[發(fā)明專利]一種鋰-空氣電池用防水透氣膜的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010782564.0
• 申請日: 2020-08-06
• 公開（公告）號: CN112063007A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設計）人: 謝曉華;石斌;王暢;張建;夏保佳
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所;貴州梅嶺電源有限公司
• 主分類號: C08J9/28
• 分類號: C08J9/28;C08J5/18;H01M2/02;H01M12/08;C08L23/06;C08L23/08;C08L23/02
• 代理公司: 上海泰能知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 31233
• 代理人: 宋旭;黃志達

本發(fā)明涉及一種鋰?空氣電池用防水透氣膜的制備方法，包括：將聚烯烴熔融在白油中，成膜、萃取、干燥，即得。本發(fā)明通過控制聚烯烴的濃度，以及成膜過程中的溫度等條件制備出厚度可調(diào)、致密的防水透氣膜。采用該防水透氣膜制備的扣式鋰?空氣電池環(huán)境適應性強，適合在空氣中工作，在0.1mA/cm²的電流密度下，空氣環(huán)境中可持續(xù)放電1200h以上。

技術領域

本發(fā)明屬于鋰空氣電池的制備領域，特別涉及一種鋰-空氣電池用防水透氣膜的制備方法。

背景技術

隨著石油、煤炭等化石資源的日益匱乏以及環(huán)境污染的日益加重，新型綠色能源的開發(fā)和利用成為人類社會發(fā)展的當務之急。大力發(fā)展具有高功率密度和能量密度的能源體系及材料勢在必行。鋰-空氣電池采用電化學當量最高(3860mAh/g)、電位最負(標準電位為-3.05V)的金屬鋰和電池周圍空氣中的氧氣作為活性物質(zhì)，理論比能量為5.21kWh/kg(包括氧氣)或11.14k Wh/kg(不包括氧氣)，高出現(xiàn)有鋰離子電池體系1～2個數(shù)量級，是當前研究的熱點之一。

鋰-空氣電池直接使用空氣中的O₂作為正極活性物質(zhì)，而空氣中的H₂O、CO₂和N₂等氣體以及微細顆粒會引起副反應發(fā)生或電極鈍化，對電池的性能產(chǎn)生影響，如反應(1-1)～(1～9)所示。

CO₂：

4Li+O₂+2CO₂→2Li₂CO₃ (1-1)

Li₂O+CO₂→Li₂CO₃ (1-2)

Li₂O₂+CO₂→(1/2)O₂↑+Li₂CO₃ (1-3)

LiOH+CO₂→Li₂CO₃+H₂O (1-4)

H₂O：

2Li+2H₂O→2LiOH+H₂↑ (1-5)

LiOH+H₂O→LiOH·H₂O (1-6)

N₂：

6Li+N₂→2Li₃N (1-7)

Li₃N+3H₂O→3LiOH+NH₃↑ (1-8)

由于鋰-空氣電池是在敞開環(huán)境下工作的，通常的有機電解液容易經(jīng)空氣電極揮發(fā)，直接導致電池阻抗迅速增大，鋰鹽也容易吸濕分解，從而影響了電池的放電容量、使用壽命及安全性。因此，目前文獻報道的鋰-空氣電池通常在干燥純氧中充放電，嚴格來講這種電池應該叫做鋰-氧氣電池，由于其規(guī)避了在空氣中放電時存在的H₂O、CO₂侵入的難題，不能完全代表鋰-空氣電池實際應用的情況。

發(fā)明內(nèi)容