[发明专利]锂空气电池及其制作方法

权利要求书

1.一种锂空气电池，其特征在于，包括空气正极、锂负极以及填充在所述空气电极和锂负极之间的有机电解液，其中，在所述空气电极的邻近所述有机电解液的一侧表面上设置有固体电解质层。

2.根据权利要求1所述的锂空气电池，其特征在于，所述空气正极包括金属铝箔和形成于所述金属铝箔上的氧催化剂层。

3.根据权利要求2所述的锂空气电池，其特征在于，所述氧催化剂层由载体和氧催化剂材料形成，所述氧催化剂材料选自铂纳米颗粒、金纳米颗粒、α-MnO₂纳米颗粒、β-MnO₂纳米颗粒、γ-MnO₂纳米颗粒、MoN纳米颗粒、MnN纳米颗粒、三元金属氮化物中的一种或几种。

4.根据权利要求3所述的锂空气电池，其特征在于，所述氧催化剂层中氧催化剂材料的质量含量为为氧催化剂层总质量的5％以下。

5.根据权利要求1所述的锂空气电池，其特征在于，所述固体电解质层由掺杂有过渡金属元素的氮化磷酸锂构成，所述过渡金属元素包括Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、Ru、Ag、Ta、W、Pt及Au中的一种或多种。

6.根据权利要求5所述的锂空气电池，其特征在于，在所述掺杂有过渡金属元素的氮化磷酸锂中，所述过渡金属元素的含有率相对于磷原子为1-50原子％。

7.根据权利要求5所述的锂空气电池，其特征在于，所述固体电解质层由Li_2.8PO_3.45N_0.3PT_0.2构成。

8.根据权利要求5所述的锂空气电池，其特征在于，所述固体电解质层的厚度为0.1-0.2微米。

9.一种锂空气电池的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)提供空气正极；

b)在所述空气正极的表面上沉积固体电解质层；以及

c)将沉积有所述固体电解质层的空气正极、有机电解液以及锂负极依序装配成锂空气电池，其中所述空气电极的沉积有固体电解质层一侧表面与所述有机电解液相邻。

10.根据权利要求9所述的锂空气电池的制作方法，其特征在于，所述步骤a)包括：

a-1)提供多孔铝箔基底；

a-2)对所述多孔铝箔基底进行清洗并干燥；

a-3)从所述多孔铝箔基底上引出正极引出线；以及

a-4)在所述多孔铝箔基底上设置氧催化剂层，得到空气正极。

11.根据权利要求10所述的锂空气电池的制作方法，其特征在于，

在步骤a-2)中，对所述多孔铝箔基底用丙酮进行清洗后再使用蒸馏水清洗3-5次。

12.根据权利要求10所述的锂空气电池的制作方法，其特征在于，在步骤a-3)中，在所述多孔铝箔基底上焊接镍片作为正极引出线。

13.根据权利要求10所述的锂空气电池的制作方法，其特征在于，步骤a-4)包括：将多孔碳和氧催化剂材料混合均匀后以乙烯氰作为溶解质与PEO型高分子锂电解液混合以制备氧催化剂混合物，将所述氧催化剂混合物旋转涂抹在所述多孔铝箔基底的表面上并干燥，以在所述多孔铝箔的表面设置氧催化剂层。

14.根据权利要求13所述的锂空气电池的制作方法，其特征在于，所述氧催化剂材料为铂纳米颗粒，金纳米颗粒，α-MnO₂纳米颗粒，β-MnO₂纳米颗粒，γ-MnO₂纳米颗粒，MoN纳米颗粒，MnN纳米颗粒，三元金属氮化物中的一种或几种。

15.根据权利要求13所述的锂空气电池的制作方法，其特征在于，所述氧催化剂层中氧催化剂材料的质量含量为氧化剂层总质量的5％以下。

16.根据权利要求9所述的锂空气电池的制作方法，其特征在于，步骤b)包括：

在氮气气氛中通过溅射法、电阻加热蒸镀法、电阻束蒸镀法、电子束蒸镀法、激光磨损法中的一种在设置有氧催化剂层的多孔铝箔的表面沉积固体电解质层。