[发明专利]锂空气电池及其测试装置

说明书

本发明涉及锂空气电池及其测试装置，该电池包括透气夹板和单体电池，透气夹板与单体电池交替叠置，且任一单体电池夹在两块透气夹板之间；透气夹板的表面和侧面均开设通孔形成气体扩散通道；单体电池采用三明治式结构，且空气正极位于三明治式结构的最外侧；测试装置将锂空气电池置于密闭箱体内，通过进气管通入工作气体，设置水探头和压力表实时测量水含量和压力，通过循环泵和净化柱去除密闭箱体内的水分，锂空气电池通过正负极测试线与外部设备连接。本发明的锂空气电池及其测试装置解决了氧气在单体电池之间的扩散问题，能使氧气与阴极充分接触，提高电池放电容量。

技术领域

本发明涉及化学电源领域，具体涉及一种锂空气电池及其测试装置。

背景技术

锂空气电池具有极高的比能量，该电池按产物Li₂O₂计算比能量高达3505 Wh/kg，远高于锂离子电池的能量密度。此外，锂空气电池正极活性物质为O₂，可从空气中直接提取，不仅提高了锂空气电池的比能量，还降低了锂空气电池的成本。因此，锂空气电池在电动汽车领域的应用前景巨大。现有技术的锂空气电池多采用纽扣式结构，尺寸小，供电量小。

现有技术中，锂空气电池研究所使用的测试模具主要有两类：Swagelok电池测试模具和Yang Shao-Horn课题组所使用的模具。但这两种测试模具都只适用于少量材料的测评，同时，这两种测试模具都不能随时检测测试模具中的水含量和测试压力，因此无法实现电池（特别是电池组）在不同气体压力下的测试。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂空气电池及其测试装置，解决了氧气在单体电池之间的扩散问题，能使氧气与阴极充分接触，提高电池放电容量。

为了达到上述的目的，本发明提供一种锂空气电池，包括透气夹板和单体电池，所述透气夹板与所述单体电池交替叠置，且任一单体电池夹在两块透气夹板之间；所述透气夹板的表面和侧面均开设通孔，且侧面开设的通孔将表面开设的通孔贯通；所述单体电池包括空气正极、负极以及隔膜和电解液组合层，所述负极夹在两层所述隔膜和电解液组合层之间，构成三明治式结构，该三明治式结构夹在两片所述空气正极之间。

上述锂空气电池，其中，所述透气夹板表面和侧面开设的通孔均为多个。所述透气夹板表面开设的通孔按阵列排列，所述透气夹板侧面开设的一个通孔将透气夹板表面同排的各通孔贯通。

上述锂空气电池，其中，所述空气正极由集流体和多孔活性反应层组成；所述集流体由钛网、不锈钢网、镍网、铝网、泡沫镍、泡沫铝、碳纸或碳纤维制备而成。

上述锂空气电池，其中，所述透气夹板的材质为环氧树脂、聚四氟乙烯、有机玻璃、铜合金、镁合金、铝合金、钛合金或不锈钢；所述多孔活性反应层主要由炭黑、乙炔黑、科琴黑、石墨烯、碳纳米管中的一种或两种以上与粘结剂混合制备而成。

上述锂空气电池，其中，所述锂空气电池包括两块透气夹板和一个单体电池或者所述锂空气电池包括至少两个单体电池和多块透气夹板。

本发明提供的另一技术方案是一种锂空气电池测试装置，包括进气管、出气管、正负极测试线、上盖、箱体、水探头、压力表、出气管气阀、进气管气阀、循环泵、净化柱和上述锂空气电池；所述上盖与所述箱体密封连接；所述进气管一端穿过所述上盖插入所述箱体内，所述进气管另一端设置所述进气管气阀；所述出气管一端穿过所述上盖插入所述箱体内，所述出气管另一端设置所述出气管气阀；所述正负极测试线、水探头和压力表均设置在所述上盖上；所述循环泵与所述净化柱通过管道串联，并通过管道与所述箱体相连，由所述箱体、循环泵、净化柱构成除水循环系统；所述锂空气电池置于所述箱体内，所述锂空气电池的正负电极与所述正负极测试线连接；所述进气管与工作气体相连。

上述锂空气电池测试装置，其中，所述箱体的侧壁上设有边沿，所述边沿上设有第一凹槽；所述上盖上设有第二凹槽；在所述上盖与所述箱体之间设置橡胶垫，所述橡胶垫的两端分别置于所述第二凹槽和所述第一凹槽内。