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TW201701519A - 鋰空氣電池正極及鋰空氣電池 - Google Patents

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TW201701519A
TW201701519A TW104122715A TW104122715A TW201701519A TW 201701519 A TW201701519 A TW 201701519A TW 104122715 A TW104122715 A TW 104122715A TW 104122715 A TW104122715 A TW 104122715A TW 201701519 A TW201701519 A TW 201701519A
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Abstract

本發明涉及一種鋰空氣電池正極，包括奈米碳管複合膜及導鋰隔離層，該導鋰隔離層向該奈米碳管複合膜傳導鋰離子的同時使該鋰空氣電池正極與電解質中的有機物隔絕，該奈米碳管複合膜設置在該導鋰隔離層表面，該奈米碳管複合膜包括奈米碳管網路結構及設置在該奈米碳管網路結構中的奈米碳管的管壁上的催化劑顆粒。本發明還涉及一種鋰空氣電池，包括負極；上述鋰空氣電池正極；以及電解質，該電解質設置在鋰空氣電池正極與負極之間，通過該導鋰隔離層與該鋰空氣電池正極的奈米碳管複合膜間隔。

Description

鋰空氣電池正極及鋰空氣電池
本發明涉及一種鋰空氣電池，尤其涉及一種含有奈米碳管的鋰空氣電池正極及鋰空氣電池。
鋰空氣電池是使用氧氣作為正極活性材料的電池，具有能量密度高、容易小型化和輕量化等優點，近年來逐漸受到人們的廣泛關注。鋰空氣電池的工作原理是：在放電過程中，負極產生鋰離子及電子，鋰離子穿過電解質材料，並在正極與氧氣以及電子結合，生成固體的鋰氧化物；在充電過程中，固體的鋰氧化物分解，形成鋰離子、氧氣及電子，鋰離子穿過電解質材料，在正極與電子結合形成鋰。正極的化學反應式為，負極的化學反應式為。鋰空氣電池的正極一般包括作為導電載體的多孔碳材料及負載在多孔碳上的催化劑。由於放電過程在正極生成不溶的鋰氧化物，這些鋰氧化物不斷堆積在導電碳材料的孔道內，造成氧氣與鋰離子在正極中的傳輸能力降低，從而使氧化還原反應速率降低，造成鋰空氣電池的能量轉化效率及功率密度降低。在碳材料中，奈米碳管具有極高的比表面積，能夠為催化劑提供更多的擔載空間。
有鑒於此，提供一種利用奈米碳管作為催化劑載體的鋰空氣電池正極及鋰空氣電池實為必要。
一種鋰空氣電池正極，包括奈米碳管複合膜及導鋰隔離層，該導鋰隔離層向該奈米碳管複合膜傳導鋰離子的同時使該鋰空氣電池正極與電解質中的有機物隔絕，該奈米碳管複合膜設置在該導鋰隔離層表面，該奈米碳管複合膜包括奈米碳管網路結構及設置在該奈米碳管網路結構中的奈米碳管的管壁上的催化劑顆粒。
一種鋰空氣電池，包括負極；上述鋰空氣電池正極；以及電解質，該電解質設置在鋰空氣電池正極與負極之間，通過該導鋰隔離層與該鋰空氣電池正極的奈米碳管複合膜間隔。
與先前技術相較，由於該催化劑顆粒具有較高的催化活性，在放電過程中該催化劑顆粒不但使氧氣與鋰離子發生反應，生成Li2 O2 ，還同時使有機物，如電解液中的有機溶劑或聚合物電解質及凝膠電解質中的聚合物基體發生分解，產生二氧化碳，從而使電池的循環性能逐漸降低。通過在該奈米碳管複合膜與該電解質之間設置導鋰隔離層，可以防止催化劑顆粒與有機物發生副反應，從而提高該鋰空氣電池的循環性能。
圖1 為本發明實施例提供的鋰空氣電池正極結構示意圖。
圖2為本發明實施例提供的鋰空氣電池正極結構的奈米碳管複合膜的示意圖。
圖3 為本發明實施例提供的鋰空氣電池正極的奈米碳管膜的掃描電鏡照片照片。
圖4為本發明另一實施例提供的奈米碳管複合膜的結構示意圖。
圖5為本發明另一實施例提供的鋰空氣電池正極的結構示意圖。
圖6為本發明實施例提供的奈米碳管紙的光學照片。
圖7為本發明實施例提供的鋰空氣電池的結構示意圖。
圖8為本發明實施例提供的Ru催化劑金屬空氣電池正極的透射電鏡(TEM)照片。
圖9為本發明實施例提供的Ru催化劑金屬空氣電池正極放電後的掃描電鏡(SEM)照片。
圖10為本發明實施例提供的Pd催化劑金屬空氣電池正極的TEM照片。
圖11為本發明實施例提供的Pd催化劑金屬空氣電池正極放電後的SEM照片。
請參見圖1，本發明實施方式提供一種鋰空氣電池正極10，包括奈米碳管複合膜12及導鋰隔離層14。該奈米碳管複合膜12設置在該導鋰隔離層14表面，該導鋰隔離層14用於向該奈米碳管複合膜12傳導鋰離子的同時隔絕鋰空氣電池中電解質中的有機物。請參閱圖2，該奈米碳管複合膜12包括奈米碳管網路結構122及設置在該奈米碳管網路結構122中的奈米碳管的管壁上的催化劑顆粒124。該奈米碳管網路結構12包括多個相互層疊的奈米碳管膜。
每層奈米碳管膜包括多個基本平行於該奈米碳管膜表面，且基本沿相同方向排列的奈米碳管，即該奈米碳管膜為定向奈米碳管膜。請參閱圖3，該定向的奈米碳管膜優選為從奈米碳管陣列中拉取獲得的自支撐的奈米碳管膜，該奈米碳管膜由若干奈米碳管組成，所述若干奈米碳管為沿同一方向擇優取向排列。所述擇優取向是指在奈米碳管膜中大多數奈米碳管的整體延伸方向基本朝同一方向。而且，所述大多數奈米碳管的整體延伸方向基本平行於奈米碳管膜的表面。進一步地，所述奈米碳管膜中多數奈米碳管是通過凡得瓦力首尾相連。具體地，所述奈米碳管膜中基本朝同一方向延伸的大多數奈米碳管中每一奈米碳管與在延伸方向上相鄰的奈米碳管通過凡得瓦力首尾相連，從而使該奈米碳管膜能夠實現自支撐。當然，所述奈米碳管膜中存在少數隨機排列的奈米碳管，這些奈米碳管不會對奈米碳管膜中大多數奈米碳管的整體取向排列構成明顯影響。進一步地，所述奈米碳管膜可包括多個連續且定向排列的奈米碳管片段。該多個奈米碳管片段通過凡得瓦力首尾相連。每一奈米碳管片段包括多個相互平行的奈米碳管，該多個相互平行的奈米碳管通過凡得瓦力緊密結合。另外，所述奈米碳管膜中基本朝同一方向延伸的多數奈米碳管，並非絕對的直線狀，可以適當的彎曲；或者並非完全按照延伸方向上排列，可以適當的偏離延伸方向。因此，不能排除奈米碳管膜的基本朝同一方向延伸的多數奈米碳管中並列的奈米碳管之間可能存在部分接觸。由於從奈米碳管陣列中拉取獲得的奈米碳管膜具有較大的比表面積，因此，該奈米碳管膜具有較大的黏性。
所述自支撐是奈米碳管膜不需要大面積的載體支撐，而只要一邊或相對兩邊提供支撐力即能整體上懸空而保持自身膜狀狀態，即將該奈米碳管膜置於（或固定於）間隔一定距離設置的兩個支撐體上時，位於兩個支撐體之間的奈米碳管膜能夠懸空保持自身膜狀狀態。所述自支撐主要通過奈米碳管膜中存在連續的通過凡得瓦力首尾相連延伸排列的奈米碳管而實現。
在該奈米碳管複合膜12中，該多個定向的奈米碳管膜可以沿相同方向層疊設置或者沿至少兩個不同方向層疊設置。當該多個定向的奈米碳管膜沿相同方向層疊設置時，該鋰空氣電池正極10中的絕大多數奈米碳管沿相同方向延伸。請參閱圖4，當該多個定向的奈米碳管膜沿至少兩個不同方向層疊設置時，沿不同方向層疊的奈米碳管膜中的奈米碳管之間相互交叉，以形成一夾角β，β大於0度且小於或等於90度（0°<β≦90°），優選為90°。在該奈米碳管複合膜12中，該奈米碳管膜的層數不限，可根據實際需要選擇，優選為10~200層奈米碳管膜122相互層疊設置，更優選為100~200層奈米碳管膜122相互層疊設置。奈米碳管膜數量過少，可用於擔載催化劑顆粒14的奈米碳管較少，奈米碳管膜數量過多，奈米碳管間的微孔減小，不利於鋰離子及氧氣的傳輸。該奈米碳管網路結構12中的微孔孔徑優選為10奈米~1µm奈米。該多個奈米碳管之間直接接觸並通過凡得瓦力緊密結合，從而形成一自支撐的奈米碳管網路結構122，在該奈米碳管網路結構122中相鄰的奈米碳管相互連接，從而形成一導電網路。由於該奈米碳管膜具有極薄的厚度，將多層奈米碳管膜層疊設置後該奈米碳管網路結構122仍然具有較薄的厚度。100~200層奈米碳管膜122層疊的厚度約為4~10µm。可以理解，由於該奈米碳管膜可以從陣列中拉取獲得，因此具有較為均勻的厚度，將該多個奈米碳管膜層疊設置後形成的奈米碳管網路結構122也具有較為均勻的厚度，從而具有較為均勻的電導率。
該催化劑顆粒124的材料可以為貴金屬，如Ru、Pt、Pd、Au、Rh或Ag。該催化劑顆粒124的尺寸優選為1奈米~10奈米。該催化劑顆粒124均勻分佈於該奈米碳管網路結構122中，通過奈米碳管的管壁吸附固定。表面擔載有該催化劑顆粒124的奈米碳管之間仍然具有大量間隙，該奈米碳管複合膜12整體為多孔結構，有利於鋰離子及氧氣的滲透。該奈米碳管複合膜12中催化劑顆粒124的質量百分比可以為50%~90%，優選為75%~85%。單位面積的奈米碳管網路結構122擔載的催化劑顆粒124的量可以為0.5mg/cm2 ~2mg/cm2 。
該奈米碳管複合膜12可以僅由催化劑顆粒124和奈米碳管組成，該奈米碳管複合膜12為自支撐結構，既能起到集流體的作用，又可以負載催化劑顆粒124，無需另外設置集流體。
在另一實施例中，該奈米碳管複合膜12可進一步包括導鋰隔離材料，該導鋰隔離材料與該催化劑顆粒124一起設置在該奈米碳管的管壁上，該催化劑顆粒124從該導鋰隔離材料中暴露於外，從而可以與氧氣接觸。該導鋰隔離材料與該導鋰隔離層14的材料相同。該奈米碳管的管壁上的導鋰隔離材料的厚度可以為10奈米~1微米。
該導鋰隔離層14設置在該奈米碳管複合膜12朝向負極的一側。該導鋰隔離層14基本為無孔或細微孔結構，能夠阻止電解質，尤其是電解液中的有機物，如有機溶劑或凝膠聚合物與該奈米碳管複合膜12接觸，同時可以使鋰離子傳導至該奈米碳管複合膜12表面。該導鋰隔離層14的材料可以為固體電解質材料，如N摻雜的Li3 PO4 、Li1.3 Al0.3 Ti0.7 (PO4 )3 、Li3.6 Si0.6 P0.4 O4 、Li5 La3 Ta2 O12 、Li7 La3 Zr2 O12 或Li3 N。該導鋰隔離層14厚度可以為0.1 µm ~ 10 µm。
請參閱圖5，在另一實施例中，該鋰空氣電池正極10可進一步包括正極集流體16，該奈米碳管複合膜12設置在該正極集流體16表面。該正極集流體16用於將該奈米碳管複合膜12與外電路連接。該正極集流體16可以為自支撐的多孔導電層狀結構。在一實施例中，該正極集流體16可以是鋰網，鋰可列舉為鎳、鋁、銅、鈦或不銹鋼。在另一實施例中，該正極集流體16由碳材料形成，如碳纖維織物層、奈米碳管紙、石墨烯層、石墨烯-奈米碳管複合層或裂解碳層。
請參閱圖6，在一優選的實施例中，該正極集流體16為奈米碳管紙，該奈米碳管紙為黑色的薄片狀，自支撐，可以如紙張般柔性、耐彎折，且具有韌性。該奈米碳管紙的厚度可以為500奈米~500微米。該奈米碳管紙可以由50~1000層相互層疊的奈米碳管膜組成。每層奈米碳管膜包括多個基本沿相同方向排列的奈米碳管，即該奈米碳管膜為定向奈米碳管膜。該奈米碳管紙中的奈米碳管膜可以與該奈米碳管網路結構122中的奈米碳管膜結構相同，均為從奈米碳管陣列中拉取獲得的自支撐的奈米碳管膜。由於該奈米碳管膜具有較大的比表面積，因此該奈米碳管膜具有較大黏性，在該奈米碳管紙中，相鄰的奈米碳管膜間通過凡得瓦力相互吸引，一旦層疊就不可分開，從而形成整體結構。該奈米碳管紙中奈米碳管之間存在微孔，能夠使氧氣通過。
優選地，該奈米碳管紙中的奈米碳管膜沿相同方向層疊，使該奈米碳管紙由基本沿相同方向排列的奈米碳管組成。基本沿相同方向排列的奈米碳管使奈米碳管紙在特定方向上具有優異的導電性。該奈米碳管紙在鋰空氣電池正極10中用作正極集流體16，即將奈米碳管網路結構122產生的電流進行收集並傳導至外電路。
更為優選地，該奈米碳管網路結構122中至少有一奈米碳管膜中奈米碳管的排列方向與該奈米碳管紙中的奈米碳管膜中奈米碳管的排列方向相同，也就是使奈米碳管網路結構122與奈米碳管紙中的奈米碳管至少部分順向排列，更加有利於增加奈米碳管之間的接觸面積，使奈米碳管網路結構122與奈米碳管紙的結合更為牢固。
該奈米碳管紙與該奈米碳管網路結構122優選為直接接觸，即該奈米碳管網路結構122中的奈米碳管與該奈米碳管紙中的奈米碳管為直接接觸，並通過凡得瓦力結合，無需粘結劑，該奈米碳管紙及奈米碳管網路結構122中的奈米碳管膜具有極大的比表面積，兩者之間一旦通過凡得瓦力結合即難以分開。該奈米碳管網路結構122的面積優選為小於該奈米碳管紙的面積，並設置在該奈米碳管紙的局部位置。例如，該奈米碳管紙具有長方形結構，該奈米碳管網路結構122設置在該奈米碳管紙的一端。該奈米碳管紙的另一端可以用於連接外電路。
在該鋰空氣電池正極10中，該催化劑顆粒124不僅形成在該奈米碳管網路結構122外表面，還深入設置在位於奈米碳管網路結構122內部的奈米碳管表面，使該鋰空氣電池正極10中的絕大多數奈米碳管的所有表面均得到充分有效的利用，從而能夠使催化劑顆粒124的擔載量最大化。由於該奈米碳管複合膜12中奈米碳管基本平行於該奈米碳管膜表面，使該奈米碳管膜具有較小的厚度，並且由於奈米碳管之間存在大量間隙，擔載催化劑顆粒124後該奈米碳管複合膜12仍然具有大量微孔，使鋰離子和氧氣能夠容易的深入該該奈米碳管複合膜12內部，從而使催化劑顆粒14的利用率最大化。由於該催化劑顆粒124為貴金屬，具有較高的催化活性，在放電過程中該催化劑顆粒124不但使氧氣與鋰離子發生反應，生成Li2 O2 ，還同時使有機物，如電解液中的有機溶劑或聚合物電解質及凝膠電解質中的聚合物基體發生分解，產生二氧化碳，從而使電池的循環性能逐漸降低。通過在該奈米碳管複合膜12與該電解質30之間設置導鋰隔離層14，可以防止催化劑顆粒124與有機物發生副反應，從而提高該鋰空氣電池10的循環性能。
該鋰空氣電池正極10的製備方法可以為：從奈米碳管陣列中拉取獲得奈米碳管膜；在該奈米碳管膜表面擔載催化劑顆粒14，形成催化劑複合奈米碳管膜；將多個催化劑複合奈米碳管膜相互層疊，形成該奈米碳管複合膜12；以及在該奈米碳管複合膜12表面形成該導鋰隔離層14。當該鋰空氣電池正極10具有正極集流體16時，所述將多個催化劑複合奈米碳管膜相互層疊具體是將該催化劑複合奈米碳管膜在該正極集流體16表面相互層疊。
該在該奈米碳管膜表面擔載催化劑顆粒的方法可以為化學氣相沈積法或物理氣相沈積法，例如真空蒸鍍法或磁控濺射法。在擔載催化劑顆粒時，可以通過控制催化劑顆粒14的形成時間，例如真空蒸鍍或磁控濺射的時間控制該鋰空氣電池正極10中催化劑顆粒14的的質量百分含量。
在該奈米碳管複合膜12表面形成該導鋰隔離層14和導鋰隔離材料的方法可以為磁控濺射、溶膠凝膠、水熱合成或溶劑熱合成。
請參閱圖7，本發明實施例進一步提供一種鋰空氣電池100，包括上述鋰空氣電池正極10、負極20及電解質30。
該負極20包括負極活性材料層，該負極活性材料層22可以為鋰或鋰合金，如鋰鋁合金、鋰錫合金、鋰鉛合金或鋰矽合金。該負極20可進一步包括負極集流體24，該負極活性材料層22設置在該負極集流體24表面。該負極集流體24用於將該負極活性材料層22與外電路電連接。該負極集流體24的可以為自支撐的導電層狀結構。在一實施例中，該負極集流體24可以是無孔的鋰箔或多孔的鋰網，鋰可列舉為鎳、銅或不銹鋼。在另一實施例中，該負極集流體24由碳材料形成，如碳纖維織物層、奈米碳管紙、石墨烯層、石墨烯-奈米碳管複合層或裂解碳層。
該電解質30設置在該鋰空氣電池正極10與負極20之間，進行鋰離子傳導。該電解質30可以為電解液、凝膠電解質或固體電解質。該電解液含有電解質鹽和溶劑。該溶劑可以為先前技術中常用的鋰空氣電池中的溶劑，例如可以為環狀碳酸酯、鏈狀碳酸酯、環狀醚類、鏈狀醚類、腈類及醯胺類中的一種或多種，如碳酸乙烯酯（EC）、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸丙烯酯（PC）、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸甲乙酯（EMC）、碳酸丁烯酯、γ-丁內酯、γ-戊內酯、碳酸二丙酯、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N-甲基甲醯胺、N-甲基乙醯胺、二甲基甲醯胺、二乙基甲醯胺、乙腈、丙腈、苯甲醚、丁二腈、己二腈、戊二腈、二甲亞碸、亞硫酸二甲酯、四乙二醇二甲醚(TEGDME)中的一種或幾種的組合。該電解質鹽根據鋰離子的種類進行選擇，可選擇先前技術中常用的鋰空氣電池電解質鹽。舉例來說，當該鋰空氣電池100為鋰空氣電池時，該電解液中的電解質鹽可以為鋰鹽，如氯化鋰（LiCl）、六氟磷酸鋰（LiPF6 ）、四氟硼酸鋰（LiBF4 ）、甲磺酸鋰（LiCH3 SO3 ）、三氟甲磺酸鋰（LiCF3 SO3 ）、六氟砷酸鋰（LiAsF6 ）、六氟銻酸鋰（LiSbF6 ）、高氯酸鋰（LiClO4 ）、Li[BF2 (C2 O4 )]、Li[PF2 (C2 O4 )2 ]、Li[N(CF3 SO2 )2 ]、Li[C(CF3 SO2 )3 ]、雙草酸硼酸鋰（LiBOB）及雙三氟甲烷磺醯亞胺鋰(LiTFSI)中的一種或多種。該電解液可以浸潤該負極20，並通過該導鋰隔離層14與該正極10的奈米碳管複合膜12隔絕。
進一步地，該鋰空氣電池100可包括隔膜40，該隔膜40使該正極10與負極20電絕緣，並具有多孔結構，能夠使電解液通過。該隔膜40可以為聚烯烴多孔膜、玻璃纖維無紡布或樹脂無紡布等。鋰空氣電池正極10中該導鋰隔離層14可以設置在該隔膜40表面，與該隔膜40接觸。
另外，該鋰空氣電池100還包括透氧膜50，該透氧膜50設置在該正極10一側，用於使氧氣進入正極10，並隔絕空氣中的水和二氧化碳進入正極10。另外，該該鋰空氣電池100還包括殼體60，該正極10、負極20、電解液30及隔膜40設置在該殼體中，該透氧膜50設置在該殼體60位於該正極10一側的開口處。
實施例1
從奈米碳管陣列中拉取獲得奈米碳管膜。通過磁控濺射法在奈米碳管膜表面形成Ru金屬顆粒。請參閱圖8，Ru顆粒粒徑約為3nm~5nm，均勻且分散的附著在該奈米碳管的管壁上。在奈米碳管紙表面層疊100層該表面形成Ru金屬顆粒的奈米碳管膜，形成奈米碳管複合膜，並通過磁控濺射法在奈米碳管複合膜表面沈積厚度為1μm的N摻雜的Li3 PO4 層，形成鋰空氣電池正極。該100層奈米碳管膜分別沿相互垂直的方向層疊，使奈米碳管網路結構中奈米碳管的延伸方向相互垂直。奈米碳管紙為500層奈米碳管膜層疊得到，奈米碳管紙的厚度約為40微米。負極為金屬鋰。電解液為0.1mol/L的LiTFSI溶解於TEGDME中。將組裝的鋰空氣電池放電後將該正極取出，請參閱圖9，可以看到該奈米碳管的管壁上形成Li2 O2 固體顆粒，尺寸約為300nm~500nm。鋰空氣電池採用電流密度為500mA/g放電至截止比容量為1000mAh/g，放電電壓平臺為2.6V。
實施例2
從奈米碳管陣列中拉取獲得奈米碳管膜。通過磁控濺射法在奈米碳管膜表面形成Pd金屬顆粒。請參閱圖10，Pd顆粒粒徑約為5nm~10nm，均勻且分散的附著在該奈米碳管的管壁上。在奈米碳管紙表面層疊100層該表面形成Pd金屬顆粒的奈米碳管膜，形成奈米碳管複合膜，並通過磁控濺射法在奈米碳管複合膜表面沈積厚度為1μm的N摻雜的Li3 PO4 層，形成鋰空氣電池正極。該100層奈米碳管膜分別沿相互垂直的方向層疊，使奈米碳管網路結構中奈米碳管的延伸方向相互垂直。奈米碳管紙為500層奈米碳管膜層疊得到，奈米碳管紙的厚度約為40微米。負極為金屬鋰。電解液為0.1mol/L的LiTFSI溶解於TEGDME中。將組裝的鋰空氣電池放電後將該正極取出，請參閱圖11，可以看到該奈米碳管的管壁上形成Li2 O2 固體顆粒，尺寸約為300nm~500nm。鋰空氣電池採用電流密度為500mA/g放電至截止比容量為1000mAh/g，放電電壓平臺為2.7V。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡習知本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
10‧‧‧鋰空氣電池正極
12‧‧‧奈米碳管複合膜
122‧‧‧奈米碳管網路結構
124‧‧‧催化劑顆粒
14‧‧‧導鋰隔離層
16‧‧‧正極集流體
20‧‧‧鋰空氣電池負極
22‧‧‧負極活材料質層
24‧‧‧負極集流體
30‧‧‧電解質
40‧‧‧隔膜
50‧‧‧透氧膜
60‧‧‧殼體
無
10‧‧‧鋰空氣電池正極
12‧‧‧奈米碳管複合膜
14‧‧‧導鋰隔離層
40‧‧‧隔膜

Claims (15)

  1. 一種鋰空氣電池正極，其改進在於，包括奈米碳管複合膜及導鋰隔離層，該導鋰隔離層向該奈米碳管複合膜傳導鋰離子的同時使該鋰空氣電池正極與電解質中的有機物隔絕，該奈米碳管複合膜設置在該導鋰隔離層表面，該奈米碳管複合膜包括奈米碳管網路結構及設置在該奈米碳管網路結構中的奈米碳管的管壁上的催化劑顆粒。
  2. 如請求項1所述的鋰空氣電池正極，其中，該催化劑顆粒的材料為Ru、Pt、Pd、Au、Rh及Ag中的至少一種。
  3. 如請求項1所述的鋰空氣電池正極，其中，該催化劑顆粒的粒徑為1奈米~10奈米。
  4. 如請求項1所述的鋰空氣電池正極，其中，該催化劑顆粒在該奈米碳管複合膜的質量百分比為50%~90%。
  5. 如請求項1所述的鋰空氣電池正極，其中，單位面積的該奈米碳管網路結構擔載的催化劑顆粒的量為0.5mg/cm2 ~2mg/cm2 。
  6. 如請求項1所述的鋰空氣電池正極，其中，該奈米碳管網路結構包括多個相互層疊的奈米碳管膜，每層奈米碳管膜包括多個基本平行於該奈米碳管膜表面，且基本沿相同方向延伸的奈米碳管。
  7. 如請求項6所述的鋰空氣電池正極，其中，該奈米碳管膜中基本沿相同方向延伸的奈米碳管中每一奈米碳管與在延伸方向上相鄰的奈米碳管通過凡得瓦力首尾相連。
  8. 如請求項1所述的鋰空氣電池正極，其中，該奈米碳管網路結構的孔徑為10奈米~1µm奈米。
  9. 如請求項1所述的鋰空氣電池正極，其中，該奈米碳管網路結構包括10~200層相互層疊的奈米碳管膜。
  10. 如請求項1所述的鋰空氣電池正極，其中，該奈米碳管網路結構為自支撐結構，作為該鋰空氣電池正極的正極集流體。
  11. 如請求項1所述的鋰空氣電池正極，其中，該導鋰隔離層的材料為N摻雜的Li3 PO4 、Li1.3 Al0.3 Ti0.7 (PO4 )3 、Li3.6 Si0.6 P0.4 O4 、Li5 La3 Ta2 O12 、Li7 La3 Zr2 O12 及Li3 N中的至少一種。
  12. 如請求項1所述的鋰空氣電池正極，其中，進一步包括正極集流體，該奈米碳管網路結構設置在該正極集流體表面。
  13. 如請求項12所述的鋰空氣電池正極，其中，該正極集流體為鋰網、碳纖維織物層、奈米碳管紙、石墨烯層、石墨烯-奈米碳管複合層或裂解碳層。
  14. 如請求項12所述的鋰空氣電池正極，其中，該正極集流體為奈米碳管紙，該奈米碳管紙包括多個相互層疊的奈米碳管膜。
  15. 一種鋰空氣電池，其改進在於，包括：
    負極；
    如請求項1-14中任意一項所述的鋰空氣電池正極；以及
    電解質，該電解質設置在鋰空氣電池正極與負極之間，通過該導鋰隔離層與該鋰空氣電池正極的奈米碳管複合膜間隔。
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