[发明专利]用于金属-空气电池的正极和包括其的金属-空气电池

权利要求书

1.用于金属-空气电池的正极，其包括：

彼此间隔开的多个正极材料；

设置在所述多个正极材料的表面上的多个电解质膜；和

未被所述多个正极材料和所述多个电解质膜占据的多个空间，所述多个空间各自由所述多个正极材料中的两个相邻正极材料的表面上彼此面对的两个电解质膜限定，

其中所述空间的体积大于或等于在所述金属空气-电池的放电期间形成的金属氧化物的最大体积。

2.如权利要求1所述的正极，其中所述多个电解质膜由有机材料形成。

3.如权利要求1所述的正极，其中所述空间的体积等于或小于所述金属氧化物的最大体积的120％。

4.如权利要求1所述的正极，其中所述多个正极材料各自具有平板形状，且彼此平行地布置。

5.如权利要求4所述的正极，其中所述多个正极材料各自包括：

彼此相反的第一表面和第二表面；和

彼此相反并且在第一表面与第二表面之间延伸的第三表面和第四表面，

其中第三表面和第四表面的面积的每一个小于第一表面和第二表面的面积的每一个，

其中所述多个正极材料以使得两个相邻正极材料的第一和第二表面彼此面对的方式布置。

6.如权利要求5所述的正极，其中所述多个电解质膜至少设置在所述多个正极材料各自的第一和第二表面上。

7.如权利要求1所述的正极，其中所述空间的宽度定义为在两个相邻正极材料之间的彼此面对的电解质膜之间的距离，和

当未形成所述金属氧化物时所述空间的宽度大于20nm。

8.如权利要求7所述的正极，其中所述多个正极材料各自具有10nm或更小的厚度，和

所述多个电解质膜各自具有10nm或更小的厚度。

9.如权利要求1所述的正极，其中所述多个正极材料各自具有圆柱形形状，和

所述多个电解质膜各自设置在所述多个正极材料的对应者的外周表面上。

10.如权利要求9所述的正极，其中所述多个正极材料各自包括碳纳米管。

11.如权利要求10所述的正极，其中所述多个正极材料各自具有150nm或更小的直径，和

所述多个电解质膜各自具有10nm或更小的厚度。

12.如权利要求9所述的正极，其中所述多个正极材料以大于10⁹/cm²的密度布置。

13.金属-空气电池，包括：

如权利要求1-12任一项所述的正极；

配置为向所述正极的多个正极材料供应金属离子的负极金属层；和

配置为向所述多个正极材料供应氧气的气体扩散层。

14.如权利要求13所述的金属-空气电池，其中所述正极的多个电解质膜各自包括：

设置在所述负极金属层的顶部表面上的第一电解质部分；和

从第一电解质部分延伸至所述多个正极材料之一的表面的第二电解质部分。

15.如权利要求14所述的金属-空气电池，其中所述多个正极材料以如下的方式布置：使得其第一末端部分各自与第一电解质部分的对应者接触并且其第二末端部分与所述气体扩散层接触。

16.如权利要求14所述的金属-空气电池，其进一步包括传输金属离子并且阻挡水分和氧气的第三电解质部分，

其中第三电解质部分设置在第一电解质部分与负极金属层之间。