[发明专利]金属-空气电池

说明书

金属‑空气电池包括：包括金属的负极层；与所述负极层间隔开并且包括具有电子传导性和离子传导性二者的混杂导电材料的正极层；以及设置在所述负极层和所述正极层之间的隔板，其中所述混杂导电材料的阳离子传导率对电子传导率的比率在约0.01至约100的范围内。

相关申请的交叉引用

本申请要求在韩国知识产权局于2017年11月15日提交的韩国专利申请No.10-2017-0152502和于2018年5月16日提交的韩国专利申请No.10-2018-0056169的优先权和权益、以及由其产生的所有权益，将其内容通过引用全部引入本文中。

技术领域

本公开内容涉及二次电池，并且更特别地涉及金属-空气电池。

背景技术

金属-空气电池包括吸收和放出离子的负极和使用存在于空气中的氧气作为活性材料的正极。在所述正极处发生从电池的外部例如从空气引入的氧气的还原/氧化反应，并且在所述负极处发生金属的氧化/还原反应。金属-空气电池将通过氧化/还原反应产生的化学能转化为电能并输出电能。例如，金属-空气电池在放电期间吸收氧气并在充电期间放出氧气。由于金属-空气电池使用来自空气的氧气，故而金属-空气电池的能量密度可显著改善。例如，金属-空气电池的能量密度可具有为锂离子电池的能量密度的几倍大的能量密度。

金属-空气电池的容量或性能可例如受到正极(空气电极)的材料和构造的影响。另外，由充电/放电期间的反应产物的产生引起的金属-空气电池的化学劣化和变形可导致电池性能和寿命的降低。因此，仍存在对于改善的电池材料及包括其的电池的需要。

发明内容

提供具有优异性能的金属-空气电池。

提供能够防止化学劣化和变形(例如，由充电/放电引起的化学劣化和变形)的金属-空气电池。

提供具有改善的充电/放电特性的金属-空气电池。

提供能够防止由有机电解质引起的问题的金属-空气电池。

提供能够使工艺容易并降低制造成本的金属-空气电池。

另外的方面将部分地在随后的描述中阐明，并且部分地将从所述描述明晰，或者可通过所呈现的实施方式的实践而获知。

根据一个实施方式的方面，金属-空气电池包括：包括金属的负极层；与所述负极层间隔开并且包括具有电子传导性和离子传导性二者的混杂导电材料的正极层；以及设置在所述负极层和所述正极层之间的隔板，其中所述混杂导电材料的阳离子传导率对电子传导率的比率在约0.01至约100的范围内。

所述混杂导电材料可具有约10^-5西门子/厘米或更大的电子传导率和约10^-5西门子/厘米或更大的离子传导率。

所述混杂导电材料的阳离子传导率(A)对电子传导率(B)的比率(A/B)可在约1至约10的范围内。

所述混杂导电材料可包括基于锂的氧化物、基于钠的氧化物、或其组合。

所述混杂导电材料可包括：锂锰氧化物(LMO)、锂钴氧化物(LCO)、锂锰镍氧化物(LMNO)、锂镍锰钴氧化物(NMC)、锂镍氧化物(LNO)、磷酸铁锂(锂铁磷酸盐)(LFP)、磷酸铁锰锂(锂铁锰磷酸盐)(LFMP)、或其组合。

所述混杂导电材料可包括具有如下的无机材料：钙钛矿结构、反钙钛矿结构、层状结构、尖晶石结构、或NASICON型结构。

所述混杂导电材料可为基于无机材料的固体化合物。

所述正极层可为不包括有机电解质的不含有机电解质的电极。

所述正极层可包括通过所述电化学反应产生的反应产物被提供在其中的空的空间，并且所述空的空间可为不含电解质的区域。