本发明专利技术公开了一种降低非水性电解液锂空气电池充放电极化的方法，该方法在不增加电池成本且不降低电池能量密度的基础上能够实现降低非水性电解液锂空电池充放电极化的目的，简单易实现。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂空气电池领域，具体地，涉及一种降低非水性电解液锂空气电池充放电极化的方法。
技术介绍
能源，推动和影响着人类社会的发展与进步，关系着国家的安全战略。能源改革已成为各国政府的重要工作，研究与开发新型绿色环保的二次电池，是这项工作的重要组成部分。目前应用较为广泛、开发较为成熟的二次电池体系如锂离子电池，其能量密度依然不能满足实际应用的需求，特别是电动汽车等需要高能量密度化学电源体系的领域。锂空气电池（又称锂氧气电池）在目前的化学电源体系中拥有最高的能量密度（理论上为11450 Wh Kg-1），实际能量密度约为锂离子电池的10倍。这主要源于以下两个方面的原因：一、其正极反应物氧气来自于外界空气，而非存储于电池体系之中；二、其负极锂电极，拥有最高的比容量（3862 mAh/g）和最低的电化学电位（氢标电位值为-3.01 V）。此外，其充电时释放氧气，放电时吸收氧气，被称为“会呼吸的绿色电池”。因此，从寻找高能量密度的二次电池及环保的角度，锂氧气电池都拥有较为明显的优势，在军事和民用领域都极具应用前景。 锂空气电池根据电解液与隔膜体系的不同可分为水性电解液锂空气电池、非水性（非质子）电解液锂空气电池、双性（混合）电解液锂空气电池和全固态锂空气电池。水性和双性电解液锂空气电池的锂离子传导膜还存在较难解决的问题（如脆性、高电阻等）、电池结构较非水性体系更为复杂、安全性较差，加之两类电池是否具有可逆性尚无定论，因此目前关注较少。全固态锂空气电池虽从安全性、实现真正意义的锂“空气”电池角度来说具有一定的发展前景，但由于研究刚刚起步，不确定因素还很多。因此，非水性电解液锂空气电池目前应用前景最为广阔。常见的非水性电解液锂空气电池负极为金属锂片，电解液主要为有机溶剂与锂盐组成，正极主要由碳材料与非碳类催化剂组成。电池一般为充电态，运行过程中先进行放电生成放电产物，再进行充电分解，如此循环往复。放电时，负极金属锂失去电子溶解为锂离子，锂离子通过电解液扩散到正极，电子则通过外电路到达正极，同时外界氧气进入电池内部正极反应区域，在正极表面活性反应点上得到电子生成过氧根（O22-）（氧还原反应，ORR），并与锂离子络合生成过氧化锂（Li2O2），由于一般情况此产物不溶于电解液，固沉积于反应区域材料表面。充电时，Li2O2分解，过氧根失去电子成为气态氧分子逸出电池（即氧逸出反应，OER），而锂离子通过电解液回到负极，与外电路到达的电子在反应区域发生金属锂沉积的过程。放电与充电的具体反应式如下： 非水性电解液锂空气电池在1996年由美国EIC实验室的亚伯拉罕（Abraham）等人提出，2002开始，美国陆军研究实验室里德（Read）等人将胶体电解液换成可流动的有机电解液，开展了许多启蒙性的工作，2006年，英国圣安德鲁斯大学的布鲁斯（Bruce）等人首次证明和实现了非水性电解液锂空气电池真正意义上的可逆性，其一定程度上循环性的实现令锂空气电池的概念开始受到广泛关注。2007年起，各科研机构对非水性电解液锂空气电池存在的不同问题，针对性的开展了相应工作。目前，非水性电解液锂空气电池充放电极化较高（首次充放电压差约为1.7 V），导致电池能量效率低下，严重制约其发展和应用。为降低锂空气电池的充放电极化，改变锂空气电池正极材料成分（如加入催化剂）或电解液成分（如加入氧化还原介质）是可选方法之一，但对于电池的成本、能量密度等都带来不利影响。因此，本领域迫切需要一种简单易实现且适合工业化应用的降低充放电极化的方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种降低非水性电解液锂空气电池充放电极化的方法，该方法在不增加电池成本且不降低电池能量密度的基础上能够实现降低非水性电解液锂空电池充放电极化的目的，简单易实现。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：一种降低非水性电解液锂空气电池充放电极化的方法，将充电态的电池在50-70℃放电或/和将放电态的电池在50-70℃充电。所述放电过程是将充电态的电池在50-70℃和纯度为99%的氧气环境下，在合适的放电电流下放电至放电截止电压停止，所述合适的放电电流能保证整个电池发生放电反应。 所述充电过程是将放电态的电池在50-70℃，在合适的充电电流下放电至充电截止电压停止，所述合适的充电电流能保证整个电池发生充电反应。放电电流和充电电流只要能够保证整个电池发生充放电反应即可。所述放电截止电压在放电电压到达截止电压时，电池能完成至少90%的放电反应。所述充电截止电压需保证在充电电压到达此截止电压时，电池能完成至少90%的充电反应。将所述充电态的电池放电以及将放电态的电池充电的温度均为70℃。所述充电态或放电态的电池的电解液为含有锂盐的非水有机溶剂或离子液体。所述充电态或放电态的电池的正极材料、负极材料以及电解液的选择能保证电池的放电产物为过氧化锂。本专利技术中对正极材料、负极材料以及电解液的选择只有一个要求，即就是能保证电池的放电产物为过氧化锂。所述充电态或放电态的电池的正极材料包括粘接剂。本专利技术的专利技术构思为：专利技术人经过广泛而深入的理论分析后发现，针对现有锂空气电池充放电极化较大的问题，通过将充电态的电池在50-70℃放电或/和将放电态的电池在50-70℃充电，能有效提高放电产物过氧化锂的体相电荷传输能力及减小放电产物颗粒尺寸从而减少体相电荷传输距离，从而有效提升锂空气电池的充放电能量转换。基于上述发现，本专利技术得以完成。综上，本专利技术的有益效果是：1、 本专利技术能够显著降低非水性电解液锂空气电池的充放电极化，从现有技术的1.7V能够降至0.85V，特别适合在电池使用环境温度较高的领域采用。2、 本专利技术能够有效提高放电产物的体相电荷传输能力，并能够减小放电产物颗粒尺寸从而能够减少体相电荷传输距离进而有效提升锂空气电池的充放电能量转换。3、 本专利技术能通过改变充放电温度的方法来达到降低非水性电解液锂空电池充放电极化的目的，不会给电池成本、能量密度等带来不利影响，特别适用于电池使用环境温度较高的领域。附图说明图1是实施例1的图；图2是实施例2的图；图3是实施例3的图。具体实施方式下面结合实施例及附图，对本专利技术作进一步地的详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。本专利技术的专利技术人经过广泛而深入的理论分析后发现，针对现有锂空气电池充放电极化较大的问题，通过将充电态的电池在50-70℃放电或/和将放电态的电池在50-70℃充电，能有效提高放电产物的体相电荷传输能力及减小放电产物颗粒尺寸从而减少体相电荷传输距离，从而有效提升锂空气电池的充放电能量转换。实施例1：采用放电态电池在70℃、60℃、50℃温度下进行充电，并与常温下进行充电的电池做比较。放电态电池正极采用通过将Li2O2与粘结剂PVDF按质量比80:20进行配比，充本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种降低非水性电解液锂空气电池充放电极化的方法，其特征在于，将充电态的电池在50‑70℃放电或/和将放电态的电池在50‑70℃充电。
【技术特征摘要】
1.一种降低非水性电解液锂空气电池充放电极化的方法，其特征在于，将充电态的电池在50-70℃放电或/和将放电态的电池在50-70℃充电。
2.根据权利要求1所述的一种降低非水性电解液锂空气电池充放电极化的方法，其特征在于，所述放电过程是将充电态的电池在50-70℃和纯度为99%的氧气环境下，在合适的放电电流下放电至放电截止电压停止，所述合适的放电电流能保证整个电池发生放电反应。
3.根据权利要求1所述的一种降低非水性电解液锂空气电池充放电极化的方法，其特征在于，所述充电过程是将放电态的电池在50-70℃，在合适的充电电流下放电至充电截止电压停止，所述合适的充电电流能保证整个电池发生充电反应。
4.根据权利要求2所述的一种降低非水性电解液锂空气电池充放电极化的方法，其特征在于，所述放电截止电压在放电电压到达截止电压时，电池至少能完成90%放电反应。
5.根据权利要求3所述的一种降低非水性电解液锂空气电池充放电极化的方法，其特征在于，所述充电截止电压需保证在充...
【专利技术属性】
技术研发人员：李海英，宋明，万宁，黄小丽，黄宗令，
申请(专利权)人：四川省有色冶金研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51
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