[发明专利]一种高性能金属空气电池及其应用

权利要求书

1.一种金属空气电池，由固体电解质、负极、正极和正极集流体组成，其特征在于：

(1)所述固体电解质为氧离子能够可逆传递的无机固体或者含有这类无机固体的复合物、混合物或者掺杂物；

(2)所述负极为标准氧化还原电位低于0V的金属或含有这类金属的合金、复合物；

(3)所述正极为来自空气或者其它来源的氧。

2.根据权利要求1所述的金属空气电池，其特征在于所述的固体电解质是氧化锆及其掺杂物、钙钛矿结构的复合氧化物、氧化铈及其掺杂物中的一种或者两种以上掺杂物。

3.根据权利要求2所述的金属空气电池，其特征在于所述的固体电解质是钇稳定的氧化锆(YSZ)或者Ba_1-xSr_xCo_1-yFe_yO_3-δ(0<x,y,δ<1)类型的钙钛矿复合氧化物中的一种。

4.根据权利要求1-3任一项所述的金属空气电池，其特征在于所述的固体电解质也可以传递阳离子，所述阳离子为锂离子、钠离子、镁离子或锌离子中的任一种。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的金属空气电池，其特征在于所述负极的标准氧化还原电位低于0V的金属包括碱金属如锂、钠、钾、铷，碱土金属如镁、钙、锶、钡，第三主族金属元素如铝、铟、镓，过渡金属如铁、锌、镉，或者含有这些金属的合金、复合物。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的金属空气电池，其特征在于所述的正极集流体为多孔结构，该孔结构可以是大孔、介孔或者微孔，也可以是这些孔结构的组合。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的金属空气电池，其特征在于所述的正极集流体具有催化剂；所述的催化剂是贵金属或者含有贵金属元素的合金、复合物、混合物或者掺杂物。

8.根据权利要求7所述的金属空气电池，其特征在于所述的催化剂是Pt、Pt-Rh合金或者Pt-C混合物。

9.根据权利要求1-6中任意一项所述的金属空气电池，其特征在于所述的正极集流体为碳材料，该碳材料具有催化剂；所述的催化剂是金属氧化物、金属氢氧化物或者金属氧化物和金属氢氧化物的复合物、混合物或者掺杂物。

10.根据权利要求9所述的金属空气电池，其特征在于所述的催化剂是掺氮的石墨烯或者Ni与Co的复合氧化物。

11.根据权利要求1-10中任意一项所述的金属空气电池，其特征在于所述的金属空气电池是一次性的原电池或者可反复充放电的二次电池。

12.根据权利要求1-11中任意一项所述的金属空气电池，其特征在于所述的金属空气电池工作温度范围为-40-800℃，优选为-20-400℃，更优选为0-200℃。

13.根据权利要求1-12中任意一项所述的金属空气电池的应用，其特征在于该应用为电能的储存和释放。