[发明专利]一种软包锂空气电池及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂空气电池领域，尤其涉及一种软包锂空气电池及其制作方法。

背景技术

锂空气电池的能量密度达11.14kWh/kg，相当于在2.5V下放电有4456mAh/g的比容量。其工作原理为：负极为锂片，其密度为0.534g/cm³，显著低于锂离子电池所使用密度为2.1g/cm³的LiFePO₄电极；氧气作为正极活性物质，来源于环境空气，可省去电池本身正极材料的添加，只需提供电池放电产物的多孔载体。故在同体积下，锂空气电池要比锂离子电池更轻，比能量更大。

汽车用锂空气电池的设计必须满足三个条件：（1）适用于高体积，低成本的制作和装配；（2）最小化质量和体积，最大化能量和功率密度；（3）在空气中能有效地运作。其中第三个标准可能是锂空气汽车应用中最具挑战性的，但质子交换膜燃料电池的经验表明，空气是唯一在车辆氧化剂源的选择，而纯氧难以有效地存储和补给，此外，空气中氧气的纯化还需要其他功率支撑。目前尚没有一种能满是上述要求的锂空气电池。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提供一种能在空气中有效运作，且电池容量大，电阻小的软包锂空气电池，本发明还提供所述软包锂空气电池的制作方法。

本发明所采用的技术方案是提供一种软包锂空气电池，所述软包锂空气电池包括封装材料和电芯；所述封装材料的一侧设置有孔洞，孔洞上覆有选择透过膜；所述电芯自负极依次设置有负极集流体、金属电极、隔膜、空气电极、正极集流体；所述隔膜吸附有电解质溶液；所述负极集流体和正极集流体上分布粘附有极耳。

本发明还提供一种制作所述软包锂空气电池的方法，包括如下步骤：

材料准备：根据所需大小裁切材料，所述材料包括隔膜、集流体、电极；在所述集流体上粘附极耳；将封装材料制成袋状，在其中一面开若干数量孔洞，开孔处用选择透过将其覆盖，并密封边缘；制备空气电极；

组装：按照负极集流体、金属电极、隔膜、空气电极、正极集流体的顺序依次组装，分别稳固四周，获得固定好的电芯；所述隔膜吸附有电解质溶液；

封装：将所述电芯放入所述袋状封装材料中，所述空气电极层朝向封装材料设置有孔洞一侧，密封外封装材料，制得软包锂空气电池。

本发明的有益效果在于：公开了一种工艺简单、成本低廉的锂空气电池的制作方法，具有广泛的应用价值；所制得电池能在空气中有效运作，且电池容量大、电流高、循环性能良好、能量密度高。

附图说明

图1是本发明实施例软包锂空气电池的结构示意图；

图2是本发明实施例软包锂空气电池的电压-比容量测试曲线图；

图3是本发明实施例软锂空气电池的交流阻抗测试曲线图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明实施例提供一种软包锂空气电池，包括封装材料1和电芯；所述封装材料1的一侧设置有孔洞，孔洞上覆有选择透过膜2；所述电芯自正极依次设置有正极集流体3、空气电极4、隔膜5、金属电极6、负极集流体7；所述隔膜5吸附有电解质溶液；所述负极集流体7和正极集流体3上分别粘附有极耳8。

具体地，本实施例的封装材料1所采用的是厚度在80～160μm之间面积为80*160mm²的铝塑膜，可冲坑深度3～6mm。将外封装材料制成袋状，在其中一面打若干数量孔洞（约4mm²），开孔处用选择透过膜将其覆盖，并密封疏水膜边缘。选择透过膜具有疏水透氧功能，可高效提供电池反应所需氧气，同时提高安全性，本发明选择透过膜优选聚偏氟乙烯（PVDF）疏水膜。所述PVDF膜也将被使用于电池外包装的重要组成材料。