びＬｉＡｓＦ６等の無機リチウム塩；ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２（Ｌｉ−ＴＦＳＡ）、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）２及びＬｉＣ（ＳＯ２ＣＦ３）３等の有機リチウム塩等を挙げることができる。電解液におけるリチウム塩の濃度は、例えば０．０５〜１ｍｏｌ／ｋｇである。
【００２６】
イオン性液体を含む非水系電解液の種類は、伝導する金属イオンの種類に応じて、適宜選択することが好ましい。例えば、本発明の空気電池がリチウム空気電池である場合には、電解液は、通常、イオン性液体、リチウム塩及び非水溶媒を含む。上記リチウム塩としては、上記無機リチウム塩及び有機リチウム塩等を挙げることができる。上記非水溶媒としては、例えばエチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、エチルカーボネート、ブチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、スルホラン、アセトニトリル（ＡｃＮ）、ジメトキシメタン、１，２−ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、１，３−ジメトキシプロパン、ジエチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル（ＴＥＧＤＭＥ）、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）及びこれらの混合物等を挙げることができる。
【００２７】
イオン性液体を含む水系電解液の種類は、伝導する金属イオンの種類に応じて、適宜選択することが好ましい。例えば、本発明の空気電池がリチウム空気電池である場合には、電解液は、通常、イオン性液体、リチウム塩及び水を含む。水と共に使用できるリチウム塩としては、例えばＬｉＯＨ、ＬｉＣｌ、ＬｉＮＯ３、ＣＨ３ＣＯ２Ｌｉ等のリチウム塩等を挙げることができる。
【００２８】
本発明に使用されるセパレータは、セパレータ基材に、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）−ポリスチレンスルホン酸（ＣＡＳ  Ｎｏ．１５５０９０−８３−８；以下、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳと称する場合がある。）を含浸させたものである。
本発明に使用されるセパレータ基材は、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳを含浸させることができる程度の空孔を有する材料であれば、特に限定されない。セパレータ基材は、当該セパレータ基材そのものがセパレータとしての性能を有するものであってもよいし、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳを含浸させて初めてセパレータとして機能するものであってもよい。
セパレータ基材としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン製の多孔膜；及びポリプロピレン等の樹脂製の不織布、ガラス繊維不織布等の不織布等を挙げることができる。セパレータ基材の厚さは、通常２０〜１５０μｍである。
【００２９】
セパレータ基材にＰＥＤＯＴ−ＰＳＳを含浸させることにより、イオン性液体を含む電解液に対する濡れ性が向上する理由は、セパレータ基材にＰＥＤＯＴ−ＰＳＳが付与されると当該電解液との界面張力が低下し、その結果、接触角が小さくなり、濡れ性が向上するためと考えられる。
上記のように濡れ性が向上することにより、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳを含むセパレータがイオン性液体を含む電解液と良くなじむようになる結果、当該セパレータを含む本発明の空気電池は、従来の空気電池よりもＩ−Ｖ特性に優れ、特に電流密度が高くなる。
本発明におけるセパレータは、上述した電解液と共に、電解質層として使用する。電解質層の厚さは、上述したセパレータ基材の厚さ以上であれば特に限定されないが、例えば、２０〜２００μｍであってもよい。
【００３０】
本発明の空気電池は、通常、正極、負極、及び電解質層等を収納する電池ケースを備えることが好ましい。電池ケースの形状としては、具体的にはコイン型、平板型、円筒型、ラミネート型等を挙げることができる。電池ケースは、大気開放型の電池ケースであっても良く、密閉型の電池ケースであっても良い。大気開放型の電池ケースは、少なくとも正極層が十分に大気と接触可能な構造を有する電池ケースである。一方、電池ケースが密閉型電池ケースである場合は、密閉型電池ケースに、気体（空気）の導入管及び排気管が設けられることが好ましい。この場合、導入・排気する気体は、酸素濃度が高いことが好ましく、乾燥空気や純酸素であることがより好ましい。また、放電時には酸素濃度を高くし、充電時には酸素濃度を低くすることが好ましい。
電池ケース内には、電池ケースの構造に応じて、酸素透過膜や、撥水膜を設けてもよい。
【００３１】
２．空気電池の製造方法
本発明の空気電池の製造方法は、少なくとも正極、負極、並びに、当該正極及び当該負極の間に介在する電解質層を備える空気電池の製造方法であって、前記正極、前記負極、イオン性液体を含む電解液、セパレータ基材、及びポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）−ポリスチレンスルホン酸を準備し、前記セパレータ基材をポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）−ポリスチレンスルホン酸に接触させることにより、セパレータを作製し、且つ、前記正極及び負極の間に、前記セパレータ及び前記電解液を介在させることにより、空気電池を製造することを特徴とする。
【００３２】
正極、負極、イオン性液体を含む電解液、セパレータ基材、及びＰＥＤＯＴ−ＰＳＳについては、上述した通りである。なお、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳは、原液をそのまま用いてもよいし、水やアルコール等の溶媒により希釈したものを用いてもよい。
セパレータ基材をＰＥＤＯＴ−ＰＳＳに接触させる方法としては、セパレータ基材をＰＥＤＯＴ−ＰＳＳに浸漬させる方法、セパレータ基材にＰＥＤＯＴ−ＰＳＳを塗布する方法、セパレータ基材に対しＰＥＤＯＴ−ＰＳＳを噴霧する方法等が例示できる。このうち、セパレータ基材の隅々までＰＥＤＯＴ−ＰＳＳを含浸させることができるという観点から、セパレータ基材をＰＥＤＯＴ−ＰＳＳに浸漬させる方法を採用することが好ましい。
セパレータ基材をＰＥＤＯＴ−ＰＳＳに浸漬させる場合には、浸漬時間は５分間〜２４時間、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳの温度は１０〜３０℃が好ましい。
正極、負極、セパレータ、及び電解液を用いて空気電池を形成する方法は、従来と同様である。電解質層におけるセパレータ及び電解液の位置関係は、特に限定されない。例えば、電解質層において、（１）電解液の層が負極と主に接し、セパレータが正極と主に接していてもよいし、（２）電解液の層が正極と主に接し、セパレータが負極と主に接していてもよいし、（２）セパレータが正極及び負極のいずれにも接することなく、電解液の層の厚さ方向中央近傍に配置されていてもよい。
以上のように、本発明の製造方法においては、セパレータ基材をＰＥＤＯＴ−ＰＳＳに接触させることによりセパレータを作製するため、簡単な設備で製造することができ、製造コストを下げることができる。
【実施例】
【００３３】
以下に、実施例を挙げて、本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、この実施例のみに限定されるものではない。
【００３４】
１．セパレータの製造
［製造例１］
セパレータ基材としてポリプロピレン製不織布を用意した。ポリプロピレン製不織布をポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）−ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ、アルドリッチ製）に３０分間、室温（１５〜３０℃）条件下で浸漬させた。その後、ポリプロピレン製不織布をＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ中から取り出し、適宜乾燥させ、製造例１のセパレータを製造した。
【００３５】
２．リチウム空気電池の製造
［実施例１］
まず、導電性材料としてケッチェンブラック（ＫｅｔｊｅｎＢｌａｃｋ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ製、ＥＣＰ６００ＪＤ）を、結着剤としてＰＴＦＥ（ダイキン工業株式会社製）を、それぞれ用意した。これらの材料を、ケッチェンブラック：ＰＴＦＥ＝９０質量％：１０質量％の含有比となるように混合し、ロールプレスにより圧延し、乾燥させて、正極層を作製した。
正極集電体として、ＳＵＳ３０４製１００メッシュ（株式会社ニラコ製）を用意した。
負極集電体としてＳＵＳ３０４箔（株式会社ニラコ製）を用意し、当該ＳＵＳ箔の片面側にリチウム金属（本城金属製）を貼り合わせて、負極を作製した。
【００３６】
Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−（２−メトキシエチル）アンモニウム  ビス（トリフルオロメタンスルホニル）アミド（関東化学株式会社製、ＤＥＭＥＴＦＳＡ）に、リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）アミド（キシダ化学株式会社製、ＬｉＴＦＳＡ）を０．３２ｍｏｌ／ｋｇの濃度となるように溶解させ、電解液とした。
セパレータとして、上記製造例１のセパレータを用いた。当該製造例１のセパレータに上記電解液を浸漬させたものを、電解質層とした。
当該電解質層を、気泡が入らないように、上記正極と負極によって、重力方向略下側から、負極集電体、リチウム金属、電解質層、正極層、及び正極集電体の順となるように挟持し、実施例１のリチウム空気電池を製造した。以上の工程は、全て窒素雰囲気下のグローブボックス内で行った。
実施例１のリチウム空気電池は、電気化学セル内に配置した。実施例１のリチウム空気電池内に純酸素（大陽日酸株式会社製、純度：９９．９％）を導入した。
【００３７】
［比較例１］
実施例１において、上記製造例１のセパレータの替わりに、ポリプロピレン製不織布そのものをセパレータとして用いたこと以外は、実施例１と同様に、正極層、正極集電体、負極、電解質層を用いて、比較例１のリチウム空気電池を製造した。なお、比較例１のリチウム空気電池には、実施例１のリチウム空気電池と同様の態様により純酸素を導入した。
【００３８】
３．接触角測定
製造例１のセパレータ、及びその原料であるポリプロピレン製不織布について、液滴法を用いて接触角を測定し、各材料の濡れ性を評価した。測定の詳細は以下の通りである。
接触角測定装置：自動接触角計（商品名：ＤＭ−３０１、協和界面科学社製）
電解液：ＤＥＭＥＴＦＳＡにＬｉＴＦＳＡを０．３２ｍｏｌ／ｋｇの濃度となるように溶解させた溶液
【００３９】
図２は、製造例１のセパレータ、及びポリプロピレン製不織布に対する、電解液の接触角を比較した棒グラフである。
図２から分かるように、ポリプロピレン製不織布に対する電解液の接触角が５０°であるのに対し、製造例１のセパレータに対する電解液の接触角は４６°である。この結果から、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳにより処理されたポリプロピレン製不織布（製造例１）は、処理前のポリプロピレン製不織布よりも電解液の接触角が４°も小さく、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ処理により濡れ性が向上していることが分かる。
【００４０】
４．Ｉ−Ｖ測定
実施例１及び比較例１のリチウム空気電池について、６０℃の恒温槽にて３時間静置した後、以下の条件にてＩ−Ｖ測定を実施した。
充放電Ｉ−Ｖ測定装置：マルチチャンネルポテンショスタット／ガルバノスタット（商品名：ＶＭＰ３、Ｂｉｏ−Ｌｏｇｉｃ社製）
電流印加時間／レスト時間  ３０分／０．１秒
電池内温度：６０℃
電池内圧力：１気圧
雰囲気：純酸素
【００４１】
図３は、実施例１及び比較例１のＩ−Ｖ曲線を重ねて示したグラフである。図３は、縦軸に電圧（Ｖ）を、横軸に電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を、それぞれとったグラフである。
図３から分かるように、実施例１のリチウム空気電池は、電流密度のほぼ全ての範囲にわたって、比較例１のリチウム空気電池よりも高い電圧を示す。特に、高電流密度条件下においてその差が顕著となり、例えば、電流密度が０．２ｍＡ／ｃｍ２の条件下において、比較例１の電圧は２．４Ｖであるのに対し、実施例１の電圧は２．６５Ｖと高い。また、電流密度が０．３ｍＡ／ｃｍ２の条件下において、比較例１の電圧は２．３Ｖであるのに対し、実施例１の電圧は２．６Ｖと高い。
このように、実施例１の方が比較例１よりもＩ−Ｖ特性に優れる理由は、セパレータにおいて、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ処理により電解液に対する濡れ性が改善されたためであると考えられる。
【符号の説明】
【００４２】
１  電解質層
２  正極層
３  負極活物質層
４  正極集電体
５  負極集電体
６  正極
７  負極
８  電池ケース
１００  空気電池
【図１】
0005987792.tif 000002
【図２】
0005987792.tif 000003
【図３】
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