[發明專利]一種高能量密度鋰空氣電池空氣電極及電池和制備方法

有效

• 申請號: 201310070961.5
• 申請日: 2013-03-06
• 公開（公告）號: CN103280586A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 李軍;梁景文
• 申請（專利權）人: 廣州市東力電池實業有限公司;廣東工業大學
• 主分類號: H01M4/90
• 分類號: H01M4/90;H01M4/88
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

1.一種鋰空氣電池空氣電極，包括催化劑、載體和粘結劑，其特征在于，所述載體為導熱系數為5000W/m.k、比表面積為2630m²/g、電導率為10³~10⁴Sm^-1的納米石墨石墨烯和SiO₂氣凝膠復合雙孔體系材料，所述復合雙孔體系材料是將納米石墨烯和SiO₂氣凝膠直接混合制得的，其中納米石墨烯占所述復合雙孔體系材料總重量的60%~90%，SiO₂氣凝膠占10%~40%。

2.根據權利要求1所述空氣電極，其特征在于，所述空氣電極采用雙面電極結構；所述雙面電極結構包含兩個納米石墨烯層，兩個納米石墨烯層中間被集電器分開，一個納米石墨烯層的外表層添加有氧氣選擇性隔膜。

3.根據權利要求1所述空氣電極，其特征在于，所述催化劑選自以下一種或多種催化劑：

?S1.單一金屬氧化物：所述金屬氧化物選自MnO₂、Mn₂O₃，Co₃O₄，CoO，ZnO，V₂O₅，MoO，Cr₂O₃，Fe₃O₄，Fe₂O₃，FeO，CuO，NiO或其組合；

?????S2.金屬單質：所述金屬單質選自Pt，Au，Ag，Au，Co，Zn，Cr，Pd，Rh，Cd，Nb，Mo，Ru，Ni或其組合；及其所述金屬單質形成的合金。

4.根據權利要求1所述空氣電極，其特征在于，所述粘結劑為聚乙烯，聚丙烯或聚偏二氟乙烯。

5.根據權利要求2所述空氣電極，其特征在于，所述集電器為鎳網；所述氧氣選擇性隔膜為聚四氟乙烯膜。

6.一種制備權利要求1至5任一項所述鋰空氣電池空氣電極的方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1.提供如權利要求1所述的納米石墨烯和SiO₂氣凝膠的復合雙孔體系材料；

S2.將納米石墨烯SiO₂氣凝膠的復合雙孔體系材料與催化劑通過粘結劑復合，將其按照權利要求2所述雙面電極結構，制備得到空氣電極；

S3.在空氣電極的右側外表層添加氧氣選擇性膜。

7.一種由權利要求1~5任一項所述空氣電極組成的鋰空氣電池，其特征在于，所述鋰空氣電池由鋰電極、空氣電極、非水電解質、隔膜、氧氣選擇性隔膜、導線、外電路和殼體構成；殼體的一端密封，另一端開口，空氣電極固定在開口端，空氣電極右側外表層添加有氧氣選擇性隔膜，非水電解質置于鋰電極與空氣電極之間，外電路設置在殼體的外部與鋰電極和空氣電極通過導線連接。

8.根據權利要求7所述鋰電池，其特征在于，所述鋰電極的材料為鋰或者鋰合金。

9.根據權利要求7所述鋰電池，其特征在于，所述非水電解質為不水解的鋰鹽和低揮發性的丙基碳酸酯與三-（2,2,2-三氟乙基）磷酸酯或三-（2,2,2--三氟乙基）亞磷酸酯為溶劑混合制備的電解液。

10.根據權利要求7所述鋰電池，其特征在于，所述隔膜為聚乙烯納濾隔膜或聚丙烯納濾隔膜，位于鋰電極和空氣電極之間。