[發明專利]用于鋰空氣電池的陽極及其制備方法

有效

• 申請號: 201611158494.1
• 申請日: 2016-12-15
• 公開（公告）號: CN107768599B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 宋種燦;李豪澤;孫參翼
• 申請（專利權）人: 現代自動車株式會社
• 主分類號: H01M4/134
• 分類號: H01M4/134;H01M4/1395;H01M12/06
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;周玉梅

本發明提供一種用于鋰空氣電池的陽極及其制備方法。具體地，提供一種用于鋰空氣電池的具有長壽命和高鋰離子電導率的陽極，其包含：鋰金屬；和設置在所述鋰金屬的一個表面上的保護層，其中所述保護層包括分散在聚合物基質中的無機材料基固體電解質粉末。根據本發明的鋰空氣電池的陽極可以提供具有長壽命和高電池效率的鋰空氣電池，因為無機材料基固體電解質粉末穩定地保護鋰金屬并且聚合物基質用作鋰離子傳導的通道以提高鋰離子電導率。根據本發明，可以容易地制備具有長壽命和高電池效率的鋰空氣電池，因為不需要進行高溫下的燒結過程。

技術領域

本公開涉及一種用于鋰空氣電池的具有長壽命和高鋰離子電導率的陽極及其制備方法。

背景技術

目前，我們正面臨各種環境問題，例如化石燃料的枯竭，環境污染和全球變暖已經出現并伴隨著快速增長。作為應對這些問題的對策，正在開發新的可再生能源，但迄今為止沒有取得顯著的成功。因此，在能量存儲技術，特別是電池領域的興趣已經迅速增加。

結果，在鋰離子電池領域已經取得了顯著的進步。然而，迄今為止的鋰離子電池由于其低能量密度而不足以替代化石燃料。

因此，在諸如美國和日本的發達國家中，金屬-空氣電池，特別是鋰空氣電池的最近的發展已經積極地進行。

鋰空氣電池使用氧作為活性材料，其可以從空氣中無限地供應。因此，理論上可以獲得非常高的能量密度。當計算鋰空氣電池的理論能量密度時，該值為約3,200Wh/kg，這比鋰離子電池高約10倍。此外，鋰空氣電池使用氧作為活性材料，因此還具有環境友好的優點。

然而，鋰空氣電池的短壽命仍然是商業化的巨大障礙。鋰空氣電池的短壽命歸因于在電池的充電和放電期間鋰電極(陽極)的表面結構的顯著變化，并因此歸因于分解產物的積累。因此，為了使鋰空氣電池商業化，需要穩定的鋰電極(陽極)。

為此，韓國專利申請Nos.10-2013-0067139和10-2014-0006639中公開了將保護膜引入鋰電極(陽極)中。在相關技術中，其它專利使用無機材料基固體電解質如LISICON和LATP作為保護膜的材料。無機材料基固體電解質具有優異的機械性能，因此可以穩定地保護鋰電極(陽極)，并且可以抑制其表面的結構變化。然而，無機材料基固體電解質的離子電導率僅為約10^-6S/cm至10^-5S/cm，這在常溫下是非常低的水平。因此，由鋰空氣電池的驅動產生的電阻嚴重增加，并且電池的效率顯著變差。

因此，需要一種電池技術，其由于優異的離子電導率而不降低電池的效率，但提供對鋰電極(陽極)的穩定保護。

引用列表

專利文獻

韓國專利申請公開No.10-2013-0067139

韓國專利申請公開No.10-2014-0006639

公開于該發明背景技術部分的上述信息僅僅旨在加深對發明背景的理解，因此其可以包含的信息并不構成在本國已為本領域技術人員所公知的現有技術。

發明內容

本發明致力于解決與現有技術相關的上述問題，并且本發明的目的是提供一種用于鋰空氣電池的陽極，其具有優異的鋰離子電導率，同時能夠穩定地保護鋰金屬。

本發明的目的不限于上述目的。從下面的描述中，本發明的目的將更加明顯，并且將通過權利要求中描述的方法及其組合來實現。

為了實現上述目的，本發明可以包括以下配置。

在一個方面，本發明提供了一種用于鋰空氣電池的陽極，其包括：鋰金屬；以及設置在所述鋰金屬的一個表面上的保護層，其中所述保護層可以包括分散在聚合物基質中的無機材料基固體電解質粉末。