[发明专利]用于锂空气电池的正极、其制备方法及包括其的锂空气电池

说明书

本发明涉及用于锂空气电池的正极、其制备方法及包括其的锂空气电池，用于锂空气电池的正极包括多孔膜，在多孔膜内不规则地布置有碳纤维复合材料，碳纤维复合材料包括形成在管式碳结构的外表面上的绝缘涂层。因此，可以通过在管式碳结构内诱发产生放电产物控制放电产物的形状和尺寸，从而降低电池的过电压并改善电池的寿命。

技术领域

本公开涉及用于锂空气电池的正极。

背景技术

在锂空气电池中，当氧气、锂离子和电子在空气电极中相遇时会产生放电产物(discharge product)。放电量越高，空气电极中越多的放电产物即Li₂O₂在碳材料表面上以环形形式不均匀地自由扩大。然而，由于Li₂O₂的锂离子传导率和电子传导率非常低，因此Li₂O₂在充电时无法有效地分解。此外，当过度施加过电压而分解Li₂O₂时，电解质和周围材料可能分解，这导致电池寿命缩短。

在背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对本发明背景的理解，因此它可能包含不构成在本国所属领域中的普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的一个方面提供一种用于锂空气电池的正极，该正极能够通过在管式碳结构内诱发产生放电产物来控制放电产物的形状和尺寸。

本发明的另一方面提供一种锂空气电池，该锂空气电池能够通过控制放电产物的形状和尺寸来降低过电压并具有改善的寿命。

本发明的又一方面提供一种用于锂空气电池的正极，包括多孔膜，在多孔膜内不规则地布置有碳纤维复合材料，碳纤维复合材料包括形成在管式碳结构的外表面上的绝缘涂层，并且该正极能够通过在管式碳结构内诱发产生放电产物来控制放电产物的形状和尺寸，从而降低电池的过电压并改善电池的寿命；并且涉及一种制备正极的方法以及包括该正极的锂空气电池。

本发明的又一方面提供一种制备用于锂空气电池的正极的方法，该正极包括多孔膜，在多孔膜内不规则地布置有碳纤维复合材料，碳纤维复合材料包括管式碳结构以及形成在碳结构的外表面上的绝缘涂层。

本发明的又一方面提供一种用于锂空气电池的正极，该正极包括多孔膜，多孔膜包括在三维空间上不规则地布置在其中的碳纤维复合材料，其中碳纤维复合材料包括具有管式构造的碳结构以及形成在碳结构的外表面上的绝缘涂层。

在一个实施方式中，碳结构可以包括由选自由以下组成的组中的至少一种碳化的碳材料：葡萄糖、蔗糖、淀粉、聚偏二氟乙烯(PVdF)及其组合。

在另一个实施方式中，碳结构可以具有1μm到10μm的内径。

在又一个实施方式中，碳结构的厚度可以等于或大于绝缘涂层的厚度。

在又一个实施方式中，绝缘涂层可以包括选自由LiNbO₃、Li₂WO₄、Li₃PO₄及其组合组成的组中的至少一种基于氧化物的固体电解质。

在又一个实施方式中，碳纤维复合材料可以包括局部形成于其外表面中的通气孔。

本发明的又一方面提供一种锂空气电池，包括上述正极、负极，设置在正极与负极之间的隔板，以及浸渍在正极的碳结构内以及隔板中的电解质。