液體的混合溶劑體系。
[0078] 進一步，鋰電解質鹽選自 LiPF6,、LiC104、LiAsF6、LiBF4、LiN(CF 3S02)2、Li (CF3SO3)、 LiN (C2F5SO2)2和 LiC4BOso
[0079] 在進一步的實施方式中，本發明提供金屬-空氣電池，其能夠提供足夠的能量輸 出作為機動車的動力源，其中機動車包括汽車、貨車、公共汽車、高爾夫車和其它運輸工具 的使用形式。
[0080] 在另一個實施方式中，本發明包括如上面定義的包括根據本發明的金屬-空氣電 池的機動車。
[0081] 已經大體上描述了本發明，可以通過參考一些具體的實施例獲得進一步的理解， 本文提供的實施例僅為了說明的目的而不意圖限定，除非特別說明。
[0082] 實施例 [0083] 實施例1
[0084] 超聲處理的雙相電解質溶液，其中在N-甲基-N-丙基哌啶鑛,雙（三氟甲烷磺酰 基）亞胺（PP13TFSI)和蒸餾水為1:1(體積）的混合物的超聲波浴超聲處理后，僅提取離 子液體部分（底層），將其暴露于相對濕度為41 %的環境空氣中。
[0085] 比較例1
[0086] 雙相電解質溶液，其中在將PP13TFSI和蒸餾水以1:1 (體積）混合后，僅提取離子 液體部分（底層），將其暴露于相對濕度為21 %的環境空氣中。
[0087] 比較例2
[0088] 暴露的電解質溶液，其中將PP13TFSI暴露于相對濕度為47%的環境空氣中。
[0089] 附圖1顯示了用于電解質體系的循環伏安法分析的電化學電池的示意性結構。
[0090] 試驗條件
[0091] 工作電極：玻璃碳
[0092] 對電極：Pt絲
[0093] 參比電極：在參比溶液中的Ag絲，該參比溶液為乙腈（ACN)中含有0.0 lM硝酸銀 和0.1 M四丁基高氯酸銨（TBAP)的溶液
[0094] 附圖2顯示了使用實施例1和比較例1和2的電解質在玻璃碳上獲得的循環伏安 曲線。掃描速率為50mV/ sec，且施加的溫度為室溫。
[0095] 實施例1顯示了高于比較例1和2的具有更高可逆性的工作電位，導致作為可充 電電池的更高的能量密度。
[0096] 實施例2
[0097] 超聲處理的雙相電解質溶液，其中在N，N-二乙基-N-甲基-N_(2-甲氧基乙基） 銨雙（三氟甲烷磺酰基）亞胺（DEMETFSI)和蒸餾水為1:1 (體積）的混合物的超聲波浴超 聲處理后，僅提取離子液體部分（底層），將其暴露于相對濕度為41 %的環境空氣中。
[0098] 比較例3
[0099] 暴露的電解質溶液，其中將DEMETFSI暴露于相對濕度為41%的環境空氣中。
[0100] 附圖3顯示了用于電解質體系的放電測量的鋰-空氣電池的示意性結構。
[0101] 試驗條件：
[0102] 陽極：鋰金屬
[0103] 陽極電解質：1M LiTFSI(雙（三氟甲烷磺酰基）亞胺鋰）/PC(碳酸亞丙酯）
[0104] 分隔體：鋰離子傳導陶瓷膜（由OHARA制造，LIC-GC)
[0105] 陰極電解質：試驗樣品（實施例2和比較例3)
[0106] 陰極：碳紙（由 Toray 制造，TGP-H-I2O)
[0107] 氣體：環境空氣（相對濕度41% )
[0108] 附圖4顯示了用實施例2和比較例3作為陰極電解質獲得的鋰-空氣電池的放電 曲線。如圖所示，實施例2顯示了高于比較例3的工作電位，導致作為電池的更高的能量密 度。
[0109] 在上面描述和實施例的啟示下，可對本發明進行許多改進和變化。因此可以理解 在下列權利要求的范圍內，本發明可以本文具體描述之外的方式實施。任何這樣的實施方 式都意指在本發明的范圍內。
【主權項】
1. 一種金屬-空氣電池，其包括： 陽極室； 提供有〇2源的陰極室；W及 金屬離子傳導膜，該膜將陽極室與陰極室分隔開；其中 該陽極室包括具有過渡金屬、堿金屬或堿±金屬作為活性組分的陽極，W及 該陰極室包括空氣電極和離子液體中的水相的乳液或分散液。2. 權利要求1的金屬-空氣電池，其中離子液體相包含離子液體，該離子液體具有選自 咪挫.鑛陽離子、贓晚鑛陽離子、化咯統鑛陽離子，化晚，雜陽離子，錠陽離子和f鱗陽離 子的陽離子，W及選自雙氣甲燒橫酷基）亞胺陰離子、雙（氣代橫酷基）亞胺陰離子、 四氣棚酸根陰離子、六氣憐酸根陰離子、二氯胺陰離子、氯陰離子、漠陰離子和艦陰離子的 陰離子。3. 權利要求1的金屬-空氣電池，其中離子液體進一步包含選自四烷基錠鹽、咪挫.鑛J 鹽、化晚,鑲進、化咯坑鑛，鹽和贓晚纔:鹽的鹽。4. 權利要求1的金屬-空氣電池，其中將陽極室和陰極室分隔開的金屬離子傳導膜是 聚合物、陶瓷材料或它們的復合物。5. 權利要求1的金屬-空氣電池，其中離子液體中的水相的乳液或分散液是通過雙相 體系的超聲處理獲得的，該雙相體系包含水和離子液體，其中水的量超過離子液體的水溶 解度。6. 權利要求5的金屬-空氣電池，其進一步包括超聲處理單元，該超聲處理單元或者直 接與陰極室接觸，或者作為與金屬-空氣電池相關聯的設備，其為陰極室提供超聲處理的 乳液或分散液。7. -種裡-空氣電池，其包括： 陽極室； 提供有〇2源的陰極室；W及 裡離子傳導膜，該膜將陽極室與陰極室分隔開；其中 該陽極室包含具有裡金屬或裡合金作為活性組分的陽極和裡電解質鹽， 該陰極室包含空氣電極和離子液體中的水相的乳液或分散液。8. 權利要求7的裡-空氣電池，其中離子液體中的水相的乳液或分散液是通過雙相體 系的超聲處理獲得的，該雙相體系包含水和離子液體，其中水的量超過離子液體的水溶解 度。9. 權利要求8的裡-空氣電池，其進一步包括超聲處理單元，該超聲處理單元或者直接 與陰極室接觸，或者作為與裡-空氣電池相關聯的設備，其為陰極室提供超聲處理的乳液 或分散液。10. 權利要求7的裡-空氣電池，其中將陽極室和陰極室分隔開的裡離子傳導膜是聚合 物、陶瓷材料或它們的復合物。11. 權利要求10的裡-空氣電池，其中 裡離子傳導膜包含陶瓷材料且該陶瓷材料是致密陶瓷膜。12. 權利要求11的裡-空氣電池，其中該致密陶瓷膜包含選自Li-La-Ti-O基的巧鐵 礦、Li-A^Ti-P-O基的鋼超離子導體、Li-La-Zr-O基的石惱石、Li-P-S基的固體電解質和 Li-Ge-P-S基的固體電解質中的一種。13. 權利要求7的裡-空氣電池，其中該陽極室進一步包含選自環狀碳酸醋、鏈狀碳酸 醋、環醋、環酸、鏈酸、臘、亞諷和離子液體的至少一種非水溶劑。14. 權利要求7的裡-空氣電池，其中陽極室進一步包含選自LiPFe、LiCl〇4、LiAsFe、 LiBF*、LiN(CFsSOz) 2、Li (CF3SO3)、LiN(CzFsSOz) 2和 LiC 4B〇s的鹽。15. 權利要求7的裡-空氣電池，其中離子液體相包含N-甲基-N-丙基贓晚.霸雙（S 氣甲燒橫酷基）亞胺（PP13TFSI)或N，N-二乙基-N-甲基-N-(2-甲氧基乙基）錠雙（S 氣甲燒橫酷基）亞胺值EMETFSI)。16. 權利要求7的裡-空氣電池，其中該空氣電極包含氧化還原催化劑和導電材料中的 至少一種。17. 權利要求7的裡-空氣電池，其中該空氣電極包含氧化還原催化劑，且該氧化還原 催化劑是選自過渡金屬氧化物、巧鐵礦和燒綠石中的至少一種。18. 權利要求7的裡-空氣電池，其中該空氣電極進一步包含貴金屬催化劑。19. 權利要求7的裡-空氣電池，其中該空氣電極進一步包含選自獻菁、化嘟、金屬有機 骨架、硝酷自由基和硫富瓦締的有機分子。20. 權利要求7的裡-空氣電池，其中該空氣電極包含導電材料，且該導電材料選自科 琴黑、乙烘黑、氣相生長碳纖維、石墨締、天然石墨、人造石墨、活性炭、金屬纖維、金屬粉末 和有機導電材料。21. -種機動車，其包括權利要求1的金屬-空氣電池。22. -種機動車，其包括權利要求7的裡-空氣電池。
【專利摘要】本發明涉及用于金屬-空氣電池的水增強離子液體電解質。提供一種金屬-空氣電池，其包括乳化的或分散的水/離子液體雙相電解質體系。該雙相電解質體系包含水相和離子液體相，其中水的量超過離子液體的水溶解度。在一個實施方式中，該金屬-空氣電池是鋰-空氣電池。
【IPC分類】H01M12/06
【公開號】CN105591177
【申請號】CN201510660850
【發明人】水野史教, 武市憲典
【申請人】豐田自動車工程及制造北美公司
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2015年10月14日
【公告號】US20160134002