[發明專利]一種可提高電池能量密度的鋰氧電池及其制造方法

有效

• 申請號: 201210199520.0
• 申請日: 2012-06-18
• 公開（公告）號: CN102723539A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 趙軍輝
• 申請（專利權）人: 趙軍輝
• 主分類號: H01M12/08
• 分類號: H01M12/08;H01M4/02
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 劉小敏;馬赟齋

1.一種可提高電池能量密度的鋰氧電池，包括負極、正極和固體電解質隔膜，其中，正極由正極電解液和正極元件構成，所述的正極元件由碳氧正極材料和正極集流體構成，其特征在于，所述負極包括負極元件，所述負極元件由負極集流體和鋰金屬片構成，所述鋰氧電池具有兩個負極、兩個正極和兩個固體電解質隔膜，兩個負極共用同一個負極集流片，兩個鋰金屬片分別附著于所述負極集流片的兩個表面上，而兩個固體電解質隔膜則分別附著于所述兩個鋰金屬片的另外一面上，該鋰金屬片的另外一面是指鋰金屬片沒有與負極集流片接觸的那一面，所述正極與電池殼體上的正極端電連接，所述負極與電池殼體的負極端電連接。

2.根據權利要求1所述的可提高電池能量密度的鋰氧電池，其特征在于，將所述兩個固體電解質隔膜連成一體構成包裹負極元件的包裝袋，將所述負極的兩個鋰金屬片完全密封，使鋰金屬片與外界的氣氛或者液態分隔開，而所述負極集流體的其中一端向外延伸穿出固體電解質隔膜后焊接極柱。

3.根據權利要求1或2所述的可提高電池能量密度的鋰氧電池，其特征在于，所述碳氧正極材料采用表面具有許多微孔且具有氧還原催化作用的納米結構石墨烯及其微孔中的氧。

4.根據權利要求3所述的可提高電池能量密度的鋰氧電池，其特征在于，所述的納米結構石墨烯采用片狀納米結構石墨烯、柱狀納米結構石墨烯或管狀納米結構石墨烯。

5.根據權利要求4所述的可提高電池能量密度的鋰氧電池，其特征在于，所述納米結構石墨烯表面包覆氧還原催化劑，所述氧還原催化劑與納米結構石墨烯之間的質量比為0:1~0.2:0.8。

6.根據權利要求5所述的可提高電池能量密度的鋰氧電池，其特征在于，所述的氧還原催化劑采用氧化錳鎳系列催化劑、Fe₂O₃、Fe₃O₄、NiO、Co₃O₄、CuO、CoFe₂O₄；所述正極電解液采用堿性水溶液。

7.根據權利要求6所述的可提高電池能量密度的鋰氧電池，其特征在于，所述的固體電解質隔膜采用鋰磷氧氮薄膜、鋰硅磷氧氮薄膜、復合固體電解質隔膜或高分子聚合物鋰離子電導固態電解質。

8.根據權利要求7所述的可提高電池能量密度的鋰氧電池，其特征在于，所述高分子聚合物鋰離子電導固態電解質采用加入催化劑的聚氧化乙烷。

9.一種權利要求1至8任一權利要求所述的可提高電池能量密度的鋰氧電池的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)?正極元件制備；

碳氧正極材料、粘結劑和導電劑混合攪拌成漿料，將漿料涂布在正極集流體的其中一個表面上，滾壓后干燥得到正極元件，然后在正極集流體的一端上焊接極柱；

(2)?負極元件制備：

采用真空鍍、電鍍或者壓延方法將鋰金屬片緊密附著在負極集流體兩個表面上，獲得負極元件，并在負極集流體其中一端焊接極柱；

(3)?電池裝配：

將兩個固體電解質隔膜分別壓制在負極元件的兩個鋰金屬片上，然后將負極元件豎向放置在電池外殼的腔室中，兩個正極元件分別放置在負極元件的兩側，所述正極元件和固體電解質隔膜之間間隔5mm，在所述正極集流體未涂覆碳氧正極材料的表面放置具有與正極集流體上的網格或孔對應的導氣孔的空氣導入管，在正極元件和固體電解質隔膜之間填充正極電解液，然后蓋上蓋板固定正極元件和負極元件，正極元件和負極元件的極柱外露于蓋板外；然后所述兩個正極并聯連接后與電池殼體上的正極端電連接，所述負極與電池殼體的負極端電連接。

10.一種權利要求1至8任一權利要求所述的可提高電池能量密度的鋰氧電池組成的鋰氧電池組，由至少兩個所述鋰氧電池經過串聯、或并聯、或串并聯復合連接后構成。