[发明专利]金属-空气电池

权利要求书

1.一种金属-空气电池，包括：

包含金属的负极；

与所述负极间隔开的正极；以及

在所述负极与所述正极之间的隔板，

其中所述正极包括：

包含第一导电材料的第一正极层，和

设置在所述第一正极层上的第二正极层，所述第二正极层包含第二导电材料，以及

其中所述第一正极层提供金属离子转移路径，所述第二正极层提供电子转移路径。

2.根据权利要求1所述的金属-空气电池，其中所述第二正极层在所述第一正极层的一部分上。

3.根据权利要求1所述的金属-空气电池，其中：

所述第一正极层的阳离子传导率大于所述第一正极层的电子传导率，

所述第二正极层的电子传导率大于所述第二正极层的阳离子传导率，

所述第二正极层的电子传导率大于所述第一正极层的电子传导率，以及

所述第一正极层的阳离子传导率大于所述第二正极层的阳离子传导率。

4.根据权利要求1所述的金属-空气电池，其中所述金属-空气电池具有由等式1表示的每电流密度允许的过电压：

η/J＝R₁h+R₂l (1)

其中，η是允许的过电压，J是电流密度，R₁是所述第一正极层的离子电阻，R₂是所述第二正极层的离子电阻，h是所述第一正极层的厚度，l是所述第二正极层的厚度，

其中η大于0伏且小于或等于1伏，J大于或等于0.2mA/cm²且小于或等于10mA/cm²。

5.根据权利要求1所述的金属-空气电池，其中所述正极包括含孔层，所述含孔层包括孔。

6.根据权利要求5所述的金属-空气电池，其中所述含孔层的孔隙率小于或等于90体积百分比。

7.根据权利要求5所述的金属-空气电池，其中所述含孔层的比表面积大于或等于10平方米每克。

8.根据权利要求1所述的金属-空气电池，其中所述第一导电材料和所述第二导电材料独立地包含锂氧化物、钠氧化物或其组合。

9.根据权利要求1所述的金属-空气电池，其中所述第一导电材料包含锂钛氧化物、锂锰氧化物、锂钴氧化物、锂锰镍氧化物、锂镍锰钴氧化物、锂镍氧化物、锂铁磷酸盐、锂铁锰磷酸盐、锂镧钛氧化物、锂铝钛磷酸盐、锂锌锗氧化物、锂磷氮氧化物或其组合，以及

所述第二导电材料包含锂钛氧化物、锂锰氧化物、锂钴氧化物、锂锰镍氧化物、锂镍锰钴氧化物、锂镍氧化物、锂铁磷酸盐、锂铁锰磷酸盐、锂镧钛氧化物、锂铝钛磷酸盐、其还原材料或其组合。

10.根据权利要求1所述的金属-空气电池，其中所述第一导电材料和所述第二导电材料独立地包含具有钙钛矿结构、反钙钛矿结构、层状结构、尖晶石结构、钠超离子导体型结构或其组合的无机材料。

11.根据权利要求1所述的金属-空气电池，其中所述第一导电材料和所述第二导电材料各自包含无机固体化合物。

12.根据权利要求1所述的金属-空气电池，其中所述正极包括无有机电解质的电极。

13.根据权利要求1所述的金属-空气电池，其中所述正极包括空的空间，所述空的空间被配置为接收由电化学反应产生的反应产物，并且所述空的空间包括无电解质区域。

14.根据权利要求1所述的金属-空气电池，还包括设置在所述第二正极层的表面上的气体扩散层。

15.根据权利要求1所述的金属-空气电池，其中所述隔板包括固体电解质。