[发明专利]金属-空气电池和制造金属-空气电池的方法

说明书

本发明涉及金属‑空气电池和制造金属‑空气电池的方法。金属‑空气电池包括：包括金属的负极层、包括导电金属氧化物的正极层、在负极层和正极层之间的固体电解质层、以及包括金属的结合层，其中结合层设置在正极层和固体电解质层之间。

对相关申请的交叉引用

本申请要求在韩国知识产权局于2019年11月29日提交的韩国专利申请No.10-2019-0157677的优先权和权益、以及由其产生的所有权益，将其内容全部通过引用引入本文中。

技术领域

本公开内容涉及二次电池，和更特别地，涉及金属-空气电池。

背景技术

金属-空气电池包括能够吸收和释放离子的负极和使用空气中的氧气作为活性材料的正极。氧的还原和氧化反应发生在正极中，且金属的氧化和还原反应发生在负极中。在金属的氧化和还原反应期间产生的化学能被转换成电能以然后被提取。例如，金属-空气电池在放电期间吸收氧气并且在充电期间释放氧气。当金属-空气电池使用来自空气的氧气时，所述电池的比能量可大大增加。例如，金属-空气电池可具有为现有锂离子电池的几倍高的比能量。

在金属-空气电池中，正极具有电子传输路径(通道)和离子传输路径，并且金属-空气电池的容量或性能可受正极材料以及正极或空气电极的构造显著地影响。正极材料可为多孔的，例如，具有空隙结构，并且在正极中的颗粒之间的结合可弱化，导致正极的变形。正极的变形可导致金属-空气电池的降低的性能和缩短的寿命。因此，仍然存在对于改善的金属-空气电池材料的需要。

发明内容

提供具有优异的充电和放电特性的金属-空气电池。

提供能够防止正极的变形的金属-空气电池。

另外的方面将部分地在随后的描述中阐明且部分地将由所述描述明晰。

根据一个方面，提供金属-空气电池，其中所述金属-空气电池包括：包括金属的负极层；包括导电金属氧化物的正极层；在负极层和正极层之间的固体电解质层；以及包括金属的结合层，其中结合层将正极层结合到固体电解质层。

结合层可包括Pt、Au、Mn、Co、Ni、Cr、V、Fe、Pb或Sn的至少一种。

结合层的厚度可为约10纳米(nm)或更小。

导电金属氧化物可为RuO₂、InSnO、IrO、OsO₂、RhO₂、其中0≤x≤2且0≤y≤3的Ce_xO_y、其中0≤x≤2且0≤y≤3的W_xO_y、NbO、Eu₂O₃、其中0≤x≤2且0≤y≤3的Ti_xO_y、Mn₂O₃或PbO₂的至少一种。

正极层可为多孔的。

正极层的孔隙率可为约90体积百分数(体积％)或更小，基于正极层的总体积。

正极层的比表面积可为约1平方米/克(m²/g)或更大。

固体电解质层可包括至少一种具有NASICON结构、石榴石结构或钙钛矿结构的化合物。

固体电解质层可包括其中0≤a≤1的Li_1+aAl_aTi_2-a(PO₄)₃(LATP)、其中5≤a≤9的Li_aLa₃Zr₂O₁₂(LLZO)、或La_0.55Li_0.35TiO₃(LLTO)的至少一种。