[發明專利]一種鋰空氣電池用電解液及其構成的鋰空氣電池在審

申請號：	201210270494.6	申請日：	2012-07-31
公開（公告）號：	CN103579719A	公開（公告）日：	2014-02-12
發明（設計）人：	謝曉華;康亞楠;婁豫皖;張建;夏保佳	申請（專利權）人：	中國科學院上海微系統與信息技術研究所
主分類號：	H01M12/08	分類號：	H01M12/08
代理公司：	上海智信專利代理有限公司 31002	代理人：	潘振甦
地址：	200050 ***	國省代碼：	上海;31
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種空氣電池用電及其構成
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及一種金屬鋰空氣電池，特別是公開一種鋰空氣電池用電解液及其包含該電解液構成的鋰空氣電池，屬于化學電源及相關領域。

背景技術

鋰空氣電池是一種新型的化學儲能電池，它結合了鋰離子電池和燃料電池的各自的優點：采用電化學當量最高的金屬鋰和不儲存在電池體系內的空氣為活性材料，其理論比能量超過1萬Wh/kg（實際只達600-800Wh/g），遠高出鎳氫電池和鋰離子電池，有望突破目前化學電池能量密度無法進一步大幅提高的技術瓶頸，應用前景十分廣闊。

由于鋰空氣電池是在敞開環境下工作的，通常的有機電解液具有易揮發性，會加速電池的放電終止，同時鋰鹽也容易吸濕分解，從而影響了電池的放電容量、使用壽命及安全性。為此，本申請的發明人試圖提供一種電解液和由該電解液組成的扣式鋰空氣電池，以克服存在的缺陷。

發明內容

本發明目的是克服現有技術難題，提供一種鋰空氣電池用電解液及其包含該電解液構成的鋰空氣電池。該電解液由鋰鹽與高沸點、低揮發性的有機溶劑組成。該電池是由扣式電池殼，鋰陽極、隔膜、電解液、防護性空氣電極、密封圈組成。其中在扣式電池的正極殼上開一個或一個以上多個通氣孔，依放電電流密度大小，提供電化學反應所需要的氧氣；通孔直徑為0.5-15mm，一般為1-3mm為宜，太大或太小均難以滿足要求。防護性空氣電極由空氣電極和氧選擇性防護膜組成，抑制空氣中水分的侵入和電池內部電解液的揮發；電池的密封性由密封圈來實現。由此制作的扣式鋰空氣電池環境適應性強，適合小電流、長時間工作的應用場合。

本發明的技術方案是：本發明提供的電解液包括鋰鹽和有機溶劑，其中鋰鹽為六氟砷酸鋰（LiAsF₆）、六氟磷酸鋰（LiPF₆）、高氯酸鋰（LiClO₄）、二(三氟甲基磺酸)亞胺鋰（LiTFSI）等中的一種或幾種混合，濃度為0.1~3.0M，優選為不與水反應的LiAsF₆、LiClO₄和LiTFSI中的一種或幾種組合，濃度優選為0.7~1.5M；有機溶劑為碳酸丙稀酯（PC）、碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丁烯酯（BC）、γ-丁內酯（GBL）、二甲亞砜（DMSO）、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、環丁砜（SL）、二甲基砜（MSM）等中的一種或幾種的混合。扣式電池殼可選用現有型號如CR1130、CR1220、CR1616、CR1620、CR2016、CR2025、CR2032、CR2330、CR2430、CR2450、CR2477等中的一種，根據放電電流密度的大小，在正極殼上開一個或多個通氣孔，以提供電化學反應所需要的氧氣。鋰陽極提供電化學反應所需要的鋰，由金屬鋰、鋰硅合金、鋰硼合金、鋰鋁合金等中的一種或幾種構成。隔膜為現有鋰離子電池用隔膜，如PP、PE、PP/PE/PP膜。防護性空氣電極由空氣電極和防水透氣膜組成，空氣電極由碳材料、粘結劑和催化劑按一定比例制成漿料后，將其均勻涂覆在泡沫鎳上，經輥壓制成空氣電極；碳材料為乙炔黑、超導碳黑、石墨烯、BP2000和KB等中的一種或幾種；粘結劑為聚四氟乙烯（PTFE）、聚偏氟乙烯（PVDF）等中的一種；催化劑可為Pt、Pt-Au、Pd、PdCo、MnO₂、Co₃O₄、Fe₃O₄、MnOOH、Mn₃O₄和Fe₂O₃中的一種或幾種；透氣膜由聚四氟乙烯（PTFE）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚二甲基硅氧烷（PDMS）、聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）等中的一種或幾種組成。將鋰陽極、隔膜、防護性空氣電極、密封圈依次疊放在負極電池殼內，再蓋上正極電池殼，封口后即制得本發明所述的可在空氣中工作的扣式鋰空電池。