[發(fā)明專利]金屬-空氣電池及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710123087.5
• 申請日: 2017-03-03
• 公開（公告）號: CN107230814B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設計）人: 鄭仁善;權(quán)赫載;金木源;金正華;卞善禎;劉多恩;尹桐振;李香淑
• 申請（專利權(quán)）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: H01M12/08
• 分類號: H01M12/08
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 金擬粲

本發(fā)明涉及金屬?空氣電池及其制造方法。金屬?空氣電池包括：包括金屬的負極部分；包括多孔層的正極部分，其中所述多孔層包括非堆疊還原氧化石墨烯；以及設置在所述負極部分和所述正極部分之間的電解質(zhì)。

相關申請的交叉引用

本申請要求2016年3月25日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請No.10-2016-0036122的權(quán)益和優(yōu)先權(quán)以及由其產(chǎn)生的全部權(quán)益，將其內(nèi)容全部并入本文中作為參考。

技術領域

本公開內(nèi)容涉及電池及其制造方法，并且更具體地涉及金屬-空氣電池及其制造方法。

背景技術

金屬-空氣電池包括可吸留和釋放離子的負極和使用空氣中的氧氣作為活性材料的正極。從外部供應的氧氣的還原和氧化發(fā)生在正極處，而金屬的氧化和還原發(fā)生在負極處。在金屬-空氣電池中產(chǎn)生的化學能轉(zhuǎn)化為電能并且被提取。例如，金屬-空氣電池在放電循環(huán)期間吸收氧氣并且在充電循環(huán)期間放出氧氣。這樣，由于金屬-空氣電池利用空氣中的氧氣作為活性材料，故而正極活性材料在多個充電循環(huán)的過程中不被耗盡并且金屬-空氣電池的能量密度可改善。例如，金屬-空氣電池可具有比不使用氧氣作為活性材料的鋰離子電池大若干倍的能量密度。

金屬-空氣電池的容量可主要由正極(例如，空氣電極)的材料和構(gòu)造決定。在這方面，對于如下存在需求：開發(fā)具有有利于改善金屬-空氣電池的容量的物理性質(zhì)的正極材料。此外，正極材料的多個方面例如機械性質(zhì)的改善、重量減輕、較低成本和易于制造將是合乎期望的。

發(fā)明內(nèi)容

提供具有改善的容量和能量密度的金屬-空氣電池及其制造方法。

提供具有優(yōu)良的充電/放電性質(zhì)的金屬-空氣電池及其制造方法。

提供其重量減輕和小型化可容易地實現(xiàn)的金屬-空氣電池及其制造方法。

提供在易于制造和降低的制造成本方面有利的金屬-空氣電池及其制造方法。

另外的方面將部分地在隨后的描述中闡述，并且部分地將從所述描述明晰，或者可通過呈現(xiàn)的實施方式的實踐獲悉。

根據(jù)一個實施方式的方面，金屬-空氣電池包括：包括金屬的負極部分；包括多孔層的正極部分，其中所述多孔層包括還原氧化石墨烯，且其中所述還原氧化石墨烯得自具有約0.5或更小的C-O鍵對C＝C鍵的比率的氧化石墨烯；以及設置在所述負極部分和所述正極部分之間的電解質(zhì)。

所述氧化石墨烯(GO)的C-O鍵對C＝C鍵的比率(C-O/C＝C)可范圍為約0.1-約0.5，且所述氧化石墨烯(GO)可通過使用反溶劑沉淀方法形成且可具有多孔結(jié)構(gòu)。

所述多孔層可包括波形狀的還原氧化石墨烯(rGO)層，且可在rGO層之間形成空氣間隙而沒有中間材料。

rGO層之間的間隔可范圍為約1納米(nm)-約0.15微米(μm)，且rGO層可形成促進正極反應的多孔結(jié)構(gòu)。

所述多孔層可為不含粘合劑的材料層。

所述多孔層可為包括粘合劑的材料層。

所述多孔層的孔隙率可范圍為約70體積百分數(shù)(體積％)-約95體積％。

所述多孔層的比表面積可范圍為約100平方米/克(m²/g)-約600m²/g。

所述正極部分可包括正極層和在正極層的至少一個表面上的氣體擴散層，且所述正極層和所述氣體擴散層的至少一個可包括所述多孔層。

支撐所述氣體擴散層的支撐構(gòu)件可包括還原氧化石墨烯(rGO)和另外的材料，且所述另外的材料可包括碳球、碳棒、中空碳球、中空碳棒、氣凝膠、金屬氧化物球、金屬氧化物棒、中空金屬氧化物球、中空金屬氧化物棒、或其組合。