[發明專利]鋰空氣電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201580039291.8
• 申請日: 2015-07-17
• 公開（公告）號: CN107078306B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 鄭曜燮;李倫禎;樸晉范;宣良國
• 申請（專利權）人: 漢陽大學校產學協力團
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M4/96;H01M12/08
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 苗堃;金世煜

提供鋰空氣電池。上述鋰空氣電池包括：負極，包含鋰；正極，包含用于調節作為放電生成物的LiO₂的生成與否及生成量的催化劑粒子，將氧用作正極活性物質；以及電解質與分離膜，配置于上述負極與上述正極之間。

技術領域

本發明涉及鋰空氣電池及其制備方法，更詳細地，涉及具有調節作為放電生成物的LiO₂的形成與否及量的催化劑粒子的鋰空氣電池及其制備方法。

背景技術

為了實現電動汽車和新一代大容量能量存儲，需要利用超出現有的二次電池的性能極限的新一代存儲器件。在目前普遍使用的電動汽車用二次電池原材料的情況下，碳系石墨(Graphite，372mAh/g)和鋰過渡金屬氧化物(LiMn₂O₄，Li(Mn_1/3Ni_1/3Co_1/3)O₂，LiFePO₄)等的多個負極活性物質與正極活性物質相結合來使用，但是能量密度僅停留在200Wh/kg左右的水平，因此在500km以上的長途行駛有所限制，需伴隨充電過程，因此在額外建立充電站等大眾化的普及方面具有各種限制。

上述問題可通過提升能量密度至現階段的二次電池的25倍左右來解決，具有上述高能量密度的二次電池的開發不僅利用于電動汽車，還可充分利用于大容量能量存儲用途。

這種新一代電池可例舉鋰硫(Li-S)電池和鋰空氣(Li-O₂)電池。由于遠遠輕于現有的眾所周知的基于過渡金屬的正極活性物質，因而與以具有高的理論容量(與分子量的倒數成比例)的硫和氧來用作正極活性物質的情況相比，可具有高的可逆容量。鋰硫電池(V_cell⁰＝2.2V)和鋰空氣電池(V_cell⁰＝2.91V，或V_cell⁰＝2.96V)遵循上述反應，在鋰硫電池的情況下可提供2567Wh/kg、在鋰空氣電池的情況下可提供3505Wh/kg的非常高的單位理論能量密度。上述理論能量密度為高于目前通常使用的常用鋰離子電池(387Wh/kg)7倍～10倍的理論容量數據。但是，在鋰硫電池的情況下具有如下問題：硫的導電度值為10－30S/cm，由于硫的導電度很低，因而需要碳導電體的幫助，并且在反應中具有硫向電解質溶出。

在鋰空氣電池的情況下，為了可逆反應鋰和氧反應生成的鋰氧化物需很好地分解，為此正進行較多研究開發。

發明內容

技術問題

本發明所要解決的一技術問題在于，提供可靠性高的鋰空氣電池及其制備方法。

本發明所要解決的再一技術問題在于，提供長壽命的鋰空氣電池及其制備方法。

本發明所要解決的另一技術問題在于，提供高容量的鋰空氣電池及其制備方法。

本發明所要解決的還一技術問題在于，提供充放電效率得到提高的鋰空氣電池及其制備方法。

本發明所要解決的技術問題不限定于上述內容。

解決問題的手段

為了解決上述技術問題，本發明提供鋰空氣電池。

根據一實施例，上述鋰空氣電池可包括：負極，包含鋰；正極，包含用于調節作為放電生成物的LiO₂的生成與否及生成量的催化劑粒子，將氧用作正極活性物質；以及電解質及分離膜，配置于上述負極與上述正極之間。

根據一實施例，可根據上述催化劑粒子的氧結合能(oxygen binding energy)，來調節作為上述放電生成物的LiO₂的形成與否及量。

根據一實施例，上述催化劑粒子可具有小于碳的氧結合能。