双层复合结构陶瓷、该陶瓷的制备方法、自吸附式锂空气电池及该电池的制备方法技术

双层复合结构陶瓷、该陶瓷的制备方法、自吸附式锂空气电池及该电池的制备方法，涉及锂空气电池技术领域。本发明专利技术是为了解决传统水系锂空电池中水不断消耗，但不便及时添加的问题。本发明专利技术采用干压、旋涂、烧结的方式成功实现双层复合结构电解质的制备，并使用浸渍、真空干燥的方法在多孔电极内制备水蒸气吸附层，利用水蒸气吸附层达到吸水、保水的目的，解决水系锂空气电池的水添加问题。本发明专利技术适用于自吸附式锂空气电池的制备领域。

Double layer composite ceramic, preparation method of the ceramic, self adsorbed lithium air battery and the preparation method of the battery

【技术实现步骤摘要】
双层复合结构陶瓷、该陶瓷的制备方法、自吸附式锂空气电池及该电池的制备方法
本专利技术属于锂空气电池

技术介绍
随着社会的发展和科技的进步，世界范围内对便携式移动储能设备的需求越来越大，对储能电池的容量要求也越来越高。以新能源汽车为例，目前锂电池技术仍无法满足电动汽车的普及要求。相关数据显示，电动车想要实现商业化，电池能量密度至少需要达到250Wh/kg，但目前电动汽车锂电池能量密度普遍不足100Wh/kg。大容量移动电源的开发已迫在眉睫。最近，锂离子电池的升级产品“锂空气电池”吸引了学术界和工业界的广泛关注。如果能最终研发成功并商业化，将对电动汽车行业乃至整个电能存储领域产生革命性的影响。锂空气电池的反应物包括锂金属和氧气。在实际应用中，氧气由外界环境提供，因此锂空气电池在排除氧气后的能量密度达到惊人的11140Wh/kg，接近汽油的12300Wh/kg，高出现有电池体系1-2个数量级。然而，锂金属的化学和电化学活性极高与自然界中大部分元素会快速甚至剧烈反应。因此，保护锂金属阳极成为锂空气电池发展首要解决的问题。现在实验室中最为保险的方法就是采用固体电解质将锂金属电极与外界本文档来自技高网...

【技术保护点】
双层复合结构陶瓷，包括由下至上依次层叠的多孔层和致密层，双层复合结构陶瓷的材质为：Li1+xMxTi2‑x(PO4)3，0≤x≤0.5，M为Al、Ga、In或Sc；或者，Li1+xAlxGe2‑x(PO4)3，0≤x≤1.2；或者，Li7‑xLa3Zr2‑xNxO12，0≤x≤1.2，N为Al或Ta；其特征在于，多孔层的内部孔壁上依次均匀沉积有电子导电层、催化剂层和水蒸气吸附层。

【技术特征摘要】
1.双层复合结构陶瓷，包括由下至上依次层叠的多孔层和致密层，双层复合结构陶瓷的材质为：Li1+xMxTi2-x(PO4)3，0≤x≤0.5，M为Al、Ga、In或Sc；或者，Li1+xAlxGe2-x(PO4)3，0≤x≤1.2；或者，Li7-xLa3Zr2-xNxO12，0≤x≤1.2，N为Al或Ta；其特征在于，多孔层的内部孔壁上依次均匀沉积有电子导电层、催化剂层和水蒸气吸附层。2.根据权利要求1所述的双层复合结构陶瓷，其特征在于，水蒸气吸附层的材料为易潮解盐类或高吸水树脂。3.根据权利要求1所述的双层复合结构陶瓷，其特征在于，致密层的致密度大于90％，致密层厚度为10μm～50μm，多孔层的孔隙率大于50％，多孔层厚度为200μm～1000μm。4.权利要求1至3任一权利要求所述的双层复合结构陶瓷的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：一、采用固相烧结法制备一号初始粉体，采用溶胶-凝胶法制备二号初始粉体，采用甘氨酸燃烧法制备三号初始粉体；二、将以上获得的初始粉体中的任意一种或多种与造孔剂按1：0.3～1的质量比混合球磨10h～72h，球料比为1～3：1，获得复合粉体A；三、将复合粉体A在300MPa～1000MPa的压强条件下压成厚度为0.5mm～5mm的薄片，将该薄片在800℃～1100℃的条件下烧结2h～6h，形成多孔层；四、将一号初始粉体与粘结剂充分混合研磨，获得电解质浆料；五、将电解质浆料旋涂在多孔层上表面，形成厚度为10μm～30μm的电解质薄膜；六、将涂有电解质薄膜的多孔层在900℃～1200℃的条件下烧结2h～6h，使电解质薄膜形成致密层；七、在多孔层的内部孔壁上依次均匀沉积电子导电层、催化剂层和水蒸气吸附层，获得双层复合结构陶瓷。5.根据权利要求4所述的双层复合结构陶瓷的制备方法，其特征在于，沉积水蒸气吸附层...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱星宝，王宇，杨田，鄢莹璋，吴元果，何向磊，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23