本發(fā)明涉及鋰空氣電池及其制備方法，更詳細地，涉及具有調節(jié)作為放電生成物的lio2的形成與否及量的催化劑粒子的鋰空氣電池及其制備方法。

背景技術：

為了實現(xiàn)電動汽車和新一代大容量能量存儲，需要利用超出現(xiàn)有的二次電池的性能極限的新一代存儲器件。在目前普遍使用的電動汽車用二次電池原材料的情況下，碳系石墨(graphite，372mah/g)和鋰過渡金屬氧化物(limn2o4，li(mn1/3ni1/3co1/3)o2，lifepo4)等的多個負極活性物質與正極活性物質相結合來使用，但是能量密度僅停留在200wh/kg左右的水平，因此在500km以上的長途行駛有所限制，需伴隨充電過程，因此在額外建立充電站等大眾化的普及方面具有各種限制。

上述問題可通過提升能量密度至現(xiàn)階段的二次電池的25倍左右來解決，具有上述高能量密度的二次電池的開發(fā)不僅利用于電動汽車，還可充分利用于大容量能量存儲用途。

這種新一代電池可例舉鋰硫(li-s)電池和鋰空氣(li-o2)電池。由于遠遠輕于現(xiàn)有的眾所周知的基于過渡金屬的正極活性物質，因而與以具有高的理論容量(與分子量的倒數(shù)成比例)的硫和氧來用作正極活性物質的情況相比，可具有高的可逆容量。鋰硫電池(vcell⁰＝2.2v)和鋰空氣電池(vcell⁰＝2.91v，或vcell⁰＝2.96v)遵循上述反應，在鋰硫電池的情況下可提供2567wh/kg、在鋰空氣電池的情況下可提供3505wh/kg的非常高的單位理論能量密度。上述理論能量密度為高于目前通常使用的常用鋰離子電池(387wh/kg)7倍～10倍的理論容量數(shù)據(jù)。但是，在鋰硫電池的情況下具有如下問題：硫的導電度值為10－30s/cm，由于硫的導電度很低，因而需要碳導電體的幫助，并且在反應中具有硫向電解質溶出。

在鋰空氣電池的情況下，為了可逆反應鋰和氧反應生成的鋰氧化物需很好地分解，為此正進行較多研究開發(fā)。

技術實現(xiàn)要素：

技術問題

本發(fā)明所要解決的一技術問題在于，提供可靠性高的鋰空氣電池及其制備方法。

本發(fā)明所要解決的再一技術問題在于，提供長壽命的鋰空氣電池及其制備方法。

本發(fā)明所要解決的另一技術問題在于，提供高容量的鋰空氣電池及其制備方法。

本發(fā)明所要解決的還一技術問題在于，提供充放電效率得到提高的鋰空氣電池及其制備方法。

本發(fā)明所要解決的技術問題不限定于上述內容。

解決問題的手段

為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供鋰空氣電池。

根據(jù)一實施例，上述鋰空氣電池可包括：負極，包含鋰；正極，包含用于調節(jié)作為放電生成物的lio2的生成與否及生成量的催化劑粒子，將氧用作正極活性物質；以及電解質及分離膜，配置于上述負極與上述正極之間。

根據(jù)一實施例，可根據(jù)上述催化劑粒子的氧結合能(oxygenbindingenergy)，來調節(jié)作為上述放電生成物的lio2的形成與否及量。

根據(jù)一實施例，上述催化劑粒子可具有小于碳的氧結合能。

根據(jù)一實施例，上述催化劑粒子的氧結合能可小于3ev。

根據(jù)一實施例，上述催化劑粒子的氧結合能可以為0～1ev。

根據(jù)一實施例，上述放電生成物可包含結晶質的lio2。

根據(jù)一實施例，上述放電生成物可不包含li2o2及l(fā)i2o。

根據(jù)一實施例，上述放電生成物還包含li2o2及l(fā)i2o，lio2的量可多于li2o2及l(fā)i2o的量。

根據(jù)一實施例，上述正極還可包含支撐上述催化劑粒子的導電性載體。

根據(jù)一實施例，上述鋰空氣電池可包括：負極，包含鋰；正極，生成具有高于li2o2及l(fā)i2o的導電率和低于li2o2及l(fā)i2o的極化的鋰氧化物來作為主要放電生成物，將氧用作正極活性物質；以及電解質及分離膜，配置于上述負極與上述正極之間。

根據(jù)一實施例，上述正極可生成將lio2來作為主要放電生成物。

根據(jù)一實施例，上述正極可包括：催化劑粒子，在lio2的生成起到催化劑作用；以及導電性載體，支撐上述催化劑粒子。

根據(jù)一實施例，當進行充電及放電操作時，lio2的分解及生成量可多于li2o2及l(fā)i2o的分解及生成量。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供鋰空氣電池的制備方法。

根據(jù)一實施例，上述鋰空氣電池的制備方法可包括：準備包含石墨烯氧化物水溶液及催化劑物質的源物質的步驟；通過將上述源物質溶解于上述石墨烯氧化物水溶液來制備源溶液的步驟；通過對上述源溶液進行水熱反應，使得上述石墨烯氧化物及上述源物質內的上述催化劑物質同時還原，來制備石墨烯及催化劑粒子的復合物的步驟；以及利用上述復合物來制備將氧用作正極活性物質的正極的步驟。

根據(jù)一實施例，可根據(jù)上述催化劑粒子的氧結合能，來調節(jié)作為放電生成物的lio2的生成與否及生成量。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明一實施例的鋰空氣電池的正極可包括用于調節(jié)lio2的生成與否及生成量的催化劑粒子。由此，在上述正極生成lio2來作為放電生成物，從而減少具有低的導電度和高的極化的li2o2及l(fā)i2o的生成，使得可提供充放電效率得到提高的可靠性高的鋰空氣電池。

附圖說明

圖1為用于說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的鋰空氣電池的圖。

圖2為用于說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的鋰空氣電池的制備方法的一實施例的流程圖。

圖3為用于說明根據(jù)本發(fā)明的實施例及比較例的鋰空氣二次電池的充放電特性的曲線圖。

圖4為用于說明根據(jù)本發(fā)明的實施例及比較例的鋰空氣二次電池的放電生成物的電子顯微鏡照片。

圖5為根據(jù)本發(fā)明的實施例的鋰空氣電池的拉曼光譜曲線圖(ramanspectrum)。

圖6為根據(jù)本發(fā)明的多個實施例及比較例的鋰空氣電池的拉曼光譜曲線圖。

圖7為根據(jù)本發(fā)明的實施例的鋰空氣電池的放電生成物的高能量x射線衍射(hexrd，highenergyxrd)結果曲線圖。

圖8為根據(jù)發(fā)明的實施例的鋰空氣電池的深度放電(deepdischarge)曲線圖及高能量x射線衍射結果曲線圖。

圖9為根據(jù)本發(fā)明的實施例的鋰空氣電池的放電生成物的電子顯微鏡照片。

圖10為示出包括有本發(fā)明的實施例的鋰空氣電池的電動汽車的框圖。

具體實施方式

以下，參照附圖，詳細說明本發(fā)明優(yōu)選實施例。但是，本發(fā)明的技術思想并不限定于在此說明的實施例，可由其他形態(tài)進行具體化。反而，在此介紹的實施例是為了使所公開的內容更徹底、更完整，并且向本發(fā)明所屬技術領域的普通技術人員充分地傳達而提供。

在本說明書中，在提出一個結構要素在另一個結構要素上的情況下，一個結構要素可直接形成于另一個結構要素上或第三個結構要素可介于兩者之間。并且，在附圖中，為了更有效的說明技術內容，對膜及區(qū)域的厚度有所夸張。

并且，在本說明書中的多個實施例中，為了記述多個結構要素使用第一、第二、第三等術語，但上述結構要素不應限定于上述術語。上述術語僅用于區(qū)分一個結構要素和其他結構要素。因此，在一個實施例中以第一結構要素提出的結構要素，可在另一個實施例中以第二結構要素來提出。在此進行說明并例示的各實施例還包括其互補實施例。并且，在本說明書中“及/或”至少包括在羅列于前后的多個結構要素中的一個。

只要在本說明書的文脈上并不明確表示為其他含義，在本說明書中所使用的單數(shù)的表達包括復數(shù)的表達。并且，應當理解的是，在本申請中，“包括”或“具有”等術語用于指定說明書中所記載的特征、數(shù)字、步驟、結構要素或它們的組合的存在，而并事先排除一個或一個以上的其他特征或數(shù)字、步驟、結構要素它們的組合的存在或附加可能性。

并且，在下述內容中的對本發(fā)明進行說明的過程中，若判斷為對于公知功能或結構的具體的說明會不必要地混淆本發(fā)明的要旨，則省略其詳細說明。

并且，在本申請的說明書中氧結合能(oxygenbindingenergy)指氧結合反應的反應熱(eo)，從與氧相結合后的能量中扣除與氧相結合前的能量的值，應理解為氧結合能越具有低的值(負值)，越較強地與氧相結合，氧結合能越具有高的值，越較弱地與氧相結合。

圖1為用于說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的鋰空氣電池的圖。

參照圖1，根據(jù)本發(fā)明的實施例的鋰空氣電池包括第一集電體115、負極110、正極120、第二集電體125、電解質130以及分離膜140。

上述負極110可包括鋰(li)。上述負極110可由鋰金屬或鋰與其他金屬的合金形成。例如，上述負極110可包括硅(si)、鋁(al)、錫(sn)、鎂(mg)、銦(in)、釩(v)等與鋰的合金。

上述第一集電體115可由導電性物質形成。例如，上述第一集電體115可由銅、鎳、不銹鋼等形成。上述第一集電體115可涂敷有防止氧化的覆蓋層。

上述負極110與上述正極120之間可配置有上述電解質130。上述電解質130可包含在四乙二醇二甲醚(tegdme，tetraethyleneglycoldimethylether)、二甲基亞砜(dmso，dimethylsulfoxid)、乙二醇二甲醚(dme，dimethoxyethane)等中溶解有鋰鹽。例如，上述鋰鹽可包含二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰(lin(cf3so2)2、雙氟磺酰亞胺鋰(lin(fso2)2)、雙乙基磺酸酰亞胺鋰(lin(c2f5so2)2)、三(三氟甲基磺酰)甲基鋰(lic(cf2so2)3)、四氟硼酸鋰(libf4)、六氟磷酸鋰(lipf6)、高氯酸鋰(liclo4)、三氟甲磺酸鋰(licf3so3)、或六氟合砷(v)酸鋰(liasf6)中的至少一種。

上述分離膜140可配置于上述負極110與上述正極120之間。例如，上述分離膜140可以為多孔性玻璃過濾器?；蛘呃e其他例子，上述分離膜140可包括烯烴類樹脂、氟類樹脂(例如，聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯等)、酯類樹脂(例如，聚對苯二甲酸乙二醇酯等)或纖維素類無紡布中的至少一種。上述分離膜140可由除了上述例以外的多種物質形成。

上述第二集電體125可由易于向上述正極120供給氧的多孔性導電物質形成。上述第二集電體125可由導電性碳、不銹鋼、鋁、鎳等形成。

上述正極120可將氧(o2)用作正極活性物質。上述正極120可包括催化劑粒子及支撐上述催化劑粒子的導電性結構體(conductivestructure)。根據(jù)一實施例，上述導電性結構體可包括碳系物質(例如，碳黑、碳納米管、石墨烯、碳纖維等)、導電性無機物(例如，鉬氧化物、碳化鉬、碳化鈦)或導電性高分子材料中的至少一種。根據(jù)一實施例，上述催化劑粒子可包括貴金屬、過渡金屬、貴金屬氧化物、過渡金屬氧化物、碳化物、鈣鈦礦類氧化物或功能化的碳系材料(例如，摻雜有有氮(n)或磷(p)或具有氧官能基的碳系材料)等。具體地，例如，上述催化劑粒子可包括釕、銥、鉑、鈀、金、銀、鈷、銅、鐵、錳、鈰、鎳或鉬中的至少一種或它們的氧化物。

在根據(jù)本發(fā)明的實施例的鋰空氣電池進行放電操作的情況下，在上述正極120通過與以下化學式1相同的反應生成lio2來作為放電生成物。根據(jù)一實施例，上述放電生成物可以為結晶質的lio2。

化學式1

li⁺+o2－>lio2

在上述正極120中，通過上述正極120內的上述催化劑粒子來調節(jié)lio2的生成與否及l(fā)io2的生成量。更具體地，根據(jù)上述催化劑粒子的氧結合能(oxygenbindingenergy)來調節(jié)作為上述放電生成物的lio2的生成與否及生成量。

根據(jù)一實施例，上述正極120內的上述催化劑粒子的氧結合能小于碳的氧結合能或小于3ev。更具體地，上述正極120內的上述催化劑粒子的氧結合能可以為0～1ev。由此，當根據(jù)本發(fā)明的實施例的鋰空氣電池進行放電操作時，在上述正極120中容易生成作為上述放電生成物的lio2，由此，可不生成作為上述放電生成物的li2o2及l(fā)i2o或即使生成li2o2及l(fā)i2o，lio2的生成量可多于li2o2及l(fā)i2o的生成量。

如果，不同于上述本發(fā)明的實施例，在鋰空氣電池的正極不包含用于調節(jié)lio2的生成與否及生成量的上述催化劑粒子的情況下，不生成作為鋰空氣電池的放電生成物的lio2，而生成li2o2及l(fā)i2o或li2o2及l(fā)i2o的生成量多于lio2的生成量。在此情況下，由于li2o2及l(fā)i2o的低導電度及高分解極化，在鋰空氣電池的充電操作時，li2o2及l(fā)i2o不容易分解，使鋰空氣電池的充放電效率降低。

但是，根據(jù)如上所述的本發(fā)明的實施例，上述正極120可包含用于調節(jié)lio2的生成與否及生成量的催化劑粒子，由此，在上述正極120中生成lio2來作為上述放電生成物，使li2o2及l(fā)i2o的生成最小化。因此，可提供使充放電效率得到提高的可靠性高的鋰空氣電池。

以下，參照圖2，對上述的根據(jù)本發(fā)明的實施例的鋰空氣電池的制備方法的一實施例進行說明。

圖2為用于說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的鋰空氣電池的制備方法的一實施例的流程圖。

參照圖2，準備包括石墨烯氧化物水溶液及催化劑物質的源物質(步驟s110)。例如，在上述催化劑物質為銥(ir)的情況下，上述源物質可以為銥前體的水合三氯化銥(ircl3·h2o)。再舉一例，在上述催化劑物質為釕(ru)或二氧化釕(ruo2)的情況下，上述源物質可以為釕前體的三氯化釕(rucl3)。另舉一例，在上述催化劑物質為鉑(pt)的情況下，上述源物質可以為鉑前體的六水合氯鉑酸(h2ptcl6·6h2o)。還舉一例，在上述催化劑物質為鈀(pd)的情況下，上述源物質可以為鈀前體的四氯鈀酸鈉六水合物(na2pdcl4·6h2o)。

上述石墨烯氧化物水溶液內的石墨烯氧化物可具有表面缺陷或多種功能基(例如，環(huán)氧基、羥基、羰基或羧酸基)。上述石墨烯氧化物水溶液可以為在如乙二醇等的極性有機溶劑中分散有上述石墨烯氧化物的或分散有上述石墨烯氧化物的水溶液。

可將上述源物質溶解于上述石墨烯氧化物水溶液中來制備源溶液(步驟s120)。上述源物質與上述石墨烯氧化物的水溶液的混合比例可調節(jié)在技術人員易于實施的范圍內。

對上述源物質溶解于上述石墨烯氧化物水溶液的上述源溶液進行水熱反應，來同時還原上述石墨烯氧化物及上述源物質內的上述催化劑物質，使得制備石墨烯及催化劑粒子的復合物(步驟s130)。例如，上述源溶液可在180℃的環(huán)境下進行12小時的水熱反應。例如，上述催化劑粒子可以為2nm。上述石墨烯可支撐上述催化劑粒子，上述復合物可以為多孔性。

根據(jù)一實施例，在還原上述石墨烯氧化物及上述催化劑物質的過程中，上述石墨烯氧化物的表面缺陷能夠以用于結合上述催化劑粒子與上述石墨烯的官能基來發(fā)揮作用。由此，可使上述催化劑粒子實質性地均勻分散在上述石墨烯中。

利用上述復合物可制備以氧作為正極活性物質的正極(步驟s140)。例如，通過將上述復合物與有機粘結劑及溶劑相混合來制備混合物，通過將上述混合物涂敷在集電體上且進行干燥來制備上述正極。

例如，上述有機粘結劑可包括包含聚偏氟乙烯(polyvinylidenefluoride，pvdf)、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene，ptfe)的氟樹脂類粘結劑，包含苯乙烯-丁二烯橡膠、丁腈橡膠、苯乙烯-異戊二烯橡膠的橡膠類粘結劑，包含羧甲基纖維素(cmc)、淀粉、羥丙基纖維素、再生纖維素的纖維素類粘結劑，聚醇類粘結劑，包含聚乙烯、聚丙烯的聚烯烴類粘結劑，聚酰亞胺類粘結劑，聚酯類粘結劑，混合粘接劑或硅烷類粘結劑中的至少一種。

例如，上述溶劑包括異丙醇、n-甲基-2-吡咯烷酮或丙酮中的至少一種。

之后，如參照圖1進行的說明，準備包含鋰的負極與電解質，利用上述負極、上述正極及上述電解質，來制備鋰空氣電池。

如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實施例，對具有上述石墨烯氧化物水溶液及上述催化劑物質的混合有上述源物質的上述源溶液進行水熱反應，來制備上述催化劑粒子附著于上述石墨烯的上述復合物，可利用上述復合物制備鋰空氣電池的上述正極。根據(jù)上述復合物內的上述催化劑粒子的氧結合能，在鋰空氣電池進行放電操作時，可調節(jié)作為放電生成物的lio2的生成與否及生成量。由此，可提供將lio2作為放電生成物的充放電效率提高的鋰空氣電池的制備方法。

當不同于上述內容，根據(jù)本發(fā)明的再一實施例，可利用包含金屬氧化物與催化劑粒子的正極來制備生成將lio2作為放電生成物的鋰空氣電池。以下，對本發(fā)明的再一實施例的鋰空氣電池的制備方法進行說明。

準備金屬氧化物。上述金屬氧化物可以為多孔性。例如，上述金屬氧化物可以為氧化鉬(moo2)。

如上所述，在上述金屬氧化物為氧化鉬的情況下，氧化鉬可使用白坯布來制備，使其具有多孔性。更具體地，在磷鉬酸(phosphomolybdicacidhydrate，pma)乙醇溶液中浸泡白布后進行干燥，使其在空氣氣氛下進行熱處理來制備三氧化鉬(moo3)，將三氧化鉬在氬及氫氣氛下進行還原，來制備多孔性氧化鉬。

如參照圖2進行的說明，將上述金屬氧化物分散于水中，可混合包括催化劑物質的源物質來制備源溶液。如參照圖2進行的說明，對上述源溶液進行水熱反應，來還原上述源物質內的上述催化劑物質，使得制備上述金屬氧化物及上述催化劑粒子的復合物。

之后，如參照圖2進行的說明，利用上述復合物，制備將氧用作正極活性物質的正極，利用上述正極制備鋰空氣電池。

以下，對根據(jù)上述多個本發(fā)明的實施例及比較例的鋰空氣電池的特性評價結果進行說明。

根據(jù)實施例1的鋰空氣電池的制備

在石墨烯氧化物水溶液中溶解作為催化劑物質的包括銥(ir)的水合三氯化銥(ircl3·h2o)來制備源溶液。將上述源溶液在180℃環(huán)境下進行12小時的水熱反應，使石墨烯氧化物與三氯化銥內的銥離子同時還原，來制備根據(jù)實施例1的約2nm的銥催化劑粒子在石墨烯(還原氧化石墨烯)中均勻分散并與其相結合的復合物。

將根據(jù)實施例1的復合物與聚偏氟乙烯(pvdf)以8:2的比例混合，并分散于n-甲基-2-吡咯烷酮，將其在碳紙上進行涂敷及干燥來制備正極。之后，將鋰金屬箔用作負極，將沃特曼(whatman)社的多孔性玻璃過濾器用作分離膜，利用在四乙二醇二甲醚中溶解有1m的三氟甲磺酸鋰(licf3so3)的電解質，來制備根據(jù)實施例1的硬幣型電池的鋰空氣電池。

根據(jù)實施例2的鋰空氣電池的制備

與上述實施例1相同的方法，使用作為催化劑物質的包含釕的三氯化釕，來制備根據(jù)實施例2的二氧化釕催化劑粒子在石墨烯中均勻分散并與其相結合的復合物。

接著，以與上述實施例1相同的方法，利用根據(jù)實施例2的復合物來制備正極，并制備包括上述正極的鋰空氣電池。

根據(jù)實施例3的鋰空氣電池的制備

在溶解有石墨烯氧化物的乙二醇溶液中溶解包含作為催化劑物質的釕的三氯化釕，利用氫氧化鈉乙二醇溶液將ph值提高至13。之后，加熱到120℃后慢慢注入作為還原劑的硼氫化鈉乙二醇溶液，在120℃環(huán)境下進行1小時的加熱回流反應，來還原石墨烯氧化物及三氯化釕內的釕離子，使得制備根據(jù)實施例3的釕催化劑粒子在石墨烯中均勻分散并相結合的復合物。

接著，通過與上述實施例1相同的方式，利用根據(jù)實施例3的復合物制備正極，并制備包括上述正極的鋰空氣電池。

根據(jù)實施例4的鋰空氣電池的制備

使用作為催化劑物質的包含鉑的氯鉑酸，通過與上述實施例1相同的方式制備根據(jù)實施例4的鉑催化劑粒子在石墨烯中均勻分散并相結合的復合物。

接著，通過與上述實施例1相同的方式，利用根據(jù)實施例4的復合物來制備正極，并制備包括上述正極的鋰空氣電池。

根據(jù)實施例5的鋰空氣電池的制備

使用作為催化劑物質的包含鈀的四氯鈀酸鈉，通過與上述實施例1相同的方式制備根據(jù)實施例5的鈀催化劑粒子在石墨烯中均勻分散并相結合的復合物。

接著，通過與上述實施例1相同的方式，利用根據(jù)實施例5的復合物來制備正極，并制備包括上述正極的鋰空氣電池。

根據(jù)比較例的鋰空氣電池的制備

在上述實施例1中，省略作為催化劑物質的三氯化銥，來制備根據(jù)比較例的沒有催化劑粒子的石墨烯。之后，通過與上述實施例1相同的方式，利用根據(jù)比較例的石墨烯來制備正極，并制備包括上述正極的鋰空氣電池。

圖3為對于根據(jù)本發(fā)明的實施例及比較例的鋰空氣二次電池的充放電特性進行說明的曲線圖，圖4為用于說明根據(jù)本發(fā)明的實施例及比較例的鋰空氣二次電池的放電生成物的電子顯微鏡照片。

參照圖3及圖4，將根據(jù)上述實施例2至5的鋰空氣電池及根據(jù)比較例的鋰空氣電放置于裝滿氧的腔室后，在2.0～4.5v中以10ma/g的電流條件進行10小時的放電及充電操作。圖3的(a)部分為拍攝根據(jù)比較例的在鋰空氣電池的正極中生成的放電生成物的電子顯微鏡照片，圖3的(b)部分為拍攝根據(jù)實施例3的在鋰空氣電池的正極中生成的放電生成物的電子顯微鏡照片。

如圖3所示，與根據(jù)比較例包括利用不包含催化劑粒子的石墨烯來制備的正極的鋰空氣電池進行比較，可確認根據(jù)本發(fā)明的多個實施例的包括利用催化劑粒子及石墨烯復合物來制備的正極的鋰空氣電池的充放電特性顯著優(yōu)秀。也就是說，在根據(jù)本發(fā)明的多個實施例的鋰空氣電池的情況下，確認到由于催化劑粒子可生成具有相對低的極化的放電生成物。

圖5為根據(jù)本發(fā)明的實施例的鋰空氣電池的拉曼光譜曲線圖，圖6為根據(jù)本發(fā)明的多個實施例及比較例的鋰空氣電池的拉曼光譜曲線圖。

參照圖5及圖6，在于上述圖3相同的條件下進行充放電操作后，對于根據(jù)實施例1、實施例2至4及比較例的鋰空氣電池的正極測定拉曼光譜。

如圖5及圖6所示，根據(jù)本發(fā)明的實施例，在包括利用催化劑粒子(銥、釕、鈀、鉑)及石墨烯復合物制備的正極的鋰空氣電池的情況下，與包括利用不包含催化劑粒子的石墨烯制備的正極的鋰空氣電池相比，可知主要放電生成物為lio2。在不包含催化劑粒子的石墨烯的情況下，可確認放電生成物中的li2o2的量多于包含催化劑粒子的情況。

也就是說，可確認，在根據(jù)比較例的包括利用碳(還原的石墨烯氧化物)制備的正極的鋰空氣電池的情況下，由于碳的高的氧結合能(氧結合的弱)，lio2不容易作為放電生成物來生成，但是在根據(jù)實施例的包括利用具有低于碳的氧結合能(氧結合的強)的如銥、釕、鈀及鉑的催化劑粒子制備的正極的鋰空氣電池的情況下，由于催化劑粒子的氧結合能，lio2容易作為放電生成物來生成?？偠灾纱_認根據(jù)本發(fā)明的實施例的利用調節(jié)作為放電生成物的lio2的生成與否及生成量的催化劑粒子來制備鋰空氣電池的正極，可使具有高的極化及低的導電度的li2o2及/或li2o的生成最少化，將lio2作為放電生成物來生成的有效的方法。

圖7為根據(jù)本發(fā)明的實施例的鋰空氣電池的放電生成物的高能量x射線衍射結果曲線圖。

參照圖7，對根據(jù)實施例1的包括利用銥及石墨烯復合物制備的正極的鋰空氣電池的高能量x射線衍射進行測定。可確認，作為根據(jù)實施例1的鋰空氣電池的放電生成物形成有結晶性lio2。并且，可確認作為放電生成物未生成li2o2或li2o，而生成了lio2。

圖8為根據(jù)發(fā)明的實施例的鋰空氣電池的深度放電(deepdischarge)曲線圖及高能量x射線衍射結果曲線圖，圖9為根據(jù)本發(fā)明的實施例的鋰空氣電池的放電生成物的電子顯微鏡照片。

參照圖8及圖9，對根據(jù)實施例1的鋰空氣電池通過1000mah/g的限制容量進行放電后對放電生成物拍攝電子顯微鏡照片，并且以2.2v及9500ma/g進行深度放電后對放電生成物拍攝電子顯微鏡照片。

如圖8及圖9所示，可確認在以1000mah/g進行限制放電的情況下，作為放電生成物生成有l(wèi)io2，但是，在進行深度放電的情況下，生成有以li2o2形狀眾所周知的超環(huán)面(toroid)。

圖10為示出包括有本發(fā)明的實施例的鋰空氣電池的電動汽車的框圖。

參照圖10，根據(jù)本發(fā)明的一實施例的電動汽車1000可包括馬達1010、變速器1020、軸1030、電池組1040、電源控制部1050及充電部1060中的至少一種。

上述馬達1010可將上述電池組1040的電能變換為動能。上述馬達1010可將變換的動能通過上述變速器1020向上述軸1030提供。上述馬達1010可由單一馬達或多個馬達形成。例如，在上述馬達1010由多個馬達形成的情況下，上述馬達1010可包括向前輪軸供給動能的前輪馬達和向后輪軸供給動能的后輪馬達。

上述變速器1020位置于上述馬達1010與上述軸1030之間，將從上述馬達1010變換的動能變速為符合駕駛人員所要的行駛環(huán)境后向上述軸1030提供。

上述電池組1040可存儲從上述充電部1060的電能，還可將存儲的電能向上述馬達1010提供。上述電池組1040可直接向上述馬達1010供給電能，還可通過上述電源控制部1050供給電能。

此時，上述電池組1040可包括至少一個的單元電池。并且，單元電池可包括上述根據(jù)本發(fā)明的實施例的鋰空氣二次電池。另一方面，單元電池可以為指分別電池的術語，電池組可以為分別與單元電池互相連接的單元電池集合體，使得具有所要的電壓及/或容量。

上述電源控制部1050可控制上述電池組1040。也就是說，上述電源控制部1050可控制從上述電池組1040向上述馬達1010供給的電力，使上述電力具有所要的電壓、電流、波形等。為此，上述電源控制部1050可包括無源器件及有源器件中的至少一種。

如圖10所示，上述充電部1060可從外部電力源1070接收電力來向上述電池組1040提供。上述充電部1060可整體控制充電狀態(tài)。例如，上述充電部1060可控制充電的接通/斷開(on/off)及充電速度等。

以上，使用優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，應要理解的是本發(fā)明的范圍不限定于特定實施例，而通過附加的發(fā)明要求保護范圍來詮釋。并且，本發(fā)明所屬技術領域的普通技術人員，在不超過本發(fā)明的范圍的情況下可進行多種修改及變形。

產業(yè)上的可利用性

根據(jù)本發(fā)明的實施例的鋰空氣電池可使用于汽車、移動終端、筆記本電腦、電力存儲裝置等多種電子元件。