一種鋰可充放電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種鋰可充放電池，其負(fù)極為金屬鋰，其正極為工作氣體，其特征在于工作氣體為二氧化碳或二氧化碳和氧氣的混合氣體，在工作中消耗二氧化碳，有利于緩解溫室氣體效應(yīng)。
【專利說明】-種鋰可充放電池

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種正極為氣體的可充放鋰電池，尤其涉及一種正極為含二氧化碳的 氣體的可充放鋰電池。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，鋰離子電池已經(jīng)廣泛應(yīng)用于手機(jī)、筆記本、攝像機(jī)等電子產(chǎn)品中，技術(shù)日趨 成熟。但是人們對(duì)能源的渴求迫切希望將鋰離子電池應(yīng)用在電動(dòng)汽車以及儲(chǔ)能等方面。目 前商品化的鋰離子電池普遍采用LiC 〇02正極、LiMn204正極或LiFeP04正極與石墨化碳負(fù)極 材料體系，該體系限制了電池的能量密度。開發(fā)新的電極材料體系以提高電池的能量密度 是目前研究的熱點(diǎn)。
[0003] 近幾年來(lái)，發(fā)展出了一種新型的鋰氧電池，以鋰金屬為負(fù)極，以氧氣為正極，其結(jié) 構(gòu)如圖1所示。這種鋰氧電池包括鋰金屬負(fù)極1、集流體4及其上的正極活性物質(zhì)3以及 正極活性物質(zhì)3與負(fù)極1之間的隔膜2和電解液，其中隔膜2浸在電解液中，正極活性物質(zhì) 3用于容納作為正極的氧氣，通常由碳黑等易吸附氣體的物質(zhì)構(gòu)成，還可以包含催化劑材料 等，集流體4為透氣性材料，用于支撐正極活性物質(zhì)3并向其中傳輸氧氣且傳導(dǎo)電流，隔膜 2可將氧氣與負(fù)極隔離，同時(shí)允許電解液中傳導(dǎo)的鋰離子通過。
[0004] 在放電過程中，負(fù)極的金屬鋰失去電子變成鋰離子，Li - Li++eT，鋰離子通過電解 質(zhì)的傳導(dǎo)作用穿過隔膜并傳遞到正極，電子通過外電路傳遞到正極，在正極處，氧氣、電子 以及鋰離子發(fā)生反應(yīng)生成過氧化鋰Li 202。在充電過程中，在正極發(fā)生的反應(yīng)是過氧化鋰分 解，生成鋰離子和氧氣，然后鋰離子通過電解質(zhì)穿過隔膜回到負(fù)極，在負(fù)極得到電子變成金 屬鋰。由于鋰氧電池中作為正極的氧氣可以從空氣中得到，因此鋰氧電池通常還被稱為鋰 空氣電池。在理論上而言，鋰空氣(氧氣）電池具有更高的能量密度，預(yù)計(jì)可達(dá)到l〇〇〇Wh/kg 以上。由于空氣中的二氧化碳和水會(huì)影響電池的循環(huán)過程，導(dǎo)致電池極化增大或容量下降， 最終導(dǎo)致循環(huán)性能下降，因此目前使用到鋰空氣電池中，需要去除空氣中的二氧化碳和水， 實(shí)際充當(dāng)正極作用的僅為氧氣。因此鋰空電池本質(zhì)上還是鋰氧電池。但是，消耗空氣中過 多的氧氣，會(huì)降低供人類呼吸的空氣的質(zhì)量，且不利于緩解溫室氣體效應(yīng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種二氧化碳基的鋰可充放電池，其利用二氧化碳或二氧 化碳和氧氣的混合氣體作為正極，在工作中消耗二氧化碳，有利于緩解溫室氣體效應(yīng)。
[0006] 本發(fā)明提供了一種鋰可充放電池，包括金屬鋰負(fù)極、由二氧化碳或二氧化碳和氧 氣的混合氣體構(gòu)成的正極、氣體電極，所述氣體電極用于吸附作為正極的氣體并向其傳導(dǎo) 電子。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明提供的電池，其中所述氣體電極包括活性物質(zhì)，所述活性物質(zhì)包括催 化劑、氣體吸附材料和粘結(jié)劑中的一種或多種。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明提供的電池，其中所述氣體電極還包括集流體，所述集流體用于支撐 所述活性物質(zhì)，并使正極和電子到達(dá)所述活性物質(zhì)。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明提供的電池，其中正極中，氧氣和二氧化碳的體積比在0至99之間。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明提供的電池，其中正極中，氧氣和二氧化碳的體積比在〇. 125至5之 間。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明提供的電池，還包括位于所述正極與所述負(fù)極之間的電極間質(zhì)，用于 使正極與負(fù)極之間電隔離，同時(shí)使鋰離子在負(fù)極與正極之間傳導(dǎo)。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明提供的電池,其中所述電極間質(zhì)為固體電解質(zhì)。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明提供的電池，其中所述電極間質(zhì)包括電解液和隔膜。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明提供的電池，其中所述電解液為鋰鹽與醚類、酯類、碳酸酯類或離子液 體組成的溶液。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明提供的電池，其中所述電解液為L(zhǎng)iFSI-TEGDME、LiPF6-EC/DMC、 LiC104-EC/DMC、LiCF3S03 - DME、LiTFSI-TEGDME、LiBF4-EMMBF4、LiFSI-EMMFSI 中的一種或 多種。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明提供的電池，其中所述催化劑為L(zhǎng)ixMa0 z，其中，Μ為Ti，Cu，Mn，F(xiàn)e，Co， Ni, Zn, Ag, Zr, Nb, Mo 或 W, x=0 ?4, a=0. 5 ?3, ζ=0· 5 ?5。
[0017] 本發(fā)明還提供一種對(duì)上述鋰可充放電池進(jìn)行放電的方法，包括：
[0018] 在電池外部使正負(fù)極導(dǎo)通，并向氣體電極提供二氧化碳或二氧化碳和氧氣的混合 氣體，在氣體電極上生成碳酸鋰。
[0019] 本發(fā)明還提供一種對(duì)上述鋰可充放電池進(jìn)行充電的方法，包括：
[0020] 向電池施加充電電壓，使氣體電極上的碳酸鋰分解。
[0021] 本發(fā)明提供的電池利用二氧化碳或二氧化碳和氧氣的混合氣體作為正極，在工作 中消耗二氧化碳，有利于緩解溫室氣體效應(yīng)，二氧化碳可來(lái)源于動(dòng)植物的呼吸作用產(chǎn)的二 氧化碳、碳酸鹽礦物的分解、化石燃料的燃燒等。把二氧化碳應(yīng)用于能量?jī)?chǔ)存和轉(zhuǎn)換設(shè)備 中，有利于資源充分利用和改善溫室效應(yīng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 以下參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步說明，其中：
[0023] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的鋰氧氣電池的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖2為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的電池的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖3為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的電池的充放電曲線；
[0026] 圖4為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的電池的電極在充放電前后的紅外譜圖；
[0027] 圖5為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例2的充放電曲線；
[0028] 圖6為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例7的充放電曲線；
[0029] 圖7為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例7的電池的電極在充放電前后的紅外譜圖。

【具體實(shí)施方式】
[0030] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本 發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于 限定本發(fā)明。
[0031] 實(shí)施例1
[0032] 本實(shí)施例提供了一種二氧化碳基的鋰可充放電池，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，與現(xiàn)有技 術(shù)中的鋰氧電池類似，但本實(shí)施例中所用的正極（即工作氣體）并非氧氣，而是二氧化碳和 氧氣的混合氣體，本實(shí)施例提供的電池的編號(hào)記為A1，其結(jié)構(gòu)包括：
[0033] 負(fù)極11，由金屬鋰片構(gòu)成；
[0034] 氣體電極，包括由不銹鋼網(wǎng)構(gòu)成的集流體14及其上的活性物質(zhì)層13,該活性物質(zhì) 層13中包含Li 2Mn03催化劑、乙炔黑（AB )和聚四氟乙烯（PTFE )粘結(jié)劑，三者的質(zhì)量比為45 : 45 :10,其中乙炔黑（AB)用于吸附并容納作為正極的工作氣體15并向其傳導(dǎo)電子，其中工 作氣體由體積百分比為2:1的C0 2和02組成，集流體14用于支撐活性物質(zhì)，并使工作氣體 和電子到達(dá)活性物質(zhì)；
[0035] 電極間質(zhì)12,位于活性物質(zhì)層13與負(fù)極11之間，用于使工作氣體15與負(fù)極11之 間電隔離，同時(shí)還能夠使使鋰離子在負(fù)極與工作氣體15之間傳導(dǎo)，電極間質(zhì)12包括電解液 和浸在電解液中的隔膜，其中電解液為1M LiCF3S03的TEGDME溶液，用于傳導(dǎo)鋰離子，隔膜 12為微孔聚丙烯膜，可在電隔離工作氣體15與負(fù)極11的同時(shí)使鋰離子通過。
[0036] 其中本實(shí)施例中的氣體電極可通過如下方法制成：
[0037] 1)稱取0· 05mol碳酸錳（MnC03)和0· lmol氫氧化鋰（LiOH ·Η20)以及適量乙醇加 入到球磨機(jī)中，球磨6小時(shí)并烘干。將該粉末狀材料置于馬弗爐中，在800°C焙燒1小時(shí)，即 得到Li 2Mn03催化劑；
[0038] 2)將Li2Mn03與乙炔黑（AB)和聚四氟乙烯（PTFE)按質(zhì)量比45 :45 :10的比例混 合研磨并搟成薄片，剪成約8 X 8mm的正方形薄片，將薄片置于不銹鋼網(wǎng)上，在lOMPa壓力下 壓緊，作為電池的正極。
[0039] 將金屬鋰片負(fù)極、隔膜、電解液、氣體電極在氬氣保護(hù)的手套箱內(nèi)組裝成電池 A1。 將電池裝入密封玻璃容器中，玻璃容器上設(shè)置有兩個(gè)通氣口，將兩個(gè)通氣口均密封后取出 手套箱。之后利用這兩個(gè)通氣口，向玻璃容器中通入二氧化碳和氧氣的混合氣(體積比 2:1),時(shí)間為2分鐘，以置換瓶中原有的氦氣。
[0040] 電池的電化學(xué)測(cè)試步驟:
[0041] 首先以30mA/g放電20小時(shí)，再以30mA/g的電流充電至4. 5V，然后依次重復(fù)這兩 個(gè)過程，其充放電比容量對(duì)電壓的曲線如圖3所示?？煽闯觯緦?shí)施例提供的電池 A1在放電 及充電過程中均具有兩個(gè)明顯的平臺(tái)，放電平臺(tái)中點(diǎn)位于2. 8V，充電平臺(tái)中點(diǎn)位于4. 2V， 充放電平臺(tái)差約為1. 4V。在前五周的循環(huán)中，該電壓差沒有明顯變化，比容量也沒有明顯降 低，說明這種電池能夠工作，并具有優(yōu)異的循環(huán)性能。
[0042] 分別取第一周放電和充電之后的氣體電極做傅里葉變換紅外光譜測(cè)試，譜圖如圖 4所示?？梢钥闯鰵怏w電極在第一周放電之后有明顯的碳酸鋰的信號(hào)峰（867CHT1和1431CHT1 附近雙峰）出現(xiàn)，而初始?xì)怏w電極中并不含有。這說明在首周放電的容量來(lái)自于碳酸鋰的 生成。第一周充電后，碳酸鋰的信號(hào)峰消失，說明首周充電過程對(duì)應(yīng)于碳酸鋰的分解。
[0043] 本實(shí)施例提供的二氧化碳基的鋰可充放電池中，采用二氧化碳和氧氣的混合氣體 作為正極，在放電過程中，在電池外部使正負(fù)極導(dǎo)通，負(fù)極的金屬鋰失去電子變成鋰離子， Li - Li++eT，鋰離子通過電解質(zhì)的傳導(dǎo)作用穿過隔膜并傳遞到正極，電子通過外電路傳遞 到正極，在正極處，二氧化碳、氧氣、電子以及鋰離子發(fā)生反應(yīng)生成碳酸鋰，在充電過程中， 碳酸鋰分解，鋰離子通過電解質(zhì)穿過隔膜回到負(fù)極，在負(fù)極得到電子變成金屬鋰，從而完成 電池的充放電循環(huán)。
[0044] 實(shí)施例2
[0045] 本實(shí)施例提供了一種二氧化碳基的鋰可充放電池，記為A2,其結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1中 提供的電池的結(jié)構(gòu)基本相同，其不同之處在于氣體電極的結(jié)構(gòu)不同。本實(shí)施例中的氣體電 極中，集流體14由碳紙構(gòu)成，活性物質(zhì)層13中包含Li 2Mn03催化劑、乙炔黑（AB)和聚偏氟 乙烯（PVDF)粘結(jié)劑，三者的質(zhì)量比為45 :45 :10。其中工作氣體由體積百分比為2:1的C02 和〇2組成。
[0046] 本實(shí)施例中的氣體電極可通過如下方法制成：將實(shí)施例1中的材料Li2Mn0 3與乙炔 黑（AB)和10%聚偏氟乙烯（PVDF)的氮甲基吡咯烷酮溶液在常溫常壓下混合形成漿料(重量 比為L(zhǎng)i 2Mn03 :乙炔黑：PVDF = 45 :45 :10)，均勻涂敷在碳紙襯底上，然后在60°C下干燥5h， 將其裁減成8X8mm的電極片作為電池的氣體電極。
[0047] 按實(shí)施例1中所示的方法組裝電池 A1，所不同的是在電化學(xué)測(cè)試中的條件不同。 在本實(shí)施例中，首先以100mA/g放電20小時(shí)，再以100mA/g的電流充電20小時(shí)，然后依次 重復(fù)這兩個(gè)過程，其充放電比容量對(duì)電壓的曲線如圖5所示。
[0048] 從圖5中可以看出，本實(shí)施例中的鋰-二氧化碳/氧氣電池 A2的放電平臺(tái)中點(diǎn)位 于2. 8V，充電平臺(tái)中點(diǎn)約位于4. 0V，平臺(tái)差約為1. 2V。在限制容量充放電的循環(huán)過程中，電 池的充放電曲線從第2周開始沒有明顯變化，說明本發(fā)明的電池具有優(yōu)異的循環(huán)性能。
[0049] 實(shí)施例3
[0050] 本實(shí)施例提供了一種二氧化碳基的鋰可充放電池，記為A3,其結(jié)構(gòu)與實(shí)施例2中 提供的電池的結(jié)構(gòu)基本相同，其不同之處在于氣體電極中的催化劑不同。本實(shí)施例中的氣 體電極中，活性物質(zhì)層13中包含Μη0 2催化劑、乙炔黑（AB)和聚偏氟乙烯（PVDF)粘結(jié)劑，三 者的質(zhì)量比為45 :45 :10。其中工作氣體由體積百分比為2:1的C02和02組成。
[0051] 其中本實(shí)施例中的氣體電極可通過如下方法制成：將二氧化錳（Μη02)與乙炔黑 (AB)和10%聚偏氟乙烯（PVDF)的氮甲基吡咯烷酮溶液在常溫常壓下混合形成漿料(重量比 為二氧化錳：乙炔黑：PVDF = 45 :45 :10)，均勻涂敷在碳紙襯底上，然后在60°C下干燥5h， 將其裁減成8X8mm的電極片作為電池的氣體電極。
[0052] 按實(shí)施例1中所示的方法組裝電池 A3。
[0053] 電池 A3按實(shí)施例2中的充放電條件進(jìn)行測(cè)試，其放電平臺(tái)約位于2. 8V，充電平臺(tái) 約位于4. 0V，平臺(tái)差約為1. 2V。
[0054] 實(shí)施例4
[0055] 本實(shí)施例提供了一種二氧化碳基的鋰可充放電池，記為A4,其結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1中 提供的電池的結(jié)構(gòu)基本相同，其不同之處在于活性物質(zhì)層13的成分不同。本實(shí)施例提供中 的活性物質(zhì)層13中包含科琴碳黑（KB)和聚四氟乙烯（PTFE)粘結(jié)劑，二者的質(zhì)量比為90 : 10。其中工作氣體由體積百分比為2:1的C02和02組成。
[0056] 本實(shí)施例中的氣體電極可通過如下方法制成：將科琴碳黑（KB)和聚四氟乙烯 (PTFE)按質(zhì)量比90 :10的比例混合研磨并搟成薄片，剪成約8X8mm的正方形薄片，將薄片 置于不銹鋼網(wǎng)上，在lOMPa壓力下壓緊，作為電池的氣體電極。
[0057] 按實(shí)施例1中所示的方法組裝電池 A4。
[0058] 在本實(shí)施例中，首先以50mA/g放電20小時(shí)，再以50mA/g的電流充電20小時(shí)，然 后依次重復(fù)這兩個(gè)過程。該電池的放電平臺(tái)位于2. 8V，充電平臺(tái)約位于4. 2V，平臺(tái)差約為 1. 4V。
[0059] 實(shí)施例5
[0060] 本實(shí)施例提供了一種二氧化碳基的鋰可充放電池，記為A5,其結(jié)構(gòu)與實(shí)施例2中 提供的電池的結(jié)構(gòu)基本相同，其不同之處在于活性物質(zhì)層13的成分不同。本實(shí)施例提供中 的活性物質(zhì)層13中包含科琴碳黑（KB)和聚偏氟乙烯（PVDF)粘結(jié)劑，二者的質(zhì)量比為90 : 10。其中工作氣體由體積百分比為2:1的C02和02組成。
[0061] 本實(shí)施例中的氣體電極可通過如下方法制成：將科琴碳黑（KB)和10%聚偏氟乙烯 (PVDF)的氮甲基吡咯烷酮溶液在常溫常壓下混合形成漿料(科琴碳黑：PVDF = 90 :10)，均 勻涂敷在碳紙襯底上，然后在60°C下干燥5h，將其裁減成8 X 8mm的電極片作為電池的氣體 電極。
[0062] 按實(shí)施例1中所示的方法組裝電池 A1。
[0063] 該電池按實(shí)施例4中的充放電條件進(jìn)行測(cè)試，其放電平臺(tái)約位于2. 8V，充電平臺(tái) 約位于4. 0V，平臺(tái)差約為1. 2V。
[0064] 實(shí)施例6
[0065] 本實(shí)施例提供了一種二氧化碳基的鋰可充放電池，記為A6,其結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1中 提供的電池的結(jié)構(gòu)基本相同，其不同之處在于氣體電極的結(jié)構(gòu)不同。本實(shí)施例中的氣體電 極僅由碳紙構(gòu)成，碳紙可同時(shí)起到集流體和活性物質(zhì)層的作用。
[0066] 本實(shí)施例中的氣體電極可通過如下方法制成：直接將其碳紙（Carbon Paper)裁減 成8X8mm的電極片作為電池的氣體電極。
[0067] 該電池按實(shí)施例2中的充放電條件進(jìn)行測(cè)試，其放電平臺(tái)約位于2. 8V，充電平臺(tái) 約位于4. IV，平臺(tái)差約為1. 3V。
[0068] 實(shí)施例7
[0069] 本實(shí)施例提供了一種二氧化碳基的鋰可充放電池，記為A7,其結(jié)構(gòu)與實(shí)施例4中 提供的電池的結(jié)構(gòu)基本相同，其不同之處在于工作氣體由純的co 2構(gòu)成。
[0070] 本實(shí)施例中的氣體電極可通過如下方法制成：將科琴碳黑（KB)和聚四氟乙烯 (PTFE)按質(zhì)量比90 :10的比例混合研磨并搟成薄片，剪成約8X8mm的正方形薄片，將薄片 置于不銹鋼網(wǎng)上，在l〇MPa壓力下壓緊，作為電池的氣體電極。
[0071] 按實(shí)施例1中所示的方法組裝電池 A7。
[0072] 在本實(shí)施例中，首先以30mA/g放電34小時(shí)，再以30mA/g的電流充電34小時(shí)，然 后依次重復(fù)這兩個(gè)過程，其充放電比容量對(duì)電壓的曲線如圖6所示。
[0073] 從圖6中可以看出，本實(shí)施例中的鋰-二氧化碳電池 A7的放電平臺(tái)中點(diǎn)位于 2. 75V，充電平臺(tái)中點(diǎn)約位于4. 25V，平臺(tái)差約為1. 5V。該電池在充放電過程中充放電電位 差并沒有明顯變化，說明本發(fā)明的電池具有優(yōu)異的循環(huán)性能。
[0074] 分別取第一周放電和充電之后的氣體電極做傅里葉變換紅外光譜測(cè)試，譜圖如圖 7所示?？梢钥闯鰵怏w電極在第一周放電之后有明顯的碳酸鋰的信號(hào)峰（867CHT 1和1431CHT1 附近雙峰）出現(xiàn)，而初始?xì)怏w電極中并不含有。這說明在首周放電的容量來(lái)自于碳酸鋰的 生成。第一周充電后，碳酸鋰的信號(hào)峰消失，說明首周充電過程對(duì)應(yīng)于碳酸鋰的分解。
[0075] 本實(shí)施例提供的二氧化碳基的鋰可充放電池中，采用二氧化碳作為正極，在放電 過程中，負(fù)極的金屬鋰失去電子變成鋰離子，Li - Li++eT，鋰離子通過電解質(zhì)的傳導(dǎo)作用穿 過隔膜并傳遞到正極，電子通過外電路傳遞到正極，在正極處，二氧化碳、電子以及鋰離子 發(fā)生反應(yīng)生成碳酸鋰，在充電過程中，碳酸鋰分解，鋰離子通過電解質(zhì)穿過隔膜回到負(fù)極， 在負(fù)極得到電子變成金屬鋰，從而完成電池的充放電循環(huán)。
[0076] 實(shí)施例8
[0077] 本實(shí)施例提供了一種二氧化碳基的鋰可充放電池，記為A8,其結(jié)構(gòu)與實(shí)施例4 中提供的電池的結(jié)構(gòu)基本相同，其不同之處在于電解液不同。本實(shí)施例中的電解液為1M LiTFSI 的 TEGDME 溶液。
[0078] 按實(shí)施例1中所示的方法組裝電池 A8。
[0079] 按實(shí)施例4中所示的方法對(duì)電池進(jìn)行充放電測(cè)試，該電池的放電平臺(tái)中點(diǎn)電位約 為2. 8V，充電平臺(tái)中點(diǎn)電位約位于4. 2V，平臺(tái)差約為1.4V。
[0080] 實(shí)施例9?45
[0081] 實(shí)施例9?45提供的二氧化碳基的鋰可充放電池分別記為A9-A45,其結(jié)構(gòu)與實(shí) 施例2中的電池的結(jié)構(gòu)基本相同，其不同之處在于氣體電極中的活性物質(zhì)層13中的組分不 同。電池 A9-A45的氣體電極中的活性物質(zhì)層13的具體組分如表1所示，為了便于比較，該 表1中還列出了電池 A1-A8以及A9-A45各自對(duì)應(yīng)的活性物質(zhì)層組分、首周放電平臺(tái)中點(diǎn)、 首周充電平臺(tái)中點(diǎn)、首周充電容量、活性物質(zhì)層中各組分質(zhì)量比、工作氣體和電解液。其中 電池 A9-A45的充放電測(cè)試方法與實(shí)施例1中的方法相同。
[0082] 表 1
[0083]

【權(quán)利要求】
1. 一種鋰可充放電池，包括金屬鋰負(fù)極、由二氧化碳或二氧化碳和氧氣的混合氣體構(gòu) 成的正極、氣體電極，所述氣體電極用于吸附作為正極的氣體并向其傳導(dǎo)電子。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中所述氣體電極包括活性物質(zhì)，所述活性物質(zhì)包括 催化劑、氣體吸附材料和粘結(jié)劑中的一種或多種。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池，其中所述氣體電極還包括集流體，所述集流體用于支 撐所述活性物質(zhì)，并使正極和電子到達(dá)所述活性物質(zhì)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中正極中，氧氣和二氧化碳的體積比在0至99之間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池，其中正極中，氧氣和二氧化碳的體積比在0. 125至5之 間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，還包括位于所述正極與所述負(fù)極之間的電極間質(zhì)，用 于使正極與負(fù)極之間電隔離，同時(shí)使鋰離子在負(fù)極與正極之間傳導(dǎo)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池，其中所述電極間質(zhì)為固體電解質(zhì)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池，其中所述電極間質(zhì)包括電解液和隔膜。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電池，其中所述電解液為鋰鹽與醚類、酯類、碳酸酯類或離子 液體組成的溶液。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電池，其中所述電解液為L(zhǎng)iFSI-TEGDME、LiPF6-EC/DMC、 LiC10 4-EC/DMC、LiCF3S03 - DME、LiTFSI-TEGDME、LiBF4-EMMBF4、LiFSI-EMMFSI 中的一種或 多種。
11. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池，其中所述催化劑為L(zhǎng)ixMaOz，其中，Μ為Ti，Cu，Mn，F(xiàn)e， Co, Ni, Zn, Ag, Zr, Nb, Mo 或 W, x=0 ?4, a=0. 5 ?3, ζ=0· 5 ?5。
12. -種對(duì)權(quán)利要求1所述的鋰可充放電池進(jìn)行放電的方法，包括： 在電池外部使正負(fù)極導(dǎo)通，并向氣體電極提供二氧化碳或二氧化碳和氧氣的混合氣 體，在氣體電極上生成碳酸鋰。
13. -種對(duì)權(quán)利要求1所述的鋰可充放電池進(jìn)行充電的方法，包括： 向電池施加充電電壓，使氣體電極上的碳酸鋰分解。
【文檔編號(hào)】H01M10/44GK104241734SQ201310231485
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2013年6月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月9日
【發(fā)明者】劉亞利, 汪銳, 呂迎春, 李泓, 陳立泉 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院物理研究所