[发明专利]用于锂空气电池的阳极及其制备方法

说明书

本发明提供一种用于锂空气电池的阳极及其制备方法。具体地，提供一种用于锂空气电池的具有长寿命和高锂离子电导率的阳极，其包含：锂金属；和设置在所述锂金属的一个表面上的保护层，其中所述保护层包括分散在聚合物基质中的无机材料基固体电解质粉末。根据本发明的锂空气电池的阳极可以提供具有长寿命和高电池效率的锂空气电池，因为无机材料基固体电解质粉末稳定地保护锂金属并且聚合物基质用作锂离子传导的通道以提高锂离子电导率。根据本发明，可以容易地制备具有长寿命和高电池效率的锂空气电池，因为不需要进行高温下的烧结过程。

技术领域

本公开涉及一种用于锂空气电池的具有长寿命和高锂离子电导率的阳极及其制备方法。

背景技术

目前，我们正面临各种环境问题，例如化石燃料的枯竭，环境污染和全球变暖已经出现并伴随着快速增长。作为应对这些问题的对策，正在开发新的可再生能源，但迄今为止没有取得显着的成功。因此，在能量存储技术，特别是电池领域的兴趣已经迅速增加。

结果，在锂离子电池领域已经取得了显着的进步。然而，迄今为止的锂离子电池由于其低能量密度而不足以替代化石燃料。

因此，在诸如美国和日本的发达国家中，金属-空气电池，特别是锂空气电池的最近的发展已经积极地进行。

锂空气电池使用氧作为活性材料，其可以从空气中无限地供应。因此，理论上可以获得非常高的能量密度。当计算锂空气电池的理论能量密度时，该值为约3,200Wh/kg，这比锂离子电池高约10倍。此外，锂空气电池使用氧作为活性材料，因此还具有环境友好的优点。

然而，锂空气电池的短寿命仍然是商业化的巨大障碍。锂空气电池的短寿命归因于在电池的充电和放电期间锂电极(阳极)的表面结构的显着变化，并因此归因于分解产物的积累。因此，为了使锂空气电池商业化，需要稳定的锂电极(阳极)。

为此，韩国专利申请Nos.10-2013-0067139和10-2014-0006639中公开了将保护膜引入锂电极(阳极)中。在相关技术中，其它专利使用无机材料基固体电解质如LISICON和LATP作为保护膜的材料。无机材料基固体电解质具有优异的机械性能，因此可以稳定地保护锂电极(阳极)，并且可以抑制其表面的结构变化。然而，无机材料基固体电解质的离子电导率仅为约10^-6S/cm至10^-5S/cm，这在常温下是非常低的水平。因此，由锂空气电池的驱动产生的电阻严重增加，并且电池的效率显著变差。

因此，需要一种电池技术，其由于优异的离子电导率而不降低电池的效率，但提供对锂电极(阳极)的稳定保护。

引用列表

专利文献

韩国专利申请公开No.10-2013-0067139

韩国专利申请公开No.10-2014-0006639

公开于该发明背景技术部分的上述信息仅仅旨在加深对发明背景的理解，因此其可以包含的信息并不构成在本国已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明致力于解决与现有技术相关的上述问题，并且本发明的目的是提供一种用于锂空气电池的阳极，其具有优异的锂离子电导率，同时能够稳定地保护锂金属。

本发明的目的不限于上述目的。从下面的描述中，本发明的目的将更加明显，并且将通过权利要求中描述的方法及其组合来实现。

为了实现上述目的，本发明可以包括以下配置。

在一个方面，本发明提供了一种用于锂空气电池的阳极，其包括：锂金属；以及设置在所述锂金属的一个表面上的保护层，其中所述保护层可以包括分散在聚合物基质中的无机材料基固体电解质粉末。