[发明专利]一种可更换电极的卷绕式锂空气固态电池

摘要

一种可更换电极的卷绕式锂空气固态电池，本发明涉及电池。本发明是要解决一次锂空气电池工作过程中，由于放电产物沉积在空气电极上，堵塞空气电极孔道导致放电终止；锂空气电池正负极不能充分利用，并且由于金属锂消耗产生负气压，吸入O2使负极片腐蚀的问题。本发明由导电棒、导电片、负极片、凝胶电解质空气正极结合体、正极集流体、正极引线接头、负极气密封头、正极气密封头、气密隔膜和透气外壳构成。本发明的电池在同等条件下，连续放电时间长，更换电极后由于导电片和负极片结合体内部张力自动连接紧密，使得正负两电极都能得到充分的利用。本发明用于制备可更换电极的卷绕式锂空气固态电池。

主权项

一种可更换电极的卷绕式锂空气固态电池，其特征在于一种可更换电极的卷绕式锂空气固态电池由导电棒（1‑1）、导电片（1‑2）、负极片（1‑3）、凝胶电解质空气正极结合体（2）、正极集流体（3）、正极引线接头（4）、负极气密封头（5）、正极气密封头（6）、气密隔膜（7）和透气外壳（8）构成；其中，导电棒（1‑1）上端为负极接头，负极接头有外螺纹，以导电棒（1‑1）为中心轴，导电棒（1‑1）与导电片（1‑2）一端焊接连接，导电片（1‑2）另一端与负极片（1‑3）挂钩连接，导电片（1‑2）与负极片（1‑3）整体紧密卷绕在导电棒（1‑1）表面，卷绕后的外层负极片（1‑3）表面包覆凝胶电解质空气正极结合体（2），凝胶电解质空气正极结合体（2）由凝胶电解质膜、空气电极和催化剂组成，催化剂负载于空气电极上，凝胶电解质膜与空气电极渗透结合在一起，凝胶电解质空气正极结合体（2）表面包覆正极集流体（3），正极集流体（3）下端连接正极引线接头（4），正极集流体（3）上下端面覆盖气密隔膜（7），上端面覆盖的气密隔膜（7）外包覆负极气密封头（5）、下端面覆盖的气密隔膜（7）外包覆正极密封头（6），导电棒（1‑1）上端与负极气密封头（5）以螺纹方式连接，透气外壳（8）包覆在外层，透气外壳（8）与负极气密封头（5）以螺纹方式连接；导电棒（1‑1）的材料为不锈钢、铜合金、铝合金、镁合金、镍合金、钛合金、聚乙炔、线型聚苯、掺杂导电涤纶、掺杂导电腈纶、掺杂导电芳纶或掺杂导电聚酰亚胺，导电片（1‑2）的材料为不锈钢、铜合金、铝合金、镁合金、镍合金、钛合金、聚乙炔、线型聚苯、掺杂导电涤纶、掺杂导电腈纶、掺杂导电芳纶或掺杂导电聚酰亚胺，负极片（1‑3）的材料为锂或锂合金，凝胶电解质空气正极结合体（2）中空气电极为导电纺织布料、泡沫金属涂炭材料、泡沫炭或炭纸，其中导电纺织布料为碳纤维、涤纶掺杂纤维、腈纶掺杂纤维、芳纶掺杂纤维和聚酰亚胺掺杂纤维中的一种或多种组合纺织而成，泡沫金属涂炭材料为泡沫镍涂炭黑、乙炔黑或石墨烯材料，凝胶电解质膜为疏水性离子液体凝胶聚合物固体电解质膜，由偏氟乙烯‑六氟丙烯共聚物、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂和离子液体制备，离子液体由N‑甲基N‑丙基吡咯烷鎓二(三氟甲基磺酰亚胺)盐、1‑甲基‑3‑乙基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺盐、N‑甲基,丙基哌啶双三氟甲磺酰亚胺盐、1‑乙基‑3‑甲基咪唑四氟硼酸盐和1‑丁基‑3‑甲基咪唑六氟磷酸盐中的一种或多种组成，催化剂为Pt、Au、Pd、Ru、CuFe、PtAu、PtPd、AuPd、MnO2、Pt/MnO2、Co3O4和Fe2O3中的一种或多种组合。