[发明专利]一种锂-空气电池用防水透气膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种锂‑空气电池用防水透气膜的制备方法，包括：将聚烯烃熔融在白油中，成膜、萃取、干燥，即得。本发明通过控制聚烯烃的浓度，以及成膜过程中的温度等条件制备出厚度可调、致密的防水透气膜。采用该防水透气膜制备的扣式锂‑空气电池环境适应性强，适合在空气中工作，在0.1mA/cm²的电流密度下，空气环境中可持续放电1200h以上。

技术领域

本发明属于锂空气电池的制备领域，特别涉及一种锂-空气电池用防水透气膜的制备方法。

背景技术

随着石油、煤炭等化石资源的日益匮乏以及环境污染的日益加重，新型绿色能源的开发和利用成为人类社会发展的当务之急。大力发展具有高功率密度和能量密度的能源体系及材料势在必行。锂-空气电池采用电化学当量最高(3860mAh/g)、电位最负(标准电位为-3.05V)的金属锂和电池周围空气中的氧气作为活性物质，理论比能量为5.21kWh/kg(包括氧气)或11.14k Wh/kg(不包括氧气)，高出现有锂离子电池体系1～2个数量级，是当前研究的热点之一。

锂-空气电池直接使用空气中的O₂作为正极活性物质，而空气中的H₂O、CO₂和N₂等气体以及微细颗粒会引起副反应发生或电极钝化，对电池的性能产生影响，如反应(1-1)～(1～9)所示。

CO₂：

4Li+O₂+2CO₂→2Li₂CO₃ (1-1)

Li₂O+CO₂→Li₂CO₃ (1-2)

Li₂O₂+CO₂→(1/2)O₂↑+Li₂CO₃ (1-3)

LiOH+CO₂→Li₂CO₃+H₂O (1-4)

H₂O：

2Li+2H₂O→2LiOH+H₂↑ (1-5)

LiOH+H₂O→LiOH·H₂O (1-6)

N₂：

6Li+N₂→2Li₃N (1-7)

Li₃N+3H₂O→3LiOH+NH₃↑ (1-8)

由于锂-空气电池是在敞开环境下工作的，通常的有机电解液容易经空气电极挥发，直接导致电池阻抗迅速增大，锂盐也容易吸湿分解，从而影响了电池的放电容量、使用寿命及安全性。因此，目前文献报道的锂-空气电池通常在干燥纯氧中充放电，严格来讲这种电池应该叫做锂-氧气电池，由于其规避了在空气中放电时存在的H₂O、CO₂侵入的难题，不能完全代表锂-空气电池实际应用的情况。

发明内容