[发明专利]被保护的负极以及包括其的锂空气电池和全固体电池

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年12月13日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2011-0134004的权益，其公开内容通过参考全部引入本文。

技术领域

本公开内容涉及被保护的负极(protected anode)、包括其的锂空气电池、和包括所述被保护的负极的全固体电池。

背景技术

已知锂空气电池包括使得实现锂离子的嵌入/脱嵌的负极、包括用于用作正极活性物质的空气中的氧气的氧化和还原的催化剂的正极、以及介于正极和负极之间的锂离子传导介质。

锂空气电池具有3000Wh/kg或更大的理论能量密度，其是锂离子电池的理论能量密度的约10倍大。另外，锂空气电池是环境友好的且比锂离子电池更稳定，和因此，正在积极地进行对锂空气电池的研究。

金属锂用作锂空气电池的负极活性物质，因为锂空气电池具有高的容量。然而，金属锂是不稳定的且高度反应性的，和因此，其对热或冲击是敏感的且具有高的爆炸风险。当将包括金属锂的负极充电时，大量的枝晶锂沉积在金属锂的表面上。结果，锂空气电池的充电和放电效率恶化或负极可与正极断开。

发明内容

提供具有高的稳定性的被保护的负极。

提供包括所述被保护的负极的锂空气电池。

提供包括所述被保护的负极的全固体电池。

另外的方面将在随后的描述中部分地阐明，且部分地将从所述描述明晰，或者可通过所提供的实施方式的实践获知。

根据本发明的一个方面，被保护的负极包括：包括锂钛氧化物的负极；和形成于所述负极的表面上并包括由下式1表示的化合物的保护层：

<式1>

Li_1+XM_XA_2-XSi_YP_3-YO₁₂

其中M为选自如下的至少一种：铝(Al)、铁(Fe)、铟(In)、钪(Sc)、和铬(Cr)，

A为选自如下的至少一种：锗(Ge)、锡(Sn)、铪(Hf)、和锆(Zr)，

X为0~1的数，和

Y为0~1的数。

根据本发明的另一方面，锂空气电池包括：上述的被保护的负极；和包括氧气作为正极活性物质的正极。

根据本发明的另一方面，全固体电池包括上述的被保护的负极。

附图说明

从结合附图考虑的实施方式的下列描述，这些和/或其它方面将变得明晰和更容易理解，在附图中：

图1是显示由其中0≤X≤0.4的锂(Li)/Li_1+x+yTi_2-xAl_x(PO₄)₃表示的单元电池(cell)的充电/放电量变曲线(profile)的图；

图2是说明根据实施方式的被保护的负极的结构的图；

图3A和3B是说明根据实施方式的锂空气电池的结构的示意图；

图4是说明根据实施方式的全固体电池的结构的图；

图5A和5B是显示根据实施例1制造的单元电池的阻抗和电导率的图；

图6A和6B是显示根据对比例1制造的单元电池的阻抗和电导率的图；和

图7是显示实施例1以及对比例1和2的单元电池各自的电导率的变化的图。

具体实施方式

现在将详细介绍实施方式，其实例说明于附图中，其中相同的附图标记始终是指相同的元件。在这点上，当前的实施方式可具有不同的形式并且不应解释为限于本文中所阐明的描述。因此，下面仅通过参考附图描述实施方式，以解释本描述的方面。

在下文中，将参照附图详细地描述被保护的负极、包括其的锂空气电池、和包括所述被保护的负极的全固体电池的示例性实施方式。

根据本发明的实施方式，被保护的负极包括：包括锂钛氧化物的负极；和在所述负极的表面上包括由下式1表示的化合物的保护层：

<式1>

Li_1+XM_XA_2-XSi_YP_3-YO₁₂

其中M为选自如下的至少一种：铝(Al)、铁(Fe)、铟(In)、钪(Sc)、和铬(Cr),

A为选自如下的至少一种：锗(Ge)、锡(Sn)、铪(Hf)、和锆(Zr)，

X为0~1的数，和