未经碳涂覆的铝基 体相比时，使用经碳涂覆的铝基体具有以下优势:其对活性材料具有更优异的附着性、具有 较低的接触电阻，并且防止由多硫化合物引起的铝腐蚀。集电体的形式可以是多样的，其包 括膜、片、箱、网、多孔骨架、泡沫或非织造布形式等。
[0076] 锂-空气电池还可包括设置在正电极和负电极之间的隔膜。位于正电极和负电极 之间的隔膜使正电极与负电极隔开并绝缘，并且使锂离子能够在正电极和负电极之间传 输，并且可以没有限制地使用，只要该隔膜仅使锂离子通过而阻挡其余离子即可。例如，隔 膜可由多孔不导电或绝缘材料形成。更具体地，其实例可包括聚合物非织造布如由聚丙烯 制成的非织造布或由聚亚苯基硫醚制成的非织造布，或者基于烯烃的树脂如聚乙烯或聚丙 烯的多孔膜，并且可以组合这些中的两种或更多种类型。这样的隔膜可以是独立的构件如 膜，或添加至正电极和/或负电极的涂覆层。隔膜浸入电解质，并且还可用作电解质的支持 物。
[0077] 锂-空气电池的形状没有限制，并且其实例可包括硬币型、平板型、圆柱型、角型、 纽扣型、片型或层叠型。
[0078] 本公开内容的一个实施方案提供了包括锂-空气电池作为单体电池的电池模块。 所述电池模块可以通过在根据本公开内容一个实施方案的锂-空气电池之间插入双极板堆 叠而形成。所述双极板可以是多孔的使得从外部供给的空气可以供给至每个锂-空气电池 中包括的正电极。例如，可包括多孔不锈钢或多孔陶瓷。
[0079]所述电池模块可特别用作电动车辆、混合动力电动车辆、插电式混合动力电动车 辆或电力存储系统的电源。
[0080] 发明方式
[0081] 在下文中，将参考具体描述本公开内容的实施例和比较例来详细地描述本公开内 容。然而，应理解，根据本公开内容的实施例可以修改成多种其他形式，并且本公开内容的 范围不解释为限于下述实施例。为了更完整地说明本公开内容，向本领域的普通技术人员 提供了本公开内容的实施例。
[0082] 〈实施例1>
[0083] 在A1箱上加工直径为1mm的孔，使得基于直径为19mm的圆形电极上包含38至42个 孔，并且制备厚度为20μπι的正电极集电体。接着，如下制备电极浆料：以6:2:2的重量比混合 科琴黑、氧化钌和PVDF粘合剂，并且然后以相对于固体含量的按重量计1300%向其添加和 混合匪Ρ。正电极经如下制备:将经加工的Α1箱表面涂覆至30μπι的厚度，并且然后将所得物 在120°C下真空干燥12小时。这样加工成直径为19mm的圆形电极，并且然后用于单电池组 装。使用1M的LiTESl电解质盐和TE⑶ME溶剂制备电解质，将负电极加工成直径为16mm的圆 形电极并使用。作为隔膜，使用直径为19mm的圆形玻璃纤维（由GE Healthcare Company制 造，GF/C，商标名Whatman)组装直径为20mm且厚度为32mm的硬币电池。
[0084]〈比较例1>
[0085] 使用碳纸（由Toray Industries，Inc ·制造，TGP-H-030)作为正电极集电体以与实 施例1相同的方式组装电池。
[0086]〈测试例〉放电测量
[0087] 使用恒电位仪（由bio-Logic SAS制造，VMP3)进行电池放电测试。使用电压截止法 通过施加相对于电极(科琴黑和氧化钌)重量的100mA/g的电流密度对电池进行放电，将下 限电压设定为2. OV，并且对实施例1和比较例1中制备的硬币电池进行电化学测试。在封闭 空间内，用纯氧填充所制备的电池至1.5个大气压，并且在提供5小时的充分润湿时间使得 电解质足以渗入电极和隔膜之后开始测试。
[0088] 测量结果示于图2中。图2中的曲线图示出了实施例1和比较例1的放电曲线，并且 实施例1的放电电压高于比较例1的放电电压。这表示发生放电反应的电阻较小。此外，从大 放电容量判断可以看出，当使用在铝箱上加工的孔来供氧时，在供氧方面没有容量限制。
[0089] 在上文中，通过参考附图对本公开内容的实施例进行了说明，然而，本公开内容不 限于所述实施例，并且可以以多种其他形式来制备，并且本公开内容相关领域的技术人员 将能够理解，本公开内容可以以其他特定形式进行发明而不改变其技术构思或必要特征。 因此，应理解，上述实施例在所有方面仅是为了说明的目的，并且不限制本公开内容。
【主权项】
1. 一种用于锂-空气电池的正电极，其包括： 用多孔金属形成的正电极集电体;和 设置在所述正电极集电体上并且包含导电材料和用于氧还原的催化剂的正电极活性 层。2. 权利要求1所述的用于锂-空气电池的正电极，其中所述多孔金属的孔径大于或等于 20纳米并且小于或等于1毫米。3. 权利要求1所述的用于锂-空气电池的正电极，其中所述多孔金属包括金属箱、金属 网或金属泡沫。4. 权利要求1所述的用于锂-空气电池的正电极，其中所述多孔金属包括选自周期表中 IA族至VA族元素和IB族至VIIIB族元素中的任一种，或者两种或更多种的合金。5. 权利要求1所述的用于锂-空气电池的正电极，其中所述多孔金属包括选自以下中的 任一种，或者两种或更多种的合金:铁、不锈钢、铝、铜、镍、锌、镁、锡、钛、锰、铬、铟、铂、钌、 铑、钯、锇、铱、金和银。6. 权利要求1所述的用于锂-空气电池的正电极，其中所述正电极集电体的厚度大于或 等于10微米并且小于或等于50微米。7. 权利要求1所述的用于锂-空气电池的正电极，其中所述正电极活性层的厚度大于或 等于10微米并且小于或等于100微米。8. 权利要求1所述的用于锂-空气电池的正电极，其中所述导电材料包括选自碳素材 料、导电聚合物、导电纤维和金属粉末中的一种，或者两种或更多种的混合物。9. 权利要求1所述的用于锂-空气电池的正电极，其中所述导电材料包括选自以下中的 一种、两种或更多种:介孔碳、石墨、石墨烯、炭黑、乙炔黑、高导电乙炔碳黑、科琴黑、碳纳米 管、碳纤维、富勒稀、活性炭、聚苯胺、聚噻吩、聚乙炔、聚啦略、碳纤维、金属纤维、碳氟化合 物粉末、铝粉和镍粉。10. 权利要求1所述的用于锂-空气电池的正电极，其中所述用于氧还原的催化剂包括 选自贵金属、非金属、金属氧化物和有机金属配合物中的一种、两种或更多种。11. 权利要求1所述的用于锂-空气电池的正电极，其中所述用于氧还原的催化剂包括 选自以下中的一种、两种或更多种:铂、金、银、硼、氮、硫、氧化锰、氧化镍、氧化钴、氧化钌、 金属卟啉和金属酞菁。12. -种用于制备锂-空气电池的正电极的方法，所述方法通过在由多孔金属形成的正 电极集电体表面上涂覆正电极材料来形成正电极活性层，所述正电极材料包含导电材料和 用于氧还原的催化剂。13. 权利要求12所述的用于制备锂-空气电池的正电极的方法，其中所述涂覆使用减压 过滤法、浸涂法或丝网印刷法来进行。14. 一种锂-空气电池，其包括： 权利要求1至11中任一项所述的正电极； 与所述正电极相对布置并且接受和释放锂离子的负电极;和 设置在所述负电极和所述正电极之间的电解质。15. 权利要求14所述的锂-空气电池，其中所述负电极包含选自以下的材料:锂金属、基 于锂金属的合金、锂化合物和锂嵌入材料。16. 权利要求14所述的锂-空气电池，其还包括： 在所述正电极和所述负电极之间的隔膜/板。17. -种电池模块，其包括权利要求14所述的锂-空气电池作为单体电池。
【专利摘要】本发明涉及用于锂-空气电池的正电极及其制造方法。根据本发明的用于锂-空气电池的正电极可有利地改善电极的导电性和机械强度并提高电极的负载水平。
【IPC分类】H01M4/13, H01M4/64, H01M12/06
【公开号】CN105453307
【申请号】CN201480043793
【发明人】金有美, 张民哲, 孙炳国, 朴奇秀
【申请人】株式会社Lg化学
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2014年9月12日
【公告号】EP3018735A1, US20160190606, WO2015037950A1