[发明专利]用于锂空气电池的正极、其制备方法及包括其的锂空气电池

权利要求书

1.一种用于锂空气电池的正极，所述正极包括：

多孔膜，包括在三维空间上不规则布置在其中的碳纤维复合材料，

其中所述碳纤维复合材料包括：

具有管式构造的碳结构；以及

形成在所述碳结构的外表面上的绝缘涂层。

2.根据权利要求1所述的正极，其中所述碳结构包括由选自由以下组成的组中的至少一种碳化的碳材料：葡萄糖、蔗糖、淀粉、聚偏二氟乙烯及它们的组合。

3.根据权利要求1所述的正极，其中所述碳结构具有1μm到10μm的内径。

4.根据权利要求1所述的正极，其中所述碳结构的厚度等于或大于所述绝缘涂层的厚度。

5.根据权利要求1所述的正极，其中所述绝缘涂层包括选自由LiNbO₃、Li₂WO₄、Li₃PO₄及它们的组合所组成的组中的至少一种基于氧化物的固体电解质。

6.根据权利要求1所述的正极，其中所述碳纤维复合材料包括管状壁，所述管状壁包括通气孔。

7.一种锂空气电池，包括：

权利要求1所述的正极；

负极；

设置在所述正极与所述负极之间的隔板；以及

浸渍在所述正极的碳结构内以及所述隔板中的电解质。

8.一种制备用于锂空气电池的正极的方法，所述方法包括：

通过对聚合物溶液进行静电纺丝制备聚合物纤维；

使用有机物质涂覆所述聚合物纤维的表面；

通过使用基于氧化物的固体电解质涂覆涂覆在所述聚合物纤维上的所述有机物质的表面制备纤维复合材料；

通过热分解所述纤维复合材料从所述纤维复合材料中去除所述聚合物纤维；

通过碳化从中去除所述聚合物纤维的所述纤维复合材料的所述有机物质制备碳纤维复合材料；以及

通过在三维空间上不规则地布置所述碳纤维复合材料制备包括多孔膜的正极。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述聚合物纤维选自由聚苯乙烯、聚苯胺及它们的组合组成的组中，并且具有100℃到500℃的熔点。

10.根据权利要求8所述的方法，其中所述有机物质包括选自由以下组成的组中的至少一种：葡萄糖、蔗糖、淀粉、聚偏二氟乙烯及它们的组合。

11.根据权利要求8所述的方法，其中使用有机物质涂覆所述聚合物纤维的表面是通过将所述聚合物纤维浸入有机物质涂覆溶液中进行。

12.根据权利要求8所述的方法，其中制备所述纤维复合材料是通过在使用基于氧化物的固体电解质涂覆所述有机物质的所述表面时进行沉积来进行，所述沉积是化学气相沉积、物理气相沉积、等离子体增强化学气相沉积和原子层沉积中的任一种。

13.根据权利要求8所述的方法，其中在通过热分解所述纤维复合材料从所述纤维复合材料中去除所述聚合物纤维时，所述热分解在350℃到550℃的温度下进行1到60分钟。

14.根据权利要求8所述的方法，其中在制备所述碳纤维复合材料时，所述碳化在800℃到1000℃的温度下进行30分钟到2小时。

15.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：在制备所述碳纤维复合材料与制备包括多孔膜的所述正极之间，

湿法蚀刻所述碳纤维复合材料。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述湿法蚀刻使用选自由HF、NaF、KF、NaOH、KOH及它们的组合组成的组中的至少一种溶液进行。