[发明专利]包含高浓度电解质的钠-空气电池

说明书

本发明涉及包含高浓度电解质的钠‑空气电池，所述高浓度电解质可以增加钠‑空气电池中电池材料和放电产物的化学稳定性。使用包含醚基溶剂和浓度为4M或更小但超过0.5M的钠盐的液体电解质可以显著增加钠‑空气电池的化学稳定性并且可以抑制在阳极上形成树枝状晶体。

技术领域

本发明涉及包含高浓度电解质的钠-空气电池，所述高浓度电解质可以增加钠-空气电池中电池材料和放电产物的化学稳定性。

背景技术

作为下一代高容量电池而受到关注的锂空气电池由于使用了轻质的氧气而表现出高能量密度。然而，目前的锂空气电池效率低并且其可逆性差。

作为替代方案，韩国专利申请公开号10-2014-0144245公开了一种钠-空气电池。与锂空气电池不同，钠-空气电池以超氧化物的形式产生放电产物，并具有相当低的充电过电压，高效率和大容量。

钠-空气电池形成与最初报道的那些不同的放电产物。这可能是由于电池系统的化学敏感性。由于这导致低效率，所以这种钠-空气电池未能达到预期。具体地，在现有理论中，作为钠-空气电池的放电产物的超氧化钠可以在液体电解质中溶解和解离并因此产生钠离子和氧自由基阴离子。产生的氧自由基阴离子显示出与电池中的液体电解质(如活性氧)的高反应性，因此可能在电池中发生副反应，从而形成副产物。与作为初始放电产物的超氧化钠相比，这种副产物在充电时需要高的过电压。这对于钠-空气电池是不期望的。

因此，迫切需要用于防止作为放电产物的超氧化钠的溶解并且增加过氧化钠化学稳定性从而最小化电池中的副反应的技术。

公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不可以被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面旨在提供一种钠-空气电池，其可以防止放电产物在液体电解质中溶解和解离从而具有优异的化学稳定性和高效率。

本发明的方面并不限于上述内容，并且能够通过以下描述而清楚地理解并且通过权利要求书中描述的手段及其组合来实现。

本发明的各个方面旨在提供一种如下所述的钠-空气电池。

根据本发明的示例性实施方案的钠-空气电池包括包含钠的阳极、阴极和液体电解质。在各种示例性实施方案中，所述液体电解质包含醚基溶剂和钠盐，所述钠盐的浓度为约4M或更小但超过约0.5M(例如，约0.5M、约0.6M、约0.7M、约0.8M、约0.9M、约1M、约1.1M、约1.2M、约1.3M、约1.4M、约1.5M、约1.6M、约1.7M、约1.8M、约1.9M、约2M、约2.1M、约2.2M、约2.3M、约2.4M、约2.5M、约2.6M、约2.7M、约2.8M、约2.9M、约3M、约3.1M、约3.2M、约3.3M、约3.4M、约3.5M、约3.6M、约3.7M、约3.8M、约3.9M、或约4M)。

在本发明的各种示例性实施方案中，所述液体电解质可以包括的钠盐的浓度为约3M至约4M(例如，约3M、约3.1M、约3.2M、约3.3M、约3.4M、约3.5M、约3.6M、约3.7M、约3.8M、约3.9M、或约4M)。

在本发明的各种示例性实施方案中，醚基溶剂可以选自二甘醇二甲醚(DEGDME)、四甘醇二甲醚(TEGDME)、二甲氧基乙烷(DME)及其组合。

在本发明的其它示例性实施方案中，钠盐可以选自NaPF₆、NaBF₄、NaClO₄、NaAsF₆、NaCF₃SO₃、NaN(SO₂F)₂、Na₂SiF₆、NaSbF₆、NaAlCl₄及其组合。