[發(fā)明專利]金屬-空氣電池和制造金屬-空氣電池的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011358579.0
• 申請(qǐng)日: 2020-11-27
• 公開（公告）號(hào): CN112886101A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔源成;金顯珍;崔京煥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三星電子株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01M12/08
• 分類號(hào): H01M12/08;H01M4/86
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 金擬粲

本發(fā)明涉及金屬?空氣電池和制造金屬?空氣電池的方法。金屬?空氣電池包括：包括金屬的負(fù)極層、包括導(dǎo)電金屬氧化物的正極層、在負(fù)極層和正極層之間的固體電解質(zhì)層、以及包括金屬的結(jié)合層，其中結(jié)合層設(shè)置在正極層和固體電解質(zhì)層之間。

對(duì)相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求在韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局于2019年11月29日提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)No.10-2019-0157677的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益、以及由其產(chǎn)生的所有權(quán)益，將其內(nèi)容全部通過引用引入本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開內(nèi)容涉及二次電池，和更特別地，涉及金屬-空氣電池。

背景技術(shù)

金屬-空氣電池包括能夠吸收和釋放離子的負(fù)極和使用空氣中的氧氣作為活性材料的正極。氧的還原和氧化反應(yīng)發(fā)生在正極中，且金屬的氧化和還原反應(yīng)發(fā)生在負(fù)極中。在金屬的氧化和還原反應(yīng)期間產(chǎn)生的化學(xué)能被轉(zhuǎn)換成電能以然后被提取。例如，金屬-空氣電池在放電期間吸收氧氣并且在充電期間釋放氧氣。當(dāng)金屬-空氣電池使用來自空氣的氧氣時(shí)，所述電池的比能量可大大增加。例如，金屬-空氣電池可具有為現(xiàn)有鋰離子電池的幾倍高的比能量。

在金屬-空氣電池中，正極具有電子傳輸路徑(通道)和離子傳輸路徑，并且金屬-空氣電池的容量或性能可受正極材料以及正極或空氣電極的構(gòu)造顯著地影響。正極材料可為多孔的，例如，具有空隙結(jié)構(gòu)，并且在正極中的顆粒之間的結(jié)合可弱化，導(dǎo)致正極的變形。正極的變形可導(dǎo)致金屬-空氣電池的降低的性能和縮短的壽命。因此，仍然存在對(duì)于改善的金屬-空氣電池材料的需要。

發(fā)明內(nèi)容

提供具有優(yōu)異的充電和放電特性的金屬-空氣電池。

提供能夠防止正極的變形的金屬-空氣電池。

另外的方面將部分地在隨后的描述中闡明且部分地將由所述描述明晰。

根據(jù)一個(gè)方面，提供金屬-空氣電池，其中所述金屬-空氣電池包括：包括金屬的負(fù)極層；包括導(dǎo)電金屬氧化物的正極層；在負(fù)極層和正極層之間的固體電解質(zhì)層；以及包括金屬的結(jié)合層，其中結(jié)合層將正極層結(jié)合到固體電解質(zhì)層。

結(jié)合層可包括Pt、Au、Mn、Co、Ni、Cr、V、Fe、Pb或Sn的至少一種。

結(jié)合層的厚度可為約10納米(nm)或更小。

導(dǎo)電金屬氧化物可為RuO₂、InSnO、IrO、OsO₂、RhO₂、其中0≤x≤2且0≤y≤3的Ce_xO_y、其中0≤x≤2且0≤y≤3的W_xO_y、NbO、Eu₂O₃、其中0≤x≤2且0≤y≤3的Ti_xO_y、Mn₂O₃或PbO₂的至少一種。

正極層可為多孔的。

正極層的孔隙率可為約90體積百分?jǐn)?shù)(體積％)或更小，基于正極層的總體積。

正極層的比表面積可為約1平方米/克(m²/g)或更大。

固體電解質(zhì)層可包括至少一種具有NASICON結(jié)構(gòu)、石榴石結(jié)構(gòu)或鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的化合物。

固體電解質(zhì)層可包括其中0≤a≤1的Li_1+aAl_aTi_2-a(PO₄)₃(LATP)、其中5≤a≤9的Li_aLa₃Zr₂O₁₂(LLZO)、或La_0.55Li_0.35TiO₃(LLTO)的至少一種。