一種鋰空氣電池及其制備方法
【專利摘要】本發明實施例提供了一種鋰空氣電池，包括：正極層、負極層和電解質層，正極層、負極層和電解質層容置在殼體形成的收容空間內，殼體臨近正極層并遠離負極層的一側設置有與殼體外空氣連通的通孔，正極層包括正極集流體和涂覆或熱壓在正極集流體上的具有氧還原能力的反應層，負極層包括具有嵌入和脫出鋰離子能力的鋰儲存層和涂覆或熱壓在鋰儲存層表面的鋰源負極活性材料層，電解質層夾設于正極層中的反應層與負極層之間。該鋰空氣電池解決了現有技術中鋰空氣電池因出現枝晶和“死鋰”等現象而導致循環性能和安全性能差的問題，并且制備工藝簡單、成本低、適于大規模工業化生產，具有極大的應用價值。本發明實施例還提供了一種鋰空氣電池的制備方法。
【專利說明】一種鋰空氣電池及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及二次電池【技術領域】，特別是涉及一種鋰空氣電池及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 鋰空氣電池是一種用鋰(單質或合金）做陽極，以空氣中的氧氣(或純氧）作為陰極 反應物的電池。其理論比能量高達11140Wh/kg，是鎳氫電池和鋰離子電池體系能量密度的 1-2個數量級，具有能量密度高、容易小型化和輕量化等優點，正日益引起世界各國研究者 的重視。
[0003] 鋰空氣電池的發展需要解決很多問題，例如，常規鋰空氣電池采用金屬鋰箔為負 極，當鋰空氣電池在充放電循環過程中，金屬鋰負極會不斷的溶解、沉積，易產生枝晶、"死 鋰"、界面惡化等現象，導致鋰空氣電池循環性能下降，嚴重時枝晶會刺穿隔膜與正極接觸 導致內部短路，具有發生起火或爆炸的安全隱患。因此，鋰空氣電池的循環性和安全性一直 存在問題，無法實現真正的商品化生產。
[0004] 為了改善金屬鋰負極的循環性能，解決其安全性問題，人們進行了很多方面的嘗 試。例如，在電解液中加入添加劑以形成保護膜、在金屬鋰負極表面用化學方法預處理形成 保護層、用保護劑對金屬鋰負極表面進行涂覆等，這些方法一定程度上增加了金屬鋰負極 的穩定性，但是，在經過多次循環后，在充放電的過程中，由于鋰離子的嵌入和脫出，保護層 變得不穩定而破裂，從而使大量的電解液溶液通過保護層上的縫隙與鋰金屬接觸，導致電 解液溶液的分解和容量的持續下降，嚴重時仍會產生枝晶等安全隱患。
【發明內容】
[0005] 有鑒于此，本發明實施例第一方面提供了一種鋰空氣電池，用以解決現有技術中 鋰空氣電池因出現枝晶和"死鋰"等現象而導致循環性能和安全性能差的問題，并且制備工 藝簡單、成本低、適于大規模工業化生產，因此具有較大的應用價值。本發明實施例第二方 面提供了一種鋰空氣電池的制備方法。
[0006] 第一方面，本發明實施例提供了一種鋰空氣電池，包括：正極層、負極層和電解質 層，所述正極層、負極層和電解質層容置在殼體形成的收容空間內，所述殼體臨近正極層并 遠離負極層的一側設置有與殼體外空氣連通的通孔，所述正極層包括正極集流體和涂覆或 熱壓在所述正極集流體上的具有氧還原能力的反應層，所述負極層包括具有嵌入和脫出鋰 離子能力的鋰儲存層和涂覆或熱壓在所述鋰儲存層表面的鋰源負極活性材料層，所述電解 質層夾設于所述正極層中的反應層與所述負極層之間。
[0007] 該鋰空氣電池作為二次電池使用時，在第一次放電過程中，具有鋰離子供給能力 的負極層鋰源負極活性材料層中的負極活性材料金屬鋰或含鋰的化合物放出鋰離子，所述 鋰離子通過電解質層進入正極層中的反應層，電子通過極耳供應給外電路導線，正極層通 過殼體上設置的與殼體外空氣連通的通孔從外界空氣環境中攝取氧，使得鋰離子、氧氣以 及通過外電路到達正極層的電子進行氧還原，在正極層生成Li氧化物(例如Li〇2和Li 202)。 在接下來的充電過程中，正極層的Li氧化物分解出Li離子，該Li離子通過電解質層進入 鋰儲存層并與鋰儲存層的材質發生反應形成嵌鋰狀態的石墨或鋰硅合金、鋰錫合金等。鋰 儲存層原本自身沒有鋰離子，在經過第一次充電過程后嵌入并儲存有Li離子，可用于后續 的放電過程。在接下來的鋰空氣電池的放電和充電過程中，鋰儲存層起到脫除和嵌入鋰離 子的作用，與正極層形成反應電極對，可反復循環使用。本發明實施例中負極活性材料層中 的負極活性材料金屬鋰或含鋰的化合物放出鋰離子，鋰源負極活性材料層在第一次放電后 全部消失，避免了現有技術中負極活性材料在循環使用過程中因溶解、沉積導致枝晶和"死 鋰"的問題，從而提高鋰空氣電池的循環性能和安全性能。
[0008]其中，正極層可以為常規鋰空氣電池所用的多孔空氣電極，其結構包括具有氧還 原能力的反應層，以及具有匯集電子能力的集流體。優選地，反應層的材質為具有導電能力 的碳基多孔材料。更優選地，碳基多孔材料為炭黑、乙炔黑、活性炭、碳納米管、碳纖維或介 孔碳。正極集流體的材質可以為碳材料也可以為金屬，形態可以為箔狀或網狀結構。優選 地，所述正極集流體為泡沫鎳或碳紙。
[0009]正極層還可以含有用于使反應層定形的粘結劑，粘結劑可以選自但不限于聚偏氟 乙烯（PVDF)、聚四氟乙烯（PTFE )和聚偏氟乙烯-六氟丙烯（PVDF-HFP )。正極層還可以含有 催化劑，催化劑可以選自但不限于二氧化錳和鈷酞菁。
[0010]負極層包括具有嵌入和脫出鋰離子能力的鋰儲存層。鋰儲存層可以是常規鋰離子 電池負極極片，包括碳族材料等。優選地，鋰儲存層由石墨類負極材料、硅系列負極材料、鍺 系列負極材料和錫系列負極材料中的一種與導電劑和粘結劑組成。更優選地，石墨類負極 材料為中間相碳微球（MCMB)、納米氧化硅和碳的復合材料或錫合金。
[0011]粘結劑可以選自但不限于聚偏氟乙烯（PVDF)、聚四氟乙烯（PTFE)和聚偏氟乙 烯-六氟丙烯（PVDF-HFP)。導電劑可以選自炭黑、乙炔黑、活性炭、碳納米管、碳纖維和介孔 碳。
[0012]優選地，所述鋰儲存層通過涂覆設置在負極集流體表面。負極集流體的形態可以 為箔狀或網狀結構。更優選地，所述負極集流體為銅箔。
[0013]負極層還包括具有鋰離子供給能力的鋰源負極活性材料層。優選地，鋰源負極活 性材料層的材質為鋰金屬、鋰合金、鋰氧化物或鋰氮化物。更優選地，鋰合金為鋰鋁合金、鋰 錫合金、鋰鉛合金或鋰硅合金，鋰氧化物為鋰鈦氧化物，鋰氮化物為鋰鈷氮化物、鋰鐵氮化 物或鋰錳氮化物。
[0014]通過控制鋰源負極活性材料層和鋰儲存層的質量，可以控制在第一次放電后鋰源 負極活性材料層完全消失，放出的鋰離子在后續的充電過程中嵌入鋰儲存層。鋰源負極活 性材料層完全消失，最大程度上避免了枝晶和"死鋰"等現象的出現，從而提高鋰空氣電池 的循環性能和安全性能。優選地，鋰源負極活性材料層的質量為鋰儲存層質量的10?20%。 更優選地，鋰源負極活性材料層的質量為鋰儲存層質量的 15%。
[0015]鋰源負極活性材料層設置在所述鋰儲存層表面。鋰源負極活性材料層和鋰儲存層 之間還可以通過極耳連接，極耳起到將電子傳遞給外電路導線的作用。
[0016]所述電解質層夾設于所述反應層與所述負極層之間，即所述反應層與所述負極層 之間通過所述電解質層連接，可以為反應層與鋰源負極活性材料層連接，也可以為反應層 與鋰儲存層連接。電解質層用于傳導鋰離子。電解質層的形態不限，可以為常規的液態電 解質、凝膠電解質、聚合物電解質或固態電解質，當電解質層為液態電解質時需配合隔絕正 極層和負極層防止正負極層短路的隔膜使用。
[0017] 殼體用于容置上述正極層、負極層和電解質層。殼體可以為常規鋰空氣電池的殼 體，通常為大氣開放型，可從外界空氣環境中攝入氧，其結構可包括用于連接和密封正極層 和負極層的密封圈，以及可以包括覆蓋在通孔表面的防水透氣膜。殼體形狀可以為但不限 于硬幣型、平板型、圓筒形和層壓型。殼體的材質可以為塑料或金屬材質。
[0018] 本發明實施例第一方面提供了一種鋰空氣電池，獲得了良好循環穩定性和安全性 能，并且制備工藝簡單、成本低、適于大規模工業化生產，因此具有極大的應用價值。
[0019] 第二方面，本發明實施例提供了一種鋰空氣電池的制備方法，包括以下步驟：
[0020] 正極層的制備：在所述正極集流體上涂覆具有氧還原能力的反應層，制得正極 層；
[0021] 負極層的制備：在具有嵌入和脫出鋰離子能力的碳族材料中，加入導電劑、粘結劑 和有機溶劑，混合制得漿料，將所述漿料烘干，從而制得鋰儲存層；將鋰源負極活性材料層 涂覆或熱壓在所述鋰儲存層表面，制得負極層；
[0022] 將所述正極層、所述負極層和電解質層裝入殼體形成的收容空間內，所述正極層 中的反應層與所述負極層之間夾設所述電解質層，所述殼體臨近正極層并遠離負極層的一 側設置有與殼體外空氣連通的通孔，組裝后制得鋰空氣電池。
[0023] 其中，正極層可以為常規鋰空氣電池所用的多孔空氣電極，其結構包括具有氧還 原能力的反應層，以及具有匯集電子能力的集流體。優選地，反應層的材質為具有導電能力 的碳基多孔材料。更優選地，碳基多孔材料為炭黑、乙炔黑、活性炭、碳納米管、碳纖維或介 孔碳。正極集流體的材質可以為碳材料也可以為金屬，形態可以為箔狀或網狀結構。優選 地，所述正極集流體為泡沫鎳或碳紙。
[0024]在所述正極集流體上設置具有氧還原能力的反應層的方法不限，例如，將具有氧 還原能力的反應層材料通過涂覆或熱壓的方法設置在正極集流體上。
[0025]涂覆或熱壓的方法中通常使用到用于使反應層定形的粘結劑，粘結劑可以選自但 不限于聚偏氟乙稀（PVDF)、聚四氟乙烯（PTFE)和聚偏氟乙烯-六氟丙烯（pVDF-HPP)。 [00 26]涂覆或熱壓的方法中還可以加入催化劑等，催化劑可以選自但不限于二氧化錳和 鈷酞菁。
[0027]負極層的制備包括取具有嵌入和脫出鋰離子能力的碳族材料，加入導電劑、粘結 劑和有機溶劑，烘干，制得鋰儲存層。
[0028]鋰儲存層可以是常規鋰離子電池負極極片，包括碳族材料等。優選地，鋰儲存層由 石墨類負極材料、硅系列負極材料、鍺系列負極材料和錫系列負極材料中的一種與導電劑 和粘結劑組成。更優選地，石墨類負極材料為中間相碳微球(MCMB )、納米氧化硅和碳的復 合材料或錫合金。導電劑可以選自炭黑、乙炔黑、活性炭、碳納米管、碳纖維和介孔碳。粘 結劑可以選自但不限于聚偏氟乙稀（PVDF)、聚四氟乙烯（ PTFE)和聚偏氟乙稀-六氟丙烯 (PVDF-HFP)。有機溶劑可以選自但不限于N-甲基-2-卩比咯燒酮（nmp)、n，N-二甲基甲酰胺 (DMF)和四氫呋喃（THF)。
[0029]烘干至有機溶劑完全揮發。優選地，烘干為于80?10(rC溫度下烘干 2?5小時。 [0030]優選地，鋰源負極活性材料層的材質為鋰金屬、鋰合金、鋰氧化物或鋰氮化物。更 優選地，鋰合金為鋰鋁合金、鋰錫合金、鋰鉛合金或鋰硅合金，鋰氧化物為鋰鈦氧化物，鋰氮 化物為鋰鈷氮化物、鋰鐵氮化物或鋰錳氮化物。
[0031] 優選地，所述混合制得漿料后將所述漿料涂覆在負極集流體上，然后烘干，制得涂 覆在負極集流體表面的鋰儲存層。負極集流體的形態可以為箔狀或網狀結構。優選地，所 述負極集流體為銅箔。
[0032] 通過控制鋰源負極活性材料層和鋰儲存層的質量，可以控制在第一次放電后鋰源 負極活性材料層完全消失，放出的鋰離子在后續的充電過程中嵌入鋰儲存層。鋰源負極活 性材料層完全消失，最大程度上避免了枝晶和"死鋰"等現象的出現，從而提高鋰空氣電池 的循環性能和安全性能。優選地，鋰源負極活性材料層的質量為鋰儲存層質量的10?20%。 更優選地，鋰源負極活性材料層的質量為鋰儲存層質量的15%。
[0033] 組裝：將正極層、負極層和電解質裝入殼體形成的收容空間內，組裝后制得鋰空氣 電池。
[0034]所述正極層中的反應層與所述負極層之間夾設所述電解質層，即所述反應層與所 述負極層之間通過所述電解質層連接，可以為鋰源負極活性材料層與電解質層連接，也可 以為鋰儲存層與電解質層連接。電解質層用于傳導鋰離子。電解質層的形態不限，可以為 常規的液態電解質、凝膠電解質、聚合物電解質或固態電解質，當電解質層為液態電解質時 需配合隔絕正極層和負極層防止正負極層短路的隔膜使用。
[0035]殼體用于容置上述正極層、負極層和電解質層。殼體可以為常規鋰空氣電池的殼 體，通常為大氣開放型，可從外界空氣環境中攝入氧，其結構可包括用于連接和密封正極層 和負極層的密封圈，以及可以包括覆蓋在通孔表面的防水透氣膜。殼體形狀可以為但不限 于硬幣型、平板型、圓筒形和層壓型。殼體的材質可以為塑料或金屬材質。
[0036]本發明實施例第二方面提供的一種鋰空氣電池的制備方法制備工藝簡單、成本 低、適于大規模工業化生產，具有極大的應用價值。
[0037]綜上所述，本發明實施例通過設置鋰源負極活性材料層和鋰儲存層，負極活性材 料層中的負極活性材料金屬鋰或含鋰的化合物放出鋰離子，鋰源負極活性材料層在第一次 放電后全部消失，避免了現f技術中負極活性材料在循環使用過程中因溶解、沉積導致枝 晶和"死鋰"的問題，從而提高鋰空氣電池的循環性能和安全性能。本發明實施例的優點根 據說明書是顯而易見的，或者可以通過本發明實施例的實施而獲知。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0038]圖1為本發明【具體實施方式】中鋰空氣電池的剖面結構示意圖（圖丨中未示殼體）； [0039]圖2為本發明【具體實施方式】中鋰空氣電池殼體的立體結構示意圖；
[0040]圖3為本發明【具體實施方式】中鋰空氣電池殼體的剖面結構示意圖。
【具體實施方式】
[_i u下所述本發明實施例的優選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技 術人員來說，在不脫離本發明實施例原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾這也噴進 和潤飾也視為本發明實施例的保護范圍。 一
[0042] 實施例一
[0043]圖1為本發明【具體實施方式】中鋰空氣電池的剖面結構示意圖（圖1中未示殼體)。 如圖1所示，本發明【具體實施方式】中的鋰空氣電池包括：正極層1、負極層2、電解質層3和 隔膜30,圖1中未示殼體，正極層1由正極集流體11和反應層12組成，負極層2由鋰儲存 層 21、負極集流體23和鋰源負極活性材料層22組成，鋰儲存層21通過涂覆設置在負極集 流體23的兩側表面，鋰源負極活性材料層22設置在鋰儲存層21表面，正極層1、負極層2 和隔膜30容置在殼體形成的收容空間內，電解質層3的材質在本實施例中為非水有機電解 質，充滿殼體內的剩余空間，反應層12與鋰儲存層21之間通過非水有機電解質連接。
[0044] 圖2為本發明【具體實施方式】中鋰空氣電池殼體4的立體結構示意圖，圖3為本發 明【具體實施方式】中鋰空氣電池殼體的剖面結構示意圖。如圖2和圖3所示，殼體4 一側設 置有與殼體外空氣連通的通孔40。
[0045] -種鋰空氣電池的制備方法，包括以下步驟：
[0046] 正極層1的制備：取正極集流體11泡沫鎳，依次用丙酮、去離子水清洗，在空氣中 日足干備用，以介孔碳為反應層I 2的原料與粘結劑聚偏氣乙稀混合，溶于有機溶劑N-甲基批 咯烷酮中，攪拌均勻，利用拉漿機涂覆在正極集流體11泡沫鎳上，置于80°C真空干燥12小 時，制得正極層1。
[0047]負極層2的制備：以中間相碳微球為鋰儲存層21的原料與導電劑KS改性石墨和 粘結劑聚偏氟乙烯混合，溶于有機溶劑N-甲基吡咯烷酮中，攪拌均勻，混合制得漿料，利用 拉漿機涂覆在負極集流體23銅箔上，置于80°C真空干燥5小時至有機溶劑N-甲基吡咯焼 酮完全揮發，在負極集流體23上制得鋰儲存層21，中間相碳微球、KS改性石墨、聚偏氟乙烯 和N-甲基吡咯烷酮的質量比為1:0. 〇3:0· 04:10。以鋰金屬箔為鋰源負極活性材料層22,設 置在所述鋰儲存層21表面，其中鋰源負極活性材料層22的質量為鋰儲存層21質量的15%， 制得負極層2。
[0048] 組裝：將正極層1、負極層2和隔膜30裝入不銹鋼殼體4形成的收容空間內，注入 非水有機電解質形成電解質層3，反應層12和鋰儲存層21通過電解質層3連接，殼體4臨 近正極層1并遠離負極層2的一側設置有與殼體外空氣連通的通孔40,組裝后制得鋰空氣 電池。非水有機電解質層3為鋰鹽LiPF 6溶于體積比為ι:ι:ι的pc:EMC:DMC非水有機溶 劑中形成的濃度為1M的液態電解質層。隔膜30為Cellgard隔膜。
[0049] 實施例二
[0050] 一種鋰空氣電池的制備方法，包括以下步驟：
[0051] 正極層的制備：取正極集流體碳紙在80°C溫度下真空干燥I2小時，備用，以介孔 碳為反應層的原料與粘結劑聚偏氟乙烯混合，溶于有機溶劑N-甲基吡咯烷酮中，攪拌均 勻，利用拉漿機涂覆在碳紙上，置于80°C真空干燥12小時，制得正極層。
[0052]負極層的制備：以納米氧化硅和碳復合材料（Si〇/ C)為鋰儲存層的原料與導電劑 KS改性石墨和粘結劑聚偏氟乙烯混合，溶于有機溶劑N-甲基吡咯烷酮中，攪拌均勻，利用 拉漿機涂覆在負極集流體銅箔上，置于100°C真空干燥2小時至有機溶劑N-甲基吡咯烷酮 完全揮發，制得鋰儲存層，納米氧化硅和碳復合材料（Si〇/C)、KS改性石墨、聚偏氟乙烯和 N-甲基吡咯烷酮的質量比為1:0. 1:0· 1:10。以鋰金屬箔為鋰源負極活性材料層，設置在所 述鋰儲存層表面，其中鋰源負極活性材料層的質量為鋰儲存層質量的12%，制得負極層。 [00 53]組裝：將正極層、負極層和電解質層裝入塑料殼體形成的收容空間內，反應層和鋰 儲存層通過凝膠電解質層連接，殼體臨近正極層并遠離負極層的一側設置有與殼體外空氣 連通的通孔，組雜鰣賴空氣電池。電麵層為聚合觸解廳纖乙煉-六氟丙烯。 [0054] 實施例三
[0055] -種鋰空氣電池的制備方法，包括以下步驟：
[0056] 正極層的制備：同實施例一。
[0057]>負極層的制備：以錫合金為鋰儲存層的原料與導電劑KS改性石墨和粘結劑聚偏 氟乙烯混合，溶于有機溶劑N-甲基吡咯烷酮中，攪拌均勻，利用拉漿機涂覆在負極集流體 銅箔上，置于90°C真空干燥3小時至有機溶劑N-甲基吡咯烷酮完全揮發，制得鋰儲存層，錫 合金、KS改性石墨、聚偏氟乙烯和 N-甲基吡咯烷酮的質量比為L〇· 2:〇_ 15h〇。以鋰金屬 箔$鋰源負極活性材料層，設置在所述鋰儲存層表面，并且鋰儲存層與鋰源負極活性材料 層通過極耳連接，其中鋰源負極活性材料層的質量為鋰儲存層質量的 15%，制得負極層。 [0058]組裝：將正極層、負極層和電解質層裝入塑料殼體形成的收容空間內，反應層和 鋰源負極活性材料層通過聚合物電解質層連接，殼體臨近正極層并遠離負極層的一側設置 有與殼體外空氣連通的通孔，組裝后制得鋰空氣電池。電解質層為聚合物電解質聚偏氟乙 烯-六氟丙烯。
[0059] 實施例四
[0060] -種鋰空氣電池的制備方法，包括以下步驟：
[0061] 正極層的制備：同實施例二。
[0062]負極層的制備：以鍺鈷合金為鋰儲存層的原料與導電劑KS改性石墨和粘結劑 聚偏氟乙烯混合，溶于有機溶劑N-甲基吡咯烷酮中，攪拌均勻，利用拉漿機涂覆在負極 集流體銅箔上，置于90°C真空干燥3小時至有機溶劑N-甲基吡咯烷酮完全揮發，負極集 流體上制得鋰儲存層，錫合金、KS改性石墨、聚偏氟乙烯和N-甲基吡咯烷酮的質量比為 1:0· 03:0. 04:10。以鋰金屬箔為鋰源負極活性材料層，設置在所述鋰儲存層21表面。其中 鋰源負極活性材料層的質量為鋰儲存層質量的20%，制得負極層。
[0063]組裝：將正極層、負極層和隔膜裝入不銹鋼殼體形成的收容空間內，注入非水有機 電解質形成電解質層，反應層和鋰儲存層通過電解質層連接，殼體臨近正極層并遠離負極 層的一側設置有與殼體外空氣連通的通孔，組裝后制得鋰空氣電池。非水有機電解質層為 鋰鹽LiPF 6溶于體積比為1:1:1的PC:EMC:DMC非水有機溶劑中形成的濃度為1M的液態電 解質層。隔膜為Cellgard隔膜。
[0064] 工作原理：
[0065] 該鋰空氣電池作為二次電池使用時，在第一次放電過程中，負極層鋰源負極活性 材料層中的負極活性材料放出鋰離子，所述鋰離子通過電解質層進入正極層中的反應層， 電子通過極耳供應給外電路導線，正極層通過殼體上設置的與殼體外空氣連通的通孔從外 界空氣環境中攝取氧，使得鋰離子、氧氣以及通過外電路到達正極層的電子進行氧還原，在 正極層生成Li氧化物(例如Li0 2和Li202)。在接下來的充電過程中，正極層的Li氧化物分 解出Li離子，該Li離子通過電解質層進入鋰儲存層并與鋰儲存層的材質發生反應形成嵌 鋰狀態的石墨或鋰硅合金、鋰錫合金等。鋰儲存層原本自身沒有鋰離子，在經過第一次充電 過程后嵌入并儲存有Li離子，可用于后續的放電過程。在接下來的鋰空氣電池的放電和充 電過程中，鋰儲存層起到脫除和嵌入鋰離子的作用，與正極層形成反應電極對，可反復循環 使用。
[0066] ?過控制鋰源負極活性材料層和鋰儲存層的質量，可以控制在第-次放電后鋰源 負極活性g料^完全麟，放出?猶離子在后續的充紐程巾嵌人碰額。源負極活 性材料層完全消失，最大程度上避免了枝晶和"死鋰，，等現象的出現，從而提高鋰空氣電池 的循環性能和安全性能。
[0067]本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例方法中的全部或部分流程，是可以 通過計算機程序來指令相關的硬件來完成，所述的程序可存儲于一計算機可讀取存儲介質 中，該程序在執行時，可包括如上述各方法的實施例的流程。其中，所述的存儲介質可為磁 碟、光盤、只讀存儲記憶體（Read-Only Memory，ROM)或隨機存儲記憶體（Random Access Memory，RAM)等。
【權利要求】
1. 一種鋰空氣電池，包括：正極層、負極層和電解質層，所述正極層、負極層和電解質 層容置在殼，形成的收容空間內，所述電解質層位于負極層和負極層之間，所述殼體臨近 正極層并遠離負極層的一側設置有與殼體外空氣連通的通孔，其特征在于，所述正極層包 括正極集流體和涂覆或熱壓在所述正極集流體上的具有氧還原能力的反應層，所述負極層 包括具有嵌入和脫出鋰離子能力的鋰儲存層和涂覆或熱壓在所述鋰儲存層表面的鋰源負 極活性材料層，所述電解質層夾設于所述正極層的反應層與所述負極層的鋰源負極活性材 料層之間。
2·如權利要求1所述的一種鋰空氣電池，其特征在于，所述鋰源負極活性材料層的材 質為鋰金屬、鋰合金、鋰氧化物或鋰氮化物。
3·如權利要求1或權利要求2所述的一種鋰空氣電池，其特征在于，所述鋰儲存層主要 由石墨類負極材料、硅系列負極材料、鍺系列負極材料和錫系列負極材料中的一種與導電 劑和粘結劑組成。
4.如權利要求1或權利要求2所述的一種鋰空氣電池，其特征在于，所述鋰源負極活性 材料層的質量為鋰儲存層質量的10?20%。
5·如權利要求1或權利要求2所述的一種鋰空氣電池，其特征在于，所述負極層還包括 負極集流體，所述負極集流體包覆在所述鋰儲存層內。
6· -種鋰空氣電池的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： 正極層的制備：在所述正極集流體上涂覆或熱壓具有氧還原能力的反應層，制得正極 層； 負極層的制備：在具有嵌入和脫出鋰離子能力的碳族材料中，加入導電劑、粘結劑和有 機溶劑進行混合制得漿料，將所述漿料烘干，從而制得鋰儲存層；將鋰源負極活性材料層涂 覆或熱壓在所述鋰儲存層表面,制得負極層； 組裝獲得鋰空氣電池：將所述正極層、所述負極層和電解質層裝入殼體的收容空間內， 在所述正極層的反應層與所述負極層的鋰源負極活性材料層之間夾設所述電解質層，并在 所述殼體臨近正極層并遠離負極層的一側開設與殼體外空氣連通的通孔。
7. 如權利要求6所述的一種鋰空氣電池的制備方法，其特征在于，所述鋰儲存層主要 由石墨類負極材料、硅系列負極材料、鍺系列負極材料和錫系列負極材料中的一種與導電 劑和粘結劑組成。 ~
8. 如權利要求6所述的一種鋰空氣電池的制備方法，其特征在于，所述鋰源負極活性 材料層的材質為鋰金屬、鋰合金、鋰氧化物或鋰氮化物。
9. 如權利要求Θ所述的一種鋰空氣電池的制備方法，其特征在于，所述鋰源負極活性 材料層的質量為鋰儲存層質量的10?20%。
10. 如權利要求6至9中任意一項中所述的一種鋰空氣電池的制備方法，其特征在于， 所述將所述漿料烘千，從而制得鋰儲存層包括混合制得漿料后將所述漿料涂覆在負極集流 體上，然后烘干，制得涂覆在負極集流體表面的鋰儲存層。
【文檔編號】H01M12/06GK104218275SQ201310211493
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年5月31日 優先權日:2013年5月31日
【發明者】宋洪峰 申請人:華為技術有限公司