锂空气电池最新专利概述

锂空气电池的概念最早由Lockheed提出，它是一种将金属锂作为负极，多孔空气电极作为正极的金属空气电池。锂空气电池因其具有超高的理论能量密度而广受关注，但目前还处于初级研究阶段，能量转换效率低、内部机理认知不够全面、正极结构不稳定等问题亟待解决。

韩国现代汽车有限公司、起亚公司和蔚山科学技术院2020年6月2日共同提出申请的专利KR1020210149473A公开了一种用于锂空气电池的电解质膜及其制造方法、用于锂空气电池的正极及其制造方法以及包括该电解质膜和正极的锂空气电池。该锂空气电池包括：i)电解质膜，使用包括两种或多种氮氧化物的无机熔融混合物制造而成，该电解质膜因此具有非常低的共熔点，和ii)正极，通过在碳材料上快速还原金属而制成。因此，锂空气电池即使在低温下也能够稳定工作并且提供高功率输出。

美国思攀气凝胶公司（Aspen Aerogels Inc）2020年3月21日提出申请的专利US20200303793A1揭示了用于锂空气电池的基于碳气凝胶的正极。该碳气凝胶包括孔道，该孔道改进电解质溶液的氧传输性能并改进过氧化锂沿碳气凝胶表面和/或在其孔道内的形成。正极和下层碳气凝胶为锂空气电池提供最佳性能。

韩国三星电子有限公司2020年2月4日提出申请的专利KR1020210099434A涉及正极、包括该正极的锂空气电池以及制备该正极的方法。所述正极包括多孔膜，该多孔膜包括金属氧化物，并且多孔膜的表面具有大约0.01微米至1微米的均方根粗糙度，基于多孔膜的总体积，多孔膜的孔隙率为50体积%至99体积%左右。

北京大学2022年1月20日提出申请、2022年4月26日获得授权的专利CN114094241B公开了一种基于可控压缩、梯度浸润的碳纳米管海绵正极的锂空气电池及其组装方法。该锂空气电池以可控压缩的负载催化剂的碳纳米管海绵作为自支撑空气正极，其中的电解液自隔膜至空气侧梯度减少。相较于传统的涂覆式薄片电极，该发明的碳纳米管海绵正极单位面积上的活性物质负载量和放电产物沉积位点均显著增加，可以有效分散大电流和避免致密放电产物的形成，有利于电极中电解液的浸润和空气扩散；电解液的梯度分布形式实现了高效的多相输运过程，空气得以抵达正极深处。该发明的锂空气电池可实现大电流密度工作条件下的超长循环寿命和极高放电容量，并可保持出色的稳定性和运行效率，具备推动锂空气电池实用化的潜力。

在同日提出的另一项专利申请CN202210063286.2中，北京大学提供了一种用于锂空气电池正极的一维和二维杂化结构自支撑材料及其制备方法。将亲水处理过的碳纳米管海绵浸入氢氧化物的前驱体溶液中，震荡使得溶液充分浸润海绵；然后将溶液和海绵转移到反应釜中进行水热反应；反应结束后取出海绵并洗涤，冷冻干燥，得到一维碳纳米管和二维氢氧化物杂化的复合自支撑材料。将该材料用于锂空气电池的自支撑正极，可同时实现高容量、长循环的电化学性能。