[发明专利]锂-空气电池

说明书

本发明提供一种锂‑空气电池，所述锂‑空气电池包含：正极，所述正极使用氧气作为正极活性材料；负极，所述负极以与所述正极分开的方式布置；隔膜，所述隔膜浸入设置在所述正极与所述负极之间的电解质中，其中所述正极包含涂布有导电材料的气体扩散层，且所述隔膜具有涂布有导电材料的部分。

技术领域

本发明涉及一种锂-空气电池，更具体地，涉及一种通过提高导电材料的量来提高放电容量的锂-空气电池。

背景技术

锂-空气电池的重量能量密度为约500Wh/kg以上，其远高于目前的锂离子电池(200Wh/kg)或下一代锂离子电池(300Wh/kg)的重量能量密度，并由此已经对其进行了许多研究，以作为能够在单次充电后长驱动距离的电动车辆的电池。

锂-空气电池具有高能量密度，但另一方面显示出在充电期间具有高过电压的这种问题以及循环寿命短的这种问题。为了解决这些问题，韩国专利申请公开号10-2013-0001170公开了一种使用由碳布、碳纸或碳毡构成的正极的技术，所述碳布、碳纸或碳毡各自用导电材料或选择性透氧膜涂布。然而，这种方法在导电材料的涂布量方面存在限制，因为当导电材料的量增加时，导电材料层会开裂。

为了实现作为锂-空气电池优点的高能量密度，必须增加面容量(arealcapacity)。然而，仅通过目前使用的导电材料的受限涂布量难以充分提高放电容量。此外，受限涂布量难以从根本上有助于解决过电压问题并提高循环寿命。

现有技术

专利文献

韩国专利申请公开号10-2013-0001170

发明内容

技术问题

为了解决现有技术的上述问题而设计了本发明，且本发明的目的是提供一种通过使用足够量的导电材料而能够改善放电容量和循环寿命的锂-空气电池。

技术方案

本发明的一个实施方案提供一种锂-空气电池，所述锂-空气电池包含：空气电极，所述空气电极使用氧气作为正极活性材料；负极，所述负极以与所述正极分开的方式布置；隔膜，所述隔膜被插入所述正极与所述负极之间；和电解质。

此处，空气电极包含气体扩散层和第一导电材料的涂层，所述第一导电材料的涂层用于涂布所述气体扩散层的表面，并且隔膜包含第二导电材料的涂层，所述第二导电材料的涂层用于涂布所述隔膜的表面。

所述空气电极的气体扩散层可以包含选自如下物质中的任意一种物质：碳布、碳纸、碳毡、选择性透氧膜及它们的组合。

所述空气电极的气体扩散层可以还包含多孔集电器。

负极可以是选自如下物质中的任意一种物质：锂金属、用有机或无机化合物处理过的锂金属复合物、锂化的金属-碳复合物及它们的混合物。

所述隔膜可以是选自如下膜中的任意一种：聚乙烯膜、聚丙烯膜、玻璃纤维膜及它们的组合。

所述电解质可以是选自如下电解质中的任意一种电解质：水性电解质、非水电解质、有机固体电解质、无机固体电解质及它们的混合物。

所述第一导电材料和所述第二导电材料各自独立地可以是选自如下物质中的任意一种物质：炭黑、科琴黑、Super P(导电炭黑)、丹卡黑(Denka black，超导电乙炔炭黑)、乙炔黑、活性炭粉末、碳分子筛、碳纳米管、碳纳米线、具有微孔的活性炭、中孔碳、石墨、铜粉末、银粉末、镍、铝粉末、聚亚苯基衍生物及它们的混合物。

空气电极可以进一步包含选自如下催化剂中的任意一种催化剂：Pt、Pd、Ru、Rh、Ir、Ag、Au、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Co、Cu、Mo、W、Zr、Zn、Ce、La金属、所述金属的氧化物及它们的混合物。