[发明专利]一种可提高电池能量密度的锂氧电池及其制造方法

权利要求书

1.一种可提高电池能量密度的锂氧电池，包括负极、正极和固体电解质隔膜，其中，正极由正极电解液和正极元件构成，所述的正极元件由碳氧正极材料和正极集流体构成，其特征在于，所述负极包括负极元件，所述负极元件由负极集流体和锂金属片构成，所述锂氧电池具有两个负极、两个正极和两个固体电解质隔膜，两个负极共用同一个负极集流片，两个锂金属片分别附着于所述负极集流片的两个表面上，而两个固体电解质隔膜则分别附着于所述两个锂金属片的另外一面上，该锂金属片的另外一面是指锂金属片没有与负极集流片接触的那一面，所述正极与电池壳体上的正极端电连接，所述负极与电池壳体的负极端电连接。

2.根据权利要求1所述的可提高电池能量密度的锂氧电池，其特征在于，将所述两个固体电解质隔膜连成一体构成包裹负极元件的包装袋，将所述负极的两个锂金属片完全密封，使锂金属片与外界的气氛或者液态分隔开，而所述负极集流体的其中一端向外延伸穿出固体电解质隔膜后焊接极柱。

3.根据权利要求1或2所述的可提高电池能量密度的锂氧电池，其特征在于，所述碳氧正极材料采用表面具有许多微孔且具有氧还原催化作用的纳米结构石墨烯及其微孔中的氧。

4.根据权利要求3所述的可提高电池能量密度的锂氧电池，其特征在于，所述的纳米结构石墨烯采用片状纳米结构石墨烯、柱状纳米结构石墨烯或管状纳米结构石墨烯。

5.根据权利要求4所述的可提高电池能量密度的锂氧电池，其特征在于，所述纳米结构石墨烯表面包覆氧还原催化剂，所述氧还原催化剂与纳米结构石墨烯之间的质量比为0:1~0.2:0.8。

6.根据权利要求5所述的可提高电池能量密度的锂氧电池，其特征在于，所述的氧还原催化剂采用氧化锰镍系列催化剂、Fe₂O₃、Fe₃O₄、NiO、Co₃O₄、CuO、CoFe₂O₄；所述正极电解液采用碱性水溶液。

7.根据权利要求6所述的可提高电池能量密度的锂氧电池，其特征在于，所述的固体电解质隔膜采用锂磷氧氮薄膜、锂硅磷氧氮薄膜、复合固体电解质隔膜或高分子聚合物锂离子电导固态电解质。

8.根据权利要求7所述的可提高电池能量密度的锂氧电池，其特征在于，所述高分子聚合物锂离子电导固态电解质采用加入催化剂的聚氧化乙烷。

9.一种权利要求1至8任一权利要求所述的可提高电池能量密度的锂氧电池的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1) 正极元件制备；

碳氧正极材料、粘结剂和导电剂混合搅拌成浆料，将浆料涂布在正极集流体的其中一个表面上，滚压后干燥得到正极元件，然后在正极集流体的一端上焊接极柱；

(2) 负极元件制备：

采用真空镀、电镀或者压延方法将锂金属片紧密附着在负极集流体两个表面上，获得负极元件，并在负极集流体其中一端焊接极柱；

(3) 电池装配：

将两个固体电解质隔膜分别压制在负极元件的两个锂金属片上，然后将负极元件竖向放置在电池外壳的腔室中，两个正极元件分别放置在负极元件的两侧，所述正极元件和固体电解质隔膜之间间隔5mm，在所述正极集流体未涂覆碳氧正极材料的表面放置具有与正极集流体上的网格或孔对应的导气孔的空气导入管，在正极元件和固体电解质隔膜之间填充正极电解液，然后盖上盖板固定正极元件和负极元件，正极元件和负极元件的极柱外露于盖板外；然后所述两个正极并联连接后与电池壳体上的正极端电连接，所述负极与电池壳体的负极端电连接。

10.一种权利要求1至8任一权利要求所述的可提高电池能量密度的锂氧电池组成的锂氧电池组，由至少两个所述锂氧电池经过串联、或并联、或串并联复合连接后构成。