用於鋰空氣電池的電解質及包括其的鋰空氣電池的製作方法
2023-06-12 03:02:36
專利名稱：用於鋰空氣電池的電解質及包括其的鋰空氣電池的製作方法
技術領域：
本公開內容涉及用於鋰空氣電池的電解質及包括其的鋰空氣電池。
背景技術：
鋰空氣電池包括其中鋰離子能嵌入和能脫嵌的負極、包括作為正極活性物質的氧氣和氧的氧化還原催化劑的正極、以及在所述正極和負極之間的鋰離子傳導介質。鋰空氣電池具有3000Wh/kg或更大的理論能量密度，其是鋰離子電池的理論能量密度的約10倍大。另外，鋰空氣電池是環境安全的且具有比鋰離子電池好的穩定性。因此，已積極開發鋰空氣電池。鋰空氣電池可使用含水電解質或非水電解質作為鋰離子傳導介質。但是，電解質的蒸發使電池的性能退化，且因此防止其的方法是期望的。
發明內容
提供蒸發被抑制的用於鋰空氣`電池的電解質和包括該電解質的具有改善的電特性的鋰空氣電池。另外的方面將在隨後的描述中部分地闡明，且部分地將從所述描述明晰，或者可通過所提供的實施方式的實踐獲知。根據本發明的一方面，鋰空氣電池包括:其中鋰離子能嵌入和能脫嵌的負極；鋰離子傳導固體電解質膜；和使用氧氣作為正極活性物質的正極，其中在所述鋰離子傳導固體電解質膜和所述正極之間包括電解質，所述電解質包括鋰離子傳導聚合物、由下式I表示的化合物和鋰鹽:式I
權利要求
1.空氣電池，包括: 其中鋰離子能嵌入和能脫嵌的負極； 鋰離子傳導固體電解質膜；和 使用氧氣作為正極活性物質的正極， 其中在所述鋰離子傳導固體電解質膜和所述正極之間包括電解質，所述電解質包括鋰離子傳導聚合物、由下式I表示的化合物和鋰鹽:
2.利要求1的鋰空氣電池，其中所述鋰離子傳導聚合物為親水性基體聚合物。
3.利要求2的鋰空氣電池，其中所述親水性基體聚合物各自為選自如下的一種或多種:氧化烯聚合物、親水性丙烯酸類聚合物、和親水性甲基丙烯酸類聚合物。
4.利要求1的鋰空氣電池，其中所述式I的化合物各自包括: 其各自為氫原子或Cl-ClO烷基的R1和R6 ； 其各自為氫原子或Cl-ClO烷基的R2-R5 ;和 n在1-8的範圍內。
5.利要求1的鋰空氣電池，其中所述式I的化合物為四甘醇二甲醚(CH3O- (CH2CH2O) 4-CH3)。
6.利要求1的鋰空氣電池，其中所述鋰離子傳導聚合物為基於氧化烯的聚合物。
7.利要求1的鋰空氣電池，其中所述鋰離子傳導聚合物的濃度在1-90重量份的範圍內，基於100重量份的在所述電解質中的所述式I的化合物。
8.利要求1的鋰空氣電池，其中所述電解質進一步包括選自非質子溶劑和水的一種或多種。
9.利要求1的鋰空氣電池,其中所述鋰鹽的濃度在0.1-70重量份的範圍內，基於所述式I的化合物和所述鋰離子傳導聚合物的100重量份的總重量。
10.利要求1的鋰空氣電池，其中所述鋰離子傳導固體電解質膜設置在所述負極和所述正極之間，並形成在所述負極的一個表面上。
11.利要求1的鋰空氣電池，其中所述電解質的一部分或全部浸潰在所述正極中。
12.利要求1的鋰空氣電池，其中所述鋰離子傳導固體電解質膜包括選自無機材料和固體聚合物電解質組分的一種或多種。
13.利要求1的鋰空氣電池，其中所述鋰離子傳導固體電解質膜為玻璃-陶瓷固體電解質、或者所述玻璃-陶瓷固體電解質和固體聚合物電解質的堆疊結構。
14.利要求1的鋰空氣電池，其中在所述負極和所述鋰離子傳導固體電解質膜之間進一步包括第二電解質。
15.利要求14的鋰空氣電池，其中所述第二電解質為包括非水溶劑和鋰鹽的液體電解質、無機固體電解質膜、固體聚合物電解質膜、或其組合。
16.利要求1的鋰空氣電池，其中在所述鋰離子傳導固體電解質膜和所述正極之間進一步設置隔板。
17.利要求1的鋰空氣電池，其中所述正極包括多孔碳材料。
18.利要求1的鋰空氣電池，其中所述電解質為通過在40-80°C範圍內的溫度下混合所述鋰離子傳導聚合物、所述式I的化合物和所述鋰鹽得到的產物。
19.於鋰空氣電池的電解質，所述電解質包括鋰離子傳導聚合物、由下式I表示的化合物和鋰鹽: 式1
20.利要求19的用於鋰空氣電池的電解質，其中所述鋰離子傳導聚合物為親水性基體聚合物。
21.利要求20的用於鋰空氣電池的電解質，其中所述親水性基體聚合物各自為選自如下的一種或多種:氧化烯聚合物、親水性丙烯酸類聚合物、和親水性甲基丙烯酸類聚合物。
22.利要求19的用於鋰空氣電池的電解質，其中所述式I的化合物為四甘醇二甲醚(CH3O- (CH2CH2O) 4-CH3) ο
23.利要求19的用於鋰空氣電池的電解質，其中所述鋰離子傳導聚合物為基於氧化烯的聚合物。
24.利要求19的用於鋰空氣電池的電解質，其中所述鋰離子傳導聚合物的濃度在1-90重量份的範圍內，基於100重量份的在所述電解質中的所述式I的化合物。
25.空氣電池，其中所述電池包括權利要求19-24中任一項的電解質。
全文摘要
本發明提供用於鋰空氣電池的電解質及包括其的鋰空氣電池。所述鋰空氣電池包括在正極和鋰離子傳導固體解質膜之間的電解質，所述電解質包括鋰離子傳導聚合物和鋰鹽。所述鋰離子傳導聚合物為親和性基體聚合物。
文檔編號H01M12/08GK103094643SQ20121039261
公開日2013年5月8日 申請日期2012年10月16日 優先權日2011年10月27日
發明者李東埈, V.羅伊弗, 柳永均, 林東民, 樸珉植, 馬祥福, 山本治, 今西誠之, 武田保雄 申請人:三星電子株式會社, 國立大學法人三重大學