[發(fā)明專利]金屬空氣電池及其制備方法無效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201210113588.2 | 申請日： | 2012-04-17 |
| 公開（公告）號： | CN102751550A | 公開（公告）日： | 2012-10-24 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 趙智星;李相均;鄭玄喆;金倍均;鄭昌烈 | 申請（專利權(quán)）人： | 三星電機(jī)株式會社 |
| 主分類號： | H01M12/06 | 分類號： | H01M12/06;H01M4/06;H01M4/86 |
| 代理公司： | 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240 | 代理人： | 李丙林;張英 |
| 地址： | 韓國*** | 國省代碼： | 韓國;KR |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 金屬 空氣 電池 及其 制備 方法 | ||
相關(guān)申請的引用
本申請要求于2011年4月20日提交的、題為“金屬空氣電池及其制備方法(Metal?air?battery?and?method?for?preparing?the?same)”的韓國專利申請系列號10-2011-0036963的權(quán)益，其全部內(nèi)容通過引用并入本申請中供參考。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及具有優(yōu)良安全性的高容量金屬空氣電池(metal?air?battery)以及用于制備其的方法。
背景技術(shù)
最近，因?yàn)橛捎谙牡V物燃料而增加二氧化碳的釋放、原油價格突然變化等，近來已經(jīng)關(guān)注于將用于汽車的能源由汽油或柴油轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)。
用于使電動汽車商業(yè)化的一些技術(shù)已在實(shí)際中應(yīng)用，但對于用于實(shí)現(xiàn)高性能且低花費(fèi)的鋰離子電池的技術(shù)則存在需求。然而，由于電池容量的限制，目前的鋰離子電池難以用作長途旅行電池，而因此將更多數(shù)量的鋰離子電池安裝在汽車中又會顯著提高汽車價格。
為了普及電動汽車，需要比目前水平高6至7倍的能量密度。結(jié)果，理論上具有遠(yuǎn)高于鋰離子電池的能量密度的金屬空氣電池得到關(guān)注。已關(guān)注利用金屬作為陽極活性材料和空氣中的氧作為陰極的可再充電電池(rechargeable?battery)。因?yàn)殛帢O氧不需要包含于電池單元中，金屬空氣電池理論上可以具有比鋰離子電池更大的容量，因此被研究作為用于汽車的電池。
在放電時，當(dāng)考慮到由金屬與氧反應(yīng)產(chǎn)生的金屬氧化物的產(chǎn)率(金屬+O2→金屬氧化物)時，金屬空氣電池大約2.8V的開路電壓(open?voltage)是最有效的。在這種情況下，理論上可儲存的每單位重量的能量為3000至5000Wh/Kg，是遠(yuǎn)高于鋰離子二次電池的300Wh/Kg的水平。
實(shí)際上，氧從空氣中獲得，因此除了特殊情況以外(如太空、水下等)，不需要儲存于電池中。因此，金屬空氣電池的有效性能被進(jìn)一步提高。可供參考的是，鋰離子電池具有120至150mAh/g的放電容量，而金屬空氣電池具有700至3000mAh/g的放電容量。
因此，金屬(Li)空氣電池理論上可以實(shí)現(xiàn)大容量的電池，而因此被關(guān)注作為下一代大容量電池。
然而，迄今為止報(bào)道的鋰空氣電池存在以下問題。
1)隔膜(separation?membrane)的孔隙由于固體反應(yīng)產(chǎn)物(Li2O)在陽極的積累而堵塞，由此使充電和放電的效率降低并引起短路。
2)空氣中的水分與金屬鋰反應(yīng)，由此產(chǎn)生危險的氫氣。
3)空氣中的氮與金屬鋰反應(yīng)，由此妨礙放電。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供不會降低充電和放電西效率、不引起短路、不產(chǎn)生氫氣、不妨礙放電等的高容量金屬空氣電池。
本發(fā)明另一個目的在于提供用于制備高容量金屬空氣電池的方法。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，提供了一種金屬空氣電池，包括：金屬陽極(負(fù)極，anode)和空氣陰極(正極，cathode)，其中金屬陽極包括有機(jī)電解質(zhì)而空氣陰極包括含水電解質(zhì)(aqueous?electrolyte)。
金屬陽極可以是選自由鋰(Li)、鈉(Na)、鉀(K)、鈣(Ca)、鎂(Mg)、鋁(Al)、鋅(Zn)、以及它們的合金組成的組中的一種或多種。
空氣陰極可包括選自由貴金屬、金屬氧化物、以及有機(jī)金屬復(fù)合物組成的組中的一種或多種。
貴金屬可以是選自鉑(Pt)、金(Au)、和銀(Ag)中的一種或多種，金屬氧化物可以是選自錳(Mn)、鎳(Ni)、和鈷(Co)的氧化物中的一種或多種，而有機(jī)金屬復(fù)合物可以是選自金屬卟啉和金屬酞菁(metal?phthalocyanine)中的一種或多種。
有機(jī)電解質(zhì)和含水電解質(zhì)可包括含鋰化合物作為電解質(zhì)鹽(electrolytic?salt)。
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