"溶解アルカリ金属からなる負極と、空気の正極と、前記負極と前記正極との間に位置する電解質媒体と、を有することを特徴とするエネルギー貯蔵電池。前記溶解アルカリ金属はリチウムLi,ナトリウムNa,カリウムK、ルビジウムRb及びセシウムCsからなる金属のグループから選択される1種類の金属からなる、ことを特徴とする請求項1に記載のエネルギー貯蔵電池。前記アルカリ金属は前記1種類の金属の合金からなる、ことを特徴とする請求項2に記載のエネルギー貯蔵電池。前記合金は少なくとも2種類のアルカリ金属からなる、ことを特徴とする請求項3に記載のエネルギー貯蔵電池。前記合金は金Au水銀Hg,インジウムIn、鉛Pb,アンチモンSb,スズSn、ビスマスBi、及びテルルTeからなる金属のグループから選択される少なくとも1種類の金属からなる、ことを特徴とする請求項3又は4に記載のエネルギー貯蔵電池。前記溶解アルカリ金属の温度は約50°C未満だけ前記アルカリ金属の融解点より高い、ことを特徴とする請求項1-5のいずれかに記載のエネルギー貯蔵電池。前記溶解アルカリ金属の温度は約25°C未満だけ前記アルカリ金属の融解点より高い、ことを特徴とする請求項6に記載のエネルギー貯蔵電池。前記溶解アルカリ金属の温度は約10°C未満だけ前記アルカリ金属の融解点より高い、ことを特徴とする請求項7に記載のエネルギー貯蔵電池。前記溶解アルカリ金属は多孔の基板により支持される、ことを特徴とする請求項1-8のいずれかに記載のエネルギー貯蔵電池。前記多孔の基板は、黒鉛、黒鉛のインタカーレーション化合物、高表面積炭素、カーボンナノチューブ、アルミニウムのスポンジ、チタンのスポンジ、及びアルミニウム-チタン合金のスポンジの少なくとも1つからなる、ことを特徴とする請求項9に記載のエネルギー貯蔵電池。前記多孔の基板はアルミニウムのスポンジ、チタンのスポンジ、及びアルミニウム-チタン合金のスポンジの少なくとも1つから形成され、そして炭素と黒鉛の少なくとも1つの被覆層を有し、ここにおいて前記被覆層は約1ミクロン未満の厚さを有する、ことを特徴とする請求項10に記載のエネルギー貯蔵電池。前記電解質媒体は非水媒体である、ことを特徴とする請求項1-11のいずれかに記載のエネルギー貯蔵電池。前記非水媒体は固体と液体の少なくとも1つからなる、ことを特徴とする請求項12に記載のエネルギー貯蔵電池。前記固体は、ナトリウムベータアルミナ、リチウムベータアルミナ、及び亜硝酸ナトリウムの少なくとも1つからなる、ことを特徴とする請求項13に記載のエネルギー貯蔵電池。前記電解質媒体はイオン性液体及びポリマー電解質の少なくとも1つからなる、ことを特徴とする請求項1-14のいずれかに記載のエネルギー貯蔵電池。前記電解質媒体は前記アルカリ金属からなる、ことを特徴とする請求項15に記載のエネルギー貯蔵電池。前記負極を被覆する固体電解質界面膜を有し、前記固体電解質界面膜は前記アルカリ金属の等価体積に少なくとも等しい等価体積を有する、ことを特徴とする請求項1-16のいずれかに記載のエネルギー貯蔵電池。空気および酸素の少なくとも1つを前記空気正極に送達するガス送達システムを有する、ことを特徴とする請求項1-17のいずれかに記載のエネルギー貯蔵電池。前記空気正極は酸素酸化還元触媒を有する、ことを特徴とする請求項1-18のいずれかに記載のエネルギー貯蔵電池。前記酸化還元触媒はMnO2,Ag,Co3O4,La2O3,LaNiO3,NiCo2O4,およびLaMnO3の少なくとも1つからなる、ことを特徴とする請求項19に記載のエネルギー貯蔵電池。前記空気正極は3相構造を有して形成され、前記3相構造内に前記触媒が配置され、そして酸素、前記電解質媒体からの材料、及び前記触媒が相互作用する、ことを特徴とする請求項19または20に記載のエネルギー貯蔵電池。前記電池の放電時に前記負極から提供されるアルカリ陽イオンで形成される還元酸素種を前記空気正極に有する、ことを特徴とする請求項1-21のいずれかに記載のエネルギー貯蔵電池。前記電池は再充電可能である、ことを特徴とする請求項1-22のいずれかに記載のエネルギー貯蔵電池。それぞれの電池のペアの間に配置される導電性双極性プレートを有する、ことを特徴とする請求項1-23のいずれかに記載のエネルギー貯蔵電池の積層体。溶解アルカリ金属からなる負極を形成するステップと、空気の正極を形成するステップと、そして、前記負極と前記正極との間に電解質媒体を配置するステップと、を有することを特徴とするエネルギー貯蔵電池を作成する方法。前記溶解アルカリ金属はリチウムLi,ナトリウムNa,カリウムK、ルビジウムRb及びセシウムCsからなる金属のグループから選択される1種類の金属からなる、ことを特徴とする請求項25に記載の方法。前記溶解アルカリ金属の温度は約50°C未満だけ前記アルカリ金属の融解点より高い、ことを特徴とする請求項25または26のいずれかに記載の方法。前記溶解アルカリ金属は多孔の基板により支持される、ことを特徴とする請求項25-27のいずれかに記載の方法。前記電解質媒体は非水媒体である、ことを特徴とする請求項25-28のいずれかに記載の方法。前記電解質媒体はイオン性液体及びポリマー電解質の少なくとも1つからなる、ことを特徴とする請求項25-29のいずれかに記載の方法。前記負極を固体電解質界面膜で被覆するステップを有し、前記固体電解質界面膜は前記アルカリ金属の等価ボリュームに少なくとも等しい等価ボリュームを有する、ことを特徴とする請求項25-30のいずれかに記載の方法。空気又は酸素の少なくとも1つを前記空気正極に送達するガス送達システムを提供するステップを有する、ことを特徴とする請求項25-31のいずれかに記載の方法。前記空気正極は酸素酸化還元触媒を有する、ことを特徴とする請求項25-32のいずれかに記載の方法。前記電池の放電時に前記負極から提供されるアルカリ陽イオンで還元酸素種を前記空気正極において形成するステップを有する、ことを特徴とする請求項25-33のいずれかに記載の方法。前記電池は再充電可能である、ことを特徴とする請求項25-34のいずれかに記載の方法。溶解アルカリ金属からなる負極を有する電池を形成するステップと、空気の正極を前記電池内に形成するステップと、前記負極と前記正極との間に電解質媒体を配置するステップと、そして、前記電池を放電するステップと、を有することを特徴とするエネルギーを生成する方法。以下の図において、液体ナトリウム負極を有するナトリウム-空気電池は本発明の例示的1実施形態として記載される。図1Aと1Bは本発明の1実施形態によるナトリウム-空気電池20のそれぞれ展開鳥瞰図と組立鳥瞰図である。本発明の1実施形態によれば、電池20は、液体ナトリウム負極40を挟み込んでいる接触プレート30と、負極アルカリ金属塩を包含するイオン導電性電解質からなる電解質媒体50と、空気の正極60と、からなる。接触プレート30は隣接する負極40又は正極60と電気的に接触し、負極又は正極に、または負極又は正極から電流を伝導し、それにより電池20から又は電池20へ電流を伝導する。例えば、接触プレート30は空気又は酸素用の流路32を有するように形成される。空気正極60に電気的に接触する接触プレート30内の流路32は空気正極に空気又は酸素の流れを供給するために使用される。ナトリウム-空気電池20が他の類似の空気電池と重ね合わされる場合、ナトリウム負極40と電気的に接触する接触プレート30は他の電池の空気正極と電気的に接触し、接触プレート30内の流路32は他の電池の空気正極に空気又は酸素の流れを供給するために使用される。あるいは、それぞれの接触プレート30が、作動中の電池20の温度制御のため、冷却流体、液体又は気体、の流れのための流路不図示を有してもよい。連続して接続されてバッテリーを提供し、バッテリー開路電圧が積層体の中の電池の開路電圧の合計と等しい、電池の積層体の中において、最外側の接触プレートを除いて全てが一般的に負極および正極の両方と接触し、それは従来双極プレートBPPと呼ばれている。ナトリウム-空気電池20の積層体70は図1Cに示され以下で議論される。接触プレート30はナトリウムと反応せず又は合金を作らない、いかなる適合する材料からでも形成可能である。選択肢として接触プレート30はアルミニウムから形成される。負極40は溶解ナトリウムからなり、選択肢として多孔性の基板不図示により保持され支持される。基板は以下のような適合する材料から形成される;黒鉛、黒鉛のインタカーレーション化合物、大表面積カーボン、カーボンナノチューブ、及びアルミ、チタン又はアルミ-チタン合金の金属スポンジ。溶解ナトリウムの金属スポンジ基板との接触を改善するために、基板を層の厚みが1ミクロン未満の炭素又は黒鉛の1つの層で被覆し、基板の隙間をカバーするのが有利である。被覆は例えば、炭素又は黒鉛のナノ寸法粒子懸諾液と、テフロン登録商標、ポリフッ化ビニリデンPVDF、ポリビニルアルコール、及びカルボキシメチルセルロースCMCのような適切な親和性のある結合剤をスプレイし又は浸漬し、又は炭素又は黒鉛の化学蒸着、を含む一般的な技術により可能である。本発明のある実施形態では、負極40はナトリウム箔からなる。電池20は作動中ナトリウムを溶解状態に維持するためナトリウムの融点、97.8°Cより高い温度で作動する。選択肢として電池は融点より約50°C高い温度未満で作動する。選択肢として電池は融点より約25°C高い温度未満で作動する。選択肢として電池は融点より約10°C高い温度未満で作動する。ナトリウム-空気電池を適合する作動温度で維持するための熱は、選択肢としてバッテリーの作動から生成される熱、及び/又は接触プレート30に接続される適合する熱源から供給される。選択肢として流路32を流れる空気は電池の所望温度を維持するために加熱される。選択肢として電池20は、電池を所望の温度に維持する適合する窯の内部で作動する。負極40は一般的にSEIと呼ばれる薄膜42で被覆され、それは負極40のナトリウムと電解質媒体50の材料との相互作用により生成される。SEI42の組成及び構造は実質的にナトリウム-空気電池の動作特性を特徴付けることが可能であり、そして適切なSEI前駆体が所望のかつ安定したSEI42の形成を促進するため電解質媒体50に添加される。SEI42は好適には機械的に強くそしてフレキシブルで、負極を腐食から保護するように作動し、そしてそれは電気絶縁体であるがナトリウムイオンに対しては高い陽イオン導電性を有する。SEI42が負極40を腐食から保護するためには、負極の電解質媒体50に面した側の表面を完全に被覆する必要がある。もしSEI42が負極の表面を完全に被覆しないと負極の表面のある部分は常に直接電解質媒体50の電解質と接触し、そして腐食する。腐食は、負極へのナトリウムの析出と負極からのナトリウムの除去に対するファラデー効率を減少させ、その結果ナトリウム-空気電池20の充電と放電の効率を低下させる。負極40の完全な被覆のためには、一般的にSEI材料の等価体積が負極の等価体積以上でなければならない。Na2CO3,NaF及びNa2Oのような一般的な潜在的SEI構成要素の等価体積はそれぞれ20.87ml、16ml及び13.7mlであり、ナトリウムの等価ボリューム23.7mlより小さい。従ってNa2CO3,NaF及びNa2Oはそれだけでは所望のSEIを形成するには不十分である。しかしそれらは等価体積が23.7mlより大きな適合するSEI前駆体と共に使用可能である。本発明の1実施形態によれば、その還元生成物が電子絶縁体である適切なSEI前駆体は、その等価体積がナトリウムの等価体積より大きく、ナトリウムイオンの良好な導電体であり、SEI42の形成を促進するために電解質媒体50に添加され、それによりSEIは高い陽イオン導電性を有し、そして負極40の全表面を被覆する。電解質媒体50内のSEI前駆体の還元生成物の組成及び溶解度は電解質媒体の温度と組成を制御することにより制御可能である。電解質媒体50をSEI前駆体の還元生成物で飽和させてその還元生成物の溶解度を減少させ、そしてそれによりSEI媒体の生成を加速することは有利である。例示として、適合するSEI42を形成するための前駆体添加物は亜硫酸エチレンC2H4O3S,およびスルホン酸メチルメタンC2H6O3Sを含む硫黄誘導体であり、それはNa2S2O4,Na2S2O3,Na2S及びNa2SO4の内の1種類またはそれ以上の反応生成物を産生する。選択肢としてSEI42を陽イオンでドープし、そしてその陽イオン導電性を増加させるため、Ca2,Mg2,Ba2及びAl3などの2価又は3価の陽イオンの0.1-20の可溶性塩が電解質媒体50に添加される。非有機化合物に加えて、SEI42はポリマーや半炭酸塩などの有機材料からなってもよい。SEI42用のこれらの材料をナトリウムと電解質媒体50の構成要素との反応から提供するため適切な材料が電解質媒体に添加される。適合する材料は、例えば、CMC、酢酸ビニル、炭酸ビニレン、および2,2-ジメトキシプロパンとピラゾールの両方の組合せである。SEI42形成添加剤としてのラクタム誘導体N-アセチルカプロラクタム、イータカプロラクタム、N-メチルカプロラクタム、N-ビニルカプロラクタムも使用可能である。電解質媒体50は、上記のSEI42の議論で示されたような種々の電解質材料、およびそれらの組合せからなってもよく、またポリマー電解質、イオン性溶液、非プロトン性有機溶媒及びそれらの組合せを含んでもよい。ある実施形態では、電解質媒体50は非水性電解質からなり、それは固体、液体又は固体と液体の混合でもよい。固体は一般的にセラミックであり、そしてリチウム又はナトリウムベータアルミナ、又は亜硝酸ナトリウムのような材料を含んでもよい。選択肢として、電解質媒体50は次のようなポリマー電解質からなってもよい:ポリエチレンオキサイドPEO、ポリエピクロロヒドリン、ポリコハク酸エチレン、ポリ8-プロピオラクトン、ポリアジピン酸エチレン、ポリエチレンイミン、ポリシロキサン、及びポリホスファゼン。本発明のある実施形態では、電解質媒体50は、ポリエチレンオキサイド-コプロピレンオキサイドモノ又はトリアクリレートなどの、合金化された、及び/又はブロックのポリマー及びなどのコポリマーからなる。選択肢として、電解質媒体50はくし状に枝分かれしたポリエポキシドエーテルからなる。リチウムバッテリーで使用された一般的な高沸点有機溶剤、例えばプロピレンカーボネート及びエチレンカーボネートが添加可能である。有利なことに、電解質媒体50の陽イオン導電性は、トリフレートCF3SO3-,過塩素酸塩ClO4-,ホウ酸ビスオキサラトBC4O8-,BOB、またはイミド/TFSINSO2CF32などの、陰イオン内の幾つかの配位原子に亘って分布する荷電を有する弱配位性陰イオンの添加により増大される。選択肢として、電解質媒体50は電解質媒体の陽イオン電導性を高めるため、塩陰イオンアルミン酸塩、ホウ酸塩、カルボン酸塩、リン酸塩を合成する能力のあるルイス酸特性を持つアルミニウム又はホウ素の誘導体からなってもよい。本発明のある実施形態では、電解質媒体50は以下の陰イオントラップからなってもよい:カリックス6ピロール,トリアルコキシボラン、アザエーテル、および分子間力結合材料。選択肢としてカリックスアレーン誘導体の陰イオン結合力は、そのリングに以下の異なる尿素置換基を付加することによりチューンされる:フェニル、ニトロフェニル、及びブチルカリックス4アレーン。本発明のある実施形態では、電解質媒体50内のポリマー電解質の陽イオン導電性の増大はポリマーを炭酸ポリプロピレン、フタール酸ジオクチル、ジメチルスルホキシド、N,N-ジメチルフォルムアミド、エチレングリコールおよびトリエチルアミンで塑性化することにより得られる。本発明のある実施形態では、電解質媒体50はポリフッ化ビニリデンPVDF及び硝酸ペルオキシアセチルPANに基づくハイブリッド及び/又はゲルのポリマー電解質を含む。本発明のある実施形態では、電解質媒体50は以下のようなイオン性液体塩からなる:1-エチル-3-メチルイミダゾリウムビストリフルオロメチルスルフォニルイミド;1-エチル-3-メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート;1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムビストリフルオロメチルスルフォニルイミド;1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート;1-ヘキシル-3-メチルイミダゾリウムビストリフルオロメチルスルフォニルイミド;1-ヘキシル-3-メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート;1-ブチル-2,3-ジメチルイミダゾリウムビストリフルオロメチルスルフォニルイミド;1-ブチル-2,3-ジメチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート;N-オクチルピリジニウムテトラフルオロボレート;N-ブチル-4-メチルピリジニウムテトラフルオロボレート;及びN-ブチル-4-メチルピリジニウムヘキサフルオロフォスフェート。電解質媒体50に含まれるイオン性液体は以下のようなピリジン及びピロリジニウム基の陽イオンからなってもよい:メチル-1-プロピルピロリジニウムMPPyrro,1-メチル-1-ブチルピロリジニウムMBPyrro,1-メチル-1-プロピルピペリジニウムMPPip,1-メチル-1-ブチルピペリジニウムMBPip,1-メチル-1-オクチルピロリジニウムMOPyrro,及び1-メチル-1-オクチルピペリジニウムMOPip。本発明のある実施形態では、電解質媒体50はシリカゲルと結合したナトリウム又は他のアルカリ金属からなる。空気正極はガス拡散媒体GDMを支持する酸素透過性多孔基板と、酸素酸化還元触媒からなる。本発明のある実施形態では、ガス拡散媒体GDMおよび触媒は基板上に形成され又は基板に適用された層である。本発明のある実施形態では、基板はGDM及び/又は還元触媒材料で充満させられる。電解質媒体50からの材料で多孔の正極が氾濫するのを緩和又は防止するため、GDM及び還元触媒に対し電解質材料とソルボフォビックな即ち電解質材料と大きな接触角を示す材料を使用することが有用である。電解質媒体50に対する酸素の溶解度は一般的に非常に小さいので、一般的PEM燃料電池で使用されるように、ガス電極の3相ゾーン構造を使用することが有利であり、それは正極及びガス相において触媒粒子間の非常に薄い酸素拡散層につながる。基板は炭素または黒鉛から作られる紙または布から作られ、又は多孔のアルミニウム、チタン、ニッケル及びそれらの安定した合金から形成されてもよい。選択肢として紙又は布の厚みは100-400ミクロンであり、そして疎水性及び水接触角が90度より大きいことを特徴とする。疎水性は基板またはガス拡散媒体GDMにポリフッ化ビニリデンPVDF又はテフロン登録商標のような疎水性安定ポリマー結合剤を5-50添加することにより提供可能である。本発明の実施形態を実行するための例示としての商業的に入手可能な多孔の布及び紙基板は、それぞれ、米国ニュージャージー州のデノラ社DeNoraN.A.,Inc.のイーテック部門から販売されているE-TechクロスA-6ELAT及びA-10ELAT、および東レのTGP-H-060又はSGLのGDL25AA紙である。本発明のある実施形態では、正極はアルカリ金属陽イオン挿入材料から形成され、その中でアルカリ金属陽イオンがチャネル及び材料層の間に挿入および脱挿入可能である。TiS2,VSe2,FeCuS2,CuxSy,VS2,MoS2,WS3及びCoO2,NiO2,MoO2,WO2などの遷移金属ジカルコゲン化物及び遷移金属脱カルコゲン化物は、アルカリ金属陽イオンの挿入に対する適合する格子及びマトリックスを形成する。ある実施形態では、正極の触媒層はカーボンナノ粒子に接着した金属ナノ粒子からなり、そこでは金属の炭素に対する重量比は有利にも約10-約90である。選択肢として、酸素酸化還元触媒は金及び/又はプラチナ族Pt,Ru,Pd,Irからの貴金属及びそれらの合金を含む。選択肢として触媒は、MnO2,Ag,Co3O4,La2O3,LaNiO3,NiCo2O4及びLaMnO3のようなスピネル八角体構造、ペロブスカイト構造、又はパイロクロア構造を有する酸化物からなる。本発明のある実施形態では、酸素酸化還元触媒は、無電解析出法により炭素支持体上に、または、無炭素ナノ粒子として、酸性媒体内でNaBH4のような還元剤を使用して、あるいは、ポリオール法により、エチレングリコール、ジエチレングリコール他を使用して合成され、その結果、寸法が100ナノメートルより小さく、好適には10ナノメートルより小さいナノ粒子が得られる。触媒は選択肢として、Co,Ni,Feなどの遷移金属及び/又はそれらの合金、及び/又はプラチナ族Pt,Ru,Pd,Irからの貴金属、及び/又はそれら自身の合金、又はCo,Ni,Feとの合金からなってもよい。触媒はそのまま使用されてもよく、又は部分的又は全体的に酸化されて酸化物被覆金属触媒又は金属酸化物ナノ寸法触媒を形成してもよい。本発明のある実施形態では、空気正極60又は電解質媒体50は、SEI42を透過せず、そしてナトリウム負極40と反応し、そして電位が空気正極の電位より最大0.3Vまで低いことを特徴とする、速い反応速度の酸化還元対を含む。酸化還元対は正極から電子を除去しそれを電解質内の酸素に送り、従って空気電極の表面が酸化物及び過酸化物の沈殿により不活性化することを減少させる働きをする。本発明のある実施形態では、例示的な液体負極材料はアルカリ金属のリチウムLi、ナトリウムNa、カリウムK、ルビジウムRbおよびセシウムCs、又は少なくとも2種類のアルカリ金属、又は1種類のアルカリ金属と1種類の非アルカリ金属からなる合金又は共晶で構成される。合金は0-100までのいかなる比率の構成金属を含んでもよく、また合金は室温で液体であってもよい。共晶は共晶点以上で作動され、したがって、例えば、負極としてNa-K共晶を有する電池は-12.6°Cまでの温度で作動される。図1Cは本発明の1実施形態による、ナトリウム-空気電池20に類似のナトリウム-空気電池120の積層体70を示す鳥瞰図である。電池120はガス密封容器122に収容され、選択肢として2つの末端パネル123と4つの側面パネル124を有する。2つの側面パネル124は積層体70を示すために図示されていない。積層体70内のナトリウム-空気電池120は電池内の貫通孔不図示を貫通しナット132により固定される取り付けボルト130によりまとめて保持される。貫通孔及び/又は取り付けボルト130は、電池の短絡を防止するため既存技術で既知の種々の方法のいずれかを使用して電池から電気的に絶縁されている。容器122は、容器及び積層体70を積層体70の作動温度に加熱する制御可能な窯不図示の中に置かれている。選択肢として、末端パネル123は窯の外部にある酸素供給源不図示及び冷却液供給源不図示に容器122をそれぞれ接続する連結流管141及び142を有する。ガス連結管141は容器内の適合するガス流多岐管不図示によりナトリウム-空気電池120の流れチャネル32図1A及び1Bに接続し、連結管に酸素を供給し、それにより空気正極60に酸素を供給する。連結流管142は同様に、容器122に流管経由で流入する冷却液を冷却液供給源から電池に供給する多岐管不図示に接続している。本発明の1実施形態による、図1A-1Cに類似のナトリウム-空気電池は、負極40が金属ナトリウムを含む充電状態か、又は負極40が金属ナトリウムを含まない放電済み状態のいずれかで組み立てられる。電池が放電済み状態で組み立てられる場合、金属ナトリウムは最初の充電サイクルで負極に供給される。実施例1本発明の1実施形態による非水系液体電解質からなる電解質媒体50を有するナトリウム-空気電池が組み立てられた。薄い150ミクロンのドライガラスのセパレータが、負極40と正極60を分離し、そして非水系液体電解質を電解質媒体50内に支持するのに使用された。ガラスセパレータは、0.1Mのカリックス6ピロールCP、1Mの過塩素酸ナトリウムNaClO4、及びポリエチレングリコールジメチルエーテルPEGDME2000:プロピレンカーボネート容積比90:10内に分散された1-9重量の高表面積アルミナAl2O3粉末、を包含する電解質スラリーで充満された。CPは陰イオントラップであり、ナトリウムイオンの陽イオン転率電解質内の陽イオンの相対的状態を増大させるためにスラリーに添加された。高表面積アルミナ粉末は電解質をナトリウム-空気電池の動作温度において電極を不動化させる役割をはたす。全ての溶液は分析グレードの化学薬品から調製され、電解質はガラスセパレータの充満の前に最初に100°Cで乾燥された。ナトリウム-空気電池用の空気正極60が4-5mg/cm2の炭酸ナトリウムNa2CO3で被覆された0.3mg/cm2のプラチナ10プラチナ支持XC72を有する厚さ360ミクロンのE-TEKA6ELAT空気電極を使用して提供された。正極とセパレータの間のイオン接触を改善するため0.1-3mg/cm2のナトリウム電解質からなる電解質スラリーが空気電極の上に注がれた。スラリーは電極の均一な被覆を促進するため界面活性剤、Triton-X100を有した。負極には1cm2のナトリウム金属厚さ100ミクロンのナトリウム箔が使用された。ナトリウム-空気電池は10ppm未満の水分を含むアルゴン雰囲気内の真空なグローブボックスで組み立てられた。電池は窒素環境容器の中で密封され、グローブボックスから取り出されそして窯の中に置かれた。ガス流管141図1Cが空気正極60に隣接する接触プレート30図1A内の流路32を窯の外部のドライ酸素供給源に連結した。ナトリウム-空気電池の作動中、窯は電池をナトリウム融点97.8°Cより少しだけ高い105°C-110°Cの作動温度に加熱し、そして酸素供給源はドライ酸素を流速10ml/分で空気正極60に供給した。ナトリウム-空気電池は成功裏に繰り返し充電及び放電された。負極40における充電及び放電サイクルは以下の式化1で示される:空気正極60における充電及び放電は以下の式化2で示される:負極及び正極における等式の検証は、放電において負極により提供されたアルカリ陽イオンで空気正極に還元酸素種が形成されることを示している。放電において電池はエネルギーを生成し;充電において電池はエネルギーを蓄える。電池の作動はアービンArbinモデルBT4バッテリーテスターを使用してテストされた。図2Aは、そのバッテリーテスターを使用して電池の放電及び充電サイクルについてそれぞれ電流50μAと100μAで獲得された、秒単位の時間に対する電流曲線81及び電圧曲線82のグラフ80を示す。電池は放電/充電間で1分間の休止を許容された。グラフ80に示されるように、放電において1.75Vの電圧平坦域が得られた。休止時において獲得された開路電圧は2.1Vに近かった。ナトリウム-空気電池が、電池作動に対する酸素枯渇の効果を測定するためテストされた。図2Bは、放電及び充電サイクルの放電部分においてある期間電池への酸素流が停止された時の、5回の電池の放電及び充電サイクルについてバッテリーテスターを使用して獲得された電流曲線86及び電圧曲線87のグラフ85を示す。グラフによれば、電池への酸素流が停止された時に電池電圧は1.5Vまで急勾配で降下し、それは酸素が活正極材料であることを示している。電池への酸素供給が戻ると、電池電圧は通常に戻る。電池はそれぞれ100μAと50μAで充電及び放電された。実施例2本発明の1実施形態によるもう1つのナトリウム-空気電池が放電済み状態で組み立てられた。実施例1に類似の電解質媒体50及び空気正極60が実施例2のナトリウム-空気電池用に作成された。アルミ箔が負極40用のナトリウム負極基板として使用された。空気正極には炭酸ナトリウムNa2CO3がロードされた。電池の構成要素のいずれもナトリウム金属を有しないため、ナトリウム-空気電池をその中で組立てるための真空グローブボックスの必要性がなく、電池は通常の実験室環境で組み立てられた。組立後電池はドライ酸素流のもと、窯で105°Cに2時間加熱された。電池はその後充電されて、炭酸ナトリウムを分解しCO2を分解して酸素を放出し、そしてアルミ箔負極基板上にナトリウムを反応式化3に従って電気めっきした。充電後、電池の開路電圧がテストされ2.3Vで安定していることが判った。これは電池の充電が成功したことを意味する。電池は0.5mAで充電と放電を繰り返された。本発明の1実施形態によれば、充電済み状態でのナトリウム-空気電池の組立てのため、酸化ナトリウム、水酸化ナトリウムなどの炭酸ナトリウムNa2CO3以外の材料も正極にロード可能であることに注意されたい。実施例3本発明の1実施形態によるさらに1つのナトリウム-空気電池が放電済み状態で組み立てられた。スラリーは二酸化マンガンMnO2:SB炭素粉末:炭酸ナトリウムNa2CO36:59:35重量及び容積比10のPTFEを、磁気撹拌機を使用して撹拌水内で混合し、その後24時間に亘ってボールミル内ですり潰した。その結果得られたスラリーは容積比90の固体二酸化マンガンMnO2:SB炭素粉末:炭酸ナトリウムNa2CO3と容積比10のPTFEを有した。スラリーはE-TEKクロス、20PTFEGDM上に広げられ、110°Cで乾燥され、窯の中において140-350°Cで1時間硬化されて、ナトリウム-空気電池用の空気正極60が得られた。電解質媒体50は実施例1及び2に類似したものであった。アルミ箔が負極基板として使用された。充電後、電池の開路電圧がテストされ2.3Vであった。実施例4本発明の1実施形態によるナトリウム負極テスト電池が、溶解ナトリウム負極の機能性を分離するために作成された。テスト電池用の電解質媒体50用の材料が、真空下でNaCF3SO3NaTf及びポリエチレンオキシドPEO5106MW、オールドリッチ試薬等級をそれぞれ150°C及び50°Cで48時間乾燥することにより調製された。乾燥されたNaTfは室温で密封フラスコ内においてアセトニトリルオールドリッチバッテリー等級、99.93、水分50ppm未満ACNに溶解され、そしてその後乾燥されたPEOが添加された。溶液はPEOが完全に溶解するまで注意深く撹拌され。ナノ多孔アルミナAl2O3粉末が150°Cで48時間真空乾燥され、そして溶液に添加された5重量。5重量のスルホン酸メチルメタンもSEI前駆体として添加された。溶液は室温で24時間磁気的に撹拌され、均質なスラリーが得られた。スラリーはガラスセパレータ150μm上に注がれ、そして溶媒は24時間の間に室温蒸発により湿度成分10ppm未満のアルゴン雰囲気の乾燥ボックス内でゆっくりと除去され、厚さ200μmで機械的強度の良好な自立式固体ポリマー均質膜が得られた。膜は150°Cの真空下で少なくとも24時間乾燥され、そして1.8cm2のディスクに成型されて電解質媒体50となった。テスト電池は、湿度成分10ppm未満のアルゴン制御雰囲気の乾燥ボックスの中で、電解質媒体を0.57cm2のナトリウム金属負極とディスク状のアルミニウムAl対向電極の間に挟み込み、そしてそのサンドウィッチをコイン電池構造体の中に密封することにより作成された。Na[NaTf:PEO6メチルスルホン酸メタン5重量アルミナAl2O35重量]/Alテスト電池はマッコールMaccorバッテリーサイクラを使用して140サイクルに亘って、動作温度約105°Cでテストされ、負極デンドライトの発現無く成功裏に充電、放電を繰り返した。各サイクルにおける放電は放電電流50μAで10分間行われ、各サイクルにおける充電は充電電流25μAで20分間行われた。図3Aはテスト電池の充電放電サイクル15-17における時間の関数としての電流及び電圧曲線101及び102のグラフ100を示す図である。グラフから判るようにテスト電池の放電アルミニウム基板上へのナトリウムの被覆過電圧は放電率50μAで0.1049Vであり、そしてテスト電池の充電ナトリウムのアルミニウム基板からの溶解過電圧は充電電流25μAで0.0385Vである。従って充電時の電池抵抗は1850Ω/cm2の値が計算でき、そして放電時は1300Ω/cm2の値が計算できる。図3Bはテスト電池の放電/充電サイクルの関数としての充電容量ナトリウムの溶解をミリアンペア時mAhで、放電容量ナトリウムの析出をミリアンペア時mAhで示すグラフ105である。各サイクルにおいて、電池は放電電流50μAで10分間放電され、充電電流25μAで20分間充電された。グラフから、ナトリウム負極テスト電池の放電/充電プロセスのファラデー効率は100番目のサイクルにおいて約85であったことが見てとれる。この例のテスト電池で達成された約85のファラデー効率は多くの従来型の鉛酸及びニッケルカドミウムバッテリーのファラデー効率と同様の水準であることに注意が必要である。その効率は、電池をより高い電流密度で走らせ、そして使用されるSEI前駆体の濃度とタイプを最適化することによりさらに改善可能であることが想定される。図3Cはテストされ図3Bで示された結果を示したナトリウム-空気バッテリーに類似したナトリウム-空気バッテリーの充電放電サイクル毎の充電および放電容量を示すグラフ90である。しかしグラフ90では電池は放電電流20μAで20分間放電され、充電電流10μAで40分間充電された。グラフからは、電池の充電/放電プロセスのファラデー効率はグラフに示されるサイクルの期間において約65であったことが判る。図3Bに比べて低下したファラデー効率の原因は図3Cの結果を示した電池の充電および放電のサイクルにおける電流密度がそれより低かったことによると思われる。図3Bで示される結果を提供したナトリウム負極及びアルミニウムディスクからなるテスト電池のインピーダンスが電気化学的インピーダンススペクトル分析法により周波数領域1MHz-10MHz,振幅電圧20mV-100mVにおいて、電池が平衡に達した後少なくとも2時間後に作動温度105°Cで、ソラ-トロンSolartron1255インピーダンス分析器を使用して測定された。測定はナトリウムのアルミニウム対向電極上への析出後、電池の20回の充電放電サイクル後に実行され、そしてSEI層のナトリウムとアルミニウム電極上への積層を研究するために行われた。充電/放電サイクルのそれぞれの放電部分においてナトリウムが電池のナトリウム電極から電池のアルミニウム電極へ積層するため、SEI層はナトリウム電極のみならずアルミニウム電極にも形成されることが予想された。アルミニウム電極へのナトリウムの積層はサイクルの放電部分の終わりにおいて電池電圧値が0Vと等しいことにより示唆された。図3Dは約105°Cで作動するテスト電池の20回の放電後即ちアルミニウム対向電極へのナトリウムの析出後のACインピーダンススペクトルのグラフ240である。グラフにおいて曲線242は、始点の約5MHzから始点から最も遠い終点の1MHzまで曲線に沿って減少する異なる周波数における、インピーダンスの実数及び虚数部分を描いている。曲線242に沿った点におけるインピーダンスの実数及び虚数部分の値はグラフのそれぞれ横座標及び縦座標に沿って示される。曲線242の極大値251及び252はナトリウム及びアルミニウム電極上の異なる厚みのSEI層のインピーダンスに帰属し、そしてそれぞれSEI層の容量が約0.2μF及び1.7μF、厚さがそれぞれ約329Å及び94Åであることを示唆する。曲線242の横座標との接点253は電解質媒体50の抵抗が約60オームであることを示し、そして媒体の対応するバルクイオン導電率は0.2mS/cmであり、リチウムイオンポリマー電池に使用されるLi導電性ポリマー電解質の導電率と同程度であることを示している。本出願の明細書および請求項において動詞からなる含む及び有する及びその変化形は動詞の対象が必ずしも構成要素、要素又は部品の完全なリストではないことを示す。本申請書の発明の実施例の記述は例示目的のために示され、そして発明の範囲を制限する目的ではない。記述された実施例は異なる特性を有するが、それらは全ての実施例に必要とはされない。幾つかの実施例はそれら特性の幾つかのみ、又はそれらの組合せを使用する。記載された実施例の変化形、または記載された実施例の特性の異なる組合せは当業者に想起されよう。発明の範囲は特許請求の範囲によってのみ制限される。"