[發明專利]一種水體系鋰空氣電池

有效

• 申請號: 201110369999.3
• 申請日: 2011-11-18
• 公開（公告）號: CN103123961A
• 公開（公告）日: 2013-05-29
• 發明（設計）人: 吳生先;李峰;張會平;喬貞美;李志華;任曉玲;余修濤
• 申請（專利權）人: 北汽福田汽車股份有限公司
• 主分類號: H01M4/02
• 分類號: H01M4/02;H01M12/06
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 賈玉

1.一種水體系鋰空氣電池，其特征在于，包括：

空氣正極層，所述空氣正極層包括空氣擴散層和空氣電極層，所述空氣擴散層位于空氣正極層外側；

復合負極層，所述復合負極層包括保護層和鋰電極層，且所述保護層與所述空氣電極層相對設置；和

水系電解質層，所述水系電解質層為夾在所述空氣正極層的空氣電極層和所述復合負極層的疏水保護層之間的水溶液。

2.根據權利要求1所述的水體系鋰空氣電池，其特征在于，所述保護層包括疏水層與固體電解質層，其中所述固體電解質層位于所述鋰電極層與所述疏水層之間。

3.根據權利要求2所述的水體系鋰空氣電池，其特征在于，所述固體電解質層是由通式Li_aPO_bN_cT_d所表示的摻雜過渡金屬元素的氮化磷酸鋰構成，其中，T表示選自Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、Ru、Ag、Ta、W、Pt及Au的至少1種過渡金屬元素，2.6≤a≤3.0，3.0≤b≤4.0，0.1≤c≤0.6，0.01≤d≤0.50。

4.根據權利要求1至3中任一項所述的水體系鋰空氣電池，其特征在于，所述疏水層是由具有NASICON型結晶結構的高鋰離子導電性陶瓷材料Li_1+x+yAl_xM_2-xSi_yP_3-yO₁₂構成，其中M表示Ti、Ge或Zr中的一種或多種，0.1≤x≤0.5，0.1≤y≤0.5。

5.根據權利要求1至3中任一項所述的水體系鋰空氣電池，其特征在于，所述空氣擴散層中包含有多孔聚四氟乙烯薄膜和多孔金屬鋁箔。

6.根據權利要求1至3中任一項所述的水體系鋰空氣電池，其特征在于，所述空氣電極層由含有碳載體材料和氧催化劑的復合材料形成。

7.根據權利要求6所述的水體系鋰空氣電池，其特征在于，所述碳載體材料為選自多孔活性炭、空心碳球、有序介孔碳、碳納米纖維、碳納米管、碳納米角、石墨烯中的一種或多種。

8.根據權利要求7所述的水體系鋰空氣電池，其特征在于，所述氧催化劑為選自鉑納米顆粒、金納米顆粒、金鉑合金納米顆粒、鉑鈷合金納米顆粒、鉑鉻合金納米顆粒、鉑鎳合金納米顆粒、α-MnO₂納米顆粒、β-MnO₂納米顆粒、γ-MnO₂納米顆粒、MoN納米顆粒、MnN納米顆粒、三元金屬氮化物中的一種或多種。

9.根據權利要求8所述的水體系鋰空氣電池，其特征在于，其中所述氧催化劑中的金屬含量少于所述空氣正極層總質量的5％。

10.根據權利要求1至3中任一項所述的水體系鋰空氣電池，其特征在于，所述水系電解質層是酸性、中性或堿性的鋰化合物的水溶液。

11.根據權利要求10所述的水體系鋰空氣電池，其特征在于，所述鋰化合物為LiCl、LiBr、LiNO₃、CH₃COOLi、LiOH、Li₂SO₄、LiPF₆、LiBF₄、LiClO₄中的一種或多種。