[实用新型]一种在空气、水中稳定的锂金属电极

说明书

本实用新型公开了一种在空气、水中稳定的锂金属电极，其包括铝塑膜、氧化物固体电解质片、锂金属片、导锂离子过渡层、极耳；其中，所述锂金属片的两面上各贴合有一导锂离子过渡层，每一导锂离子过渡层的外侧贴有一所述氧化物固体电解质片，每一氧化物固体电解质片的外侧贴有一所述铝塑膜，极耳与锂金属片连接并延伸至所述铝塑膜之外。本实用新型所提供的在空气、水中稳定的锂金属电极，该电极由锂金属片、醚类电解液或凝胶层、固体电解质片经由铝塑膜封装而得，具有方便使用，空气、水中稳定，易于制备的特点。

技术领域

本实用新型涉及锂电池技术领域，具体涉及锂金属电极。

背景技术

当今社会高速发展，对能源的需求越来越大，然而，因为当前作为主要能源的化石燃料存在资源短缺、产生温室气体等固有限制，人们将更多的目光集中在新能源领域。其中电池更因为其使用方便、性能可靠、电流电压可在相当大的范围内任意组合等优点，成为近年新能源领域的焦点。

锂离子电池具有电压高、比能量高、充放电寿命长、无记忆效应、污染小、快速充放电等优点。当前，锂离子电池快速发展，逐步从手机、电脑、数码产品等小型电器走向电动汽车动力领域。然而，当前动力电池依然存在能量密度偏低，致使电动汽车续航里程低的问题。因此，开发新体系高能量密度电池是当前电池研究的一个重要方向。锂空气电池采用金属锂或者含锂材料作为负极，空气为正极，理论上拥有最高的能量密度，制成电池系统能量密度可达800Wh/kg，应用于电动汽车，其续航里程可达800公里，可以与燃油汽车相比拟，具有极高的研究价值。

锂空气电池分为非水系锂空气电池及水系锂空气电池，前者多使用有机电解液，放电时，O₂在空气电极上被还原为O^2-，与Li⁺结合成LiO₂再发生歧化反应生成Li₂O₂，放电产物为固体，会堵塞空气电极表面孔洞，造成电池电阻升高，同时，空气中的H₂O和CO₂会穿过电解液与金属锂反应，造成电池失效；后者放电产物为LiOH，可溶于水系电解液，放电电压高，放电容量大，但是水会和金属锂剧烈反应。由以上可见，无论是哪一种锂空气电池，均需要一种空气、水中稳定的锂金属电极。

为保护锂金属电极，以便在空气中使用，目前使用的方法主要有合金化(Journalof Physical Chemistry Letters，2016，7(7)：1267)及使用固体电解质保护(EnergyEnvironmental Science，2015，8(9)：2782-2790；Nano Energy，2016，26：565-576.)等方法。然而前者会降低理论能量密度降低锂金属负极优势，后者工艺复杂，制备困难。曾有专利(CN103123961A，CN103123998A)提出一种水系锂空气电池，电池由锂金属层、固体电解质层、疏水保护层、含锂盐水溶液、空气电极组成，在该专利中，锂金属表面先使用磁控溅射法，在氮气保护下，向锂金属表面同时溅射Li3PO4靶和过渡金属靶形成固体电解质层，再使用含有具有NASICON型结晶结构的高锂离子导电性陶瓷材料Li_1+x+yAl_xM_2-xSi_yP_3-yO₁₂进行疏水保护，然而，此种方法中锂保护工艺复杂，固固接触界面电阻较高，锂负极不能灵活拆装，在使用中存在很多限制。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种在空气、水中稳定的锂金属电极，该电极由锂金属片、醚类电解液或凝胶层、固体电解质片经由铝塑膜封装而得，具有方便使用，空气、水中稳定，易于制备的特点。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：