[发明专利]锂空气电池及其制造方法

说明书

本发明涉及一种锂空气电池及其制造方法，所述锂空气电池包含：正极，所述正极使用氧气作为正极活性材料，且通过层压由炭黑一次粒子和石墨烯构成的炭黑二次粒子来形成，以及包括形成在所述炭黑二次粒子之间的孔尺寸范围超过100nm的大孔；负极，所述负极以面对所述正极的方式设置；以及隔膜，所述隔膜设置在所述正极与所述负极之间。所述锂空气电池提供在放电试验中提高的放电容量并提供降低的过电压，且能够通过简单方法来制造。

技术领域

本发明涉及一种锂空气电池及其制造方法。更具体地，本发明提供一种锂空气电池及其制造方法，所述锂空气电池能够增加放电试验中的放电容量并降低过电压，并且能够通过简单的方法制造。

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年8月14日提交的韩国专利申请10-2015-0115017号和2016年8月12日提交的韩国专利申请10-2016-0103096号的优先权，通过参考将其内容以其完整形式并入本文中。

背景技术

锂空气电池的重量能量密度约为500Wh/kg以上，这远高于目前的锂离子电池(200Wh/kg)或下一代锂离子电池(300Wh/kg)的重量能量密度。因此，对锂空气电池进行了许多研究以用于在一次充电的条件下能够长途驾驶的电动汽车。

锂空气电池的正极随碳的种类而显示不同的放电容量。这是因为，放电产物Li₂O₂的形状和量随孔的几何形状和碳的结构而改变。在迄今已知的炭黑中，科琴黑被称为具有最高容量的碳电极。然而，在充电期间过电压大且循环寿命短的锂空气电池的问题是不能通过使用科琴黑来完全解决的。

因此，用于提高正极放电容量并降低充放电期间的过电压的研究是用于开发提高锂空气电池的容量和循环寿命的方法的正极研究中的重要课题之一。

发明内容

技术问题

本发明的目的在于解决现有技术的上述问题并提供一种锂空气电池，所述锂空气电池能够提高放电试验中的放电容量并降低过电压且能够通过简单的方法来制造。

本发明的另一个目的是提供一种制造锂空气电池的方法。

技术方案

本发明的一个实施方案提供一种锂空气电池，所述锂空气电池包含：正极，所述正极使用氧气作为正极活性材料，通过层压由炭黑一次粒子和石墨烯构成的炭黑二次粒子来形成，并且包括形成在所述炭黑二次粒子之间的孔尺寸范围超过100nm的孔；负极，所述负极以面对所述正极的方式设置；以及隔膜，所述隔膜设置在所述正极与所述负极之间。

所述炭黑一次粒子可以具有尺寸范围为1～500nm的球形。

石墨烯可以具有尺寸范围为0.1～50μm且厚度范围为0.34nm～20nm的板状。

炭黑二次粒子可以具有尺寸范围为500nm～10μm的球形。

炭黑二次粒子可以具有所述板状石墨烯被所述球形炭黑一次粒子围绕的结构。

在炭黑二次粒子的表面上，由球形炭黑一次粒子占据的面积可以大于由板状石墨烯占据的面积。

炭黑二次粒子可以包含1～99重量％的炭黑一次粒子和1～99重量％的石墨烯。

炭黑二次粒子可以通过将炭黑一次粒子和石墨烯分散在溶剂中并然后对其进行喷雾干燥来制备。

炭黑二次粒子可以包括：形成在炭黑一次粒子与石墨烯之间的孔尺寸范围为20～100nm的孔、形成在炭黑一次粒子内的孔尺寸范围小于10nm的孔、以及形成在石墨烯内的孔尺寸范围小于10nm的孔。

通过汞孔率法测定的正极平均孔尺寸可以为超过100nm且10μm以下。