專利名稱：一種正極分區(qū)模式鋰空氣電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋰空氣電池制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種正極分區(qū)模式鋰空氣電池。
背景技術(shù)：
鋰空氣電池是一種用鋰金屬作負極，以空氣中的氧氣作為正極反應(yīng)物的電池。放電過程負極的鋰釋放電子后成為鋰陽離子，鋰離子穿過電解質(zhì)材料，在正極與氧氣、以及從外電路流過來的電子結(jié)合生成氧化鋰(Li2O)或者過氧化鋰(Li2O2),并留在正極，鋰空氣電池的開路電壓為2. 91V。充電過程通過導(dǎo)線供應(yīng)電子，鋰離子由正極穿過液到達負極表面，在負極表面發(fā)生反應(yīng)生成金屬鋰，氧離子反應(yīng)生成氧，產(chǎn)生的電子供應(yīng)給導(dǎo)線。鋰空氣電池比鋰離子電池具有更高的能量密度，因為其正極(以多孔碳為主)很輕，且氧氣從環(huán)境中獲取而不用保存在電池里。理論上，由于氧氣作為正極反應(yīng)物不受限，該電池的容量僅取決于鋰電極，其比能為5，210Wh/kg(包括氧氣質(zhì)量)，或11，140Wh/kg (不包括氧氣)。相對與其他的金屬空氣電池，鋰空氣電池具有更高的比能量。因此，鋰空氣電池以其高的理論比容量和比能量以及對環(huán)境友好等特性而成為目前備受關(guān)注的能量轉(zhuǎn)換體系。由于放電產(chǎn)物氧化鋰不溶解在有機電解液中，因此放電產(chǎn)物只能在有氧負離子或過氧負離子的空氣電極上沉積，在陽極過量的情況下，放電的終止是由于放電產(chǎn)物堵塞空氣電極孔道所致。如何解決上述問題，成為了鋰空氣電池能否得到成功應(yīng)用的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種正極分區(qū)模式鋰空氣電池，克服放電產(chǎn)物不易分解，沉積在電極表面，堵塞電極孔道導(dǎo)致放電終止的問題。一種正極分區(qū)模式鋰空氣電池，該電池的正極分成相互交錯分布的放電區(qū)與充電區(qū)，放電區(qū)采用MnO2、！^e2O3或Co3O4催化劑，充電區(qū)采用鉬合金催化劑。所述Pt合金催化劑為PtAu、PtPd、PtAuPd催化劑。所述放電區(qū)采用的催化劑載量為0.5-5mg/cm2，充電區(qū)采用的催化劑載量為 0. 2-2mg/cm2。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的正極分區(qū)模式鋰空氣電池克服了放電產(chǎn)物不易分解，沉積在電極表面，堵塞電極孔道導(dǎo)致放電終止的問題。鋰空氣電池的充放電次數(shù)可以提高到70次以上。


圖1為正極分區(qū)模式鋰空氣電池正極結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，1-放電區(qū)、2-充電區(qū)。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步說明。
實施例1本實施例正極分區(qū)模式鋰空氣電池正極結(jié)構(gòu)如圖1所示，該電池的正極分成相互交錯分布的放電區(qū)與充電區(qū)，其中放電區(qū)采用MnO2催化劑，充電區(qū)采用PtAu催化劑，MnO2 催化劑載量為0. 5mg/cm2, PtAu催化劑載量為0. 5mg/cm2。該電池結(jié)構(gòu)充放電過程相對獨立，放電過程中，在MnO2催化劑的作用下，鋰離子與氧離子結(jié)合生成放電產(chǎn)物氧化鋰，產(chǎn)物沉積在MnA催化劑的周圍，即PtAu催化劑的表面； 在充電過程中，在PtAu催化劑的作用下，氧化產(chǎn)物氧化鋰將分解為鋰離子與氧離子。鋰空氣電池的充放電次數(shù)可以提高到70次以上。實施例2本實施例正極分區(qū)模式鋰空氣電池正極結(jié)構(gòu)如圖1所示，該電池的正極分成相互交錯分布的放電區(qū)與充電區(qū)，其中放電區(qū)采用狗203催化劑，充電區(qū)采用PtPd催化劑，F(xiàn)e2O3 催化劑載量為lmg/cm2，PtPd催化劑載量為0. ang/cm2。該電池結(jié)構(gòu)充放電過程相對獨立，放電過程中，在!^e2O3催化劑的作用下，鋰離子與氧離子結(jié)合生成放電產(chǎn)物氧化鋰，產(chǎn)物沉積在I^e2O3催化劑的周圍，即PtPd催化劑的表面；在充電過程中，在PtPd催化劑的作用下，氧化產(chǎn)物氧化鋰將分解為鋰離子與氧離子。鋰空氣電池的充放電次數(shù)可以提高到70次以上。實施例3本實施例正極分區(qū)模式鋰空氣電池正極結(jié)構(gòu)如圖1所示，該電池的正極分成相互交錯分布的放電區(qū)與充電區(qū)，其中放電區(qū)采用Co3O4催化劑，充電區(qū)采用PtAuPd催化劑， Co3O4催化劑載量為4. 5mg/cm2, PtAuPd催化劑載量為1. 5mg/cm2。該電池結(jié)構(gòu)充放電過程相對獨立，放電過程中，在Co3O4催化劑的作用下，鋰離子與氧離子結(jié)合生成放電產(chǎn)物氧化鋰，產(chǎn)物沉積在Co3O4催化劑的周圍，S卩PtAuPd催化劑的表面；在充電過程中，在PtAuPd催化劑的作用下，氧化產(chǎn)物氧化鋰將分解為鋰離子與氧離子。 鋰空氣電池的充放電次數(shù)可以提高到70次以上。
權(quán)利要求
1.一種正極分區(qū)模式鋰空氣電池，其特征在于，該電池的正極分成相互交錯分布的放電區(qū)與充電區(qū)，放電區(qū)采用MnA、Fe2O3或Co3O4催化劑，充電區(qū)采用鉬合金催化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種正極分區(qū)模式鋰空氣電池，其特征在于，所述Pt合金催化劑為 PtAu、PtPd、PtAuPd 催化劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種正極分區(qū)模式鋰空氣電池，其特征在于，所述放電區(qū)采用的催化劑載量為0. 5-5mg/cm2，充電區(qū)采用的催化劑載量為0. 2-ang/cm2。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于鋰空氣電池制備技術(shù)領(lǐng)域的一種正極分區(qū)模式鋰空氣電池。該電池的正極分成相互交錯分布的放電區(qū)與充電區(qū)，放電區(qū)采用MnO2、Fe2O3或Co3O4催化劑，充電區(qū)采用鉑合金催化劑。本發(fā)明的正極分區(qū)模式鋰空氣電池克服了放電產(chǎn)物不易分解，沉積在電極表面，堵塞電極孔道導(dǎo)致放電終止的問題，鋰空氣電池的充放電次數(shù)可以提高到70次以上。
文檔編號H01M4/90GK102376998SQ20111032437
公開日2012年3月14日 申請日期2011年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月22日
發(fā)明者王誠, 蒲薇華, 蔡克迪, 鄧長生, 高勇 申請人:清華大學(xué)