[发明专利]锂空气电池及其制造方法

权利要求书

1.一种锂空气电池，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，通过层压由炭黑一次粒子和石墨烯构成的炭黑二次粒子来形成，并且包括形成在所述炭黑二次粒子之间的孔尺寸范围超过100nm的孔；

负极，所述负极以面对所述正极的方式设置；以及

隔膜，所述隔膜设置在所述正极与所述负极之间，

所述炭黑一次粒子具有尺寸为1nm～500nm的球形，

所述石墨烯具有尺寸为0.1μm～50μm且厚度为0.34nm～20nm的板状，

所述炭黑二次粒子具有尺寸为500nm～10μm的球形，

所述炭黑二次粒子包括：形成在所述炭黑一次粒子与所述石墨烯之间的孔尺寸范围为20nm～100nm的孔、形成在所述炭黑一次粒子内的孔尺寸范围小于10nm的孔、以及形成在所述石墨烯内的孔尺寸范围小于10nm的孔，且

所述炭黑二次粒子包含比石墨烯更多的炭黑一次粒子，且所述炭黑二次粒子具有板状石墨烯被球形炭黑一次粒子围绕的结构。

2.根据权利要求1所述的锂空气电池，其中所述炭黑二次粒子具有所述板状石墨烯被所述球形炭黑一次粒子围绕的结构，以及

在所述炭黑二次粒子的表面上，所述球形炭黑一次粒子占据的面积大于所述板状石墨烯占据的面积。

3.根据权利要求1所述的锂空气电池，其中所述炭黑二次粒子包含1重量％～99重量％的所述炭黑一次粒子和1重量％～99重量％的所述石墨烯。

4.根据权利要求1所述的锂空气电池，其中所述炭黑二次粒子通过将所述炭黑一次粒子和所述石墨烯分散在溶剂中，然后对它们进行喷雾干燥来制备。

5.根据权利要求1所述的锂空气电池，其中所述炭黑是选自如下物质中的一种：科琴黑、导电炭黑、超导电乙炔炭黑、乙炔黑、炉黑及它们的混合物。

6.根据权利要求1所述的锂空气电池，其中所述石墨烯是选自如下物质中的一种：石墨烯板(GNP)、氧化石墨烯(GO)、还原型氧化石墨烯(rGO)及它们的混合物。

7.根据权利要求1所述的锂空气电池，其中所述正极具有通过汞孔率法测定的超过100nm且10μm以下的平均孔尺寸。

8.根据权利要求1所述的锂空气电池，其中所述正极还包含在其上层压所述炭黑二次粒子的气体扩散层。

9.根据权利要求8所述的锂空气电池，其中所述气体扩散层包含选自如下物质中的一种活性材料：碳布、碳纸、碳毡、氧气选择性渗透膜及它们的混合物。

10.根据权利要求1所述的锂空气电池，其中所述隔膜包括选自如下物质中的一种：聚乙烯膜、聚丙烯膜和玻璃纤维膜。

11.根据权利要求1所述的锂空气电池，其中所述锂空气电池还包含选自如下物质中的一种电解质：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。

12.一种制造权利要求1至11中任一项所述的锂空气电池的方法，所述方法包括如下步骤：

将炭黑一次粒子分散在溶剂中以制备第一分散液；

将石墨烯分散在溶剂中以制备第二分散液；

将所述第一分散液和所述第二分散液混合以制备浆料；

对所述浆料进行喷雾干燥以制备炭黑二次粒子；以及

将所述炭黑二次粒子层压在气体扩散层上以制备正极。

13.根据权利要求12所述的制造锂空气电池的方法，其中所述对所述浆料进行喷雾干燥的步骤通过如下来实施：通过喷嘴喷施所述浆料以形成尺寸范围为10μm～500μm的液滴，以及除去所述液滴的溶剂。

14.根据权利要求12所述的制造锂空气电池的方法，其中将所述炭黑二次粒子以0.1mg/cm²～10mg/cm²的量施加到所述气体扩散层。