[发明专利]基于金属集流体的锂空气/氧气电池及其制备方法

摘要

本发明公开了基于金属集流体的锂空气/氧气电池及其制备方法，所述方法采用物理激光扫描在金属集流体表面生成带氧空位的金属氧化层。其优点主要有：金属集流体具有较好的导电性，有利于反应过程中电子的传输；纳米多孔绒毛层原位生长在衬底表面，附着稳定，保护基底不被腐蚀；引入氧空位，电子导电率高；通过控制激光扫描的速度，可以实现氧空位的含量控制；此制备方法时间短、效率高、工艺简单。利用本发明制备的负载有纳米粒子的金属集流体作为锂空气/氧气电池自支撑空气电极的催化层，可以避免碳材料和粘结剂使用引起的副反应，有效降低电池的充电电压，提高电池能量效率，改善其循环性能，从而延长电池寿命。

主权项

1.基于金属集流体的锂空气/氧气电池的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：第1步、采用高能激光束扫描法，利用波长为532nm的线性偏振激光对金属基底进行辐照，重复照射频率为30‑60kHz，脉冲持续时间为5‑15ns，脉冲能量为0.2‑0.8mJ；第2步、配置平场聚焦物镜，f＝160mm的双振镜扫描仪用于在x‑y方向对激光束进行聚焦和扫描；第3步、控制激光扫描速度在200‑600mm·s‑1，得到沉积纳米多孔绒毛状结构的金属集流体；第4步、在金属集流体表面磁控溅射金属纳米粒子，控制功率为50‑120W，溅射时间为1‑10min，得到锂空气电池的空气电极(2)，烘干；第5步、在氩气氛围的手套箱内，组装纽扣式锂空气电池，将带有圆孔的电池壳正极(1)、空气电极(2)、滴有电解液的锂电隔膜(3)和吸液膜(4)、锂片(5)、不锈钢垫片(6)、弹簧片(7)和电池壳负极(8)依次叠加；第6步、将第5步组装好的纽扣式锂空气电池置于纽扣电池封装机上进行封装。