[发明专利]碱金属-空气电池阴极

权利要求书

1.金属-空气电池，包含：

空气电极，其包括：导电材料，和固体离子传导聚合物材料；

包含第一电化学活性金属的负电极；以及

介于所述空气电极和所述负电极之间并与所述空气电极接触的离子传导的绝缘非电化学活性材料；

其中，当所述空气电极暴露于氧气源且当所述电池在负载下时，所述空气电极起到还原氧气的作用；

其中，所述固体离子传导聚合物材料包括：

多种单体，和

多种电荷转移络合物，其中每种电荷转移络合物位于单体上；

其中所述聚合物材料的电子导电率小于1×10^-8S/cm；

其中所述聚合物材料具有玻璃态以及至少一种阳离子扩散离子和至少一种阴离子扩散离子，其中每种扩散离子在所述玻璃态下是可移动的；

其中所述固体离子传导聚合物材料在室温下的离子电导率大于1.0×10^-5S/cm；并且

其中所述固体离子传导聚合物材料通过固体并且不是通过任何溶剂、凝胶或液相是离子传导性的。

2.权利要求1的电池，其中所述固体离子传导聚合物材料具有：

大于30％的结晶度；和大于250℃的熔融温度。

3.权利要求1的电池，其中所述玻璃态在所述聚合物材料的熔融温度以下的温度存在。

4.权利要求1的电池，其中所述至少一种阳离子扩散离子包含碱金属、碱土金属、过渡金属、或后过渡金属。

5.权利要求4的电池，其中每升的固体离子传导聚合物材料有至少一摩尔所述阳离子扩散离子。

6.权利要求1的电池，其中所述固体离子传导聚合物材料由基础聚合物、电子受体和离子化合物的反应产物形成。

7.权利要求1的电池，其中所述固体离子传导聚合物材料是热塑性的。

8.权利要求1的电池，其中空气电极在其还原氧气时产生氢氧根离子，其中所述固体离子传导聚合物材料以离子方式传导氢氧根离子。

9.权利要求4的电池，其中所述阴离子 扩散离子 是氢氧根离子。

10.权利要求1的电池，其中所述固体离子传导聚合物材料的离子电导率是各向同性的。

11.权利要求1的电池，其中所述固体离子传导聚合物材料在室温下的离子电导率大于1×10^-4S/cm。

12.权利要求1的电池，其中所述固体离子传导聚合物材料在80℃下的离子电导率大于1×10^-3S/cm。

13.权利要求1的电池，其中所述固体离子传导聚合物材料在-40℃下的离子电导率大于1×10^-5S/cm。

14.权利要求1的电池，其中所述空气电极进一步包含第二电化学活性材料。

15.权利要求14的电池，其中所述第二电化学活性材料包含金属氧化物。

16.权利要求15的电池，其中所述金属氧化物是二氧化锰。

17.权利要求1的电池，其中所述第一电化学活性金属 包含锌。

18.权利要求1的电池，其中所述第一电化学活性金属 选自包含锌、铝、钙、镁、钾、钠或锂的组。

19.权利要求1的电池，其中所述电池是非水性的，且所述离子传导的绝缘非电化学活性材料包含固体离子传导聚合物材料。