[發明專利]鋰空氣電池組電池

無效

• 申請號: 201280031539.2
• 申請日: 2012-04-19
• 公開（公告）號: CN103636052A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: J.艾徹爾;J.奧爾施科;M.博姆坎普;P.加西亞-朱安
• 申請（專利權）人: 索爾維公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/052
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 徐厚才;林森

本發明涉及包含LiPO₂F₂作為添加劑的一種鋰空氣電池組電池以及一種鋰空氣電池組。

可再充電的鋰空氣電池組適合作為電能的儲存媒介并且對于日用物品例如手機或膝上電腦是有用的，并且它們尤其適合作為汽車電池組。鋰空氣電池組，簡稱“Li-O電池組”，包括一個或多個鋰空氣電池組電池，這些電池包含電化學連接到大氣中的氧氣上的鋰陽極。氧通常從大氣中獲取并且因此是無限的陰極反應物。該鋰空氣電池組具有比目前存在的鋰離子電池組高得多的能量密度并且是可再充電的。基本原則是該電池組電池包括陽極室中的一個金屬陽極以及一個陰極(例如，多孔碳)、與用作離子傳輸介質的一個凝膠-聚合物電解質膜或一個非水溶劑。經常，一個隔膜，例如，一個Lisicon隔膜或一個Nasicon隔膜(對于金屬陽離子它是可滲透的，而對于其他的化合物像水或溶劑是不可滲透的)用以有效的分開陽極和陰極室。如果被放電，對應的金屬被氧化成對應的金屬陽離子，形成的陽離子經該隔膜和溶劑被傳輸到陰極室并且在那里形成金屬氧化物。如果是可再充電的，則這些金屬離子遷移回到陽極室并且被還原為對應的金屬，同時氧化物被氧化成氧氣。為了防止水的侵入，可以將該陰極室與周圍空氣通過一種排斥水的隔膜(例如隔膜)分開。

本發明的目的是提供一種具有改進的添加劑和溶劑的鋰空氣電池組電池以及由多個這樣的鋰空氣電池構成的一種電池組，尤其是汽車電池組。這些以及其他的目的是通過如權利要求書中所述的該鋰空氣電池組電池以及用于車輛、尤其用于汽車的電池組而實現的。

根據本發明，提供了一種鋰空氣電池組電池，該電池組電池包括一種含LiPO₂F₂的電解質組合物。

在一種鋰空氣電池組中，在放電過程中，在陽極上，Li被氧化而形成Li⁺。在陰極上，氧氣被還原而形成O₂^2-離子和O^2-離子。在給該鋰空氣電池組電池充電時，發生了逆反應。在放電過程中形成的Li₂O或Li₂O₂分別在陰極處被分裂而最終產生元素氧。

附圖簡要說明

圖1示出了一種鋰空氣電池組電池的實例。

發明詳細說明

提供了一種鋰空氣電池組電池，該電池組電池包括一種含LiPO₂F₂作為電解質鹽或作為添加劑的電解質溶劑。術語“電池組電池”是指電池組的一個電池或包含單個電池組電池的一個電池組。術語“電池組”是指包括單個電池或多個電池的物品。因此，在本發明中可以將包含單個電池的電池組稱為“電池組”或“電池組電池”。在具有多個電池的電池組中，這些電池通常組裝成一排以便實現比單個電池所具有的更高的電壓。

附圖說明

圖1呈現了根據本發明的用于汽車電池組的一個電池組電池。

該電池被一個在圖1中省略了的電池組殼體覆蓋。

陽極a由鋰金屬形成。在陽極室b中，包含一種有機的電解質溶劑。適當的電解質溶劑在下面更詳細地說明。隔膜c(一種固態電解質)將了與陽極a的鋰金屬相接觸的陽極室b、和與空氣電極e相接觸的陰極室d分離開。它是由可透過Li離子、但不透過在陽極室b和陰極室d中存在的其他組分的材料制成的。例如，Lisicon隔膜在這里是適合的。在圖1的實施方案中，陰極室可以包括一種水性電解質組合物或一種有機電解質組合物。如果存在，陰極室d的有機電解質組合物優選與陽極室b中的有機電解質組合物實質上相同。

為了提供一種具有比單個Li空氣電池組電池所提供的電壓更高的電壓的電池組，可以將若干電池組電池組裝起來以便實現例如十二個或更多個Li空氣電池的所希望的組合電壓。

本發明的鋰空氣電池組電池包括一種選自專家認為適合此目的的鹽之中的電解質鹽。這樣的鹽具有通式M_aA_b。M是一種金屬陽離子，并且A是一種陰離子。M優先選自Li⁺和NR₄⁺。優選的陰離子是PF₆^-、AsF₆^-、BF₄^-、ClO₄^-。