[实用新型]一种锂空气电池测试模具

说明书

本实用新型公开了一种锂空气电池测试模具，包括底座、弹簧锂片压柱、固态电解质耦合块、水基电解液密封块、碳布、多孔碳布压片及碳布压板等，本发明针对有机‑水混合锂‑空气电池设计，其正负极可更换，可使用异形固态电解质，水基电解液和有机电解液可循环流动或直接更换，并且可以通过更换弹簧改变负极锂片与固态电解质的压力。各组件通过螺栓压合成一体，装拆方便，外形美观，操作灵活，实用性强，使锂空气电池的性能表征更为便捷。

技术领域

本实用新型涉及锂空气电池技术领域，具体涉及一种锂空气电池测试模具。

背景技术

锂空气电池是一种用锂作阳极、以空气中的氧气作为阴极反应物的电池。锂空气电池比锂离子电池具有更高的能量密度，因为其阴极(以多孔碳为主)很轻，且氧气从环境中获取而不用保存在电池里。理论上，由于氧气作为阴极反应物不受限，该电池容量仅取决于锂电极，其比能为5.21kWh/kg(包括氧气质量)，或11.14kWh/kg(不包括氧气)。相对于其他金属-空气电池，锂空气电池具有更高的比能量，因此，它非常有吸引力。不过，锂空气电池仍在开发中，还未商业化。锂空气电池有多种形式，其中有机-水混合锂空气电池有较好的发展前景。

有机-水混合锂空气电池的结构如图1所示，金属锂负极1’一侧使用有机电解液2’，空气正极一侧使用水基电解液3’，有机电解液与水基电解液通过固态电解质4’隔开，固态电解质可防止两电解液发生混合，同时能促进电池发生反应，防止氧化锂(Li₂O)析出。

其中：有机-水混合锂空气电池原理如下：

放电时电极反应如下：

(1)负极反应(Li→Li++e^-)

金属锂以锂离子(Li⁺)的形式溶于有机电解液，电子供应给导线。溶解的锂离子(Li⁺)穿过固态电解质转移到正极的水基电解液中。

(2)正极反应(O₂+2H₂O+4e-→4OH^-)

通过导线供应电子，空气中的氧气和水在微细化碳表面发生反应后生成氢氧根离子(OH^-)。在正极的水基电解液中与锂离子(Li⁺)结合生成水溶性的氢氧化锂(LiOH)。

充电时电极反应如下：

(1)负极反应(Li⁺+e-→Li)

通过导线供应电子，锂离子(Li⁺)由正极的水基电解液穿过固态电解质到达负极表面，在负极表面发生反应生成金属锂。

(2)正极反应(4OH-→O₂+2H₂O+4e^-)

反应生成氧，产生的电子供应给导线。

锂空气电池没电时可以无需充电，只需更换正极的水基电解液，通过卡盒等方式更换负极的金属锂就可以连续使用。理论上30kg金属锂释放的能量与40L汽油释放的能量基本相同。如果从用过的水基电解液中回收空气极生成的氢氧化锂(LiOH)，很容易重新生成金属锂，进行再利用。

当前锂空气电池尚处于实验室研究阶段，相关材料的电化学性能需要借助模具组装成完整的锂空气电池后进行系统的表征。但目前尚未有可靠的通用的操作便捷的锂空气电池模具供实验室选用。

实用新型内容

本实用新型提供了一种锂空气电池测试模具，其克服了背景技术所存在的不足。

本实用新型解决其技术问题的所采用的技术方案是：

一种锂空气电池测试模具，包括：