TW201306355A - 鋰空氣電池槽 - Google Patents

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Abstract

本發明描述一種具有含LiPO2F2的電解質組合物的鋰空氣電池槽。該電解質組合物包括一電解質溶劑，以例如一或多種非氟化的溶劑，例如碳酸伸乙酯、碳酸二烷酯或碳酸伸丙酯；和/或一或多種氟化的有機溶劑，例如碳酸氟伸乙酯、碳酸順式-二氟伸乙酯、碳酸反式-二氟伸乙酯、碳酸4,4-二氟伸乙酯、碳酸三氟伸乙酯、碳酸四氟伸乙酯、4-氟-4-甲基-1,3-二氧環戊烷-2-酮、4-氟-4-乙基-1,3-二氧環戊烷-2-酮、碳酸2,2,2-三氟乙基-甲基酯、以及碳酸2,2,2-三氟乙基-氟甲基酯較佳。該溶劑可以進一步包括其他添加劑。本發明還描述一種車輛電池，尤其是由多個本發明的鋰空氣電池槽所構成的汽車電池。該電池可以用來對包括驅動車輛的電動機在內的電流消耗者提供電能。

Description

鋰空氣電池槽
本發明涉及包含LiPO2F2作為添加劑的一鋰空氣電池槽以及一鋰空氣電池。
可再充電的鋰空氣電池適合作為電能的儲存媒介並且對於日用物品例如手機或膝上電腦是有用的，並且它們尤其適合作為汽車電池。鋰空氣電池，簡稱“Li-O電池”，包括一或多個鋰空氣電池槽，該等單元包含電化學連接到大氣中的氧氣上的鋰陽極。氧通常從大氣中獲取並且因此是無限的陰極反應物。該鋰空氣電池具有比目前存在的鋰離子電池高得多的能量密度並且是可再充電的。基本原則係該電池槽包括陽極室中的一金屬陽極以及一陰極(例如，多孔碳)、與用作離子傳輸介質的一凝膠-聚合物電解質膜或一非水溶劑。經常，一薄膜，例如，一Lisicon薄膜或一Nasicon薄膜(對於金屬陽離子它係可滲透的，而對於其他的化合物像水或溶劑是不可滲透的)用以有效的分開陽極和陰極室。如果被放電，對應的金屬被氧化成對應的金屬陽離子，形成的陽離子經該薄膜和溶劑被傳輸到陰極室並且在那裡形成金屬氧化物。如果是可再充電的，則該等金屬離子遷移回到陽極室並且被還原為對應的金屬，同時氧化物被氧化成氧氣。為了防止水的侵入，可以將該陰極室與周圍空氣藉由一排斥水的薄膜(例如 Teflon®薄膜)分開。
本發明的目的係提供一具有改進的添加劑和溶劑的鋰空氣電池槽以及由多個這樣的鋰空氣單元構成的一電池，尤其是汽車電池。該等以及其他的目的係藉由如申請專利範圍中所述的該鋰空氣電池槽以及用於車輛、尤其用於汽車的電池而實現的。
根據本發明，提供了一鋰空氣電池槽，該電池槽包括一含LiPO2F2的電解質組合物。
在一鋰空氣電池中，在放電過程中，在陽極上，Li被氧化而形成Li+。在陰極上，氧氣被還原而形成O2 2-離子和O2-離子。在給該鋰空氣電池槽充電時，發生了逆反應。在放電過程中形成的Li2O或Li2O2分別在陰極處被分裂而最終產生元素氧。
發明詳細說明
提供了一鋰空氣電池槽，該電池槽包括一含LiPO2F2作為電解質鹽或作為添加劑的電解質溶劑。術語“電池槽”係指電池的一單元或包含單個電池槽的一電池。術語“電池”係指包括單個單元或多個單元的物品。因此，在本發明中可以將包含單個單元的電池稱為“電池”或“電池槽”。在具有多個單元的電池中，該等單元通常組裝成一排以便實現比單個單元所具有的更高的電壓。
附圖說明
圖1呈現了根據本發明的用於汽車電池的電池槽。
該電池被一在圖1中省略了的電池殼體覆蓋。
陽極a由鋰金屬形成。在陽極室b中，包含一有機的電解質溶劑。適當的電解質溶劑在下面更詳細地說明。薄膜c(一固態電解質)將了與陽極a的鋰金屬相接觸的陽極室b、和與空氣電極e相接觸的陰極室d分離開。它係由可透過Li離子、但不透過在陽極室b和陰極室d中存在的其他組分的材料製成的。例如，Lisicon薄膜在這裡是適合的。在圖1的實施方式中，陰極室可以包括一水性電解質組合物或一有機電解質組合物。如果存在，陰極室d的有機電解質組合物較佳的是與陽極室b中的有機電解質組合物實質上相同。
為了提供一具有比單個Li空氣電池槽所提供的電壓更高的電壓的電池，可以將若乾電池槽組裝起來以便實現例如十二個或更多個Li空氣單元的所希望的組合電壓。
本發明的鋰空氣電池槽包括一選自專家認為適合此目的的鹽之中的電解質鹽。這樣的鹽具有通式MaAb。M係一金屬陽離子，並且A係一陰離子。M優先選自Li+和NR4 +。較佳的陰離子是PF6 -、AsF6 -、BF4 -、ClO4 -。
較佳的是，M係Li+。尤其佳的是，M係Li+，並且該溶液包括選自下由下列所組成的群組的一電解質鹽：LiBF4、LiClO4、LiAsF6、LiPF6、LiN(CF3SO2)2以及 LiN(i-C3F7SO2)2。還可以應用二草酸硼酸鋰作為額外的添加劑。該電解質鹽的濃度較佳的是1±0.1莫耳。
如果LiPO2F2係唯一的電解質鹽，在它在該電解質溶液中的濃度如所提及的較佳的是1±0.1莫耳。如果將LiPO2F2與另一電解質溶液一起用作添加劑，則該電解質溶液係包含該電解質溶劑、該電解質鹽以及多種添加劑(值得注意地是LiPO2F2)的一組合物，在將包括電解質鹽、溶劑和添加劑在內的總的電解質組合物設定為100重量%時，LiPO2F2在該電解質溶液(即，該電解質組合物)中的濃度較佳的是等於或大於0.1重量%、更佳的是等於或大於0.5重量%；較佳的是，其濃度係等於或小於10重量%、更佳的是等於或小於5重量%。較佳的是，相對於設定為100重量%的電解質組合物，LiPO2F2的含量係1重量%至10重量%、更佳的是1重量%至重量5%。
該電解質中使用的溶劑可以包括被認為對於可再充電的電池槽是有用的、尤其被認為對於基於Li鹽的可再充電的電池槽是有用的任何非氟化的和/或氟化的溶劑或溶劑混合物。術語“氟化的”係指該溶劑中的氫原子被部分或完全取代。該等氟取代的化合物可以按較低量值來包含，例如相對於該溶劑的總量0.1重量%的量、高達相對於該溶劑的總量約10重量%的量。那麼相比於溶劑，更可以將它們視為溶劑添加劑。氟取代的化合物的含量可以甚至高於10重量%，並且在此情況下，更可以將其視為溶劑。適合用於該電解質組合物的溶劑可以選自由下列所組 成的群組：直鏈或環狀的醚類、直鏈和環狀的酯類、直鏈和環狀的酮類、飽和及不飽和的直鏈和環狀的烷烴類、芳香族烴類以及尤其是直鏈和環狀的有機碳酸酯類。碳酸烷酯類和碳酸伸烷酯類係較佳的溶劑。術語“烷基”較佳的是表示一個C1至C3基團。術語“伸烷基”較佳的是表示具有一排列在O-C(O)-O基團的氧原子之間的C2、C3或C4鏈的一種伸烷基基團。該伸烷基基團可以被一或多個C1至C3烷基基團所取代，例如被一或兩個甲基和/或一或兩個乙基所取代。經常，在該溶劑中包括碳酸伸乙酯(EC)。碳酸伸丙酯和碳酸伸丁酯係可能為該電解質溶液的適當組分的其他溶劑。該溶劑可以替代地或者另外地包含多種低黏度劑，例如醚類像1,2-二甲氧基乙烷、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、1,3-氧環戊烷、4-甲基氧環戊烷、碳酸二甲酯、碳酸乙基甲酯、碳酸二乙酯以及它們的任何的多種混合物。具有C1至C20烷基基團的腈類例如乙腈、具有C1至C20烷基基團的二睛類、三級戊基苯以及硫取代的化合物，例如伸乙基-1,3-氧環戊烷-2-硫酮(硫代碳酸伸乙基酯)，也是高度適合的非氟化的溶劑類或添加劑類。
如以上指出的，該電解質溶液中包含的溶劑或溶劑混合物還可以包括或其組成為一或多種氟取代的有機化合物。例如，可以包括至少一種含有至少一個選自由下列所組成的群組的雜原子的氟取代的有機化合物或者它構成了唯一的溶劑：氧、氮、磷、硫和矽。對該電解質溶劑或溶劑 混合物(是或不是氟取代的)進行選擇以使得在希望使用該電池的溫度下它係液體。如果相應的氟取代的有機化合物(正如任何代表性的非氟化的化合物)的熔點係足夠低的則它可以是未經稀釋來使用的。例如，碳酸單氟伸乙酯(“F1EC”)的熔點係在約22℃。因此，較佳的是與具有低熔點的一共溶劑一起應用，例如與具有熔點為約2℃至4℃的碳酸二甲酯或碳酸二乙酯、與具有熔點為-14.5℃的碳酸甲乙酯、或者與具有熔點在-50℃的範圍內的碳酸伸丙酯。因此，在這種情況下，該溶劑係一溶劑混合物。較佳的是，該電解質溶劑或溶劑混合物在等於或大於-20℃的溫度下是液體。
在下文中提及了適合作為溶劑或溶劑添加劑的高度適合的氟取代的有機化合物。較佳的氟化的有機化合物係選自由下列所組成的群組：單氟化的、二氟化的、三氟化的、多氟化的、以及全氟化的有機化合物類。此處，術語“多氟化的”表示由四個或更多個氟原子取代但含有至少一個氫原子、或者至少一個氯原子、或者至少一個氫原子以及至少一個氯原子的化合物。較佳的是，該單氟化的、二氟化的、三氟化的、多氟化的、以及全氟化的有機化合物不被氯原子取代。“全氟化的”係其中所有的氫原子係由氟原子取代的那些化合物。
適當的化合物係在WO2007/042471中描述的那些。該文件揭露了可用于本發明的選自以下各組中的化合物，芳香族化合物的組，該組由以下各項組成：1-乙醯氧基- 2-氟苯、1-乙醯氧基-3-氟苯、1-乙醯氧基-4-氟苯、2-乙醯氧基-5-氟苄基乙酸酯、4-乙醯基-2,2-二氟-1,3-苯並間二氧雜環戊烯、6-乙醯基-2,2,3,3-四氟苯並-1,4-二噁英、1-乙醯基-3-三氟甲基-5-苯基吡唑、1-乙醯基-5-三氟甲基-3-苯基吡唑、三氟甲苯、苯甲醯基三氟丙酮、1-苯甲醯基-3-三氟甲基-5-甲基吡唑、1-苯甲醯基-5-三氟甲基-3-甲基吡唑、1-苯醯氧基-4-(2,2,2-三氟乙氧基)苯、1-苯甲醯基-4-三氟甲基苯、1,4-二(三級丁氧基)四氟苯、2,2-二(4-甲基苯基)六氟丙烷、二(五氟苯基)碳酸酯、1,4-二(1,1,2,2-四氟乙氧基)苯、2,4-二(三氟甲基)苯甲醛、2,6-二(三氟甲基)苯基氰、二氟乙醯苯、2,2-二氟苯並間二氧雜環戊烯、2,2-二氟-1,3-苯並間二氧雜環戊烯-4-甲醛、1-[4-(二氟甲氧基)苯基]乙酮、3-(3,5-二氟苯基)-1-丙烯、氟二苯甲酮、二氟二苯甲酮、1-(2'-氟[1,1'-聯苯基]-4-基)丙烷-1-酮、6-氟-3,4-二氫-2H-1-苯並噻因-4-酮(6-fluoro-3,4-dihydro-2H-1-benzothiin-4-one)、4-氟二苯醚、5-氟-1-茚滿酮、1-(3-氟-4-甲氧基苯基)乙酮、氟苯基乙腈，具有一個Si-C鍵的化合物的組，該組由以下各項組成：二(五氟苯基)二甲基矽烷、1,2-二[二氟(甲基)甲矽烷基]乙烷、N,O-二(三甲基矽烷基)三氟乙醯胺、N-(三級丁基二甲基矽烷基)-N-甲基三氟乙醯胺、三級丁基二甲基甲矽烷基三氟甲磺酸酯、2-二甲胺基-1,3-二甲基咪唑鎓三甲基二氟矽醇酯、二苯基二氟矽烷，具有一個C=O鍵的化合物的組，該組由以下各項組 成：二(1,1,1,3,3,3-六氟丙烷-2-基)2-伸甲基琥珀酸酯、二(1,1,1,3,3,3-六氟丙烷-2-基)馬來酸酯、二(2,2,2-三氟乙基)馬來酸酯、二(全氟辛基)富馬酸酯、二(全氟異丙基)酮、2,6-二(2,2,2-三氟乙醯基)環己酮、丁基2,2-二氟乙酸酯、環丙基4-氟苯基酮、二乙基全氟己二酸酯、N,N-二乙基-2,3,3,3-四氟-丙醯胺，具有一個C=C鍵的化合物的組，該組由以下各項組成：烯丙基1H,1H-七氟丁基醚、反式-1,2-二(全氟己基)伸乙基、(E)-5,6-二氟八-3,7-二烯烴-2-酮，由N,N-二乙基-1,1,2,3,3,3-六氟丙基胺構成胺的組。
該等化合物可用作鋰空氣電池中的電解質溶劑的一或多種添加劑。該溶劑此外還包含苯、氟苯、甲苯、三氟甲苯、二甲苯或環己烷。
術語“二氟乙醯苯”包括用氟在芳環上的2,3-、2,4-、2,5-、2,6-、3,4-以及3,5-位置取代的異構體。
術語“氟二苯甲酮”具體包括以下該等異構體2-氟二苯甲酮以及4-氟二苯甲酮。
術語“二氟二苯甲酮”包括用氟在2,3'-、2,3-、2,4'-、2,4-、2,5-、2,6-、3,3'-、3,4'-、3,4-、3,5-以及4,4'-位置取代的異構體。
術語“氟苯基乙腈”包括用氟在2-、3-以及4-位置取代的異構體。
該等化合物可以按一已知的方式來合成並且還可以商購，例如來自德國ABCR GmbH & Co.KG,Karlsruhe公 司。
較佳的氟化的有機化合物係選自列所組成的組：氟取代的羧酸酯類、氟取代的羧酸醯胺類、氟取代的氟化醚類、氟取代的胺基甲酸酯類、氟取代的環狀碳酸酯類、氟取代的非環狀碳酸酯類、氟取代的亞磷酸酯類、氟取代的磷烷類(phosphoranes)、氟取代的磷酸酯類、氟取代的膦酸酯類、以及飽和的或不飽和的氟取代的雜環類。
適合的可用作溶劑或溶劑添加劑的氟化醚類係例如在US 5,916,708中描述的那些，即具有以下化學式(I)的部分氟化醚類RO-[(CH2)mO]n-CF2-CFH-X (I)其中R係具有1至10個C原子的直鏈烷基基團或者具有3至10個C原子的一支鏈烷基基團，X係氟、氯或者具有1至6個C原子的一全氟烷基基團，該等基團可以包括醚氧，m係2至6的整數，並且n係1至8的整數，和/或具有以下化學式(II)的部分氟化醚類X-CFH-CF2O-[(CH2)mO]n-CF2-CFH-X (II)其中X、m以及n具有以上給出的意義。
適合作為溶劑添加劑的部分氟化的胺基甲酸酯類例如是在US 6,159,640中說明的那些，即具有化學式 R1R2N-C(O)OR3的化合物，其中R1和R2獨立地是相同的或不同的並且是直鏈的C1-C6-烷基、支鏈的C3-C6-烷基、C3-C7-環烷基、或R1和R2係直接或者藉由一或多個另外的N和/或O原子連接的，形成具有3元至7元的一個環。可隨意地，在該環中的另外的N係用C1至C3烷基基團飽和的，並且此外，該環中的碳原子可以是由C1至C3烷基基團取代的。在該等R1和R2的基團中，一或多個氫原子可以是由氟原子取代的。R3係一部分氟化的或全氟化的直鏈或支鏈的具有1至6或者相應地3至6個碳原子的烷基基團、或者一部分或全氟化的具有3至7個C原子的環烷基基團，該等基團可以是由一或多個C1至C6烷基基團取代的。
適合作為溶劑添加劑的氟化的乙醯胺類例如是在US 6,489,064中說明的那些，即對應於化學式(I)R1CO-NR2R3(III)的部分氟化的醯胺，其中R1係一直鏈的並且其中至少一個氫原子係由氟取代的C1-C6烷基基團，或者是一支鏈的並且其中至少一個氫原子係由氟取代的一個C3-C6烷基基團、或者可隨意地由一直鏈C1-C6烷基基團或者支鏈的C3-C6烷基基團或者兩者(其中該烷基基團或可隨意的直鏈或支鏈的烷基取代基或兩者的至少一個氫原子係由氟取代的)取代一次或多次的一種C3-C7環烷基基團，並且R2和R3獨立地代表一相同的或不同的直鏈C1-C6烷基基團、一支鏈的C3-C6烷基基團或一C3-C7環烷基基團、或者與醯胺氮一起形成一飽和的五元或 六元環含氮的環，或者與一或多個另外的N和/或O原子連接以形成一個4元或7元的環，其中存在於該環上的另外的N原子可隨意地用C1-C3烷基基團飽和並且該等環碳原子也可以攜帶C1-C3烷基基團。
適合作為溶劑或溶劑添加劑的部分氟化的酯類係例如在US 6,677,085中說明的由一對應於以下化學式(IV)的二醇衍生的部分氟化的化合物那些：R1CO-O-[CHR3(CH2)m-O]n-R2(IV)，其中R1係一種(C1-C8)烷基基團或者一種(C3-C8)環烷基基團，其中每個所述基團均係部分氟化的或全氟化的這樣使得該基團的至少一個氫原子係由氟替的；R2係一種(C1-C8)烷基羰基基團或者(C3-C8)環烷基羰基基團，其中所述烷基羰基基團或環烷基羰基基團可以可隨意地是部分氟化的或全氟化的；R3係一氫原子或一種(C1-C8)烷基基團或(C3-C8)環烷基羰基基團；m係0、1、2或3，並且n係1、2或3。
尤其佳的是直鏈的或支鏈的氟取代的碳酸二烷基酯以及氟取代的碳酸伸烷酯。
適合作為溶劑或溶劑添加劑的氟化的碳酸二烷基酯係具有以下化學式(V)的那些R1-O-C(O)-O-R2 (V)
在具有化學式(V)的化合物中，R1和R2可以是相同的或不同的，前提條件係R1和R2中的至少一個係由至少一個氟原子取代的。R1和R2較佳的是具有1至8個碳 原子、較佳的是1至4個碳、更佳的是具有1至3個碳原子的直鏈烷基基團；具有3至8個碳原子、較佳的是具有3個碳原子的支鏈的烷基基團；或者具有5至7個碳原子、較佳的是5或6個碳原子的環狀烷基基團；前提條件係R1和R2中的至少一個係由至少一個氟原子取代的。
高度較佳的是，R1和R2表示具有1至3個碳原子的直鏈烷基基團，前提條件係R1和R2中的至少一個係由至少一個氟原子取代的。更佳的是，R1和R2係選自下組，該組由以下各項組成：甲基、氟甲基、二氟甲基、三氟甲基、乙基、1-氟乙基、2-氟乙基、1,1-二氟乙基、1,2-二氟乙基、2,2,2-三氟乙基以及1-氟-1-甲基乙基。具有化學式(V)的最佳的化合物係碳酸甲基．氟甲酯、碳酸氟甲基．乙酯、碳酸甲基．2,2,2-三氟乙酯、碳酸氟甲基．2,2,2-三氟乙酯、以及碳酸二-2,2,2-三氟乙酯。此類化合物可以由碳醯氯、COFCl或COF2、以及相應的醇類、或者如在未公佈的歐洲專利申請號09155665.2中說明來製造。根據那種方法，製造具有通式(Vi)，FCHR-OC(O)-OR’的碳酸氟烷基．(氟)烷基酯類，其中R表示具有1至5個C原子的直鏈的或支鏈的烷基或H，並且R’表示具有1至7個碳原子的直鏈的或支鏈的烷基；由至少一個氟原子所取代的具有2至7個碳原子的直鏈的或支鏈的烷基；苯基；由一或多個C1至C3烷基基團原子取代的苯基，或由一或多個氯或氟原子取代的苯基；或苄基包括以下的一步驟：使具有化學式(VII)，FCHROC(O)F，的一種氟烷基氟甲 酸酯、或者具有化學式(VII’)，FCHROC(O)Cl，的一種氟烷基氯甲酸酯與具有化學式(VIII)，R’OH，的一種醇進行反應(其中R和R’具有以上所給出的含義)；或者包括以下的一步驟：使具有化學式(IX)，ClCHROC(O)F，的一種氯烷基氟甲酸酯、或者具有化學式(IX’)，ClCHROC(O)Cl的一種氯烷基氯甲酸酯(其中R具有以上所給出的含義)與具有化學式(VIII)，R’OH，的一種醇(其中R’具有以上所給出的含義)進行反應，以及一隨後的氯-氟交換。術語“(氟)烷基”表示烷基以及氟取代的烷基。
根據另一實施方式，應用了具有以下化學式(X)的氟取代的碳酸伸烷酯
此處，R1、R2、R3以及R4獨立地是選自H、具有1至3個碳原子的直鏈的烷基基團以及具有2或3個碳原子的鏈烯基基團；由至少一個氟原子取代的具有1至3個碳原子的直鏈的烷基基團或者具有2或3個碳原子的鏈烯基基團；以及氟，前提條件係R1、R2、R3以及R4中的至少一個係氟或者由至少一個氟原子取代的一種烷基基團。
根據一實施方式，在具有化學式(X)的化合物中，R1、R2、R3以及R4係選自H和F，前提條件係R1、R2、R3以及R4中的至少一個係氟。非常適合的尤其是碳酸氟 伸乙酯，但是還有順式-和反式-碳酸4,5-二氟伸乙酯、碳酸4,4-二氟伸乙酯、碳酸三氟伸乙酯以及碳酸四氟伸乙酯。該等化合物可以是藉由碳酸伸乙酯的直接氟化作用來製造的。在二氟取代的碳酸伸乙酯的情況下，獲得了順式和反式-4,5-碳酸二氟伸乙酯以及4,4-碳酸二氟伸乙酯。該等異構體可以藉由分級蒸餾分離。
根據另一較佳的實施方式，在具有化學式(X)的化合物中，R1係一種C1至C3烷基基團或由至少一個氟原子取代的一種C1至C3烷基基團；並且R2、R3以及R4係H或F，前提條件係R2、R3以及R4中的至少一個係F，或者R1係由至少一個氟原子取代的一種C1至C3烷基基團。較佳的是，R1係甲基、乙基或乙烯基。
該類型的尤其佳的化合物係4-氟-4-甲基-1,3-氧環戊烷-2-酮、4-氟-5-甲基-1,3-氧環戊烷-2-酮、4-乙基-4-氟-1,3-氧環戊烷-2-酮、5-乙基-4-氟-4-乙基-1,3-氧環戊烷-2-酮、以及4,5-二甲基-4-氟-1,3-氧環戊烷-2-酮。
該等化合物係已知的並且可以藉由該等相應的非氟化的化合物的氟化作用或者藉由該等相應的氯取代的化合物的氯-氟交換來製備。4-烷基-4-氟取代的化合物可以如在09161429.7中說明的來製備：藉由具有化學式(XI)FC(O)OCHR’C(O)R(其中R係烷基並且R’係H或C1至C3的烷基)的化合物的環化作用製備4-氟-4-R-5-R’-1,3-氧環戊烷-2-酮類。R較佳的是表示C1至C5的烷基，更佳的是C1至C3的烷基。最佳的是，R表示甲基、 乙基、異丙基以及正丙基。R’較佳的是H。尤其佳的是，R係甲基並且R’係H。
該環化反應較佳的是由一含氮雜環化合物或由氟離子進行催化。在一較佳的實施方式中，該雜環化合物係一種芳香族化合物。例如，吡啶或2-甲基咪唑可以作為催化劑使用。尤其佳的是由至少一個二烷胺基基團取代的吡啶。4-二甲基胺基吡啶係非常適合的。其他的4-二烷胺基吡啶，例如，其中烷基表示一個C1至C3的烷基基團的那些也認為是適合的。
根據一另外的較佳的實施方式，R1和R2係C1至C3烷基基團或由至少一個氟原子取代的C1至C3烷基基團；R3和R4係H或F，前提條件係R3和R4中的至少一個係F，或者R1和R2中的至少一個係由至少一個氟原子取代的C1至C3烷基基團。
該類型的尤其佳的化合物係4-氟-5-(1-氟乙基)-1,3-氧環戊烷-2-酮、4-氟-5-(2-氟乙基)-1,3-氧環戊烷-2-酮、4-三氟甲基-4-甲基-1,3-氧環戊烷-2-酮、4-三氟甲基-4-甲基-5-氟-1,3-氧環戊烷-2-酮、以及4-(2,2,2-三氟乙基)-4-甲基-5-氟-1,3-氧環戊烷-2-酮。
化合物的另一組係三烷基亞磷酸酯類，其中至少一個烷基基團係由至少一個氟原子取代的。順式-磷酸(2,2,2-三氟乙基)酯係較佳的化合物。它可以由PCl3和三氟乙醇製備，可隨意地在堿(例如，胺)的存在下。
化合物的仍然另一組係具有化學式(XII)， (CnF2n+m)5P的全氟烷基膦烷類，其中n係1、2、3、4、5、6、7或8，並且m係+1或-1。它們可以由五烷基膦類藉由類同於在US 6,264,818中說明的方法電解氟化製備。
具有化學式(XIII)，R-P(O)R1R2的氟取代的膦酸酯類和磷酸酯類也是適合的。在化學式(XIII)中，R係一種C1至C4烷基基團；由至少一個氟原子取代的一種C1至C4烷基基團；或者一種氟取代的C2至C4烷氧基基團；R1和R2係相同的或不同的並且代表由至少一個氟原子取代的C2至C4烷氧基基團。該類型的較佳的化合物係膦酸甲基二-(2,2,2-三氟乙基)酯、膦酸乙基二-(2,2,2-三氟乙基)酯、以及順式-磷酸三(2,2,2-三氟乙基)酯。
具有化學式(XIV)，R-C(O)OR1的氟取代的碳酸酯類也是適合的。在化學式(XIV)中，R較佳的是表示C1至C3並且R1較佳的是表示C1至C3烷基基團，前提條件係R和R1中的至少一個係由至少一個氟原子所取代的。較佳的化合物係丁酸2,2,2-三氟乙基酯(R=C3H7，R1=C2H2F3)、三氟乙酸乙酯(R=CF3，R1=C2H5)、乙酸2,2,2-三氟乙基酯(R=CH3，R1=C2H2F3)以及甲基五氟丙酸酯(R=C2F5，R1=CH3)。該等化合物適合用於在低溫下操作的電池，如在美國專利申請公佈2008/0305401中說明的。
具有適合的化合物的另一組係具有化學式(XV)，R-C(O)-C(H)=C(H)-OR1的那些。在具有化學式(XV)的 化合物中，R係一個多氟化的或全氟化的烷基基團，並且R1係C1至C4烷基；由一或多個氟原子取代的C1至C4烷基；或苯基。R較佳的是CF3、CHF2、或C2F5；並且R1較佳的是甲基或乙基。最佳的化合物係4-乙氧基-1,1,1-三氟-3-丁烯-2-酮(ETFBO)。該等化合物可以藉由將相應的羧酸醯氯加入到相應的乙烯醚中以及隨後的脫氯化氫作用來製備。ETFBO，例如，可以由三氟乙醯氯以及乙基乙烯基醚來製備。ETFBO也是可獲得的，例如從德國，漢諾威蘇威氟化學有限公司(Solvay Fluor GmbH)。
適合的化合物的另一組係多氟化的以及全氟化醚類。適合的全氟化的聚醚類例如在WO 02/38718中進行了說明。該等全氟化的聚醚主要由碳、氟、以及氧原子構成並且包括至少兩個、較佳的是三個C-O-C醚鍵、或者幾種滿足那種定義的化合物的一混合物。經常，在該全氟聚醚中的氧原子在該等C-O-C醚鍵內是唯一存在的。該等全氟聚醚一般具有的分子量為約200或更多。總體上它們具有的分子量為小於約1500。如果該聚醚係幾種物質的一混合物，則分子量係重均分子量。總體上，該全氟聚醚在101.3 kPa下具有大於或等於40℃的沸點。該全氟聚醚總體上在101.3 kPa下具有小於或等於約200℃的沸點。作為製備的結果，該等全氟聚醚經常是多種單獨物質的一混合物。總體上，該全氟聚醚的運動黏度在25℃下是小於或等於1 cSt(厘沱)。總體上，該運動黏度在25℃下是至少0.3 cSt。
該等較佳的全氟聚醚係由蘇威蘇萊克斯公司(Solvay Solexis)在名稱GALDEN®和FOMBLIN®下出售的產品。
實例包括：
GALDEN HT 55：在101.3 kPA下沸點57℃；平均分子量340
GALDEN HT 70：在101.3 kPa下沸點66℃；平均分子量410
FOMBLIN PFS1：在101.3 kPa下沸點90℃；平均分子量460
部分氟化的聚醚類係由3M在名稱NOVEC®下出售的氫氟醚類。該等GALDEN®和FOMBLIN®體系通常是具有從40℃至76℃的範圍內的沸點的多組分體系。
適合作為氟取代的化合物的其他的氟取代的化合物係氟(草酸)硼酸鋰以及二氟(草酸)硼酸鋰。它們不是溶劑而是一電解質鹽添加劑。
同樣地，氟化的雜環化合物作為溶劑添加劑是適合的，尤其是氟化的氧環戊烷類、氟化的噁唑烷類、氟化的咪唑烷類、氟化的二氫咪唑類、氟化的2,3-二氫咪唑類、氟化的吡咯類、氟化的噻吩類、氟化的噻唑類以及氟化的咪唑啉類。
適合的氟化的氧環戊烷類例如是從法國chemstep公司可得的2,2-二氟-1,3-氧環戊烷(US 5,750,730)以及2- 氟-4,4,5,5-四甲基-1,3-氧環戊烷。
適合的氟化的噁唑烷類例如是從chemstep公司可得的2,2-二氟-3-甲基噁唑烷以及4,5-二氟-3-甲基噁唑烷-2-酮。
適合的氟化的咪唑烷類例如是從abcr可獲得的2,2-二氟-1,3-二甲基咪唑烷以及可從Apollo公司可獲得的1,3-二丁基-2,2-二氟咪唑烷。
適合的氟化的2,3-二氫咪唑類例如是從chemstep公司可獲得的2,2-二氟-1,3-二甲基-2,3-二氫-1H-咪唑以及1-乙基-2-氟-3-甲基-2,3-二氫-1H-咪唑。
適合的氟化的咪唑類例如是從selectlab可得的1-(三氟甲基)-1H-咪唑以及從chemstep公司可得的2-氟-1-(甲氧基甲基)-1H-咪唑。
一適合的氟化的吡咯例如是從chemstep公司可得的2-乙基-5-氟-1-甲基-1H-吡咯。
一適合的氟化的噻吩例如是從apacpharma公司可得的2-氟噻吩。
一適合的氟化的噻唑例如是從chemstep公司可得的4-氟噻唑。
同樣的，氟取代的有機液體，例如4,5-二甲基-3-全氟辛基-1,2,4-三唑鎓四氟硼酸酯。
上述的該等氟化的有機化合物可以被用作唯一的溶劑，或者它們可以與一或多種沒有被氟取代的有機溶劑混合使用。
較佳的混合物包括至少一種選自由下列所組成的群組的化合物：碳酸單氟伸乙酯、碳酸順式-二氟伸乙酯、碳酸反式-二氟伸乙酯、碳酸4,4-二氟伸乙酯、4-氟-4-甲基-1,3-二氧環戊烷-2-酮、4-氟-4-乙基-1,3-二氧環戊烷-2-酮、4-三氟甲基-1,3-氧環戊烷-2-酮、碳酸2,2,2-三氟乙基-甲基酯、碳酸2,2,2-三氟乙基-氟甲基酯、以及至少一種選自選自由下列所組成的群組的非氟化的有機化合物：碳酸伸乙酯、碳酸伸丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、以及碳酸甲．乙酯。
如果包含這樣一或多種化合物，則該電解質溶劑含有0.1重量%至100重量%的氟取代的有機化合物。經常，在電解質溶劑中以等於或大於1重量%、較佳的是等於或大於3重量%的量值包含該氟化的有機化合物。通常，相對於設定為100重量%的電解質組合物，這個含量較佳的是等於或小於20重量%、並且更佳的是等於或小於10重量%。
在包含將金屬鋰從陰極室中的溶劑分開的薄膜的電池槽中，可以將離子液體應用在與上述的氟取代的化合物中的任一個的混合物中。非常適合的離子液體係基於咪唑鎓和吡啶鎓衍生物的那些，但是也可以應用磷鎓或四烷基銨化合物。代表性離子液體係甲苯磺酸酯、三氟甲磺酸酯、六氟磷酸酯、二-(氟磺醯基)醯胺、二-(三氟甲基磺醯基)醯胺以及1-乙基-3-甲基咪唑鎓的四氟硼酸酯、以及1-丁基-3-甲基咪唑鎓的辛基硫酸酯。
本發明的Li空氣電池槽較佳的是包括一可透過鋰離子的薄膜。
US-A 5,510,209中揭露了一適當的Li空氣電池槽。在此說明的電池槽(例如在US-A 5,510,209的圖1中的)包括一鋰箔陽極、一聚合物電解質(包括聚丙烯腈、一溶劑，例如碳酸伸丙酯或碳酸伸乙酯、以及一電解質鹽，例如LiPF6)、一複合的正極集電體、以及一氧可透性膜，穿過該膜氧(來自周圍的空氣)被傳輸至多孔碳電極上。
在JP專利申請2009/032415中揭露了另一Li空氣電池槽。據說其中描述的電池槽(事實上是包含一個單元的電池)具有有利的循環特徵。其中描述的單元包括：一正電極，該正電極係一空氣電極(也稱為“空氣極”)，它具有一含導電材料的空氣電極層以及用於從該空氣電極層收集電力的空氣電極電力集電器；一負電極，該負電極具有一含負電極活性材料(吸收並釋放Li離子)的負電極層以及一用於從該負電極層收集電力的負電極電力集電器；設置在該空氣電極層與該負電極層之間的一薄膜以及用來浸漬至少該薄膜的一種氟取代的電解質。它還包含一放電控制器，該放電控制器終止該空氣電池槽的放電。基於Li金屬，該放電控制器的最終放電電壓係2.3 V或更高。該電池還具有用於應對電池充電或放電時該電解質的體積變化的裝置。該放電控制器用於防止由LiPF6(常用的電解質鹽)形成LiF，這種形成在放電過程中相對於Li金 屬而言電壓下降超過2.3 V的水平時發生。
該負電極可以由常用於Li離子電池槽中的材料、例如由金屬鋰或碳構成。負極的集電器可以由金屬如銅、不銹鋼或鎳製成。該空氣極可以由碳、較佳的是多孔的碳製成。該空氣極的電荷集電器可以由金屬如不銹鋼、鎳、鋁、鐵或鈦製成。它可以具有箔片、網格、絲網的形式以便提供高的表面。該空氣極與環境大氣被一薄的多孔薄膜分開以便過濾灰塵等。該電解質可以包括二氟乙酸甲酯、二氟乙酸乙酯、二氟丙二酸二甲酯、五氟丙酸甲酯作為氟取代的溶劑，以及碳酸氟伸乙酯、氟苯、三氟甲基伸丙基碳酸酯作為氟取代的溶劑添加劑。
根據本發明的電池槽可以用於包括單個電池槽或兩個或更多的電池槽的一電池中，其中該電解質鹽包括或甚至組成為LiPO2F2；若希望的話，該電解質組合物的溶劑可以包括或組成為一如上描述的非氟化的有機電解質溶劑、一如上描述的氟化的有機電解質溶劑以及它們的任何混合物。一聚合物凝膠可以存在於該電解質中，但它不是必須存在于本發明的電池中的；它足以提供含有一種氟取代的有機化合物或者由一種氟取代的有機化合物構成的鋰離子傳輸溶劑或者溶劑混合物。
Li-空氣單元中的化學過程包括在放電過程中鋰從陽極表面的溶解、以及在充電時鋰鍍回至標稱陽極上。
在放電過程中，在該陽極上，Li被氧化形成Li+。在陰極上，氧氣被還原而形成O2 2-離子和O2-離子： 2 Li+O2 → Li2O2
4 Li+O2 → 2 Li2O
在給該鋰空氣電池槽充電時，發生了逆反應。Li2O或Li2O2分別在陰極處被粉碎而最終產生元素氧：2 Li2O → Li2O2 → O2.
該等Li+離子傳到陽極以被還原為Li金屬。
根據一較佳的實施方式，該Li-空氣電池槽係在陽極和陰極室之間包含一薄膜的類型；如果該陽極室包括一有機電解質組合物而該陰極室包括一水性電解質組合物，則這係必須遵循的。在此，該薄膜必須可透過Li離子但不可透過水或有機液體。適合的薄膜在下面進行說明。
如果陰極(通常由碳製成)包含衍生自金屬錯合物(例如酞菁鈷)或金屬的氧化物(如鈷或錳的氧化物)的催化劑，則Li-空氣電池槽的可再充電性得以改進。假定該催化劑降低了用於氧化Li2O2或Li2O而形成金屬Li和氧的過電壓。
在下文中，列出了較佳的電解質組合物。該電解質鹽一直是以約1 mol/升電解質組合物的量值被包含。所指出的溶劑或溶劑混合物係對應的組合物的100重量%的餘量。
縮寫：
DEC=碳酸二乙酯
EC=碳酸伸乙酯
PC=碳酸伸丙酯
TG=四甘醇二甲醚
F1EC=碳酸單氟伸乙酯
F2EC=碳酸二氟伸乙酯(含順式-4,5、反式-4,5以及4,4-異構體的混合物)
F3EC=碳酸三氟伸乙酯
F4EC=碳酸四氟伸乙酯
F1DMC=碳酸氟甲．甲酯
4FPC=4-氟-4-甲基-1,3-氧環戊烷-2-酮
FMTFEC=碳酸氟甲基2,2,2-三氟乙酯
ADN=己二腈
SN=丁二腈
GN=戊二腈
PN=丙腈
該等電解質組合物可以應用在具有液體電解質的電池中以及具有凝膠狀態的電解質的電池槽中。在凝膠狀態的電解質中，該等非水溶劑藉由使用一膠凝劑(如聚丙烯腈、聚氧化乙烯、聚偏二氟乙烯)來凝膠化。還可以使用加入該非水溶劑體系中的並且藉由使用熱量或輻射的原位聚合的可聚合的單體。
如上所述，本發明的較佳的電池槽包括在陽極室與陰極室之間的一薄膜。高度適合的薄膜在US 7,390,591(出於所有的目的，將其藉由引用以其全部結合在此)中進行了說明。該等薄膜對於活性金屬離子是高傳導的，但是另外的實質上不可滲透的。它們係化學上穩定的並且保護該活性金屬陽極免受與其他電池組分有害的反應並且使陽極和陰極的化學環境分離。它們可以是整體的或者是包括兩個或更多層。
例如，與活性金屬相接觸的一第一層可以部分或完全包括Li3N、Li3P、LiI、LiBr、LiCl、LiF以及LiPON。
一第二層可以包括實質上不滲透的、離子傳導的、並且與該第一材料(或其前體)化學上相容的材料。適合的材料包括玻璃質的或非晶態金屬離子導體，例如基於磷的或者基於氧化物的玻璃、基於磷-氮氧化合物的玻璃、基於硒化物的玻璃、基於鎵的玻璃、基於鍺的玻璃以及方硼石玻璃。陶瓷活性金屬離子導體，如鋰β-氧化鋁、鈉β-氧化鋁、Li超離子導體(LISICON)、Na超離子導體(NASICON)以及類似物、以及玻璃陶瓷活性金屬離子導體也是適合的。具體的實例，例如LiPON係在US 7,390,591中的第4欄第1至39行中找到的。
該等層可以進一步包括另外的多種組分(例如聚合物，如聚合物-碘複合物，像聚乙烯-碘、或聚合物電解質)以形成可以用作保護性複合材料的第二層的材料的柔性複合材料片材。例如，一Li-離子導電玻璃-陶瓷材料和一基於聚氧化乙烯-Li鹽複合物的固體聚合物電解質的複合材料。此種材料係從Ohara Corp.公司可獲得的。
陰極較佳的是在US 7,390,591的15列中說明的那些中的一種。適合的陰極包括LixCoO2、LixNiO2、LixMn2O4、LiFePO4、AgxV2O5、CuxV2O5、V2O5、V6O13、FeS2以及TiS2。
該等電池的製造在本領域中是已知的，如在US 7,390,591第15欄第33行至第16欄第2行中指示的。
該等電池槽的優點、因此還有由多個本發明的單元所 構成的電池的優點係每體積的高能量密度。
LiPO2F2可以由Li3PO4和POF3製備，如在以Solvay SA的名義於2010年10月19日提交的、對應於WO 2012016924的未公佈的專利申請EP 10188108.4中所描述的。LiPO2F2係較佳的是在0℃至100℃範圍內的一溫度下並且在較佳的是高於5巴(絕對值)的壓力下以一氣態類型的反應來製備的，是藉由磷醯氟(POF3)與正磷酸鋰(Li3PO4)根據以下等式的反應2POF3+Li3PO4 → 3 LiPO2F2
由於理想地該反應不產生副產物，所以LiPO2F2的純度非常高。
EP-A-2 065 339揭露了如何從氟化物之外的一種鹵化物、LiPF6和水來製造LiPF6和LiPO2F2的混合物。產生的鹽混合物溶解在非質子溶劑中並且被用作鋰離子電池的電解質溶液。EP-A-2 061 115描述了從P2O3F4和Li化合物來製造LiPO2F2；並且從LiPF6與具有Si-O-Si鍵的化合物(例如矽氧烷)來製造LiPO2F2。US-A 2008/305402揭露了由LiPF6與一種碳酸酯化合物來製備LiPO2F2。
本發明的另一方面涉及由多個本發明的鋰空氣電池槽構成的一車輛電池，尤其佳的是汽車電池。術語“車輛”包括汽車、摩托車、飛機、火車、貨車以及電動自行車。
本發明的電池不僅適合用作具有內燃發動機的車輛中的電池、而且適合用於具有混合驅動的車輛中，例如可以 由電力和內燃發動機驅動的車輛中，而且適合用於僅有該電池供應的電力來驅動的車輛中。
若任何藉由引用結合在此的專利案、專利申請案以及公開物中的揭露內容與本申請案的說明相衝突的程度至它可能使一術語不清楚，則本說明應該優先。
以下該等實例旨在解釋本發明而並非是對它進行限制。
實例
在此提供了一紐扣電池類型的鋰空氣電池，它對應於JP-A 2009/032415的圖1a和1b的電池類型。它包括：一負極，該負極可以由金屬如銅、不銹鋼或鎳製成並且能以例如箔片、網格或絲網的形式存在；一正極(“空氣極”)，該正極可以例如由負載了上述催化劑(例如氧化鎂)的一多孔碳材料製成；以及對應的電流集電器。陽極含有一鋰層。陰極與周圍空氣相接觸；為了保護它免於灰塵，一可透過空氣的薄膜將該空氣極與環境空間分開。該電池進一步含有在陽極室與陰極室之間的一實質上非多孔性鋰-離子傳導薄膜作為分離器。它可以例如是一由聚乙烯或聚丙烯製成的多孔薄膜。該薄膜可以是例如從美國鹽湖城Ceramatec Inc.公司可獲得的一LISICON薄膜，例如基於Li1+xAlxTi2-x(PO4)3的一薄膜，其中x係在0.0和 0.5之間。如果希望的話，該薄膜可以注入有一鋰鹽(例如，LiPF6)以在陽極與薄膜之間傳導鋰離子。
該電解質組合物與陽極相接觸並且陰極係選自表1中編輯的混合物中的一種；例如，組合物編號9係非常適合的。
電池的運行：
如果上述的電池槽被放電，則鋰金屬在陽極被氧化而產生鋰離子。該等電子通過了一電力消耗設備，並且該等鋰離子通過該薄膜傳導至陰極，在陰極它們一般與來自周圍空氣中的氧反應而逐步形成Li2O2和Li2O。電壓可以從約3 V降低至一更低的值；較佳的想在達到2.3 V之前停止放電。
當該電池槽連接至一電源上時，它將被再充電。此處，該等來自陰極室的鋰離子遷移穿過該薄膜到達陽極室並且它們與電子結合以形成元素鋰。在陰極室中，分別由O-和O2-離子形成了元素氧(取決於放電的狀態)。
實例2：Li-空氣類型的汽車電池
該汽車電池包括20個單元，該等單元被組裝成排，由此提供了為該等單元的對應電壓之和的一電壓。如果在放電過程中電壓低於46 V，則一切斷設施切斷電流。每個單元被安排在一單元殼體中。該單元殼體包括一Li金屬製成的陽極，該陽極與一電解質溶液相接觸，該電解質 溶液包含1莫耳/升的LiPF6、2重量%的LiPO2F2、3重量%的碳酸單氟伸乙酯(“F1EC”)以及總的電解質組合物的100重量%餘量的碳酸伸乙酯與碳酸丙烯酯以1：1重量比的一混合物。在陰極室中有相同的電解質組合物。該陽極室和陽極室被一包括LiPF6作為電解質鹽的Lisicon薄膜分開。由Ni製成的空氣電極與陰極室中的電解質溶劑相接觸。一耗電體(例如，驅動車輛的電動機或常規的電流消耗物，例如汽車收音機)被安排在正極(由一碳電極形成、與該Li金屬相接觸)與Ni製成的負極之間。如果該耗電物正在運行，則電流從負極流向正極。為了充電，施加電壓(例如從電動機的發電機或電池充電器)，並且電流從正極流向負極從而再次給電池充電。
在另一替代方案中，如本實例中揭露的汽車電池在陰極室包括一基於水的電解質。
圖1示出了一鋰空氣電池槽的實例。

Claims (15)

  1. 一種鋰空氣電池槽，其包括一含LiPO2F2的電解質組合物。
  2. 如申請專利範圍第1項之鋰空氣電池槽，其中LiPO2F2的含量為1至10重量%。
  3. 如申請專利範圍第1項之鋰空氣電池槽，其中該電解質組合物包括至少一種選自由下列所組成的群組的電解質溶劑：非氟化的非質子性有機化合物以及氟化的非質子性有機化合物。
  4. 如申請專利範圍第1項之鋰空氣電池槽，其中該電解質組合物包括一電解質溶劑，該電解質溶劑包括至少一種氟取代的有機化合物或由其所組成，該氟取代的有機化合物含有至少一個選自由下列所組成的群組的雜原子：氧、氮、磷、硫和矽。
  5. 如申請專利範圍第4項之鋰空氣電池槽，其中該氟取代的電解質溶劑係選自由下列所組成的群組：氟取代的羧酸酯類、氟取代的羧酸醯胺類、氟取代的氟化醚類、氟取代的胺基甲酸酯類、氟取代的環狀碳酸酯類、氟取代的非環狀碳酸酯類、氟取代的醚類、全氟烷基磷烷類、氟取代的亞磷酸酯類、氟取代的磷酸酯類、氟取代的膦酸酯類以及氟取代的雜環類。
  6. 如申請專利範圍第5項之鋰空氣電池槽，其中該氟取代的溶劑係選自由下列所組成的群組：碳酸單氟伸乙酯、碳酸順式-二氟伸乙酯、碳酸反式-二氟伸乙酯、碳酸 4,4-二氟伸乙酯、碳酸三氟伸乙酯、碳酸四氟伸乙酯、4-氟-4-甲基-1,3-二氧環戊烷-2-酮、4-氟-4-乙基-1,3-二氧環戊烷-2-酮、碳酸2,2,2-三氟乙基-甲基酯、以及碳酸2,2,2-三氟乙基-氟甲基酯。
  7. 如申請專利範圍第3項之鋰空氣電池槽，其中該非氟化的電解質溶劑係選自由下列所組成的群組：碳酸烷酯類、碳酸伸烷酯類、以及醚類。
  8. 如申請專利範圍第7項之鋰空氣電池槽，其中該非氟化的溶劑係至少一種選自由下列所組成的群組的溶劑：1,2-二甲氧基乙烷、四甘醇二甲醚、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、1,3-二氧環戊烷、4-甲基二氧環戊烷、碳酸二甲酯、碳酸乙基甲酯、碳酸二乙酯、以及它們的任何混合物。
  9. 如申請專利範圍第1項之鋰空氣電池槽，其進一步包括對鋰離子選擇性傳導的薄膜。
  10. 如申請專利範圍第1項之鋰空氣電池槽，其中該電解質組合物包含LiPF6作為電解質鹽。
  11. 如申請專利範圍第10項之鋰空氣電池槽，其中在該電解質組合物中LiPF6的濃度為1±0.1 mol。
  12. 如申請專利範圍第1項之鋰空氣電池槽，其中該電解質組合物進一步包括一具有C1至C20烷基鏈的單腈或一具有C1至C20伸烷基鏈的二腈。
  13. 如申請專利範圍第1項之鋰空氣電池槽，其中陽極室的電解質組合物與陰極室的電解質組合物是相同的。
  14. 如申請專利範圍第1項之鋰空氣電池槽，其中陽極室的電解質組合物係基於一非質子性有機溶劑，並且陰極室中的電解質組合物係基於水作為溶劑。
  15. 一種電池，其係由多個如申請專利範圍第1至14項中任一項之鋰空氣電池槽所構成。
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