[发明专利]一种高能量密度锂空气电池空气电极及电池和制备方法

权利要求书

1.一种锂空气电池空气电极，包括催化剂、载体和粘结剂，其特征在于，所述载体为导热系数为5000W/m.k、比表面积为2630m²/g、电导率为10³~10⁴Sm^-1的纳米石墨石墨烯和SiO₂气凝胶复合双孔体系材料，所述复合双孔体系材料是将纳米石墨烯和SiO₂气凝胶直接混合制得的，其中纳米石墨烯占所述复合双孔体系材料总重量的60%~90%，SiO₂气凝胶占10%~40%。

2.根据权利要求1所述空气电极，其特征在于，所述空气电极采用双面电极结构；所述双面电极结构包含两个纳米石墨烯层，两个纳米石墨烯层中间被集电器分开，一个纳米石墨烯层的外表层添加有氧气选择性隔膜。

3.根据权利要求1所述空气电极，其特征在于，所述催化剂选自以下一种或多种催化剂：

 S1.单一金属氧化物：所述金属氧化物选自MnO₂、Mn₂O₃，Co₃O₄，CoO，ZnO，V₂O₅，MoO，Cr₂O₃，Fe₃O₄，Fe₂O₃，FeO，CuO，NiO或其组合；

     S2.金属单质：所述金属单质选自Pt，Au，Ag，Au，Co，Zn，Cr，Pd，Rh，Cd，Nb，Mo，Ru，Ni或其组合；及其所述金属单质形成的合金。

4.根据权利要求1所述空气电极，其特征在于，所述粘结剂为聚乙烯，聚丙烯或聚偏二氟乙烯。

5.根据权利要求2所述空气电极，其特征在于，所述集电器为镍网；所述氧气选择性隔膜为聚四氟乙烯膜。

6.一种制备权利要求1至5任一项所述锂空气电池空气电极的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.提供如权利要求1所述的纳米石墨烯和SiO₂气凝胶的复合双孔体系材料；

S2.将纳米石墨烯SiO₂气凝胶的复合双孔体系材料与催化剂通过粘结剂复合，将其按照权利要求2所述双面电极结构，制备得到空气电极；

S3.在空气电极的右侧外表层添加氧气选择性膜。

7.一种由权利要求1~5任一项所述空气电极组成的锂空气电池，其特征在于，所述锂空气电池由锂电极、空气电极、非水电解质、隔膜、氧气选择性隔膜、导线、外电路和壳体构成；壳体的一端密封，另一端开口，空气电极固定在开口端，空气电极右侧外表层添加有氧气选择性隔膜，非水电解质置于锂电极与空气电极之间，外电路设置在壳体的外部与锂电极和空气电极通过导线连接。

8.根据权利要求7所述锂电池，其特征在于，所述锂电极的材料为锂或者锂合金。

9.根据权利要求7所述锂电池，其特征在于，所述非水电解质为不水解的锂盐和低挥发性的丙基碳酸酯与三-（2,2,2-三氟乙基）磷酸酯或三-（2,2,2--三氟乙基）亚磷酸酯为溶剂混合制备的电解液。

10.根据权利要求7所述锂电池，其特征在于，所述隔膜为聚乙烯纳滤隔膜或聚丙烯纳滤隔膜，位于锂电极和空气电极之间。