一种电解质及电极一体化的三层复合陶瓷及其制备方法和全固态锂空气电池及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种电解质及电极一体化的三层复合陶瓷及其制备方法和全固态锂空气电池及其制备方法。该三层复合陶瓷依次包括：内部沉积有金属锂层的高孔隙率阳极层，高致密度电解质层和内部沉积有电子导电层的高孔隙率阴极层；所述高孔隙率阳极层的材质为Li

【技术实现步骤摘要】
一种电解质及电极一体化的三层复合陶瓷及其制备方法和全固态锂空气电池及其制备方法
本专利技术属于全固态锂空气电池
，更具体地，涉及一种电解质及电极一体化的三层复合陶瓷及其制备方法和全固态锂空气电池及其制备方法。
技术介绍
随着环境污染及能源问题的日益凸显，新能源汽车取代传统燃油车的趋势已经不可逆转，然而当前锂离子电池的续航能力远远无法满足电动汽车市场的需求，大容量移动电源的开发已迫在眉睫。作为锂离子电池的升级产品，锂空气电池在容量方面展现出卓越的商业化前景。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。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。然而有很多关键性的问题限制着锂空气电池的发展，主要问题有：(1)电解液稳定性，锂空气电池的充电电位较高(通常大于4V)，导致电解液的分解，另外，有机电解液易燃和易挥发的特性会带来安全隐本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电解质及电极一体化的三层复合陶瓷，其特征在于，该三层复合陶瓷依次包括：内部沉积有金属锂层的高孔隙率阳极层，高致密度电解质层和内部沉积有电子导电层的高孔隙率阴极层；/n所述高孔隙率阳极层的材质包括Li

【技术特征摘要】
1.一种电解质及电极一体化的三层复合陶瓷，其特征在于，该三层复合陶瓷依次包括：内部沉积有金属锂层的高孔隙率阳极层，高致密度电解质层和内部沉积有电子导电层的高孔隙率阴极层；
所述高孔隙率阳极层的材质包括Li7La3Zr2O12或者元素掺杂的Li7La3Zr2O12；
所述高致密度电解质层和高孔隙率阴极层的材质各自独立的包括Li1+xMxTi2-x(PO4)3，Li1+yAlyGe2-y(PO4)3，Li7La3Zr2O12或者元素掺杂的Li7La3Zr2O12；其中，0<x<0.5，M为Al、Ga、In或Sc；0≤y≤1.2；
其中，所述元素掺杂的Li7La3Zr2O12的元素掺杂位点为Li位、La位和Zr位中的至少一个，Li位掺杂元素为Al、Ga或Fe；La位掺杂元素为Ce、Sr、Ca、Nd或Y；Zr位掺杂元素为Ta、Nb、Sb、Te、W、Mo、Cr、Gd或Sc。


2.根据权利要求1所述的三层复合陶瓷，其中，所述电子导电层的材质为纳米碳粉、石墨烯、介孔碳、碳纳米管、无定形碳、多层石墨、导电大分子材料、导电金属、导电聚合物和具有电子导电性的功能陶瓷中的至少一种；所述纳米碳粉优选为石墨化的蔗糖。


3.根据权利要求1或2所述的三层复合陶瓷，其中，所述内部沉积有电子导电层的高孔隙率阴极层的内部还沉积有催化剂层，所述催化剂层沉积于所述电子导电层上。


4.根据权利要求3所述的三层复合陶瓷，其中，所述催化剂层的材质为金属氧化物、贵金属和贵金属合金中的至少一种。


5.根据权利要求1所述的三层复合陶瓷，其中，所述高致密度电解质层的的致密度大于90％，厚度为10-50μm；
所述内部沉积有金属锂层的高孔隙率阳极层的孔隙率大于50％，厚度为200-1000μm；
所述内部沉积有电子导电层的高孔隙率阴极层的孔隙率大于50％，厚度为200-1000μm。


6.权利要求1-5所述的三层复合陶瓷的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：
(1)将制备高孔隙率阴极层的粉体B均匀铺撒于压制模具底部，压制成型，得到粉体B层；
(2)在所述粉体B层上均匀铺撒制备高致密度电解质层的粉体A，压制成型，得到粉体BA层；
(3)在所述粉体BA层上均匀铺撒制备高孔隙率阳极层的粉体C，压制成型，然后再进行压制，得到粉体BAC层；
(4)将所述粉体BAC层进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱星宝，王宇，宗磊，吴元果，王曦，满子宁，武佳雄，张文强，原诚寅，
申请(专利权)人：北京新能源汽车技术创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11