(57)【要約】【課題】大きな充放電容量を得ることができるとともに優れたサイクル性能を得ることができる金属酸素電池を提供する。【解決手段】  酸素貯蔵材料を含み、酸素を活物質とする正極２と、金属を活物質とする負極３と、該正極２及び該負極３に挟持された電解質層４とを備えるとともに、該正極２、該負極３及び該電解質層４は筐体５に密封されて収容され、該酸素貯蔵材料の表面で該正極２の電池反応が起こる金属酸素電池１において、該酸素貯蔵材料は、化学的に酸素を内部に吸蔵し放出する酸素吸蔵放出能、又は物理的に酸素を表面に吸着し脱着する酸素吸脱着能を備える第１の酸素貯蔵材料と、該酸素吸脱着能を備える多孔質体である第２の酸素貯蔵材料とからなる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素貯蔵材料を含み、酸素を活物質とする正極と、金属を活物質とする負極と、該正極及び該負極に挟持された電解質層とを備えるとともに、該正極、該負極及び該電解質層は筐体に密封されて収容され、該酸素貯蔵材料の表面で該正極の電池反応が起こる金属酸素電池において、
該酸素貯蔵材料は、化学的に酸素を内部に吸蔵し放出する酸素吸蔵放出能、又は物理的に酸素を表面に吸着し脱着する酸素吸脱着能を備える第１の酸素貯蔵材料と、該酸素吸脱着能を備える多孔質体である第２の酸素貯蔵材料とからなることを特徴とする金属酸素電池。
【請求項２】
請求項１記載の金属酸素電池において、
前記第１の酸素貯蔵材料は、電池反応に対する触媒能をさらに備えることを特徴とする金属酸素電池。
【請求項３】
請求項２記載の金属酸素電池において、
前記第１の酸素貯蔵材料は、ＹとＭｎとを含む複合金属酸化物であることを特徴とする金属酸素電池。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の金属酸素電池において、
前記第２の酸素貯蔵材料は、電子伝導性をさらに備えることを特徴とする金属酸素電池。
【請求項５】
請求項４記載の金属酸素電池において、
前記第２の酸素貯蔵材料は、活性炭であることを特徴とする金属酸素電池。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の金属酸素電池において、
前記負極は、Ｌｉ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｆｅ，Ｃａ，Ｎａ，Ｋからなる群から選択される１種の金属、該金属の合金、該金属を含む有機金属化合物又は該金属の有機錯体のいずれかからなることを特徴とする金属酸素電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属酸素電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、酸素を活物質とする正極と、金属を活物質とする負極と、該正極と該負極とに挟持された電解質層とを備える金属酸素電池が知られている。
【０００３】
前記金属酸素電池では、放電時には、負極において、金属が酸化されて金属イオンが生成し、該金属イオンが正極側へ移動する。一方、正極においては、酸素が還元されて酸素イオンが生成し、該酸素イオンが前記金属イオンと結合して金属酸化物が生成する。また、前記金属酸素電池では、充電時には、負極及び正極において、前記反応の逆反応が起こる。
【０００４】
前記金属酸素電池では、前記金属として金属リチウムを用いると、金属リチウムは理論電圧が高く電気化学当量が大きいことから、大きな充放電容量を得ることができる。また、酸素として空気中の酸素を用いると、電池内に正極活物質を充填する必要がないことから、電池の質量当たりのエネルギー密度を高くすることができる。
【０００５】
ところが、空気中の酸素を正極活物質とするために、正極を大気に開放すると、空気中の水分、二酸化炭素等が電池内に侵入し、電解質層、負極等が劣化するという問題がある。そこで、前記問題を解決するために、受光により酸素を放出する酸素吸蔵材料を含む正極と、金属リチウムからなる負極と、該正極及び該負極に挟持された電解質層とを備えるとともに、該酸素吸蔵材料に光を導く光透過部を有する筐体に該正極、該負極及び該電解質層が密封されて収容されている金属酸素電池が知られている。（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
また、前記金属酸素電池の正極材料として、受光が必要な前記酸素吸蔵材料を用いる代わりに、受光を必要としないで、化学的に酸素を内部に吸蔵し放出するか、又は物理的に酸素を表面に吸着し脱着することができる酸素貯蔵材料を用いることが検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２３０９８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、正極材料として、前記酸素貯蔵材料を用いた金属酸素電池は、該酸素貯蔵材料の理論値に対して十分な充放電容量を得ることができず、また、十分なサイクル性能を得ることができないという不都合がある。
【０００９】
本発明は、かかる不都合を解消して、大きな充放電容量を得ることができるとともに優れたサイクル性能を得ることができる金属酸素電池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】
【００１０】
本発明者らが鋭意検討した結果、前記酸素貯蔵材料を用いた金属酸素電池において、該酸素貯蔵材料の理論値に対して十分な充放電容量を得ることができない理由は、放電時に前記酸素貯蔵材料から放出される酸素量が理論値よりも低いためであると考えられる。また、前記酸素貯蔵材料を用いた金属酸素電池において、十分なサイクル性能を得ることができない理由は、充電時に、一部の酸素が該酸素貯蔵材料に再貯蔵されないためであると考えられる。
【００１１】
すなわち、前記酸素貯蔵材料を用いた金属酸素電池では、放電時には、前記負極において金属が酸化されて金属イオンを生成し、生成した金属イオンが前記電解質層を透過して前記正極側に移動する。一方、前記正極では、前記酸素貯蔵材料から放出された酸素が還元されて酸素イオンを生成し、生成した酸素イオンが前記金属イオンと結合して金属酸化物が生成する。
【００１２】
また、充電時には、前記正極において、前記金属酸化物が分解して金属イオンと酸素イオンとが生成し、生成した酸素イオンは酸化されて酸素となって前記酸素貯蔵材料に貯蔵される。一方、前記金属イオンは前記電解質層を透過して前記負極側に移動し、該負極で還元されて金属となる。上記の電池反応のうち前記正極で起こる反応は、前記酸素貯蔵材料の表面が反応場となる。
【００１３】
ところが、放電時に、前記正極で前記金属酸化物が生成し、該金属酸化物により前記酸素貯蔵材料の表面が被覆され尽くして該酸素貯蔵材料の表面に露出部分がなくなると、前記反応場が消失する。この結果、前記酸素貯蔵材料に酸素が貯蔵されたまま残存している場合であっても、該酸素貯蔵材料からの該酸素の放出が停止し、それ以上電池反応が進行しなくなる。以上により、前記酸素貯蔵材料を用いた金属酸素電池は、十分な放電容量を得ることができないものと考えられる。
【００１４】
また、このように、放電時に、一部の酸素が前記酸素貯蔵材料に貯蔵されたままとなり、該酸素貯蔵材料から放出される酸素量が減少すると、前記金属酸化物の生成量が減少する。この結果、前記酸素貯蔵材料を用いた金属酸素電池によれば、充電時に、前記金属酸化物の分解を伴う電池反応が十分に起こらなくなり、十分な充電容量を得ることができないものと考えられる。
【００１５】
さらに、充電時に、前記金属酸化物の分解により生じた酸素イオンの一部が該酸素貯蔵材料に再貯蔵されない場合には、次の放電時に電池反応に利用可能な酸素量が減少する。この結果、前記酸素貯蔵材料を用いた金属酸素電池によれば、十分なサイクル性能を得ることができないものと考えられる。
【００１６】
本発明は、前記考察に基づいてなされたものであり、前記目的を達成するために、酸素貯蔵材料を含み、酸素を活物質とする正極と、金属を活物質とする負極と、該正極及び該負極に挟持された電解質層とを備えるとともに、該正極、該負極及び該電解質層は筐体に密封されて収容され、該酸素貯蔵材料の表面で該正極の電池反応が起こる金属酸素電池において、該酸素貯蔵材料は、化学的に酸素を内部に吸蔵し放出する酸素吸蔵放出能、又は物理的に酸素を表面に吸着し脱着する酸素吸脱着能を備える第１の酸素貯蔵材料と、該酸素吸脱着能を備える多孔質体である第２の酸素貯蔵材料とからなることを特徴とする。
【００１７】
ここで、前記第１の酸素貯蔵材料は、前記酸素吸蔵放出能と前記酸素吸脱着能とのうち、いずれか一方のみを備えていてもよく、或いは、両方を備えていてもよい。
【００１８】
本発明の金属酸素電池によれば、正極が、性能が互いに異なる第１の酸素貯蔵材料と第２の酸素貯蔵材料とを含むことにより、１種類の酸素貯蔵材料のみを、該第１の酸素貯蔵材料と該第２の酸素貯蔵材料の合計質量と同量含む場合と比較して、大きな充放電容量を得ることができるとともに優れたサイクル性能を得ることができる。
【００１９】
本発明の金属酸素電池において、大きな充放電容量を得ることができるとともに優れたサイクル性能を得ることができるのは、次の理由によるものと考えられる。
【００２０】
すなわち、本発明の金属酸素電池において、前記第１の酸素貯蔵材料と前記第２の酸素貯蔵材料とは各材料が備える性能が互いに異なることにより、電池反応が、一方の酸素貯蔵材料の表面において優先的に起こる。このため、放電時に、一方の酸素貯蔵材料の表面が被覆され尽くして該酸素貯蔵材料の表面に露出部分がなくなった場合であっても、他方の酸素貯蔵材料の表面には露出部分があるので、該他方の酸素貯蔵材料から放出される酸素によって、継続して電池反応を進行させることができる。この結果、本発明の金属酸素電池によれば、大きな放電容量を得ることができる。
【００２１】
また、上記のとおり、放電時に、前記第１の酸素貯蔵材料及び前記第２の酸素貯蔵材料の両方から放出される酸素量が増加する結果、前記金属酸化物の生成量が増加する。この結果、充電時に、前記金属酸化物の分解を伴う電池反応を十分に進行させることができるので、本発明の金属酸素電池によれば、大きな充電容量を得ることができる。
【００２２】
さらに、充電時に、前記金属酸化物の分解により生じた酸素イオンの一部が該酸素貯蔵材料に再貯蔵されない場合であっても、他方の酸素貯蔵材料に再貯蔵されることができるので、両方の酸素貯蔵材料に貯蔵される酸素量の減少を抑制することができる。この結果、本発明の金属酸素電池によれば、次の放電時に、両方の酸素貯蔵材料から多量の酸素を放出することができるので、十分なサイクル性能を得ることができる。
【００２３】
ところで、本発明の金属酸素電池において、前記正極を構成する酸素貯蔵材料は、酸素を貯蔵する性能を備えるだけでなく、さらに、電池反応に対する触媒能と、電子伝導性と備えることが望まれる。本発明の金属酸素電池において、前記触媒能と前記電子伝導性とを兼ね備える酸素貯蔵材料を用いることにより、電池反応をさらに促進して充放電容量をさらに向上できるものと考えられる。しかしながら、１種類の酸素貯蔵材料で、前記触媒能と前記電子伝導性とを兼ね備えるものは知られていない。
【００２４】
そこで、本発明の金属酸素電池において、前記第１の酸素貯蔵材料は、電池反応に対する触媒能をさらに備えることが好ましく、このような前記酸素吸蔵放出能と前記酸素吸脱着能と該触媒能とを兼ね備える第１の酸素貯蔵材料として、ＹとＭｎとを含む複合金属酸化物を挙げることができる。
【００２５】
また、本発明の金属酸素電池において、前記第２の酸素貯蔵材料は、電子伝導性をさらに備えることが好ましく、このような前記酸素吸脱着能と該電子伝導性とを兼ね備える第２の酸素貯蔵材料として、活性炭を挙げることができる。
【００２６】
また、本発明の金属酸素電池において、前記負極として、Ｌｉ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｆｅ，Ｃａ，Ｎａ，Ｋからなる群から選択される１種の金属、該金属の合金、該金属を含む有機金属化合物又は該金属の有機錯体のいずれかからなるものを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の金属酸素電池の一構成例を示す説明的断面図。
【図２】本実施例の金属酸素電池の放電容量密度とセル電圧との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
【００２９】
図１に示すように、本実施形態の金属酸素電池１は、酸素貯蔵材料を含み、酸素を活物質とする正極２と、金属を活物質とする負極３と、正極２及び負極３に挟持された電解質層４とを備えるとともに、正極２、負極３及び電解質層４はケース５に密封されて収容されている。
【００３０】
ケース５は、カップ状のケース本体６と、ケース本体６を閉蓋する蓋体７とを備え、ケース本体６と蓋体７との間にはリング状の絶縁樹脂８が介装されている。また、正極２は蓋体７の天面との間に正極集電体９及び押し付け部材１０を備えており、負極３はケース本体６の底面との間に負極集電体１１を備えている。尚、金属酸素電池１において、ケース本体６は負極板として、蓋体７は正極板として作用する。
【００３１】
金属酸素電池１において、正極２は、前記酸素貯蔵材料に加えて、導電助剤と、結着剤とを含み、０．１〜２００μｍの範囲の空隙を有している。
【００３２】
前記酸素貯蔵材料は、互いに性能が異なる第１の酸素貯蔵材料と、第２の酸素貯蔵材料とからなる。本実施形態では、前記酸素貯蔵材料は２種類の酸素貯蔵材料からなるとしているが、性能が互いに異なるものであれば３種類以上の酸素貯蔵材料からなっていてもよい。
【００３３】
第１の酸素貯蔵材料は、化学的に酸素を内部に吸蔵し放出する酸素吸蔵放出能と物理的に酸素を表面に吸着し脱着する酸素吸脱着能とのうち、いずれか一方のみを備えるか、或いは、両方を備えている。第１の酸素貯蔵材料として、例えば、ＹとＭｎとを含む複合金属酸化物を挙げることができる。
【００３４】
第２の酸素貯蔵材料は、前記酸素吸脱着能を備える多孔質体であり、電子伝導性をさらに備えている。前記多孔質体は、０．４〜１００ｎｍの細孔を有しており、該細孔の表面に酸素を吸脱着することができる。第２の酸素貯蔵材料として、例えば、活性炭を挙げることができる。
【００３５】
前記導電助剤としては、例えば、グラファイト、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブ、メソポーラスカーボン、カーボンファイバー等の炭素材料を挙げることができる。
【００３６】
前記結着剤としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリイミド（ＰＩ）等を挙げることができる。
【００３７】
正極２は、次のようにして製造される。まず、第２の酸素貯蔵材料と、前記導電助剤と、前記結着剤とを混合した後、さらに第１の酸素貯蔵材料を混合する。次に、得られた正極混合物を、正極集電体９の片面に塗布して乾燥させる。
【００３８】
次に、正極集電体９に塗布されて乾燥された正極混合物を２００℃の温度に加熱後、該正極混合物に対して酸素ガスをフローしながら室温まで冷却し、室温でさらに酸素ガスをフローすることにより、乾燥された前記正極混合物に含まれる第１の酸素貯蔵材料及び第２の酸素貯蔵材料に対して、酸素を吸着させる。以上により、正極２を得ることができる。得られた正極２には、０．１〜２００μｍの範囲の平均孔径を有する空隙が形成されている。
【００３９】
負極３としては、Ｌｉ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｆｅ，Ｃａ，Ｎａ，Ｋからなる群から選択される１種の金属、該金属の合金、該金属を含む有機金属化合物又は該金属の有機錯体のいずれかを含むものを用いることができる。本実施形態では、負極３にリチウム金属箔を用いる場合を例として説明する。
【００４０】
電解質層４は、例えば、非水系電解質溶液をセパレータに浸漬させたものであってもよく、固体電解質であってもよい。
【００４１】
前記非水系電解質溶液としては、例えば、リチウム塩を非水系溶媒に溶解したものを用いることができる。前記リチウム塩としては、例えば、炭酸塩、硝酸塩、酢酸塩等を挙げることができる。また、前記非水系溶媒としては、例えば、炭酸エステル系溶媒、エーテル系溶媒、イオン液体等を挙げることができる。
【００４２】
前記炭酸エステル系溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等を挙げることができる。前記炭酸エステル系溶媒は２種以上混合して用いることもできる。
【００４３】
前記エーテル系溶媒としては、例えば、ジメトキシエタン、ジメチルトリグラム、ポリエチレングリコール等を挙げることができる。前記エーテル系溶媒は２種以上混合して用いることもできる。
【００４４】
前記イオン液体としては、例えば、イミダゾリウム、アンモニウム、ピリジニウム、ペリジウム等のカチオンと、ビス（トリフルオロメチルスルフォニル）イミド（ＴＴＳＩ）、ビス（ペンタフルオロエチルスルフォニル）イミド（ＢＥＴＩ）、テトラフルオロボレート、パークロレート、ハロゲンアニオン等のアニオンとの塩を挙げることができる。
【００４５】
前記セパレータとしては、例えば、ガラス繊維、ガラス製ペーパー、ポリプロピレン製不織布、ポリイミド製不織布、ポリフェニレンスルフィド製不織布、ポリエチレン製多孔フィルム等を挙げることができ、４０〜１０００μｍの厚さを備えるものを用いることができる。
【００４６】
また、前記固体電解質としては、例えば、酸化物系固体電解質、硫化物系固体電解質等を挙げることができる。
【００４７】
前記酸化物系固体電解質としては、例えば、リチウム、ランタン、ジルコニウムの複合酸化物であるＬｉ７Ｌａ３Ｚｒ２Ｏ１２、リチウム、アルミニウム、ケイ素、チタン、ゲルマニウム、リンを主成分とするガラスセラミックス等を挙げることができる。前記Ｌｉ７Ｌａ３Ｚｒ２Ｏ１２は、リチウム、ランタン、ジルコニウムの一部を、それぞれストロンチウム、バリウム、銀、イットリウム、鉛、スズ、アンチモン、ハフニウム、タンタル、ニオブ等の他の金属で置換されたものであってもよい。
【００４８】
正極集電体９としては、Ａｌ、Ｔｉ、ステンレス、Ｎｉ等からなる発泡金属、メッシュ、多孔体、金属箔を用いることができる。
【００４９】
押し付け部材１０としては、ステンレス等を挙げることができる。
【００５０】
負極集電体１１としては、ステンレス、Ｃｕ、Ｎｉ等からなる発泡金属、Ｃｕ、ステンレス等からなるメッシュ、多孔体、Ｃｕ等からなる金属箔、ステンレス等からなる金属板等を挙げることができる。
【００５１】
本実施形態の金属酸素電池１によれば、正極２が、性能が互いに異なる第１の酸素貯蔵材料と第２の酸素貯蔵材料とを含むことにより、１種類の酸素貯蔵材料のみを、該第１の酸素貯蔵材料と該第２の酸素貯蔵材料の合計質量と同量含む場合と比較して、大きな充放電容量を得ることができるとともに優れたサイクル性能を得ることができる。
【００５２】
また、正極２は、０．１〜２００μｍの範囲の平均孔径を有する空隙が形成されていることにより、該空隙に電解液を浸透させることができるので、該正極２の表面において電池反応をさらに促進することができ、大きな充放電容量を確実に得ることができる。また、正極２は、前記空隙が形成されていることにより、放電時に生成される金属酸化物を該空隙に収容することができるので、該金属酸化物による該正極２の膨張を抑制することができる。
【００５３】
次に、本発明の実施例及び比較例を示す。
【実施例】
【００５４】
〔実施例〕
本実施例では、まず、硝酸イットリウム５水和物と、硝酸マンガン６水和物と、リンゴ酸とを、１：１：６のモル比となるようにして、粉砕混合し、混合物を得た。次に、得られた混合物を２５０℃の温度で３０分間反応させた後、さらに、３００℃の温度で３０分間、３５０℃の温度で１時間反応させた。次に、反応生成物の混合物を粉砕混合した後、１０００℃の温度で１時間焼成して、化学式ＹＭｎＯ３で表される複合金属酸化物を得た。
【００５５】
前記複合金属酸化物は、化学的に酸素を内部に吸蔵し放出する酸素吸蔵放出能、又は物理的に酸素を表面に吸着し脱着する酸素吸脱着能と、電池反応に対する触媒能とを備えている。本実施例では、前記複合金属酸化物を第１の酸素貯蔵材料として用いた。
【００５６】
次に、活性炭（株式会社クラレ製、細孔径０．４〜１００ｎｍ、細孔容積０．９４ｍＬ／ｇ）を用意した。前記活性炭は、前記酸素吸脱着能と、電子伝導性とを備えている。本実施例では、前記活性炭を第２の酸素貯蔵材料として用いた。
【００５７】
次に、前記活性炭と、導電助剤としてのケッチェンブラック（株式会社ライオン製）と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を８質量％含有するＮ−メチル−２−ピロリドン溶液（株式会社クラレ製）とを混合し、さらに、得られた前記複合金属酸化物を混合した。前記混合は、第１の酸素貯蔵材料としての前記複合金属酸化物と、第２の酸素貯蔵材料としての前記活性炭と、前記ケッチェンブラックと、前記ＰＶＤＦとが、１０：６０：１０：２０の質量比となるようにして行った。
【００５８】
次に、得られた正極混合物を、正極集電体９としての発泡アルミシート（株式会社三菱マテリアル製、厚さ４００μｍ、平均泡径１５０μｍ、気孔率７５％）の片面に塗布し、乾燥させた。
【００５９】
次に、正極集電体９に塗布されて乾燥された正極混合物を２００℃の温度に加熱後、該正極混合物に対して酸素ガスを１００ｍＬ／分の流量でフローしながら室温まで冷却し、室温でさらに酸素ガスを２時間フローすることにより、乾燥された前記正極混合物に含まれる第１の酸素貯蔵材料及び第２の酸素貯蔵材料に対して、酸素を吸着させた。以上により、直径１５ｍｍ、厚さ０．４ｍｍの正極２を形成した。正極２には、平均孔径が１μｍである空隙が形成されている。
【００６０】
次に、内径１７ｍｍの有底円筒状のＳＵＳ製ケース本体６の内部に、直径１５ｍｍのステンレスからなる負極集電体１１を配置し、負極集電体１１上に、直径１５ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの金属リチウム箔からなる負極３を重ね合わせた。
【００６１】
次に、負極３上に、直径１７ｍｍの微多孔膜（旭化成株式会社製）からなるセパレータを重ね合わせた。次に、前記セパレータ上に、前記のようにして得られた正極２及び正極集電体９を、正極２が該セパレータに接するように重ね合わせた。次に、前記セパレータに非水系電解質溶液を注入し、電解質層４を形成した。
【００６２】
前記非水系電解質溶液としては、エチレンカーボネートと、ジエチルカーボネートとを３０：７０の質量比で混合した混合溶液に、支持塩として六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）を１ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解した溶液（キシダ化学株式会社製）を用いた。
【００６３】
次に、内径１７ｍｍの有底円筒状のＳＵＳ製蓋体７の内部に、ステンレスからなる押し付け部材１０を配置した。
【００６４】
次に、ケース本体６に収容された負極集電体１１、負極３、電解質層４、正極２、及び正極集電体９からなる積層体を、押し付け部材１０が配置された蓋体７で閉蓋した。このとき、ケース本体６と蓋体７との間に、外径３２ｍｍ、内径３０ｍｍ、厚さ５ｍｍのポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）からなるリング状の絶縁樹脂８を配設することにより、図１に示す金属酸素電池１を得た。金属酸素電池１において、正極２、負極３、及び電解質層４は、ケース５内に密封されて収容されている。
【００６５】
次に、本実施例で得られた金属酸素電池１を電気化学測定装置（東方技研株式会社製）に装着して、負極３と正極２との間に、０．０２５ｍＡ／ｃｍ２の電流を印加し、セル電圧が２．０Ｖになるまで放電した。得られた酸素貯蔵材料の単位質量当たりの放電容量（放電容量密度）とセル電圧との関係を、図２に示す。
【００６６】
〔比較例１〕
本比較例では、まず、実施例と全く同一にして、前記複合金属酸化物を得た。本比較例では、前記複合金属酸化物を酸素貯蔵材料として用いた。
【００６７】
次に、前記活性炭を全く用いないこと以外は、実施例と全く同一にして、前記ケッチェンブラックと、前記ＰＶＤＦを８質量％含有するＮ−メチル−２−ピロリドン溶液とを混合し、さらに、得られた前記複合金属酸化物を混合した。前記混合は、酸素貯蔵材料としての前記複合金属酸化物と、前記ケッチェンブラックと、前記ＰＶＤＦとが、７０：１０：２０の質量比となるようにして行った。
【００６８】
次に、本比較例で得られた正極混合物を用いた以外は、実施例と全く同一にして、正極２を形成した。
【００６９】
次に、本比較例で得られた正極２を用いた以外は、実施例と全く同一にして、金属酸素電池１を製造した。
【００７０】
次に、本比較例で得られた金属酸素電池１を用いた以外は、実施例と全く同一にして、放電を行った。得られた放電容量密度とセル電圧との関係を、図２に示す。
【００７１】
〔比較例２〕
本比較例では、まず、実施例と全く同一にして前記活性炭を用意した。本比較例では、前記活性炭を酸素貯蔵材料として用いた。
【００７２】
次に、前記複合金属酸化物を全く用いないこと以外は、実施例と全く同一にして、前記結着剤と、前記ケッチェンブラックと、前記ＰＶＤＦを８質量％含有するＮ−メチル−２−ピロリドン溶液とを混合した。前記混合は、酸素貯蔵材料としての前記活性炭と、前記ケッチェンブラックと、前記ＰＶＤＦとが、７０：１０：２０の質量比となるようにして行った。
【００７３】
次に、本比較例で得られた正極混合物を用いた以外は、実施例と全く同一にして、正極２を形成した。
【００７４】
次に、本比較例で得られた正極２を用いた以外は、実施例と全く同一にして、金属酸素電池１を製造した。
【００７５】
次に、本比較例で得られた金属酸素電池１を用いた以外は、実施例と全く同一にして、放電を行った。得られた放電容量密度とセル電圧との関係を、図２に示す。
【００７６】
図２から、実施例の金属酸素電池１は、比較例１，２の金属酸素電池１と比較して、単位質量当たりの放電容量が大きいことが明らかである。また、実施例の金属酸素電池１は、比較例１，２の金属酸素電池１と比較して、定常状態となっているときの単位質量当たりの放電容量の領域が広く、また、定常状態となっているときのセル電圧が大きいことから、優れた電池性能を備えることが明らかである。
【符号の説明】
【００７７】
１…金属酸素電池、  ２…正極、  ３…負極、  ４…電解質層、  ５…筐体。
【図１】
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【図２】
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