一种电池的制作方法

本实用新型属于电化学领域，具体涉及一种电池。

背景技术：

金属空气电池，是新一代电动汽车用动力电池的强有力的候选者。金属空气电池通常以活性金属作为阳极侧电化学活性组分，以空气中的氧气作为阴极侧电化学活性组分之一。由于氧气直接来源于空气而不需存储在电池内部，金属-空气电池因此具有较高的理论比容量。金属空气电池有可能实现1000Wh/kg以上的器件能量密度，该能量密度与汽油接近。

金属空气电池的阳极侧电化学活性组分可以是碱金属、碱土金属或其它活性金属。在众多金属空气电池中，锂空气电池是当前研究的热点。金属锂具有较负的电极电位(-3.04V vs.SHE)以及较小的密度(6.95g·mol^-1)。当锂作为电池阳极极材料时，其具有约3.81Ahg^□1的比容量，此时，锂空气电池的能量密度理论值有可能达3505Wh/kg。在此能量密度下，配备锂空气电池的电动汽车续航里程可以达到600公里以上。

中国专利CN104701588A公开了一种锂空气电池，其特征在于，所述锂空气电池包括负极、多孔氧电极、以及夹在负极和多孔氧电极之间的固态电解质层，其中，负极材质包括锂、锂合金和/或含金属锂的复合物，多孔氧电极采用多孔导电载体、催化剂、离子导体材料、锂盐和/或粘接剂均匀混合后干燥得到，固态电解质层的材质包括锂镧锆氧基陶瓷、锂镧钛氧基陶瓷、磷酸钛铝锂基陶瓷和/或硅磷酸锂基陶瓷。该专利采用高达180-250℃的测试温度，在该温度下，固态电解质中的锂离子电导率接近1S/cm^-1。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的是提供一种电池，本实用新型的再一个目的是提供一种高功率的电池，本实用新型再一个目的是提供一种低成本的电池,本实用新型再一个目的是提供一种体积小的电池。

发明人发现，一些电池中隔膜的离子透过率较低，该因素是限制电池功率性能的短板。

发明人进一步发现，通过提高隔膜与阴极(和/或阳极)的面积之比，能够针对性地提高电池在单位时间的离子透过量，进而显著改善电池的性能，尤其是功率性能和倍率性能，同时不增加电池其它部分的成本或体积。

发明人进一步发现，在空间有限的电池空间内，非平面的隔膜(例如曲面的隔膜)比平面的隔膜具有更大的表面积，单位时间的离子透过量更大。非平面的隔膜在改善的电池的性能的同时，还节约电池的体积和成本。

本实用新型第一方面提供一种电池，包括：

阳极结构，所述阳极结构包括阳极侧电化学活性组分和阳极侧液体电解质，所述阳极侧电化学活性组分包括以下物质的一种或多种：活性金属单质、活性金属离子、活性金属合金和活性金属嵌入材料；

阴极结构，所述阴极结构包括阴极侧电化学活性组分、阴极侧液体电解质和阴极侧电子导电体，阴极侧液体电解质是含水的；和

隔膜，所述隔膜位于阳极结构和阴极结构之间，并将阳极侧液体电解质与阴极侧液体电解质分隔，所述隔膜是基本不透水的；

隔膜与阴极侧液体电解质接触的表面的面积为Am²，阴极侧电子导电体与阴极侧液体电解质接触的表面的面积为Bm²；A:B大于1，优选大于或等于2，再优选大于或等于3，再优选大于或等于4，再优选大于或等于5。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，隔膜与阳极侧液体电解质接触的表面的面积为Cm²，阳极侧电化学活性组分与阳极侧液体电解质接触的表面的面积为Dm²，C:D大于1，优选大于或等于2，再优选大于或等于3，再优选大于或等于4，再优选大于或等于5。

上述技术方案中的隔膜面积相对于阳极侧电化学活性物质或阴极侧电子导电体的面积较大，从而利用较低的电池成本和较小的电池体积，有效提高了电池内部单位时间的离子透过量，实现了电池的功率性能和倍率性能的改善。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，所述阳极侧液体电解质位于阳极侧电化学活性组分与隔膜之间。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，所述阴极侧液体电解质位于阴极侧电子导电体与隔膜之间。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，所述阳极侧液体电解质是非水的。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，所述阳极侧电化学活性组分是电子导电的固体。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，所述阴极侧电化学活性组分包括水。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，所述阴极侧电化学活性组分包括水溶性的气态氧化剂、水溶性的液态氧化剂或水溶性的固态氧化剂，所述水溶性的气态氧化剂优选为O₂、空气、SO₂或NO₂。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，隔膜与阳极侧液体电解质接触的表面或隔膜与阴极侧液体电解质接触的表面是非平面的。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，隔膜与阳极侧液体电解质接触的表面或隔膜与阴极侧液体电解质接触的表面包括曲面。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，隔膜与阳极侧液体电解质接触的表面或隔膜与阴极侧液体电解质接触的表面包括n次曲面的部分或全部，n为大于或等于2的整数。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，所述曲面为柱面、球面、椭球面、抛物面、双曲面或折线形曲面。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，所述曲面具有一个或多个凸棱和一个或多个凹槽，优选地，所述凸棱和凹槽并排延伸。该电池的隔膜具有较大的表面积和较高的结构强度。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，所述曲面的母线是折线或曲线。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，所述曲面的母线为折线，所述折线由多个波浪线线段首尾相接而成。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，所述曲面的母线为蛇形、波浪形、折线形、凹入的锥形或凹入的盆地形。

非平面的隔膜，例如曲面的隔膜，在有限的空间内具有更大的表面积，进而在单位时间内具有更高的离子透过量，从而利用较低的电池成本和电池空间，实现电池功率性能和倍率性能的改善。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，所述隔膜的厚度为0.1mm以上，例如1～10mm，例如3～5mm。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，所述隔膜是离子导电的。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，所述隔膜是锂离子导体。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，所述隔膜的离子电导率大于或等于10^-7S/cm，例如大于或等于10^-5S/cm，例如大于或等于10^-3S/cm。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，所述隔膜是固体隔膜，

优选地，所述隔膜包括固体电解质；

优选地，所述隔膜包括：选自钙钛矿型固体电解质、石榴石型固体电解质、LISICON型固体电解质、Thio-LISICON型固体电解质、NASICON型固体电解质、LiPON型固体电解质中的一种或多种。

在一个实施方案中，隔膜与含水液体电解质化学相容。优选地，隔膜与含水液体电解质接触时，不会反应形成对电池运行有害的产物。

在一个实施方案中，隔膜基本无间隙。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，所述隔膜包括固体电解质。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，所述隔膜包括选自以下固体电解质中的一种或多种：

钙钛矿(PEROVSKITE)型固体电解质，例如Li_0.5-3xLa_0.5+xTiO₃；

石榴石(GARNET)型固体电解质，例如Li₇La₃Zr₂O₁₂或Li₅La₃M₂O₁₂；

LISICON型固体电解质，例如Li₁₄Zn(GeO₄)₄；

Thio-LISICON型固体电解质，例如Li₄GeS₄、Li₂S-P₂S₅或Li_3.25Ge_0.25P_0.75S₄；

NASICON型固体电解质，例如LiM₂(PO₄)₃(M＝Ti、Ge、Zr)；

LiPON型固体电解质。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，NASICON型固体电解质包括以下一种或多种固体电解质：LATP型固体电解质，例如Li_1+xAl_xTi_2-x(PO₄)₃；LATSP型固体电解质，例如Li_1+x+yAl_xTi_2-x(Si_yP_1-yO₄)₃；LAGP型固体电解质，例如Li_3-2x(Al_1-xGe_x)₂(PO₄)₃；LAGTP型固体电解质，例如Li_1.4Al_0.4Ge_1.07Ti_0.53(PO₄)₃和LLZP型固体电解质，例如Li_0.8La_0.6Zr₂(PO₄)₃。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，所述固体电解质的材料包括以下一种或多种：玻璃态活性金属离子导体、陶瓷活性金属离子导体或玻璃-陶瓷活性金属离子导体。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，所述固体电解质的材料包括：美国专利4985317、5702995、6030909、6315881和6485622中描述的合适的陶瓷离子活性金属离子导体，本文全文引入作为参考并用于各种目的。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，所述固体电解质的材料可由OHARA Corporation，Japan获得。

隔膜离子电导率为至少10^-7S/cm，例如至少10^-6S/cm，例如至少10^-5S/cm，例如高至10^-4S/cm，例如高至10^-3S/cm或更高。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，所述隔膜采用模具铸造的方法制备得到。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，所述隔膜采用高温固相熔融法制备得到。

在一个实施方案中，隔膜由以下方法制备而成：将含有所需成分的前驱体熔化为熔浆，将熔浆注入具有合适腔体形状的模具内，待熔浆凝固后脱模，获得所需形状的隔膜。

在一个实施方案中，隔膜、阳极侧电化学活性组分或阴极侧电子导电体的表面面积是名义面积。

在一个实施方案中，隔膜、阳极侧电化学活性组分或阴极侧电子导电体的表面面积由其外部尺寸(或宏观尺寸)所决定。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，所述隔膜内部含有增强材料；

优选地，所述增强材料为金属支撑结构，所述金属支撑结构优选为钨网；

优选地，所述增强材料为石墨烯；石墨烯优选分散在隔膜内部，石墨烯在隔膜中的含量优选为1～5重量％，例如3重量％。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，所述电池包括电池壳体，所述隔膜包括固体电解质和弹性聚合物，弹性聚合物连接在固体电解质的边缘，弹性聚合物与电池壳体连接；优选地，固体电解质不与电池壳体直接接触。优选地，所述弹性聚合物是橡胶。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，其具有以下一项或多项特征：

a)阳极侧电化学活性组分包括锂金属；

b)阳极侧液体电解质是有机液体电解质；

c)隔膜包括锂离子固体电解质；

d)阴极侧电化学活性组分包括水和氧气；

e)阴极侧液体电解质是酸、碱或盐的水溶液；

f)阴极侧电子导电体包括多孔碳材料。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，所述活性金属包括碱金属、碱土金属和过渡金属中的一种或多种。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，所述活性金属包括选自Li、Na、K、Ca、Mg、Ba、Zn中的一种或多种；优选活性金属包括Li。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，所述活性金属离子包括选自Li⁺、Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Zn²⁺中的一种或多种。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，所述活性金属合金包括：含有Li、Na、K、Ca、Mg、Ba、Zn中的一种或多种元素的合金；优选包括：由选自Li、Na、K、Ca、Mg、Ba、Zn中的一种或多种元素和选自Sn、Si、Zn、Al、Sb、Ge、Pb、Mg、Ca、As、Bi、Pt、Ag、Au、Cd、Hg等中的一种或多种金属构成的二元或三元以上的合金；优选包括选自锂铝合金、锂硅合金、锂锡合金、和锂银合金中的一种或多种。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，所述活性金属嵌入材料为锂碳化合物或碳。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，阳极侧液体电解质为有机液体电解质。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，阳极侧液体电解质是有机液体电解质，所述有机液体电解质优选为溶有锂盐的有机溶剂。有机溶剂优选包括以下物质的一种或多种：乙烯碳酸酯(EC)、丙烯碳酸酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，阴极侧电子导电体是多孔的。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，阴极侧电子导电体包括碳材料。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，所述碳材料为炭黑(Super P、Ketjen Black、Vulcan XC-72等)、碳纳米管和石墨烯等。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，阴极侧电子导电体包括粘结剂。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，所述粘结剂包括选自PVDF、PTFE或锂化的Nafion中的一种或多种。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，阴极侧电子导电体包括催化剂。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，所述催化剂包括选自：贵金属、过渡金属氧化物或钙钦矿型物质中的一种或多种。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，贵金属包括选自：Pt、Pd、Au或Ru中的一种或多种。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，过渡金属氧化物包括选自：NiO、Co₃O₄、RuO₂、Fe₂O₃中的一种或多种。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，所述电池放电时，阴极为正极，阳极为负极。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池，所述电池为金属空气电池，所述金属空气电池优选为锂空气电池、钠空气电池、锌空气电池、钙空气电池或镁空气电池。

在一个实施方案中，本实用新型任一项的电池是锂-空气电池、锂-水电池、锂-金属氢化物电池、锂-金属氧化物电池。

本实用新型的有益效果：

1)一些实施例的电池具有高的功率密度；

2)一些实施例的电池具有改善的倍率性能；

3)一些实施例的电池具有改善的大电流充放电能力；

4)一些实施例的电池具有较低的成本；

5)一些实施例的电池具有较小的体积；

6)一些实施例的隔膜具有改善的力学性能，例如更好的耐压性；

7)一些实施例的隔膜具有抗震性能或抗冲击性能；

8)一些实施例的隔膜的制备方法简单易行，可规模化生产，便于推广。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限定。在附图中：

图1为对比例1的锂空气电池的轴截面示意图；

图2为实施例1的锂空气电池的轴截面示意图；

图3为实施例1的隔膜的横截面示意图；

图4为实施例2的锂空气电池的轴截面示意图；

图5为实施例2的隔膜的横截面示意图；

图6为实施例3的隔膜的横截面示意图；

图7为实施例5的锂空气电池的轴截面示意图。

各附图标记分别代表：阳极结构1、阳极侧电化学活性组分110、阳极侧液体电解质120、阴极结构2、阴极侧电化学活性组分210、阴极侧液体电解质220、阴极侧电子导电体230、隔膜3、固体电解质310、弹性聚合物320、电池壳体4、凸棱7、凹槽8、金属支撑结构9、隔膜3的厚度d、隔膜3的直径L。

具体实施方式

现在将详细提及本实用新型的具体实施方案。具体实施方案的例子图示在附图中。尽管结合这些具体的实施方案描述本实用新型，但应认识到不打算限制本实用新型到这些具体实施方案。相反，这些实施方案意欲覆盖可包括在由权利要求限定的实用新型精神和范围内的替代、改变或等价实施方案。在下面的描述中，阐述了大量具体细节以便提供对本实用新型的全面理解。本实用新型可在没有部分或全部这些具体细节的情况下被实施。在其它情况下，为了不使本实用新型不必要地模糊，没有详细描述熟知的工艺操作。

当与本说明书和附加权利要求中的“包括”、“方法包括”、“装置包括”或类似语言联合使用时，单数形式“某”、“某个”、“该”包括复数引用，除非上下文另外清楚指明。除非另外定义，本文中使用的所有技术和科学术语具有本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

对比例1

对比例1的锂空气电池为圆柱形，图1是对比例1的锂空气电池的轴截面的示意图。如图1所示，对比例1的锂空气电池包括：

阳极结构1，所述阳极结构1包括阳极侧电化学活性组分110和阳极侧液体电解质120，所述阳极侧电化学活性组分110为锂金属，阳极侧液体电解质120为含有1mol/L LiAsF₆的碳酸丙烯酯和碳酸乙烯酯混合溶液(碳酸丙烯酯和碳酸乙烯酯的体积比为1:1)；

阴极结构2，所述阴极结构2包括阴极侧电化学活性组分210、阴极侧液体电解质220和阴极侧电子导电体230，阴极侧电化学组分210包括氧气和水，阴极侧液体电解质220为含有0.1mol/L LiCl和0.05mol/L LiOH的水溶液，阴极侧电子导电体230为含有钌和碳的多孔结构电子导电体。

隔膜3，所述隔膜3位于阳极结构1和阴极结构2之间，并将阳极侧液体电解质120与阴极侧液体电解质220分隔，所述隔膜3的材料为磷酸钛铝锂(LATP)固体电解质Li₂AlTi(PO₄)₃，隔膜3是基本不透水的。隔膜3的直径L为30cm，厚度d为3mm。

隔膜3与阴极侧液体电解质220接触的表面是平面，阴极侧电子导电体230与阴极侧液体电解质220接触的表面是平面，这两个表面的面积之比为1。隔膜3与阳极侧液体电解质120接触的表面也是平面，阳极侧电化学活性组分110与阳极侧液体电解质120接触的表面是平面，这两个表面的面积之比为1。

隔膜3的面积相对较小，单位时间内透过的锂离子数量有限，限制了电池的功率性能和倍率性能。

隔膜3的材料为磷酸钛铝锂(LATP)固体电解质Li₂AlTi(PO₄)₃，其可以采用高温固相熔融法制备：

(1)将反应前驱体Li₂CO₃、Al₂O₃、TiO₂、NH₄H₂PO₄以14:9:38:39摩尔比进行混合，并且加入约5％重量比的硼酸助熔剂，在氧气的氛围下，以约10℃/min的升温速率升温到约600℃，保持约90min。之后以约6℃/min的升温速率升温到约1200℃，并保持约2h，获得熔浆。

(2)将熔浆注入已预先预热的模具(模具温度为约700℃)中，模具内腔的形状与隔膜的形状相对应，接着以约5℃/min的降温速率进行降温，使熔浆缓慢结晶，获得对比例1的隔膜3。

实施例1

除了隔膜的形状不同，实施例1的锂空气电池结构及成分基本与对比例1相同。图2为实施例1的锂空气电池的轴截面示意图。如图2所示，该锂空气电池的隔膜3与阴极侧液体电解质220接触的表面为折线形曲面，隔膜3与阳极侧液体电解质120接触的表面是折线形曲面。阴极侧电子导电体230与阴极侧液体电解质220接触的表面为平面，阳极侧电化学活性组分110与阳极侧液体电解质120接触的表面为平面。

图3为隔膜3的横截面示意图。如图3所示，该隔膜具有多个凸棱7和凹槽8，凸棱7和凹槽8并排延伸且交替排列。隔膜3两侧表面的母线是折线，该折线由多条线段首尾连接而成，这些线段两两之间的夹角α为60°。隔膜3的直径L为30cm，厚度d为3mm。

根据隔膜3的形状可推知，隔膜3与阴极侧液体电解质220接触的表面是折线形曲面，阴极侧电子导电体230与阴极侧液体电解质220接触的表面是平面，这两个表面的面积之比为2。隔膜3与阳极侧液体电解质120接触的表面也是折线形曲面，阳极侧电化学活性组分110与阳极侧液体电解质120接触的表面是平面，这两个表面的面积之比为2。

隔膜3的材料为磷酸钛铝锂(LATP)固体电解质Li₂AlTi(PO₄)₃，其可以采用高温固相熔融法制备：

(1)将反应前驱体Li₂CO₃、Al₂O₃、TiO₂、NH₄H₂PO₄以14:9:38:39摩尔比进行混合，并且加入约5％重量比的硼酸助熔剂，在氩气的氛围下，以约10℃/min的升温速率升温到约550℃，保持约60min。之后以约6℃/min的升温速率升温到约1300℃，并保持约3h，获得熔浆。

(2)将熔浆注入已预先预热的模具(模具温度为约700℃)中，模具内腔的形状与隔膜的形状相对应，接着以约3℃/min的降温速率进行降温，使熔浆缓慢结晶，获得实施例1的隔膜3。

实施例2

除了隔膜的形状不同，实施例2的锂空气电池结构及成分基本与对比例1相同。图4为实施例2的锂空气轴截面的示意图。如图4所示，该锂空气电池的隔膜3与阴极侧液体电解质220接触的表面为曲面，隔膜3与阳极侧液体电解质120接触的表面是曲面。阴极侧电子导电体230与阴极侧液体电解质220接触的表面为平面，阳极侧电化学活性组分110与阳极侧液体电解质120接触的表面为平面。

图5为该锂空电池的隔膜3的横截面示意图。如图5所示，该隔膜3两侧表面的母线是蛇形曲线，该蛇形曲线由多条半圆曲线首尾连接而成。隔膜3的直径L为30cm，隔膜3的厚度d为4mm。

根据隔膜3的形状可推知，隔膜3与阴极侧液体电解质220接触的表面是曲面(半圆曲面)，阴极侧电子导电体230与阴极侧液体电解质220接触的表面是平面，这两个面积之比为约1.57。隔膜3与阳极侧液体电解质120接触的表面是曲面，阳极侧电化学活性组分110与阳极侧液体电解质120接触的表面是平面，这两个面积之比为约1.57。

隔膜3的材料为磷酸钛铝锂(LATP)固体电解质Li₂AlTi(PO₄)₃，其可以采用高温固相熔融法制备：

(1)将反应前驱体Li₂CO₃、Al₂O₃、TiO₂、NH₄H₂PO₄以14:9:38:39摩尔比进行混合，并且加入约5％重量比的硼酸助熔剂，在氧气的氛围下，以约10℃/min的升温速率升温到约600℃，保持约90min。之后以约5℃/min的升温速率升温到约1400℃，并保持约2h，获得熔浆。

(2)将熔浆注入已预先预热的模具(模具温度为约700℃)中，模具内腔的形状与隔膜的形状相对应，接着以约3℃/min的降温速率进行降温，使熔浆缓慢结晶，获得实施例2的隔膜3。

对比实施例1和2与对比例1可知，实施例1和2的锂空气电池针对性地增加了隔膜3的面积，同时保持阳极侧电化学活性组分110和与阴极侧电子导电体230的面积不变，即，增大了隔膜3与阳极侧电化学活性组分110和阴极侧电子导电体230的面积之比。由于增大了隔膜的面积，提高了单位时间的离子通过量，电池的功率性能和倍率性能都得到的提高，表现出良好的大电流充放电能力。实施例1和2既有效地改善了隔膜离子透过率低的问题，提高了电池的功率性能，又没有增加电池其它部分的体积或成本。因此，实施例1或2的锂空气电池具有较高的功率密度、改善的倍率性能(大电流充放电能力)、以及较小的体积和较低的成本。

实施例1(或实施例2)的隔膜3的表面是曲面，曲面在有限的空间内具有更大的表面积，进而在较小的电池体积内，有效提高了电池内部单位时间的离子透过量，实现了电池的功率性能和倍率性能的改善。

实施例3

图6为实施例3的隔膜的横截面示意图。如图6所示，在实施例1的锂空气电池的隔膜的基础上，实施例3的隔膜中还含有金属支撑结构9，该金属支撑结构9固定在隔膜3的内部。实施例3的金属支撑结构9为钨网。

固体电解质隔膜有脆性高的缺点，在制备和组装过程中如处理不当，较容易导致膜的破碎。含有金属支撑结构的隔膜具有改善的力学性能，尤其是耐压性。

实施例3的隔膜可以采用下述方法制备：参照实施例1的隔膜制备方法，特别地，在反应前驱体熔融物注入模具之前，先在模具内放置支撑体钨网。当熔融物冷却后，金属支撑体钨网被包含在固体电解质隔膜中，获得实施例3的隔膜。

实施例4

在实施例1的锂空气电池的隔膜的基础上，实施例4的隔膜中还含有石墨烯，石墨烯分散在隔膜内部，石墨烯在隔膜中的重量含量为约3重量％。

固体电解质隔膜有脆性高的缺点，在制备和组装过程中如处理不当，较容易导致膜的破碎。含有石墨烯的隔膜具有改善的力学性能，尤其是改善的耐压性。

实施例4的隔膜可以采用下述方法制备：参照实施例1的隔膜制备方法，特别地，在反应前驱体中加入占总质量3％的石墨烯，将反应前驱体熔融后注入模具，制备出实施例4的隔膜。

实施例5

图7为实施例5的锂空气电池的轴截面示意图。如图7所示，在实施例1的锂空气电池的隔膜的基础上，实施例5的隔膜包括固体电解质310和弹性聚合物320，弹性聚合物320连接在固体电解质310的边缘。弹性聚合物可以是橡胶。

实施例5的锂空气电池包括电池壳体4。在电池壳体4中，隔膜3通过其边缘的弹性聚合物320与电池壳体4的内壁连接，隔膜3的固体电解质310不与电池壳体4直接接触。由于弹性聚合物320具有良好的弹性和韧性，能够吸收应力，因此当该锂空气电池收到撞击或震动时，弹性聚合物320能够起到减震和缓冲的作用，保护固体电解质310免受震荡或冲击。因此该隔膜3具有更好的抗震、抗冲击性能。

实施例1～5的制备隔膜的方法简单易行，可规模化生产，便于推广。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。