[發明專利]鋰空氣電池及其測試裝置

有效

• 申請號: 201710135734.4
• 申請日: 2017-03-09
• 公開（公告）號: CN106960993B
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 白清友;毛亞;裴海娟;李永;劉雯;郭瑞
• 申請（專利權）人: 上海空間電源研究所
• 主分類號: H01M12/08
• 分類號: H01M12/08;H01M8/0438;H01M8/04492;H01M8/04746
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 金家山

本發明涉及鋰空氣電池及其測試裝置，該電池包括透氣夾板和單體電池，透氣夾板與單體電池交替疊置，且任一單體電池夾在兩塊透氣夾板之間；透氣夾板的表面和側面均開設通孔形成氣體擴散通道；單體電池采用三明治式結構，且空氣正極位于三明治式結構的最外側；測試裝置將鋰空氣電池置于密閉箱體內，通過進氣管通入工作氣體，設置水探頭和壓力表實時測量水含量和壓力，通過循環泵和凈化柱去除密閉箱體內的水分，鋰空氣電池通過正負極測試線與外部設備連接。本發明的鋰空氣電池及其測試裝置解決了氧氣在單體電池之間的擴散問題，能使氧氣與陰極充分接觸，提高電池放電容量。

技術領域

本發明涉及化學電源領域，具體涉及一種鋰空氣電池及其測試裝置。

背景技術

鋰空氣電池具有極高的比能量，該電池按產物Li₂O₂計算比能量高達3505 Wh/kg，遠高于鋰離子電池的能量密度。此外，鋰空氣電池正極活性物質為O₂，可從空氣中直接提取，不僅提高了鋰空氣電池的比能量，還降低了鋰空氣電池的成本。因此，鋰空氣電池在電動汽車領域的應用前景巨大?，F有技術的鋰空氣電池多采用紐扣式結構，尺寸小，供電量小。

現有技術中，鋰空氣電池研究所使用的測試模具主要有兩類：Swagelok電池測試模具和Yang Shao-Horn課題組所使用的模具。但這兩種測試模具都只適用于少量材料的測評，同時，這兩種測試模具都不能隨時檢測測試模具中的水含量和測試壓力，因此無法實現電池（特別是電池組）在不同氣體壓力下的測試。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鋰空氣電池及其測試裝置，解決了氧氣在單體電池之間的擴散問題，能使氧氣與陰極充分接觸，提高電池放電容量。

為了達到上述的目的，本發明提供一種鋰空氣電池，包括透氣夾板和單體電池，所述透氣夾板與所述單體電池交替疊置，且任一單體電池夾在兩塊透氣夾板之間；所述透氣夾板的表面和側面均開設通孔，且側面開設的通孔將表面開設的通孔貫通；所述單體電池包括空氣正極、負極以及隔膜和電解液組合層，所述負極夾在兩層所述隔膜和電解液組合層之間，構成三明治式結構，該三明治式結構夾在兩片所述空氣正極之間。

上述鋰空氣電池，其中，所述透氣夾板表面和側面開設的通孔均為多個。所述透氣夾板表面開設的通孔按陣列排列，所述透氣夾板側面開設的一個通孔將透氣夾板表面同排的各通孔貫通。

上述鋰空氣電池，其中，所述空氣正極由集流體和多孔活性反應層組成；所述集流體由鈦網、不銹鋼網、鎳網、鋁網、泡沫鎳、泡沫鋁、碳紙或碳纖維制備而成。

上述鋰空氣電池，其中，所述透氣夾板的材質為環氧樹脂、聚四氟乙烯、有機玻璃、銅合金、鎂合金、鋁合金、鈦合金或不銹鋼；所述多孔活性反應層主要由炭黑、乙炔黑、科琴黑、石墨烯、碳納米管中的一種或兩種以上與粘結劑混合制備而成。

上述鋰空氣電池，其中，所述鋰空氣電池包括兩塊透氣夾板和一個單體電池或者所述鋰空氣電池包括至少兩個單體電池和多塊透氣夾板。

本發明提供的另一技術方案是一種鋰空氣電池測試裝置，包括進氣管、出氣管、正負極測試線、上蓋、箱體、水探頭、壓力表、出氣管氣閥、進氣管氣閥、循環泵、凈化柱和上述鋰空氣電池；所述上蓋與所述箱體密封連接；所述進氣管一端穿過所述上蓋插入所述箱體內，所述進氣管另一端設置所述進氣管氣閥；所述出氣管一端穿過所述上蓋插入所述箱體內，所述出氣管另一端設置所述出氣管氣閥；所述正負極測試線、水探頭和壓力表均設置在所述上蓋上；所述循環泵與所述凈化柱通過管道串聯，并通過管道與所述箱體相連，由所述箱體、循環泵、凈化柱構成除水循環系統；所述鋰空氣電池置于所述箱體內，所述鋰空氣電池的正負電極與所述正負極測試線連接；所述進氣管與工作氣體相連。

上述鋰空氣電池測試裝置，其中，所述箱體的側壁上設有邊沿，所述邊沿上設有第一凹槽；所述上蓋上設有第二凹槽；在所述上蓋與所述箱體之間設置橡膠墊，所述橡膠墊的兩端分別置于所述第二凹槽和所述第一凹槽內。