[发明专利]用于金属-空气电池的气体扩散层、其制造方法、和包括其的金属-空气电池

权利要求书

1.金属-空气电池，包括：

包括金属的负极；

包括如下的正极：包括催化剂的正极层和用于金属-空气电池的气体扩散层，其中所述气体扩散层接触正极电解质层；以及

在所述负极和所述正极之间的电解质，

其中所述用于金属-空气电池的气体扩散层包括：

包括多个非导电纤维结构的多孔层，

设置在所述多个非导电纤维结构的非导电纤维结构的表面上的包括碳材料的导电碳层，和

设置在所述多个非导电纤维结构的非导电纤维结构和所述导电碳层之间的粘合剂层，其中所述粘合剂层将所述导电碳层结合到所述非导电纤维结构的表面，

其中所述气体扩散层包括多个粘合剂层和多个导电碳层，和

其中所述多个粘合剂层和所述多个导电碳层交替地布置。

2.如权利要求1所述的金属-空气电池，其中所述多个非导电纤维结构包括具有曲线形状、直线型形状、或其组合的非导电纤维结构，和

其中通过所述多个非导电纤维结构的非导电纤维结构限定空气间隙。

3.如权利要求1所述的金属-空气电池，其中所述多个非导电纤维结构的非导电纤维结构包括聚合物纤维、纤维素、玻璃纤维、或其组合，和

所述多孔层为包括所述多个非导电纤维结构的织物的形式。

4.如权利要求1所述的金属-空气电池，其中所述多个非导电纤维结构的非导电纤维结构包括聚合物纤维、纤维素、玻璃纤维、或其组合，和

所述多孔层为包括所述多个非导电纤维结构的无纺物的形式。

5.如权利要求1所述的金属-空气电池，其中所述多个非导电纤维结构的非导电纤维结构包括聚合物纤维、纤维素、玻璃纤维、或其组合，和

所述多孔层为包括所述多个非导电纤维结构的网的形式。

6.如权利要求1所述的金属-空气电池，其中所述碳材料包括碳纤维、碳纳米管、石墨烯纳米片、或碳-聚合物复合物。

7.如权利要求1所述的金属-空气电池，其中所述导电碳层的厚度等于或大于所述非导电纤维结构的平均厚度的1%且小于或等于所述非导电纤维结构的平均厚度的10%。

8.如权利要求1所述的金属-空气电池，其中所述导电碳层中包括的所述碳材料沿着所述多个非导电纤维结构的非导电纤维结构的表面均匀地设置。

9.如权利要求8所述的金属-空气电池，其中所述导电碳层进一步包括配置用于分散所述碳材料的分散剂。

10.如权利要求9所述的金属-空气电池，其中所述分散剂包括聚磺苯乙烯、聚(4-苯乙烯磺酸)、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙二醇油醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚(乙二醇)-嵌段-聚(丙二醇)-嵌段-聚(乙二醇)、聚(丙二醇)-嵌段-聚(乙二醇)-嵌段-聚(丙二醇)、聚乙烯-嵌段-聚(乙二醇)、聚氧乙烯异辛基环己基醚、辛基酚乙氧基化物、氯化十六烷基吡啶、溴化十六烷基三甲基铵、氯化十六烷基三甲基铵、或其组合。

11.如权利要求1所述的金属-空气电池，进一步包括沿着所述导电碳层的表面设置的金属层。

12.如权利要求1所述的金属-空气电池，进一步包括沿着所述导电碳层的表面设置的导电聚合物层。

13.如权利要求1所述的金属-空气电池，其中所述粘合剂层包括聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚苯胺、聚(氯化二烯丙基二甲基铵)、聚(环氧乙烷)、聚(乙烯亚胺)、聚(烯丙基胺盐酸盐)、聚(丙烯酸)、四氟乙烯-全氟-3,6-二氧杂-4-甲基-7-辛烯磺酸共聚物、或其组合。

14.如权利要求1所述的金属-空气电池，其中所述气体扩散层的孔隙率为等于或大于70体积%。