[发明专利]一种锂空气电池用电解液及其构成的锂空气电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属锂空气电池，特别是公开一种锂空气电池用电解液及其包含该电解液构成的锂空气电池，属于化学电源及相关领域。

背景技术

锂空气电池是一种新型的化学储能电池，它结合了锂离子电池和燃料电池的各自的优点：采用电化学当量最高的金属锂和不储存在电池体系内的空气为活性材料，其理论比能量超过1万Wh/kg（实际只达600-800Wh/g），远高出镍氢电池和锂离子电池，有望突破目前化学电池能量密度无法进一步大幅提高的技术瓶颈，应用前景十分广阔。

由于锂空气电池是在敞开环境下工作的，通常的有机电解液具有易挥发性，会加速电池的放电终止，同时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。为此，本申请的发明人试图提供一种电解液和由该电解液组成的扣式锂空气电池，以克服存在的缺陷。

发明内容

本发明目的是克服现有技术难题，提供一种锂空气电池用电解液及其包含该电解液构成的锂空气电池。该电解液由锂盐与高沸点、低挥发性的有机溶剂组成。该电池是由扣式电池壳，锂阳极、隔膜、电解液、防护性空气电极、密封圈组成。其中在扣式电池的正极壳上开一个或一个以上多个通气孔，依放电电流密度大小，提供电化学反应所需要的氧气；通孔直径为0.5-15mm，一般为1-3mm为宜，太大或太小均难以满足要求。防护性空气电极由空气电极和氧选择性防护膜组成，抑制空气中水分的侵入和电池内部电解液的挥发；电池的密封性由密封圈来实现。由此制作的扣式锂空气电池环境适应性强，适合小电流、长时间工作的应用场合。

本发明的技术方案是：本发明提供的电解液包括锂盐和有机溶剂，其中锂盐为六氟砷酸锂（LiAsF₆）、六氟磷酸锂（LiPF₆）、高氯酸锂（LiClO₄）、二(三氟甲基磺酸)亚胺锂（LiTFSI）等中的一种或几种混合，浓度为0.1~3.0M，优选为不与水反应的LiAsF₆、LiClO₄和LiTFSI中的一种或几种组合，浓度优选为0.7~1.5M；有机溶剂为碳酸丙稀酯（PC）、碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丁烯酯（BC）、γ-丁内酯（GBL）、二甲亚砜（DMSO）、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、环丁砜（SL）、二甲基砜（MSM）等中的一种或几种的混合。扣式电池壳可选用现有型号如CR1130、CR1220、CR1616、CR1620、CR2016、CR2025、CR2032、CR2330、CR2430、CR2450、CR2477等中的一种，根据放电电流密度的大小，在正极壳上开一个或多个通气孔，以提供电化学反应所需要的氧气。锂阳极提供电化学反应所需要的锂，由金属锂、锂硅合金、锂硼合金、锂铝合金等中的一种或几种构成。隔膜为现有锂离子电池用隔膜，如PP、PE、PP/PE/PP膜。防护性空气电极由空气电极和防水透气膜组成，空气电极由碳材料、粘结剂和催化剂按一定比例制成浆料后，将其均匀涂覆在泡沫镍上，经辊压制成空气电极；碳材料为乙炔黑、超导碳黑、石墨烯、BP2000和KB等中的一种或几种；粘结剂为聚四氟乙烯（PTFE）、聚偏氟乙烯（PVDF）等中的一种；催化剂可为Pt、Pt-Au、Pd、PdCo、MnO₂、Co₃O₄、Fe₃O₄、MnOOH、Mn₃O₄和Fe₂O₃中的一种或几种；透气膜由聚四氟乙烯（PTFE）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚二甲基硅氧烷（PDMS）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）等中的一种或几种组成。将锂阳极、隔膜、防护性空气电极、密封圈依次叠放在负极电池壳内，再盖上正极电池壳，封口后即制得本发明所述的可在空气中工作的扣式锂空电池。

本发明提供的扣式锂空电池，由于采用了低挥发性的电解液和防护性的空气电极，即可抑制空气中水分的进入，又可抑制电池内部电解液的挥发，环境适应性好，适宜小电流、长时间工作的应用场合。

附图说明

图1锂空气电池在25℃相对湿度为30%的恒温恒湿箱中的放电曲线

具体实施方式

本发明的具体实施例如下，但本发明并不局限于以下实施例。

对比例1