[發明專利]一種鋰空氣電池及其制備方法

在審

• 申請號: 201810334591.4
• 申請日: 2018-04-14
• 公開（公告）號: CN108565530A
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 陳靖華;其他發明人請求不公開姓名
• 申請（專利權）人: 佛山市領卓科技有限公司
• 主分類號: H01M12/08
• 分類號: H01M12/08;H01M4/131;H01M4/139;H01M4/04;H01M4/525;H01M4/62
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本發明公開了一種高循環性能的鋰空氣電池及其制備方法。該電池由陽極、陰極與電解液組成，陽極為鋰鹽，表面包覆了納米碳管，陰極采用納米二硫化鉬，電解質采用1?甲基?3?甲基咪唑四氟硼酸鹽和二甲基乙酰胺的混合物。該電池不僅具有高的熱穩定性，還有較高的循環壽命與能量密度。

技術領域

本發明屬于二次離子電池技術領域，具體涉及一種鋰空氣電池及其制備方法。

背景技術

當前，鋰離子二次電池已經廣泛應用于人們的生活中，如應用于筆記本電腦、手機等日常用品中，以及各種軍事設備中。然而，對于電動汽車與旋翼型飛行器而言，鋰離子電池的能量密度偏低，直接影響了電動汽車等產品的發展。

鋰空氣電池是一種新型的化學電池，其理論能量密度是鋰離子電池的 5-10 倍，引起了世界各國科學家的廣泛興趣。并且鋰空氣電池成本低廉、具有廣闊的應用潛力。

中國發明專利CN 105375039 A提供一種鋰空氣電池空氣電極，該空氣電極包括集流體，原位復合負載于所述集流體上的催化劑。該發明還提供鋰空氣電池空氣電極的制備方法及其含有所述空氣電極的鋰空氣電池。

中國發明專利CN 104681895 A提供鋰空氣電池和鋰空氣電池的正極結構體。該鋰空氣電池與以往的空氣電池相比，能提高鋰空氣電池正極的氧化還原能力而防止產生氫。鋰空氣電池 (1、1A) 具備負極 (4、11)、固體電解質 (13)、電解質 (7)、正極 (3、8)。此外，正極(3、8) 的表面積大于負極 (4、11) 的表面積。

中國發明專利CN 104282918 A提供了鋰空氣電池用陰極、鋰空氣電池、以及制備鋰空氣電池用電極的方法，所述陰極包含修飾的碳材料，其特征在于，所述修飾的碳材料表面包含至少一種雜原子或者雜原子基團。

上述發明的技術方案都是對鋰空氣電池的性能進行，但是，鋰空氣電池最關鍵的循環性能在以上技術方案中并沒有涉及。當前，鋰空氣電池的穩定性、循環性能很差，尚不能實用。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種高循環性能的鋰空氣電池及其制備方法。

電池的構成及制備方法如下：

（1）制備陽極：在鋰鹽Li₂CoO₃表面制備納米碳管層。納米碳管層的制備方法包括但不限于化學氣相沉積法、蒸鍍法、溶膠凝膠法。

（2）制備陰極：采用納米二硫化鉬薄片。作為優選，納米二硫化鉬的片層大小在15~50納米范圍內。

（3）制備電解質：采用1-甲基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽和二甲基乙酰胺的混合物。作為優選，二者的比例為3：1~5：1。

（4）將陽極、陰極、電解液封裝，組裝成鋰空氣電池。

有益的效果：

Li₂CoO₃/納米碳管構成的陽極中，納米碳管層僅允許鋰陽離子通過，阻隔了空氣，使陽極免受空氣的影響，例如與N₂、CO₂或水蒸汽產生副產物，影響電池性能。電解質采用離子溶液，也可以避免水的滲透。這樣，可以避免電池不穩定的缺點，大大延長鋰空氣電池的循環壽命，達到2000次以上的工業應用水平。由于鋰空氣電池的能量密度比當前鋰電池高4~5倍，因此電池的重量大大減小，可用于電動汽車、航空器等領域。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作更進一步的說明。

實施例1

（1）將Li₂CoO₃壓制成長5厘米、寬2厘米、高2厘米的陽極，然后采用化學氣相沉積的方法在其表面制備180nm厚的納米碳管層；