本申請要求于2015年8月31日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請No.10-2015-0123200的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益、以及由其產(chǎn)生的所有權(quán)益，其內(nèi)容通過參考全部引入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開內(nèi)容涉及復(fù)合陰極(正極)、陰極-膜組件、包括陰極-膜組件的電化學(xué)電池、和制備陰極-膜組件的方法。
背景技術(shù)：
：金屬空氣電池包括能夠鍍上/脫除金屬離子的陽極(負極)、配置成氧化/還原空氣中的氧的陰極、以及設(shè)置在陰極和陽極之間的金屬離子傳導(dǎo)膜。由于金屬空氣電池包括金屬作為陽極，并且不存儲空氣以用作正極活性材料，因此金屬空氣電池可提供高的容量。金屬空氣電池的理論比能量可為非常高的，例如，大于或等于約3,500瓦時/千克(Wh/kg)。然而，對于具有改善的放電容量和比能量的金屬空氣電池仍然存在需要。技術(shù)實現(xiàn)要素：提供復(fù)合陰極和陰極-膜組件。還提供包括陰極-膜組件的電化學(xué)電池、以及制備陰極-膜組件的方法。根據(jù)一個示例性實施方式的方面，復(fù)合陰極包括：包括多孔顆粒的層；和設(shè)置在多孔顆粒的層的多孔顆粒之間的第一電解質(zhì)，其中第一電解質(zhì)設(shè)置在包括多孔顆粒的層的表面的至少一部分上，和其中多孔顆粒對第一電解質(zhì)的重量比為約1:小于3.7。根據(jù)另一示例性實施方式的方面，陰極-膜組件包括：所述復(fù)合陰極；和設(shè)置在所述復(fù)合陰極的表面上的離子傳導(dǎo)復(fù)合膜。根據(jù)還一示例性實施方式的方面，陰極-膜組件包括：復(fù)合陰極，其包括多孔顆粒的第一層和設(shè)置在包括多孔顆粒的層的多孔顆粒之間的第一電解質(zhì)；以及設(shè)置在所述復(fù)合陰極的表面上的離子傳導(dǎo)復(fù)合膜，離子傳導(dǎo)復(fù)合膜包括多孔膜和設(shè)置在多孔膜的孔中的第二電解質(zhì)，其中第一電解質(zhì)和第二電解質(zhì)的至少一種設(shè)置在包括多孔顆粒的層和多孔膜之間，其中第一電解質(zhì)設(shè)置在包括多孔顆粒的層的表面的至少一部分上，和其中第二電解質(zhì)設(shè)置在多孔膜的表面的至少一部分上。根據(jù)另一示例性實施方式的方面，電化學(xué)電池包括：所述陰極-膜組件；和設(shè)置在所述陰極-膜組件的離子傳導(dǎo)復(fù)合膜的表面上的陽極。根據(jù)另一示例性實施方式的方面，制備陰極-膜組件的方法包括：提供多孔顆粒層；在多孔顆粒層的第一表面和多孔顆粒層的相反的第二表面各自上設(shè)置第一電解質(zhì)層；通過壓制第一電解質(zhì)層而制備復(fù)合陰極；提供多孔膜；在多孔膜的第一表面和多孔膜的相反的第二表面各自上設(shè)置第二電解質(zhì)層；通過壓制第二電解質(zhì)層而制備復(fù)合膜；將復(fù)合陰極設(shè)置在復(fù)合膜上；以及壓制復(fù)合膜和復(fù)合陰極以形成陰極-膜組件。額外的方面將部分地在隨后的描述中闡明，并且部分地將由所述描述明晰，或可通過所提供的示例性實施方式的實踐獲悉。附圖說明由結(jié)合附圖考慮的示例性實施方式的以下描述，這些和/或其它方面將變得明晰和更容易理解，其中：圖1和2為根據(jù)示例性實施方式的復(fù)合陰極的示意圖；圖3-7為根據(jù)示例性實施方式的陰極-膜組件的示意圖；圖8為根據(jù)一個示例性實施方式的電化學(xué)電池的示意圖；圖9為根據(jù)另一示例性實施方式的電化學(xué)電池的示意圖；圖10為根據(jù)還一示例性實施方式的電化學(xué)電池的示意圖；圖11A-11H為描述根據(jù)示例性實施方式的制備陰極-膜組件的方法的圖；圖12為電壓(伏，V)對容量(毫安時，mAh)的圖，其顯示在實施例1和2以及對比例1和2中制造的鋰空氣電池的放電容量；和圖13為電壓(V)對容量(mAh)的圖，其顯示在實施例3中制造的鋰空氣電池的放電容量。具體實施方式現(xiàn)在將對示例性實施方式詳細地進行介紹，其實例圖解于附圖中，其中相同的附圖標記始終指相同的元件。在這點上，本示例性實施方式可具有不同的形式且不應(yīng)被解釋為限于本文中闡明的描述。因此，下面僅通過參考附圖描述示例性實施方式以說明方面。如本文中使用的，術(shù)語“和/或”包括相關(guān)列舉項目的一個或多個的任何和全部組合。表述例如“的至少一個(種)”當在要素列表之前或之后時，修飾整個要素列表且不修飾所述列表的單獨要素。將進一步理解，當一個元件被稱為“在”另外的元件“上”時，其可直接在所述另外的元件上或者在其間可存在中間元件。相反，當一個元件被稱為“直接在”另外的元件“上”時，則不存在中間元件。將理解，盡管術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等可在本文中用于描述各種元件、組分(部件)、區(qū)域、層和/或部分，但這些元件、組分(部件)、區(qū)域、層和/或部分不應(yīng)受這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅用于將一個元件、組分(部件)、區(qū)域、層或部分區(qū)別于另外的元件、組分(部件)、區(qū)域、層或部分。因此，在不背離本文中的教導(dǎo)的情況下，下面討論的“第一元件”、“組分(部件)”、“區(qū)域”、“層”或“部分”可稱為第二元件、組分(部件)、區(qū)域、層或部分。本文中使用的術(shù)語僅用于描述具體實施方式的目的且不意圖為限制性的。如本文中使用的，單數(shù)形式“一個(種)(a，an)”和“所述(該)(the)”意圖包括復(fù)數(shù)形式(包括“至少一個(種)”)，除非內(nèi)容清楚地另外指明。“至少一個(種)”將不解釋為限制性的“一個(種)(a，an)”。“或”意味著“和/或”。如本文中使用的，術(shù)語“和/或”包括相關(guān)列舉項目的一個或多個的任何和全部組合。將進一步理解，術(shù)語“包括”和/或“包含”、或“含有”和/或“含”當用在本說明書中時，表明存在所陳述的特征、區(qū)域、整體、步驟、操作、元件、和/或組分(部件)，但不排除存在或增加一種或多種另外的特征、區(qū)域、整體、步驟、操作、元件、組分(部件)、和/或其集合。此外，相對術(shù)語例如“下部”或“底部”以及“上部”或“頂部”可在本文中用于描述如圖中所圖解的一個元件與另外的元件的關(guān)系。將理解，除圖中所描繪的方位之外，相對術(shù)語還意圖包括裝置的不同方位。例如，如果將圖之一中的裝置翻轉(zhuǎn)，被描述為在其它元件的“下部”側(cè)的元件則將定向在所述其它元件的“上部”側(cè)。因此，取決于圖的具體方位，示例性術(shù)語“下部”可涵蓋“下部”和“上部”兩種方位。類似地，如果將圖之一中的裝置翻轉(zhuǎn)，被描述為“在”其它元件“下面”或“之下”的元件則將定向“在”所述其它元件“上方”。因此，示例性術(shù)語“在……下面”或“在……之下”可涵蓋在……上方和在……下面兩種方位。如本文中使用的“約”或“大約”包括所陳述的值且意味著在如由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員考慮到所討論的測量和與具體量的測量有關(guān)的誤差(例如，測量系統(tǒng)的限制)所確定的對于具體值的可接受的偏差范圍內(nèi)。例如，“約”可意味著相對于所陳述的值的偏差在一個或多個標準偏差范圍內(nèi)，或者在±30％、20％、10％、或5％范圍內(nèi)。除非另外定義，本文中使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語)的含義與本公開內(nèi)容所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同。將進一步理解，術(shù)語，例如常用字典中定義的那些，應(yīng)被解釋為其含義與它們在相關(guān)領(lǐng)域的背景和本公開內(nèi)容中的含義一致，并且將不以理想化的或者過于形式的意義進行解釋，除非在本文中清楚地如此定義。在本文中參考作為理想化實施方式的示意圖的橫截面圖描述示例性實施方式。這樣，將預(yù)計到作為例如制造技術(shù)和/或公差的結(jié)果的與圖的形狀的偏差。因此，本文中描述的實施方式不應(yīng)解釋為限于如本文中所圖解的區(qū)域的具體形狀，而是包括由例如制造導(dǎo)致的形狀上的偏差。例如，圖解或描述為平坦的區(qū)域可典型地具有粗糙和/或非線性特征。此外，圖解的尖銳的角可為圓化的。因此，圖中所圖解的區(qū)域在本質(zhì)上是示意性的，且它們的形狀不意圖圖解區(qū)域的精確形狀，且不意圖限制本權(quán)利要求的范圍。在下文中，根據(jù)示例性實施方式，將更詳細地描述復(fù)合陰極、陰極-膜組件、電化學(xué)電池、和制備陰極-膜組件的方法。根據(jù)示例性實施方式的復(fù)合陰極包括：包括多孔顆粒的層；和設(shè)置在所述多孔顆粒的層的多孔顆粒之間的第一電解質(zhì)。第一電解質(zhì)可設(shè)置在包括多孔顆粒的層的表面的至少一部分上。包括多孔顆粒的層可具有第一表面和相反的第二表面。第一電解質(zhì)可從包括多孔顆粒的層的第一表面延伸到包括多孔顆粒的層的第二表面，且可設(shè)置在第一表面的至少一部分和第二表面的至少一部分上。在復(fù)合陰極中，第一電解質(zhì)可設(shè)置在包括多孔顆粒的層中的多孔顆粒之間并且可設(shè)置在包括多孔顆粒的層的第一表面和/或第二表面的至少一部分上，由此降低復(fù)合陰極和其它電化學(xué)電池部件例如電解質(zhì)膜之間的界面電阻。結(jié)果，在包括所述復(fù)合陰極的電化學(xué)電池中，放電容量和比能量可改善。參照圖1，復(fù)合陰極100可包括多孔顆粒的層101，其包括實質(zhì)上(基本上)密堆積在一起并且形成層狀結(jié)構(gòu)的多個多孔顆粒110。第一電解質(zhì)102設(shè)置在多孔顆粒110之間的空間120中。第一電解質(zhì)102可從多孔顆粒的層101的第一表面103延伸到與第一表面103相反的第二表面104，且第一電解質(zhì)102可設(shè)置在多孔顆粒的層101的第一表面103和/或第二表面104的至少一部分上。例如，復(fù)合陰極100可通過如下制備：在包括多孔顆粒的自立式(獨立式)膜的相反的表面上設(shè)置電解質(zhì)層，并將自立式膜和電解質(zhì)層一起壓制。因此，復(fù)合陰極100可通過使第一電解質(zhì)102的至少一部分滲透到在多孔顆粒的層101的多孔顆粒110之間的空間120中而制備。例如，參照圖1，在復(fù)合陰極100內(nèi)，多孔顆粒的層101可通過如下被充分地浸滲(浸漬)：設(shè)置第一電解質(zhì)102使得多孔顆粒的層101的第一表面103和第二表面104被第一電解質(zhì)102充分地覆蓋或涂覆。替代地，盡管未圖解，但是多孔顆粒的層101的第一表面103和/或第二表面104的一部分可通過如下暴露于復(fù)合陰極100的外部：在多孔顆粒的層101的第一表面103和/或第二表面104的僅一部分上設(shè)置第一電解質(zhì)102。參照圖1，在復(fù)合陰極100中，多孔顆粒110對第一電解質(zhì)的重量比可為約1:小于3.7。即，在復(fù)合陰極100中，第一電解質(zhì)可被限制到小于約370重量份，基于約100重量份的多孔顆粒110，使得包括在復(fù)合陰極100中的多孔顆粒110的含量可相對增加。因此，通過增加復(fù)合陰極中的多孔顆粒的量，包括復(fù)合陰極100的電化學(xué)電池可具有改善的比能量。例如，在復(fù)合陰極100中，多孔顆粒110對第一電解質(zhì)的重量比可為約1:大于0到小于約3.7。例如，在復(fù)合陰極100中，多孔顆粒110對第一電解質(zhì)的重量比可為約1:小于或等于3.5。例如，在復(fù)合陰極100中，多孔顆粒110對第一電解質(zhì)的重量比可為約1:小于或等于3.0。例如，在復(fù)合陰極100中，多孔顆粒110對第一電解質(zhì)的重量比可為約1:小于或等于2.5。例如，在復(fù)合陰極100中，多孔顆粒110對第一電解質(zhì)的重量比可為約1:小于或等于2.0。例如，在復(fù)合陰極100中，多孔顆粒110對第一電解質(zhì)的重量比可為約1:小于或等于1.5。例如，在復(fù)合陰極100中，多孔顆粒110對第一電解質(zhì)的重量比可為約1:小于或等于1.0。例如，在復(fù)合陰極100中，多孔顆粒110對第一電解質(zhì)的重量比可為約1:小于或等于0.5。例如，在復(fù)合陰極100中，多孔顆粒110對第一電解質(zhì)的重量比可在約1:1.3-約1:2.7的范圍內(nèi)，但不限于所述范圍，且多孔顆粒110對第一電解質(zhì)的組合成比可被適當?shù)卣{(diào)節(jié)以落在其中包括復(fù)合陰極100的電化學(xué)電池具有改善的比能量的范圍內(nèi)。在包括陽極、包括多孔顆粒的陰極、以及設(shè)置在陽極和陰極之間的包括液體電解質(zhì)的隔板的金屬空氣電池中，液體電解質(zhì)的重量可大于或等于多孔顆粒的重量的約10倍。在包括液體電解質(zhì)的金屬空氣電池中，相對于金屬空氣電池中包括的基于碳的材料的量，使用過量的(過多的)電解質(zhì)。因此，電解質(zhì)占據(jù)金屬空氣電池的量(體積)的顯著部分，導(dǎo)致金屬空氣電池的放電容量和比能量的降低。因而，在包括液體電解質(zhì)的金屬空氣電池中，陰極中(或陰極部分中)的多孔顆粒對液體電解質(zhì)的重量比可為約1:大于3.7。另外，當金屬空氣電池包括固體電解質(zhì)時，難以實現(xiàn)具有約1:小于3.7的多孔顆粒對第一電解質(zhì)的重量比的陰極。例如，當將基于碳的多孔顆粒和聚電解質(zhì)以約1:小于3.7的重量比混合時，所得混合物可在模塑(成型)過程期間破裂。因此，非常難以制備膜形狀的陰極。參照圖1，在復(fù)合陰極100中，第一電解質(zhì)可在從多孔顆粒的層101的第一表面103到與第一表面103相反的第二表面104的方向上具有濃度梯度。即，第一電解質(zhì)可具有這樣的濃度梯度，其使得第一電解質(zhì)不是均勻地分布在復(fù)合陰極100中，而是代替地非均勻地分布在復(fù)合陰極中。具有濃度梯度的第一電解質(zhì)可改善包括復(fù)合陰極100的電化學(xué)電池的充電/放電特性。第一電解質(zhì)的濃度梯度可為連續(xù)的或不連續(xù)的。例如，第一電解質(zhì)的濃度梯度可從多孔顆粒的層101的第一表面103到多孔顆粒的層101的第二表面104連續(xù)地或不連續(xù)地變化。例如，參照圖1，在復(fù)合陰極100中，在與第一表面103和第二表面104等距的中間點處的第一電解質(zhì)的濃度可小于在第一表面103和第二表面104各自處的第一電解質(zhì)的濃度。即，第一電解質(zhì)可具有U形的或V形的濃度梯度，其中在復(fù)合陰極100的厚度方向(例如，y方向)上，第一電解質(zhì)的濃度降低且然后增加。在復(fù)合陰極100中，第一電解質(zhì)的濃度梯度的分布關(guān)于與多孔顆粒的層101的第一表面103和第二表面104等距的中間點可為對稱的。在復(fù)合陰極100中，第一電解質(zhì)的濃度在多孔顆粒的層101的第一表面103和第二表面104各自處可為最大的，且第一電解質(zhì)的濃度在多孔顆粒的層101的第一表面103和第二表面104之間的任意點處可為最低的。例如，第一電解質(zhì)可在多孔顆粒的層101的第一表面103和第二表面104之間的某點處不存在，使得在所述某點處的第一電解質(zhì)的濃度為零。在復(fù)合陰極100中，在多孔顆粒的層101的第一表面103和第二表面104之間等距的中間點處的第一電解質(zhì)的濃度可小于在多孔顆粒的層101的第一表面103和第二表面104各自處的第一電解質(zhì)的濃度，由此降低復(fù)合陰極和電化學(xué)電池的其它部件之間、例如復(fù)合陰極和電解質(zhì)膜之間的界面電阻。例如，在復(fù)合陰極100中，可通過如下調(diào)節(jié)滲透到復(fù)合陰極100中的第一電解質(zhì)的含量：在包括多孔顆粒110的自立式膜的兩個表面上都設(shè)置電解質(zhì)層，且調(diào)節(jié)用于將自立式膜和電解質(zhì)層一起壓制的力。復(fù)合陰極100可具有包括兩個或更多個層的多層結(jié)構(gòu)。例如，復(fù)合陰極100可具有雙層結(jié)構(gòu)、三層結(jié)構(gòu)、四層結(jié)構(gòu)、五層結(jié)構(gòu)等。在具有多層結(jié)構(gòu)的復(fù)合陰極100中，多孔顆粒110的分布和第一電解質(zhì)的濃度可在復(fù)合陰極100中通過調(diào)節(jié)所述層各自的組成而容易地調(diào)節(jié)。參照圖2，復(fù)合陰極100可具有包括三個層的多層結(jié)構(gòu)。復(fù)合陰極100可包括：設(shè)置在多孔顆粒的層101的第一表面103上的第一陰極層130；設(shè)置在多孔顆粒的層101的第二表面104上的第二陰極層140；以及設(shè)置在第一陰極層130和第二陰極層140之間并且包括多孔顆粒的層101和第一電解質(zhì)的第三陰極層15。例如，復(fù)合陰極100可被制備成具有如下的多層結(jié)構(gòu)：其中第一陰極層130設(shè)置在第三陰極層150的第一表面上，且第二陰極層140設(shè)置在第三陰極層150的相反的第二表面上。參照圖2，在復(fù)合陰極100中，第一和第二陰極層130和140可包括第一電解質(zhì)。即，第一和第二陰極層130和140包括第一電解質(zhì)，但可不包括多孔顆粒110。參照圖2，在復(fù)合陰極100中，第三陰極層150可包括多孔顆粒110(未圖解)和第一電解質(zhì)。例如，可在包括密堆積的多個多孔顆粒110(未圖解)的第三陰極層150的第一表面和相反的第二表面上分別設(shè)置包括第一電解質(zhì)的電解質(zhì)膜，并且可將所得結(jié)構(gòu)壓制以容許第一電解質(zhì)的至少一部分滲透到多個多孔顆粒110之間的空間中。結(jié)果，復(fù)合陰極100可被制備成包括：包括多個多孔顆粒110(未圖解)和第一電解質(zhì)的第三陰極層150；以及分別設(shè)置在第三陰極層150的第一表面和相反的第二表面上的第一和第二陰極層130和140。參照圖2，在復(fù)合陰極100中，第一陰極層130和/或第二陰極層140的厚度可在約1微米(μm)-約200μm的范圍內(nèi)，但不限于所述范圍。第一陰極層130和/或第二陰極層140的厚度可被適當?shù)馗淖優(yōu)樵谶m于提供具有改善的能量密度和/或比能量的包括復(fù)合陰極100的電化學(xué)電池的范圍內(nèi)。例如，第一陰極層130和/或第二陰極層140的厚度可在約1μm-約100μm的范圍內(nèi)。例如，第一陰極層130和/或第二陰極層140的厚度可在約1μm-約50μm的范圍內(nèi)。例如，第一陰極層130和/或第二陰極層140的厚度可在約1μm-約20μm的范圍內(nèi)。例如，第一陰極層130和/或第二陰極層140的厚度可在約1μm-約10μm的范圍內(nèi)。參照圖2，在復(fù)合陰極100中，第三陰極層150的厚度可在約1μm-約200μm的范圍內(nèi)，但不限于該范圍。第三陰極層150的厚度可被適當?shù)馗淖優(yōu)槁湓谶m于提供具有改善的能量密度和/或比能量的包括復(fù)合陰極100的電化學(xué)電池的范圍內(nèi)。例如，第三陰極層150的厚度可在約10μm-約100μm的范圍內(nèi)。例如，第三陰極層150的厚度可在約20μm-約50μm的范圍內(nèi)。例如，第三陰極層150的厚度可在約30μm-約50μm的范圍內(nèi)。參照圖2，復(fù)合陰極100的厚度可在約3μm-約600μm的范圍內(nèi)，但不限于所述范圍。復(fù)合陰極100的厚度可被適當?shù)馗淖優(yōu)樵谶m于提供具有改善的能量密度和/或比能量的包括復(fù)合陰極100的電化學(xué)電池的范圍內(nèi)。參照圖1和2，包括在復(fù)合陰極100中的多孔顆粒110可為導(dǎo)電顆粒?？墒褂萌魏魏线m類型的導(dǎo)電顆粒，只要所述導(dǎo)電顆粒是多孔的。例如，復(fù)合陰極100可包括基于碳的(例如含碳)顆粒?；谔嫉念w粒的實例可包括選自如下的至少一種：炭黑、石墨、石墨烯、活性炭、和碳纖維。特別地，基于碳的顆?？删哂屑{米結(jié)構(gòu)。在本公開內(nèi)容中，“納米結(jié)構(gòu)”指具有納米尺寸(即納米尺度)水平的維度的顆粒。例如，具有“納米結(jié)構(gòu)”的顆?？删哂屑s1納米(nm)到小于約1000nm的至少一種維度(例如，直徑)。具有納米結(jié)構(gòu)的基于碳的顆粒的實例可包括選自如下的至少一種：碳納米顆粒、碳納米管、碳納米纖維、碳納米片、碳納米棒、和碳納米帶，但不限于此?；谔嫉念w粒可包括任何合適的基于碳的顆粒，只要所述基于碳的顆粒為納米顆粒。除納米結(jié)構(gòu)之外，基于碳的顆粒還可具有微米結(jié)構(gòu)。在本公開內(nèi)容中，“微米結(jié)構(gòu)”指具有在微米尺度上的維度的顆粒。例如，具有微米結(jié)構(gòu)的顆粒具有約1μm到小于約1000μm的至少一種維度?；谔嫉念w粒的實例可具有擁有微米尺寸的多種結(jié)構(gòu)例如顆粒、管、纖維、片、棒、和帶。由于復(fù)合陰極100包括基于碳的顆粒作為多孔顆粒110，因此可向復(fù)合陰極100引入多孔性(孔隙)。因此，復(fù)合陰極100可為多孔的。由于基于碳的顆粒為多孔的，因此基于碳的顆粒和第一電解質(zhì)之間的接觸面積可增加。另外，氧可容易地供應(yīng)和擴散到復(fù)合陰極100中，并且在充電/放電期間產(chǎn)生的產(chǎn)物附著于其中的空間可增加。多孔顆粒110的額外的實例可包括金屬導(dǎo)電顆粒例如金屬纖維和金屬網(wǎng)。此外，多孔顆粒110的實例還可包括金屬粉末例如銅粉末、銀粉末、和鋁粉末。此外，多孔顆粒110可包括有機導(dǎo)電顆粒例如聚亞苯基衍生物。上述多孔顆粒110可單獨或組合使用。參照圖1和2，復(fù)合陰極100可包括用于氧化/還原氧的催化劑。催化劑的實例可包括選自如下的至少一種：基于貴金屬的催化劑例如鉑、金、銀、鈀、釕、銠、和鋨；基于氧化物的催化劑例如氧化錳、氧化鐵、氧化鈷、和氧化鎳；和基于有機金屬的催化劑例如酞菁鈷，但不限于此。催化劑可包括任何合適的催化劑，只要所述催化劑可適于作為用于氧化/還原氧的催化劑。催化劑可擔載于載體上。載體的實例可包括選自如下的至少一種：氧化物載體、沸石載體、粘土礦物載體、和碳質(zhì)載體。氧化物載體的實例可包括包含選自如下的至少一種的氧化物：鋁(Al)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釤(Sm)、銪(Eu)、鋱(Tb)、銩(Tm)、鐿(Yb)、銻(Sb)、鉍(Bi)、釩(V)、鉻(Cr)、錳(Mn)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鈮(Nb)、鉬(Mo)、鋯(Zr)、鈦(Ti)、硅(Si)、和鎢(W)。碳質(zhì)載體的實例可包括選自如下的至少一種：炭黑例如科琴黑、乙炔黑、或槽黑，石墨例如天然石墨、人造石墨、或膨脹石墨，活性炭，和碳纖維，但不限于此。碳質(zhì)載體可包括任何合適的材料，只要所述材料可適于作為碳質(zhì)載體。參照圖1和2，在復(fù)合陰極100中，多孔顆粒的層101可進一步包括粘合劑。由于多孔顆粒的層101進一步包括粘合劑，因此多孔顆粒110可通過粘合劑彼此粘合。因此，具有層狀結(jié)構(gòu)的多孔顆粒的層101可構(gòu)成自立式膜。多孔顆粒的層101中包括的粘合劑的實例可包括選自熱塑性樹脂和熱固性樹脂的至少一種。粘合劑的實例可包括選自如下的至少一種：聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、苯乙烯-丁二烯橡膠、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、偏氟乙烯六氟丙烯共聚物、偏氟乙烯/三氟氯乙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚三氟氯乙烯、偏氟乙烯-五氟丙烯共聚物、丙烯-四氟乙烯共聚物、乙烯-三氟氯乙烯共聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯共聚物、偏氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚-四氟乙烯共聚物、和乙烯-丙烯酸共聚物，其可單獨地或組合使用。然而，粘合劑不限于此且可包括任何合適的材料，只要所述材料可適于作為粘合劑。參照圖1和2，在復(fù)合陰極100的多孔顆粒的層101中，多孔顆粒110對粘合劑的重量比可為約1:小于或等于0.5。即，多孔顆粒的層101可包括小于或等于約50重量份的粘合劑，相對于約100份的多孔顆粒110。例如，在復(fù)合陰極100中，多孔顆粒110對粘合劑的重量比可按重量計在約1:0.1-約1:0.2的范圍內(nèi)，但不限于該范圍。多孔顆粒110對粘合劑的重量比可被適當?shù)馗淖兂陕湓谄渲卸嗫最w粒的層101能夠形成自立式結(jié)構(gòu)且包括復(fù)合陰極100的電化學(xué)電池具有改善的能量密度和/或比能量的范圍內(nèi)。參照圖1和2，在復(fù)合陰極100中，第一電解質(zhì)可為選自固體電解質(zhì)和液體電解質(zhì)的至少一種。另外，第一電解質(zhì)可包括選自如下的至少一個：多種固體電解質(zhì)和多種液體電解質(zhì)。固體電解質(zhì)指在室溫下保持自立式形狀的電解質(zhì)。液體電解質(zhì)指這樣的可流動的電解質(zhì)：其在室溫下不是自立式的，且對于其的形狀由保持所述液體電解質(zhì)的容器的形狀決定。固體電解質(zhì)和液體電解質(zhì)兩者都具有鋰離子傳導(dǎo)性。參照圖1和2，復(fù)合陰極100可包括液體電解質(zhì)作為第一電解質(zhì)。由于復(fù)合陰極100包括多孔顆粒110、粘合劑等，因此復(fù)合陰極100在室溫下可為固體狀態(tài)或凝膠狀態(tài)。結(jié)果，包括液體電解質(zhì)的復(fù)合陰極100可構(gòu)成自立式膜。參照圖1和2，復(fù)合陰極100可包括固體電解質(zhì)作為第一電解質(zhì)。固體電解質(zhì)的實例可包括選自如下的至少一種：包括聚合物型離子液體(PIL)的固體電解質(zhì)、包括PIL和鋰鹽的固體電解質(zhì)、包括離子傳導(dǎo)無機材料的固體電解質(zhì)、和包括離子傳導(dǎo)聚合物的固體電解質(zhì)，但不限于此。固體電解質(zhì)可包括任何合適的材料，只要所述材料可適于用作用于陰極的電解質(zhì)。固體電解質(zhì)進一步包括鋰鹽。鋰鹽的實例包括選自如下的至少一種：LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiClO4、LiCF3SO3、Li(CF3SO2)2N、LiC4F9SO3、LiAlO2、LiAlCl4、LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)(其中x和y各自為約1-約30的自然數(shù))、LiCl、和LiI，但不限于此。鋰鹽可包括任何合適的材料，只要所述材料可適于用作用于固體電解質(zhì)的鋰鹽。固體電解質(zhì)中包括的PIL可包括重復(fù)單元，所述重復(fù)單元包括：i)選自如下的至少一種：銨陽離子、吡咯烷陽離子、吡啶離子、嘧啶陽離子、咪唑陽離子、哌啶陽離子、吡唑陽離子、唑陽離子、噠嗪陽離子、陽離子、锍陽離子、和三唑陽離子；且包括ii)選自如下的至少一種：BF4-、PF6-、AsF6-、SbF6-、AlCl4-、HSO4-、CH3SO3-、CF3CO2-、(CF3SO2)2N-、Cl-、Br-、I-、SO42-、ClO4-、CF3SO3-、(C2F5SO2)2N-、(C2F5SO2)(CF3SO2)N-、NO3-、Al2Cl7-、CH3COO-、(CF3SO2)3C-、(CF3)2PF4-、(CF3)3PF3-、(CF3)4PF2-、(CF3)5PF-、(CF3)6P-、SF5CF2SO3-、SF5CHFCF2SO3-、CF3CF2(CF3)2CO-、(CF3SO2)2CH-、(SF5)3C-、和(O(CF3)2C2(CF3)2O)2PO-。PIL的實例可包括選自如下的至少一種：聚(雙(三氟甲磺酰)亞胺(二烯丙基二甲基銨))(DAMTFSI)、聚(雙(三氟甲磺酰)亞胺(1-烯丙基-3-甲基咪唑))、和聚(雙(三氟甲磺酰)亞胺(N-甲基-N-丙基-3,5-二亞甲基哌啶))。離子傳導(dǎo)無機材料的實例可包括選自如下的至少一種：玻璃質(zhì)(玻璃態(tài))或無定形金屬離子導(dǎo)體、陶瓷活性金屬離子導(dǎo)體、和玻璃-陶瓷活性金屬離子導(dǎo)體，但不限于此。離子傳導(dǎo)無機材料可包括任何合適的材料，只要所述材料可適于用作離子傳導(dǎo)無機材料。離子傳導(dǎo)無機材料可為離子傳導(dǎo)顆粒。離子傳導(dǎo)無機材料的實例可包括選自如下的至少一種：BaTiO3、Pb(Zr,Ti)O3(PZT)、Pb1-xLaxZr1-yTiyO3(PLZT，其中0<x<1，和0<y<1)、Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT)、HfO2、SrTiO3、SnO2、CeO2、Na2O、MgO、NiO、CaO、BaO、ZnO、ZrO2、Y2O3、Al2O3、TiO2、SiO2、SiC、磷酸鋰(Li3PO4)、磷酸鋰鈦(LixTiy(PO4)3，其中0<x<2，和0<y<3)、磷酸鋰鋁鈦(LixAlyTiz(PO4)3，其中0<x<2，0<y<1，和0<z<3)、Li1+x+y(Al,Ga)x(Ti,Ge)2-xSiyP3-yO12(其中0<x<1，和0<y<1)、鈦酸鋰鑭(LixLayTiO3，其中0<x<2，和0<y<3)、硫代磷酸鋰鍺(LixGeyPzSw，其中0<x<4，0<y<1，0<z<1，和0<w<5)、基于氮化鋰的玻璃(LixNy，其中0<x<4，和0<y<2)、基于SiS2的玻璃(LixSiySz，其中0<x<3，0<y<2，和0<z<4)、基于P2S5的玻璃(LixPySz，其中0<x<3，0<y<3，和0<z<7)、Li2O、LiF、LiOH、Li2CO3、LiAlO2、基于Li2O-Al2O3-SiO2-P2O5-TiO2-GeO2的陶瓷、基于石榴石的陶瓷、和Li3+xLa3M2O12(0≤x≤5，其中M選自碲(Te)、鈮(Nb)、和鋯(Zr))。離子傳導(dǎo)聚合物意指包括離子傳導(dǎo)重復(fù)單元作為主鏈或側(cè)鏈的聚合物。離子傳導(dǎo)重復(fù)單元可包括能夠進行離子傳導(dǎo)的任何單元。例如，離子傳導(dǎo)重復(fù)單元可包括亞烷基氧單元例如亞乙基氧或親水性單元。離子傳導(dǎo)重復(fù)單元的實例得自選自如下的至少一種：基于醚的單體、基于丙烯酰基的單體、基于甲基丙烯酰基的單體、和基于硅氧烷的單體。特別地，離子傳導(dǎo)聚合物的實例可包括選自如下的至少一種：聚環(huán)氧乙烷、聚環(huán)氧丙烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚二甲基硅氧烷、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸乙酯、聚(丙烯酸2-乙基己酯)、聚甲基丙烯酸丁酯、聚(甲基丙烯酸2-乙基己酯)、聚(丙烯酸癸酯)、和聚乙烯乙酸乙烯酯。離子傳導(dǎo)聚合物的額外的實例可包括選自如下的至少一種：聚乙烯(PE)衍生物、聚環(huán)氧乙烷、聚環(huán)氧乙烷(PEO)衍生物、聚環(huán)氧丙烷(PPO)衍生物、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙烯基砜、磷酸酯聚合物、聚酯硫化物、聚偏氟乙烯(PVdF)、和包括離子離解性基團的聚合物例如經(jīng)鋰交換的但不限于此。離子傳導(dǎo)聚合物可包括任何合適的材料，只要所述材料在本領(lǐng)域中可適于用作離子傳導(dǎo)聚合物。特別地，固體電解質(zhì)中包括的離子傳導(dǎo)聚合物的實例可包括選自如下的至少一種：聚環(huán)氧乙烷(PEO)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)、和聚乙烯基砜。根據(jù)示例性實施方式的陰極-膜組件可包括復(fù)合陰極和設(shè)置在復(fù)合陰極的表面上的離子傳導(dǎo)復(fù)合膜。由于陰極-膜組件包括復(fù)合陰極，因此在包括陰極-膜組件300的電化學(xué)電池中，電化學(xué)電池的放電容量以及能量密度和/或比能量可改善。參照圖3，陰極-膜組件300可包括復(fù)合陰極100和設(shè)置在復(fù)合陰極100的表面105上的離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200。參照圖4，在陰極-膜組件300中，離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200可包括包含多個孔220的多孔膜201。第二電解質(zhì)202設(shè)置在由多孔膜201的多個孔220限定的空間中。第二電解質(zhì)202可從多孔膜201的第一表面203延伸到與第一表面203相反的第二表面204，且第二電解質(zhì)202可設(shè)置在多孔膜201的第一表面203和/或第二表面204的至少一部分上。例如，參照圖4，在離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200內(nèi)，多孔膜201可通過如下被充分地浸滲：設(shè)置第二電解質(zhì)202使得多孔膜201的第一表面203和/或第二表面204被第二電解質(zhì)202充分地覆蓋或涂覆。替代地，盡管未圖解，但多孔膜201的第一表面203和/或第二表面204的一部分可通過如下暴露于離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200的外部：僅在多孔膜201的第一表面203和/或第二表面204的一部分上設(shè)置第二電解質(zhì)202。參照圖4，在離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200中，多孔膜201對第二電解質(zhì)的重量比可為約1:小于4.5。即，在離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200中，第二電解質(zhì)可以相對于約100重量份的多孔膜201的小于約450重量份的量存在。在包括離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200的電化學(xué)電池中，比能量因而可改善。例如，在離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200中，多孔膜201對第二電解質(zhì)的重量比可為約1:大于0到小于4.5。例如，在離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200中，多孔膜201對第二電解質(zhì)的重量比可為約1:小于或等于4.0。例如，在離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200中，多孔膜201對第二電解質(zhì)的重量比可為約1:小于或等于3.5。例如，在離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200中，多孔膜201對第二電解質(zhì)的重量比可為約1:小于或等于3.0。例如，在離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200中，多孔膜201對第二電解質(zhì)的重量比可為約1:小于或等于2.5。例如，在離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200中，多孔膜201對第二電解質(zhì)的重量比可為約1:小于或等于1.0。例如，在離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200中，多孔膜201對第二電解質(zhì)的重量比可為約1:小于或等于0.5。例如，在離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200中，多孔膜201對第二電解質(zhì)的重量比可按重量計在約1:2.3-約1:小于4.5的范圍內(nèi)，但不限于此。多孔膜201對第二電解質(zhì)的重量比可被適當?shù)卣{(diào)節(jié)以落在其中包括離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200的電化學(xué)電池具有改善的比能量的范圍內(nèi)。參照圖4，在離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200中，第二電解質(zhì)可在從多孔膜201的第一表面203到與第一表面203相反的第二表面204的方向上具有濃度梯度。即，第二電解質(zhì)可具有這樣的濃度梯度，其使得第二電解質(zhì)不是均勻地分布在離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200中，而是代替地非均勻地分布在離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200中。具有濃度梯度的第二電解質(zhì)可改善包括離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200的電化學(xué)電池的充電/放電特性。第二電解質(zhì)的濃度梯度可為連續(xù)的或不連續(xù)的。例如，第二電解質(zhì)的濃度梯度可從多孔膜201的第一表面203到與第一表面203相反的第二表面204連續(xù)地或不連續(xù)地改變。例如，參照圖4，在離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200中，在多孔膜201的第一表面203和第二表面204之間等距的中間點處的第二電解質(zhì)的濃度可小于在多孔膜201的第一表面203和與第一表面203相反的第二表面204各自處的第二電解質(zhì)的濃度。即，第二電解質(zhì)可具有U形的或V形的濃度梯度，其中在離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200的厚度方向(例如，y方向)上，第二電解質(zhì)的濃度降低且然后增加。在離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200中，第二電解質(zhì)的濃度梯度的分布關(guān)于與多孔膜201的第一表面203和第二表面204等距的中間點可為對稱的。在離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200中，第二電解質(zhì)的濃度在多孔膜201的第一表面203和第二表面204各自處可為最大的，且第二電解質(zhì)的濃度在與多孔膜201的第一表面203和第二表面204等距的中間點處可為最小的。例如，第二電解質(zhì)可在多孔膜201的第一表面203和第二表面204之間的某點處不存在，使得第二電解質(zhì)在所述某點處的濃度為零。在離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200中，在與多孔膜201的第一表面203和第二表面204等距的中間點處的第二電解質(zhì)的濃度可小于在多孔膜201的第一表面203和第二表面204各自處的第二電解質(zhì)的濃度，由此降低當離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200接觸其它電化學(xué)電池部件例如電解質(zhì)膜時的界面電阻。參照圖3和4，在陰極-膜組件300中，包括在復(fù)合陰極100中的第一電解質(zhì)對包括在離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200中的第二電解質(zhì)的重量比可在約2.5:2.2-約1.5:3.8的范圍內(nèi)，但不限于此。第一電解質(zhì)對第二電解質(zhì)的重量比可被適當?shù)卣{(diào)節(jié)以落在其中包括陰極-膜組件300的電化學(xué)電池具有改善的比能量的范圍內(nèi)。例如，在陰極-膜組件300中，包括在復(fù)合陰極100中的第一電解質(zhì)對包括在離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200中的第二電解質(zhì)的重量比可按重量計在約1.5到約2.5:約2.2到約3.8的范圍內(nèi)。例如，在陰極-膜組件300中，包括在復(fù)合陰極100中的第一電解質(zhì)對包括在離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200中的第二電解質(zhì)的重量比可為約2:3。離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200可具有包括兩個或更多個層的多層結(jié)構(gòu)。例如，離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200可具有雙層結(jié)構(gòu)、三層結(jié)構(gòu)、四層結(jié)構(gòu)、五層結(jié)構(gòu)等。參照圖5，離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200可包括：設(shè)置在多孔膜201的第一表面203上的第一復(fù)合膜層230、設(shè)置在多孔膜201的第二表面204上的第二復(fù)合膜層240；以及設(shè)置在第一復(fù)合膜層230和第二復(fù)合膜層240之間并且包括多孔膜201的第三復(fù)合膜層250。例如，離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200可被制備成具有如下的多層結(jié)構(gòu)：其中，第一復(fù)合膜層230設(shè)置在第三復(fù)合膜層250的第一表面203上，且第二復(fù)合膜層240設(shè)置在與第三復(fù)合膜層250的第一表面相反的第二表面204上。參照圖5，在離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200中，第一和第二復(fù)合膜層230和240可各自包括第二電解質(zhì)。即，第一和第二復(fù)合膜層230和240可不包括多孔膜。參照圖5，在離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200中，第三復(fù)合膜層250可包括多孔膜(未圖解)和第二電解質(zhì)。例如，可在包括多孔膜(未圖解)的第三復(fù)合膜層250的第一表面和與第一表面相反的第二表面上分別設(shè)置包括第二電解質(zhì)的電解質(zhì)膜，并且可壓制電解質(zhì)膜和第三復(fù)合膜層250以容許第二電解質(zhì)的至少一部分滲透到多孔膜(未圖解)的孔中。結(jié)果，離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200可被制備成包括：包括多孔膜(未圖解)和第二電解質(zhì)的第三復(fù)合膜層250，且第一和第二復(fù)合膜層230和240分別設(shè)置在第三復(fù)合膜層250的第一表面和第二表面上并包括第二電解質(zhì)。參照圖5，在離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200中，第一復(fù)合膜層230和/或第二復(fù)合膜層240的厚度可在約1μm-約200μm的范圍內(nèi)，但不限于此。第一復(fù)合膜層230和/或第二復(fù)合膜層240的厚度可被適當?shù)卣{(diào)節(jié)以落在其中包括離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200的電化學(xué)電池具有改善的能量密度的范圍內(nèi)。例如，第一復(fù)合膜層230和/或第二復(fù)合膜層240的厚度可在約1μm-約100μm的范圍內(nèi)。例如，第一復(fù)合膜層230和/或第二復(fù)合膜層240的厚度可在約1μm-約50μm的范圍內(nèi)。例如，第一復(fù)合膜層230和/或第二復(fù)合膜層240的厚度可在約1μm-約20μm的范圍內(nèi)。例如，第一復(fù)合膜層230和/或第二復(fù)合膜層240的厚度可在約1μm-約12μm的范圍內(nèi)。參照圖5，在離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200中，第三復(fù)合膜層250的厚度可在約1μm-約200μm的范圍內(nèi)，但不限于所述范圍。第三復(fù)合膜層250的厚度可被適當?shù)卣{(diào)節(jié)以落在其中包括離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200的電化學(xué)電池具有改善的能量密度的范圍內(nèi)。例如，第三復(fù)合膜層250的厚度可在約10μm-約150μm的范圍內(nèi)。例如，第三復(fù)合膜層250的厚度可在約10μm-約130μm的范圍內(nèi)。例如，第三復(fù)合膜層250的厚度可在約10μm-約100μm的范圍內(nèi)。參照圖3-5，在陰極-膜組件300中，包括在離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200中的第二電解質(zhì)可與包括在復(fù)合陰極100中的第一電解質(zhì)基本上相同。在陰極-膜組件300中，包括在離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200中的第二電解質(zhì)可與包括在復(fù)合陰極100中的第一電解質(zhì)基本上相同，使得可提供包括單一電解質(zhì)的陰極-膜組件300。第二電解質(zhì)的組成的具體實例可與以上關(guān)于第一電解質(zhì)提到的那些相同。另外，第二電解質(zhì)可不同于第一電解質(zhì)。參照圖3和5，離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200可為對于氣體和水蒸氣(例如，水分)是不能滲透的阻擋膜。由于基本上阻斷水蒸氣和氣體例如氧氣經(jīng)由離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200的通過，因此可防止鄰近于離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200的陽極(未圖解)被氧氣或水分惡化。因此，離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200可起到保護膜的作用。參照圖4，離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200可為包括具有多個孔220的多孔膜201和設(shè)置在孔220內(nèi)的離子傳導(dǎo)聚合物電解質(zhì)的復(fù)合膜。即，離子傳導(dǎo)聚合物電解質(zhì)可設(shè)置在多孔膜201的多個孔220中。離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200可通過將第二電解質(zhì)202浸滲到具有多個孔220的多孔膜201中而制備。由于第二電解質(zhì)202浸滲到通過不規(guī)則地布置在多孔膜201內(nèi)的多個孔220之間的連接而形成的流動路徑中，因此第二電解質(zhì)可在多孔膜201的兩個表面暴露以提供用于活性金屬離子的轉(zhuǎn)移路徑。多孔膜201的實例可包括選自如下的至少一種：無紡聚合物織物例如無紡聚丙烯織物、無紡聚酰亞胺織物、或無紡聚苯硫醚織物；和包括基于烯烴的樹脂例如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、或聚氯乙烯的多孔膜，但不限于此。多孔膜201可包括任何材料，只要所述材料為用于作為多孔膜使用的合適的材料。設(shè)置在多孔膜201的孔220中的離子傳導(dǎo)聚合物電解質(zhì)可與上述第一電解質(zhì)基本上相同。參照圖4，包括在離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200中的多孔膜201可包括具有氣體和水蒸氣(例如水分)阻擋特性的聚合物。例如，多孔膜包括對于選自氧氣、氮氣、和二氧化碳的至少一種氣體可為不能滲透的且對于水蒸氣(例如，水)也可為不能滲透的的聚合物。例如，所述聚合物可具有如在25℃下測量的在約1000cm3/m2·天或更小、500cm3/m2·天或更小、100cm3/m2·天或更小、50cm3/m2·天或更小、10cm3/m2·天或更小、或5cm3/m2·天或更小的范圍內(nèi)的對氧氣的透過率。所述聚合物還可具有如在25℃下測量的約500,000cm3/m2·天或更小、100,000cm3/m2·天或更小、50,000cm3/m2·天或更小、10,000cm3/m2·天或更小、5,000cm3/m2·天或更小、或1,000cm3/m2·天或更小的對水蒸氣的透過率。具有氣體和水蒸氣阻擋特性的聚合物的實例可包括選自如下的至少一種：聚(2-乙烯基吡啶)、聚四氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚三氟氯乙烯、全氟烷氧基共聚物、氟化環(huán)醚、聚環(huán)氧乙烷二丙烯酸酯(聚乙二醇二丙烯酸酯)、聚環(huán)氧乙烷二甲基丙烯酸酯(聚乙二醇二甲基丙烯酸酯)、聚環(huán)氧丙烷二丙烯酸酯(聚丙二醇二丙烯酸酯)、聚環(huán)氧丙烷二甲基丙烯酸酯(聚丙二醇二甲基丙烯酸酯)、聚甲醛二丙烯酸酯(聚亞甲基二醇二丙烯酸酯)、聚甲醛二甲基丙烯酸酯(聚亞甲基二醇二甲基丙烯酸酯)、聚C2-C20烷二醇二丙烯酸酯、聚C2-C20烷二醇二甲基丙烯酸酯、聚二乙烯基苯、聚醚、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酯、聚氯乙烯、聚酰亞胺、聚羧酸、聚磺酸、聚乙烯醇、聚砜、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚(對-亞苯基)、聚乙炔、聚(對-亞苯基亞乙烯基)、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚(2,5-亞噻吩基亞乙烯基)、多并苯、聚(萘-2,6-二基)、聚環(huán)氧乙烷、聚環(huán)氧丙烷、聚偏氟乙烯、偏氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、聚乙酸乙烯酯、聚(乙烯醇縮丁醛-共-乙烯醇-共-乙酸乙烯酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯-共-丙烯酸乙酯)、聚丙烯腈、聚(氯乙烯-共-乙酸乙烯酯)、聚(1-乙烯基吡咯烷酮-共-乙酸乙烯酯)、聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚氨酯、聚乙烯基醚、丙烯腈-丁二烯橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯橡膠、磺化的苯乙烯-乙烯-丁烯三嵌段共聚物；由選自乙氧基化的新戊二醇二丙烯酸酯、乙氧基化的雙酚A二丙烯酸酯、乙氧基化的脂族氨基甲酸酯丙烯酸酯、乙氧基化的C4-C20烷基苯酚丙烯酸酯、和丙烯酸烷基酯的至少一種丙烯酸酯單體獲得的聚合物；環(huán)氧樹脂、和丙烯酸類樹脂。然而，具有氣體和水蒸氣阻擋特性的聚合物不限于此且可包括能夠有效地阻擋氣體和水蒸氣的移動的任何聚合物。替代地，盡管未圖解，但是離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200可為包括具有多個通孔的多孔膜和設(shè)置在通孔中的第二電解質(zhì)的復(fù)合膜。具有多個通孔的多孔膜可包括具有氣體和水分阻擋特性的聚合物。具有多個通孔的多孔膜可不同于具有多個孔220的多孔膜201。例如，在具有多個通孔的多孔膜中，多個通孔設(shè)置在從多孔膜的第一表面到與第一表面相反的第二表面的單一方向上且因而連接第一表面和第二表面。包括在具有多個通孔的多孔膜中的聚合物可與包括在上述具有多個孔220的多孔膜201中的聚合物基本上相同?？蛇M一步在離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200的表面上設(shè)置選自如下的至少一種：聚合物電解質(zhì)膜、多孔膜、和無機固體電解質(zhì)膜。這樣的構(gòu)造可改善電化學(xué)電池的穩(wěn)定性和電池壽命特性。聚合物電解質(zhì)膜可為包括離子傳導(dǎo)聚合物和鋰鹽的電解質(zhì)膜。多孔膜可通過包括有機溶劑和鋰鹽的液體電解質(zhì)浸漬。固體電解質(zhì)膜可為包括上述離子傳導(dǎo)無機材料的固體電解質(zhì)膜。參照圖6，陰極-膜組件300可包括復(fù)合陰極100和離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200。復(fù)合陰極100可包括：包括實質(zhì)上密堆積在一起的多孔顆粒110并且具有層狀結(jié)構(gòu)的多孔顆粒的層101；以及設(shè)置在多孔顆粒之間的空間120中的第一電解質(zhì)102。離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200可設(shè)置在復(fù)合陰極100上并且可包括多孔膜201和設(shè)置在由多孔膜201的多個孔220限定的空間中的第二電解質(zhì)202。第一電解質(zhì)102和第二電解質(zhì)202的至少一種可設(shè)置在多孔顆粒的層101和多孔膜201之間。第一電解質(zhì)102可設(shè)置在多孔顆粒的層101的第一表面104的至少一部分上。第二電解質(zhì)202可設(shè)置在多孔膜201的第一表面203的至少一部分上。參照圖7，陰極-膜組件300可包括復(fù)合陰極100和離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200。復(fù)合陰極100可包括：設(shè)置在多孔顆粒的層101的第一表面103上的第一陰極層130、設(shè)置在多孔顆粒的層101的第二表面104上的第二陰極層140、以及設(shè)置在第一陰極層130和第二陰極層140之間并且包括多孔顆粒的層101的第三陰極層150。離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200可設(shè)置在復(fù)合陰極100上并且可包括：設(shè)置在多孔膜201的第一表面203上的第一復(fù)合膜層230、設(shè)置在多孔膜201的第二表面204上的第二復(fù)合膜層240、以及設(shè)置在第一復(fù)合膜層230和第二復(fù)合膜層240之間并且包括多孔膜201的第三復(fù)合膜層250。在陰極-膜組件300中，第一陰極層130可包括第一電解質(zhì)且第二復(fù)合膜層240可包括第二電解質(zhì)。因此，當?shù)谝浑娊赓|(zhì)與第二電解質(zhì)基本上相同時，第一陰極層130和第二復(fù)合膜層240可包括基本上類似的(相同的)電解質(zhì)且因而可為彼此不能區(qū)分的。替代地，在陰極-膜組件300中，第一陰極層130和第二復(fù)合膜層240的僅一個可設(shè)置在第三陰極層150和第三復(fù)合膜層250之間。根據(jù)示例性實施方式的電化學(xué)電池可包括陰極-膜組件300和設(shè)置在陰極-膜組件300的離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200上的陽極。由于電化學(xué)電池包括陰極-膜組件300，因此在包括陰極-膜組件300的電化學(xué)電池中，放電容量以及能量密度和/或比能量可改善。參照圖8，電化學(xué)電池500可包括陰極-膜組件300和設(shè)置在陰極-膜組件300中包括的離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200的表面上的陽極400。陽極400可包括選自鋰及其合金的至少一種。即，活性金屬陽極可包括選自鋰和包括鋰作為主要成分的合金的至少一種?？墒褂娩嚤∧ぷ鳛殛枠O400。當使用鋰薄膜作為陽極400時，被集流體占據(jù)的體積和重量可減小，由此改善電化學(xué)電池500的能量密度和/或比能量。替代地，鋰薄膜可設(shè)置在作為集流體的導(dǎo)電基底上。鋰薄膜可與集流體整體地形成。集流體的實例可包括選自如下的至少一種：不銹鋼、銅、鎳、鐵、和鈦，但不限于此。集流體可包括任何金屬基底，只要所述金屬基底具有優(yōu)異的導(dǎo)電性。陽極400可包括鋰和至少一種負極活性材料的合金。負極活性材料可為能夠與鋰合金化的金屬/準金屬。能夠與鋰合金化的金屬/準金屬的實例可包括選自如下的至少一種：硅(Si)、錫(Sn)、鋁(Al)、鍺(Ge)、鉛(Pb)、鉍(Bi)、銻(Sb)、Si-Y’合金(其中Y’包括選自如下的至少一種：堿金屬、堿土金屬、第13-16族元素、過渡金屬、和稀土元素，且Y’不包括Si)、和Sn-Y’合金(其中Y’包括選自如下的至少一種：堿金屬、堿土金屬、第13-16族元素、過渡金屬、和稀土元素，且Y’不包括Sn)。元素Y’的實例可包括選自如下的至少一種：鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、鋇(Ba)、鐳(Ra)、鈧(Sc)、釔(Y)、鈦(Ti)、鋯(Zr)、鉿(Hf)、(Rf)、釩(V)、鈮(Nb)、鉭(Ta)、(Db)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鎢(W)、(Sg)、锝(Tc)、錸(Re)、(Bh)、鐵(Fe)、鉛(Pb)、釕(Ru)、鋨(Os)、(Hs)、銠(Rh)、銥(Ir)、鈀(Pd)、鉑(Pt)、銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、鋅(Zn)、鎘(Cd)、硼(B)、鋁(Al)、鎵(Ga)、錫(Sn)、銦(In)、鉈(Tl)、鍺(Ge)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)、鉍(Bi)、硫(S)、硒(Se)、碲(Te)、和釙(Po)。例如，鋰合金可包括選自如下的至少一種：鋰-鋁合金、鋰-硅合金、鋰-錫合金、鋰-銀合金、和鋰-鉛合金。陽極400的厚度可大于或等于約10μm。陽極400的厚度可在約10μm-約20μm、約20μm-約60μm、約60μm-約100μm、約100μm-約200μm、約200μm-約600μm、約600μm-約1000μm、約1mm-約6mm、約6mm-約10mm、約10mm-約60mm、約60mm-約100mm、或約100mm-約600mm的范圍內(nèi)。參照圖8，電化學(xué)電池500可進一步包括設(shè)置在陰極-膜組件300中的復(fù)合陰極100的表面上的氣體擴散層160。氣體例如空氣可通過氣體擴散層160擴散且因而可被供應(yīng)到電化學(xué)電池500。氣體擴散層160可為電傳導(dǎo)層。當氣體擴散層160為電傳導(dǎo)層時，氣體擴散層160可起到正極集流體的作用。氣體擴散層160可包括選自多孔的基于碳的材料和多孔金屬的至少一種，但不限于此。氣體擴散層160可包括能夠用作導(dǎo)電氣體擴散層的任何合適的材料。例如，多孔的基于碳的材料可包括碳纖維無紡物等。由于導(dǎo)電的基于碳的氣體擴散層具有比金屬的密度低的密度，因此可進一步改善電化學(xué)電池500的比能量。盡管在圖8中未圖解，但是電化學(xué)電池500可進一步包括設(shè)置成接觸氣體擴散層160和/或復(fù)合陰極100的正極集流體。設(shè)置正極集流體的位置沒有特別限制且可根據(jù)電化學(xué)電池500的形狀進行選擇。正極集流體可包括能夠快速地擴散氧氣的網(wǎng)絡(luò)狀或網(wǎng)眼形的多孔體且可包括多孔金屬板例如不銹鋼、鎳、或鋁。正極集流體不限于此且可包括適于用作正極集流體的任何材料。正極集流體可覆蓋有抗氧化的金屬或合金膜。盡管圖8中未圖解，但是電化學(xué)電池500可進一步包括設(shè)置成接觸陽極400的負極集流體。設(shè)置負極集流體的位置沒有特別限制且可根據(jù)電化學(xué)電池500的形狀進行選擇，且在離正極集流體的合適的距離內(nèi)，使得在負極集流體和正極集流體之間不發(fā)生短路。負極集流體可包括多孔金屬板例如不銹鋼、鎳、或鋁，但不限于此。負極集流體可包括適于用作負極集流體的任何材料。在電化學(xué)電池500中，陰極-膜組件300和陽極400可包括一個或多個折疊部分。由于陰極-膜組件300和陽極400包括一個或多個折疊部分，因此電化學(xué)電池500可容易地模塑(成型)成多種形狀。參照圖9，在電化學(xué)電池500中，包括復(fù)合陰極100和離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200的陰極-膜組件300可具有一個或多個折疊部分306和307，且陽極400可具有一個或多個折疊部分406和407。另外，復(fù)合陰極100可具有一個或多個折疊部分106和107，且離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200可具有一個或多個折疊部分206和207。參照圖9，在電化學(xué)電池500中，陰極-膜組件300和陽極400可以約180°的角度折疊，使得陽極400的至少兩個部分彼此重疊。陽極400的整個第一表面408和與第一表面408相反的整個第二表面409可接觸陰極-膜組件300的表面，使得活性金屬離子可被轉(zhuǎn)移到陽極400。因此，與具有與電化學(xué)電池500相同的重量且僅能夠?qū)⒒钚越饘匐x子轉(zhuǎn)移到陽極的單一表面的現(xiàn)有技術(shù)電化學(xué)電池相比，電化學(xué)電池500的放電容量以及能量密度和/或比能量可改善。電化學(xué)電池500可包括一個或多個氣體擴散層。參照圖9，電化學(xué)電池500可包括沿著電化學(xué)電池500的厚度方向彼此隔開的多個氣體擴散層160a和160b。復(fù)合陰極100可以約180°的角度折疊以接觸氣體擴散層160a的第一表面162a和氣體擴散層160b的第一表面161b。氣體擴散層160b的表面161b面對氣體擴散層160a的表面162a。離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200可以與復(fù)合陰極100相同的模式以約180°的角度折疊使得離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200接觸復(fù)合陰極100。陽極400可以與離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200相同的模式以約180°的角度折疊使得陽極400接觸離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200。陽極400可以約180°的角度折疊使得折疊的部分406和407在多個氣體擴散層160a和160b之間重疊。盡管在圖9中未圖解，但是多個電化學(xué)電池500可被層疊以構(gòu)成電化學(xué)電池模塊。在電化學(xué)電池500中，陰極-膜組件300和陽極400可在電化學(xué)電池500的厚度方向上被多次折疊以提供三維(3D)電化學(xué)電池。參照圖10，在三維電化學(xué)電池500中，多個氣體擴散層160a和160b可在三維電化學(xué)電池500的厚度方向上彼此隔開。陰極-膜組件300可以約180°的角度反復(fù)折疊使得陰極-膜組件300的復(fù)合陰極100分別接觸多個氣體擴散層160a和160b的第一表面161a和161b的每一個、以及多個氣體擴散層160a和160b的第二表面162a和162b的每一個，第二表面162a和162b與第一表面161a和161b相反。陽極400可以與陰極-膜組件300相同的模式以約180°的角度反復(fù)折疊使得陽極400接觸陰極-膜組件300的離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200。陽極400可以約180°的角度折疊使得陽極的部分在多個氣體擴散層160a和160b之間重疊，并且彼此相鄰。在三維電化學(xué)電池500中，陰極-膜組件300和陽極400的折疊位置、折疊次數(shù)、和折疊方向可基于待制造的三維電化學(xué)電池500的形狀進行選擇。盡管在圖10中未圖解，但是多個三維電化學(xué)電池500可被堆疊以構(gòu)成電化學(xué)電池模塊。電化學(xué)電池可為金屬空氣電池或鋰二次電池。參照圖9和10，電化學(xué)電池500可為金屬空氣電池。例如，電化學(xué)電池500可為鋰空氣電池。在金屬空氣電池中，使用氧氣作為正極活性材料的陰極可包括導(dǎo)電材料。導(dǎo)電材料可為多孔顆粒。金屬空氣電池的陰極可包括用于氧化/還原氧的催化劑。金屬空氣電池的陰極可額外包括粘合劑。金屬空氣電池的陰極可包括離子傳導(dǎo)聚合物電解質(zhì)。參照上述復(fù)合陰極100提供金屬空氣電池中包括的導(dǎo)電材料、粘合劑、和離子傳導(dǎo)聚合物電解質(zhì)的具體實例。金屬空氣電池的陰極可通過例如如下制備：將導(dǎo)電材料、粘合劑、和用于氧化/還原氧的催化劑混合，向所得混合物添加適當?shù)娜軇┮灾苽潢帢O漿料，和將制備的漿料施加在基底的表面上以干燥所得結(jié)構(gòu)。替代地，可使?jié){料經(jīng)歷在基底上的壓縮模塑以改善電極密度。可通過將陰極從基底分離而制備自立式膜。陰極可通過如下制備：在具有自立式膜的形狀的陰極的第一表面和第二表面各自上設(shè)置離子傳導(dǎo)聚合物膜，以及壓制離子傳導(dǎo)聚合物膜和陰極。另外，金屬空氣電池的陰極可選擇性地包括氧化鋰。此外，如果期望，可省略用于氧化/還原氧的催化劑。金屬空氣電池的陽極可包括選自如下的至少一種：堿金屬(例如，鋰、鈉、或鉀)、堿土金屬(例如，鈣、鎂、或鋇)、某些過渡金屬(例如，鋅)、及其合金。離子傳導(dǎo)復(fù)合膜可設(shè)置在金屬空氣電池的陰極和陽極之間。離子傳導(dǎo)復(fù)合膜可包括隔板和電解質(zhì)。離子傳導(dǎo)復(fù)合膜可與圖8的電化學(xué)電池500的復(fù)合陰極100和陽極400之間設(shè)置的離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200基本上相同。替代地，盡管在圖9和10中未圖解，但是電化學(xué)電池500可為鋰二次電池。鋰二次電池可為例如鋰硫二次電池或鋰離子二次電池。鋰二次電池可包括上述復(fù)合陰極和/或離子傳導(dǎo)復(fù)合膜。在鋰硫二次電池中，陰極中的正極活性材料可包括選自元素硫(S8)和含元素硫的化合物的至少一種。含元素硫的化合物的實例可包括選自如下的至少一種：Li2Sx(x≥1)，溶解在陰極電解液中的Li2Sx(x≥1)，有機硫化合物，和碳-硫聚合物(C2Sx)n(其中x＝2.5-50，且n≥2)。陰極可包括上述包括多孔顆粒的層和第一電解質(zhì)的復(fù)合陰極100。多孔顆粒的層中的多孔顆?？砂ㄟx自多孔正極活性材料和多孔導(dǎo)電材料的至少一種。在鋰硫二次電池中，陽極的負極活性材料可為能夠可逆地嵌入/脫嵌或鍍上/脫除鋰離子的材料。能夠可逆地嵌入/脫嵌或鍍上/脫除鋰離子的材料可包括碳質(zhì)材料、能夠可逆地與鋰離子反應(yīng)以形成含鋰化合物的材料、鋰金屬或鋰合金。碳質(zhì)材料可包括通常用在鋰硫二次電池中的任何基于碳的負極活性材料。碳質(zhì)材料的代表性實例可包括選自結(jié)晶碳和無定形碳的至少一種。另外，能夠可逆地與鋰離子反應(yīng)以形成含鋰化合物的材料的代表性實例可包括選自如下的至少一種：氧化錫(SnO2)、硝酸鈦、和硅(Si)等，但不限于此。鋰合金可包括鋰和選自如下的至少一種金屬的合金：鈉(Na)、鉀(K)、銣(Rb)、銫(Cs)、鈁(Fr)、鈹(Be)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、鋇(Ba)、鐳(Ra)、鋁(Al)、和錫(Sn)。在鋰離子二次電池中，陰極的正極活性材料可包括能夠可逆地嵌入/脫嵌鋰離子的化合物、例如鋰化插層化合物。正極活性材料的實例可包括選自如下的至少一種：鋰鈷氧化物、鋰鎳鈷錳氧化物、鋰鎳鈷鋁氧化物、磷酸鋰鐵、和鋰錳氧化物，但不限于此。正極活性材料可包括任何合適的正極活性材料。陰極可具有上述包括多孔顆粒的層和第一電解質(zhì)的復(fù)合陰極100的構(gòu)造。多孔顆粒的層中的多孔顆?？砂ㄟx自多孔正極活性材料和多孔導(dǎo)電材料的至少一種。正極活性材料的實例可包括選自如下的至少一種：由式LiNiO2表示的鋰鎳氧化物；由式Li1+xMn2-xO4(其中x為0-0.33)、Li2MnO3、LiMn2O3、或LiMnO2表示的鋰錳氧化物；由式Li2CuO2表示的鋰銅氧化物；由式LiFe3O4表示的鋰鐵氧化物；由式LiV3O8表示的鋰釩氧化物；由式Cu2V2O7表示的銅釩氧化物；由式V2O5表示的釩氧化物；由式LiNi1-xMxO2(其中M＝Co、Mn、Al、Cu、Fe、Mg、B(硼)、或Ga，且x＝0.01-0.3)表示的鋰鎳氧化物；由式LiMn2-xMxO2(其中M＝Co、Ni、Fe、Cr、Zn或Ta，且x＝0.01-0.1)、或Li2Mn3MO8(其中M＝Fe、Co、Ni、Cu、或Zn)表示的鋰錳復(fù)合氧化物；其中Li原子的一部分被堿土金屬離子代替的由式LiMn2O4表示的鋰錳氧化物；二硫化物化合物；和由式Fe2(MoO4)3表示的鐵鉬氧化物。在鋰離子二次電池中，陽極的負極活性材料可包括選自如下的至少一種：Si、SiOx(0<x<2，例如，x為0.5-1.5)、Sn、SnO2、和含硅的金屬合金。能夠形成含硅的金屬合金的金屬的實例可包括選自如下的至少一種：Al、Sn、Ag、Fe、Bi、Mg、Zn、In、Ge、Pb、和Ti。負極活性材料可包括選自如下的至少一種：能夠與鋰合金化的金屬/準金屬、其合金、及其氧化物。能夠與鋰合金化的金屬/準金屬、其合金、及其氧化物的實例可包括選自如下的至少一種：Si、Sn、Al、Ge、Pb、Bi、Sb、Si-Y’合金(其中Y’包括選自堿金屬、堿土金屬、第13-16族元素、過渡金屬、和稀土元素的一種，且Y不包括Si)、Sn-Y’合金(其中Y’包括選自堿金屬、堿土金屬、第13-16族元素、過渡金屬、和稀土元素的一種，且不包括Sn)、和MnOx(0<x<2)。元素Y’可包括選自Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、Sc、Y、Ti、Zr、Hf、Rf、V、Nb、Ta、Db、Cr、Mo、W、Sg、Tc、Re、Bh、Fe、Pb、Ru、Os、Hs、Rh、Ir、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、B、Al、Ga、Sn、In、Tl、Ge、P、As、Sb、Bi、S、Se、Te、和Po的一種。能夠與鋰合金化的金屬/準金屬的氧化物的實例可包括選自如下的至少一種：鋰鈦氧化物、釩氧化物、鋰釩氧化物、SnO2、和SiOx(0<x<2)。例如，負極活性材料可包括選自元素周期表的第13族元素、第14族元素、和第15族元素的至少一種。例如，負極活性材料可包括選自Si、Ge、和Sn的至少一種。負極活性材料可包括基于碳的材料與選自上述硅、氧化硅、和含硅的金屬合金的至少一種的混合物，或者可包括基于碳的材料與選自上述硅、硅氧化物、和含硅的金屬合金的至少一種的復(fù)合物。例如，負極活性材料可具有簡單的顆粒形狀并且可具有納米尺寸的納米結(jié)構(gòu)。例如，負極活性材料可具有多種形狀例如納米顆粒、納米線、納米棒、納米管、和納米帶。電解質(zhì)層可設(shè)置在鋰離子二次電池的陰極和陽極之間。電解質(zhì)層可包括隔板和電解質(zhì)?？墒褂脠D8的電化學(xué)電池500的復(fù)合陰極100和陽極400之間設(shè)置的上述離子傳導(dǎo)復(fù)合膜200作為電解質(zhì)層。根據(jù)示例性實施方式的制備陰極-膜組件的方法可包括：提供多孔顆粒層；在多孔顆粒層的第一表面和多孔顆粒層的相反的第二表面各自上設(shè)置第一電解質(zhì)層；通過壓制第一電解質(zhì)層而制備復(fù)合陰極；提供多孔膜；在多孔膜的第一表面和多孔膜的相反的第二表面各自上設(shè)置第二電解質(zhì)層；和通過在多孔膜的方向上壓制第二電解質(zhì)層的每一個而制備復(fù)合膜。壓制第一電解質(zhì)層在朝著多孔顆粒層的方向上發(fā)生，和壓制第二電解質(zhì)層在朝著多孔膜的方向上發(fā)生。由于陰極-膜組件是使用上述制備陰極-膜組件的方法制備的，因此在復(fù)合陰極和復(fù)合膜兩者中都可容易地調(diào)節(jié)電解質(zhì)分布，且結(jié)果，在陰極-膜組件中可容易地調(diào)節(jié)電解質(zhì)分布。另外，由于陰極-膜組件是通過壓制各層而制備的，因此可容易地制造大面積的陰極-膜組件，且結(jié)果，還可容易地制造大面積的鋰空氣電池。參照圖11A-11H，制備陰極-膜組件300的方法可包括：提供多孔顆粒層111(圖11A)；分別在多孔顆粒層111的第一表面113上和在與第一表面113相反的第二表面114上設(shè)置第一電解質(zhì)層112a和112b(圖11B)；通過在朝著多孔顆粒層111的方向上壓制第一電解質(zhì)層112a和112b的每一個而制備復(fù)合陰極100(圖11C)；提供多孔膜221(圖11D)；在多孔膜221的第一表面222上和在與第一表面222相反的第二表面223上設(shè)置第二電解質(zhì)層202a和202b(圖11E)；通過在朝著多孔膜221的方向上壓制第二電解質(zhì)層202a和202b的每一個而制備復(fù)合膜200(圖11F)；在復(fù)合膜200上設(shè)置復(fù)合陰極100(圖11G)；以及壓制復(fù)合膜200和復(fù)合陰極100(圖11H)。參照圖11A，多孔顆粒層221可為未設(shè)置有支持物的自立式膜。多孔顆粒層221可包括多孔顆粒和粘合劑。多孔顆粒層221可額外地包括催化劑。當多孔顆粒層221包括催化劑時，多孔顆粒層221可稱作催化劑層。由于多孔顆粒層221為自立式膜，因此多孔顆粒層221的工作效率可為優(yōu)異的，且可容易地制備具有大的表面積的多孔顆粒層221。參照圖11C、11F、和11H，壓制可為熱壓，但不限于此。壓制可包括任何壓制過程，只要所述壓制過程可適于本領(lǐng)域中的復(fù)合膜和復(fù)合陰極的制備。參照圖6和11H，在壓制復(fù)合膜200和復(fù)合陰極100之后，制備陰極-膜組件300的方法可進一步包括快速地冷卻復(fù)合膜200和復(fù)合陰極100。通過快速地冷卻復(fù)合膜200和復(fù)合陰極100，電解質(zhì)組成可在復(fù)合膜200和復(fù)合陰極100中以不改變的狀態(tài)保持。在熱壓之后，通過自然冷卻，在約100分鐘之后，經(jīng)壓制的復(fù)合膜200和復(fù)合陰極100僅可冷卻至約80℃的溫度。然而，當將經(jīng)熱壓的復(fù)合膜200和復(fù)合陰極100在室溫氛圍下放置長的時間時，復(fù)合膜200上的第二電解質(zhì)層202a可擴散到復(fù)合陰極100中。因此，在復(fù)合膜200和復(fù)合陰極100兩者中電解質(zhì)組成都可改變，且復(fù)合膜200和復(fù)合陰極100可無法通過第一和第二電解質(zhì)層102和202彼此分離。參照圖11H，在壓制之后，通過快速冷卻，經(jīng)壓制的復(fù)合膜200和復(fù)合陰極100可在約10分鐘內(nèi)被冷卻至約80℃的溫度且可在約20分鐘的時間期間被冷卻至約50℃的溫度。例如，在壓制之后，經(jīng)壓制的復(fù)合膜200和復(fù)合陰極100可通過快速冷卻在約5分鐘內(nèi)被冷卻至約80℃的溫度且可在約20分鐘的時間期間被冷卻至約40℃的溫度。例如，在壓制之后，經(jīng)壓制的復(fù)合膜200和復(fù)合陰極100可通過快速冷卻在約2分鐘內(nèi)被冷卻至約80℃的溫度且可在約20分鐘的時間期間被冷卻至約35℃的溫度。例如，在壓制之后，經(jīng)壓制的復(fù)合膜200和復(fù)合陰極100可通過快速冷卻在約1分鐘內(nèi)被冷卻至約80℃的溫度且可在約20分鐘的時間期間被冷卻至約30℃的溫度。例如，在壓制之后，經(jīng)壓制的復(fù)合膜200和復(fù)合陰極100可通過快速冷卻在約1分鐘內(nèi)被冷卻至約80℃的溫度且可在約20分鐘的時間期間被冷卻至約25℃的溫度。參照圖11H，可通過進一步在陰極-膜組件300的復(fù)合膜200上設(shè)置陽極(未圖解)而制造電化學(xué)電池。電化學(xué)電池可用于鋰一次電池和鋰二次電池兩者中。電化學(xué)電池的形狀沒有特別限制且可具有例如硬幣形狀、鈕扣形狀、片形狀、疊層形狀、圓柱形狀、平坦形狀、或角形狀。另外，電化學(xué)電池還可有效地用作電動車等中的大尺寸電池。說明書中使用的術(shù)語“空氣”不限于大氣中的空氣，并且還可用于指純的氧氣以及包括氧氣的氣體的組合。關(guān)于術(shù)語“空氣”的寬的定義可應(yīng)用于所有應(yīng)用例如空氣電池、空氣電極等。在下文中，將通過實施例和對比例更詳細地描述本公開內(nèi)容。然而，提供所述實施例以說明本公開內(nèi)容而不限制它。實施例鋰空氣電池的制造對比例1：Elec(IL)+Int(25u)陰極的制備將炭黑(由美國的OrionEngineeredChemicals制造的)(即基于碳的多孔顆粒)；其中0.5M雙(三氟甲磺酰)亞胺鋰(LiTFSi)溶解在如雙(三氟甲磺酰)亞胺二乙基甲基(2-甲氧基乙基)銨(DEME-TFSI)中的離子液體電解質(zhì)；和聚四氟乙烯(PTFE)粘合劑(具有35μm的平均粒度的粉末；由Sigma-Aldrich制造)以約1:3:0.2的重量比使用。通過如下制備第一糊料：將PTFE粘合劑和離子液體電解質(zhì)在研缽中混合并且將基于碳的多孔顆粒引入研缽中。通過如下制備具有自立式膜的形狀的陰極：將所制備的第一糊料涂覆在兩個聚四氟乙烯(PTFE)膜之間并且使用輥壓機減小所述兩個PTFE膜之間的間隙。陰極的厚度為約31μm。電解質(zhì)膜的制備通過將約16.32g具有600,000的重均分子量(Mw)的聚環(huán)氧乙烷(由Sigma-Aldrich制造的PEO，目錄號182028)溶解在約150ml乙腈中而獲得聚環(huán)氧乙烷(PEO)溶液，然后通過如下制備電解質(zhì)溶液：在攪拌所獲得的PEO溶液的同時，將LiTFSi引入所述溶液中，使得環(huán)氧乙烷(EO)對鋰(Li)的摩爾比為約18:1。通過如下制備層疊物：將電解質(zhì)溶液以約150μm的厚度涂覆在約25μm厚度的多孔隔板(3501)的一個表面上，將經(jīng)溶液涂覆的多孔隔板在約80℃的溫度下真空干燥約4小時，然后將電解質(zhì)溶液以約150μm的厚度涂覆在多孔隔板的另一表面上，并且將經(jīng)溶液涂覆的隔板在約80℃的溫度下再次真空干燥約4小時。通過如下制備具有自立式膜的形狀的固體電解質(zhì)膜：將所制備的層疊物設(shè)置在PTFE膜之間，并且將層疊物和PTTE膜在約120℃的溫度下熱壓。固體電解質(zhì)膜的厚度為約48μm。在固體電解質(zhì)膜中，多孔隔板對第二電解質(zhì)的組成比按重量計為約1:2.6。鋰空氣電池的制造通過如下制備陰極-膜層疊物：將兩個陰極(約1cm×3cm)設(shè)置在電解質(zhì)膜(約2.4cm×3.4cm)的一個表面上以彼此隔開約0.5mm的間隙。通過如下獲得具有自立式膜的形狀的陰極-膜組件：將陰極-膜層疊物設(shè)置在兩個PTFE膜之間，將陰極-膜層疊物和PTFE膜在約100℃的溫度下熱壓，并且將陰極-膜層疊物和PTFE膜自然冷卻。將陰極-膜層疊物和PTFE膜通過自然冷卻過程以約100分鐘冷卻至約80℃的溫度。將碳紙(約2cm×3cm，由德國的SGL制造的25BA)(即氣體擴散層)設(shè)置在所述兩個陰極之間，同時將陰極-膜組件折疊使得所述兩個陰極彼此面對。通過如下制備氣體擴散層/陰極/電解質(zhì)膜/陽極結(jié)構(gòu)體：將具有約30μm的厚度和約2.15cm×3cm的尺寸的鋰金屬膜設(shè)置在電解質(zhì)膜的另一表面上，并且折疊鋰金屬膜和陰極-膜組件(包括氣體擴散層)，使得鋰金屬膜與陰極關(guān)于電解質(zhì)膜是對稱的。從氣體擴散層和陰極區(qū)域之間的接觸區(qū)域突出去的氣體擴散層的部分(如圖10中所示)可起到正極集流體的作用。將Cu片設(shè)置在鋰金屬膜的一個表面上以用作負極集流體。通過如下制造鋰空氣電池：在負極集流體和與負極集流體相反的陽極的表面各自上分別設(shè)置端板。對比例2：Elec+PEO+Int(25u)a.陰極的制備將炭黑(由美國的OrionEngineeredChemicals制造的)(即基于碳的多孔顆粒)和聚四氟乙烯(PTFE)粘合劑(由Sigma-Aldrich制造的粉末)以約1:0.2的重量比組合。通過如下制備具有約6cm2(2cm×3cm)的面積和約30μm的厚度的矩形的多孔顆粒層：將所制備的炭黑和PTFE粘合劑機械捏合，將經(jīng)捏合的炭黑和PTFE粘合劑使用輥壓機以30μm的厚度壓制，以及將經(jīng)壓制的炭黑和PTFE粘合劑在烘箱中在約60℃的溫度下干燥。通過將約16.32g具有600,000的重均分子量(Mw)的聚環(huán)氧乙烷(由Sigma-Aldrich制造的PEO，目錄號182028)溶解在約150ml乙腈中而獲得聚環(huán)氧乙烷(PEO)溶液，然后通過如下制備電解質(zhì)溶液：在攪拌所獲得的PEO溶液的同時，將LiTFSi引入所述溶液中，使得環(huán)氧乙烷(EO)對鋰(Li)的摩爾比為約18:1。通過如下獲得第一電解質(zhì)膜：將所得電解質(zhì)溶液以約200μm的厚度涂覆在約50μm厚度的特氟隆膜上，并且將所得溶液和特氟隆膜在約80℃的溫度下真空干燥約4小時。通過如下制備層疊物：將所獲得的第一電解質(zhì)膜設(shè)置在矩形的多孔顆粒層的一個表面上。通過如下制備具有自立式膜的形狀的陰極：將層疊物設(shè)置在PTFE膜之間，并且將層疊物和PTFE膜使用壓機在約120℃的溫度下熱壓。陰極的厚度為約45μm。電解質(zhì)膜的制備以與對比例1相同的方式制備電解質(zhì)膜。鋰空氣電池的制造以與對比例1相同的方式制造鋰空氣電池，除了使用所制備的陰極之外。實施例1：PEO+Elec+PEO+Int(25u)陰極的制備將炭黑(由美國的OrionEngineeredChemicals制造的)(即基于碳的多孔顆粒)和聚四氟乙烯(PTFE)粘合劑(由Sigma-Aldrich制造的粉末)以約1:0.2的重量比組合。通過如下制備具有約6cm2(約2cm×3cm)的面積和約30μm的厚度的矩形的多孔顆粒層：將所制備的炭黑和PTFE粘合劑機械捏合，將經(jīng)捏合的炭黑和PTFE粘合劑使用輥壓機以約30μm的厚度壓制，和將經(jīng)壓制的炭黑和PTFE粘合劑在烘箱中在約60℃的溫度下干燥。通過如下獲得聚環(huán)氧乙烷(PEO)溶液：將約16.32g具有600,000的Mw的聚環(huán)氧乙烷(由Sigma-Aldrich制造的PEO，182028)溶解在約150ml乙腈中，然后通過如下制備電解質(zhì)溶液：在攪拌所獲得的PEO溶液的同時，將LiTFSi引入所述溶液中，使得環(huán)氧乙烷(EO)對鋰(Li)的摩爾比為約18:1。通過如下獲得第一電解質(zhì)膜：將所得溶液以約100μm的厚度涂覆在約50μm厚度的特氟隆膜上，并且將所得溶液和特氟隆膜在約80℃的溫度下真空干燥約4小時。通過如下制備層疊物：將所獲得的第一電解質(zhì)膜分別設(shè)置在矩形的多孔顆粒層的一個表面和另一表面上。通過如下制備具有自立式膜的形狀的陰極：將層疊物設(shè)置在PTFE膜之間，并且將層疊物和PTFE膜使用壓機在約120℃的溫度下熱壓。陰極的厚度為約33μm。在陰極中，炭黑對第一電解質(zhì)的組成比按重量計為約1:2.4。電解質(zhì)膜的制備以與對比例1中相同的方式制備電解質(zhì)膜。鋰空氣電池的制造通過如下制備陰極-膜層疊物：將兩個陰極(約1cm×3cm)設(shè)置在電解質(zhì)膜(約2.4cm×3.4cm)的一個表面上以彼此間隔約0.5mm的間隙。通過如下獲得具有自立式膜的形狀的陰極-膜組件：將陰極-膜層疊物設(shè)置在PTFE膜之間，將陰極-膜層疊物和PTFE膜在約100℃的溫度下熱壓10分鐘，并且將陰極-膜層疊物和PTFE膜在被壓制的狀態(tài)中以20分鐘快速冷卻。將陰極-膜層疊物和PTFE膜通過快速冷卻在約1分鐘內(nèi)冷卻至約80℃的溫度并且可將其以約20分鐘冷卻至約80℃的溫度。將碳紙(約2cm×3cm，由德國的SGL制造的25BA)(即氣體擴散層)設(shè)置在所述兩個陰極之間，同時折疊陰極-膜組件使得所述兩個陰極彼此面對。通過如下制備氣體擴散層/陰極/電解質(zhì)膜/陽極結(jié)構(gòu)體：將具有約30μm的厚度和約2.15cm×3cm的尺寸的鋰金屬膜設(shè)置在電解質(zhì)膜的另一表面上，并且將鋰金屬膜和包括氣體擴散層的陰極-膜組件折疊，使得鋰金屬膜與陰極關(guān)于電解質(zhì)膜是對稱的。從接觸陰極區(qū)域的氣體擴散層突出去的氣體擴散層的部分可起到正極集流體的作用，如在圖10的情況中一樣。將Cu片設(shè)置在鋰金屬的一個表面上以用作負極集流體。通過如下制造鋰空氣電池：在負極集流體和與負極集流體相反的陽極的另一表面各自上分別設(shè)置端板。在鋰空氣電池中，陰極中包括的第一電解質(zhì)對電解質(zhì)膜中包括的第二電解質(zhì)的組成比按重量計為約1:1.7。實施例2：PEO+Elec+PEO+Int(12u)陰極的制備以與實施例1相同的方式制備陰極。電解質(zhì)膜的制備以與對比例1相同的方式制備電解質(zhì)膜，除了如下之外：使用12μm厚度的多孔隔板(TM123AHS，由韓國的SKI制造)并且固體電解質(zhì)膜的厚度為約35μm。鋰空氣電池的制造以與實施例1相同的方式制造鋰空氣電池，除了使用所制備的陰極和電解質(zhì)膜之外。實施例3：三維鋰空氣電池和鋰空氣電池模塊的制造通過如下制備陰極-膜層疊物：將具有約104.5cm2(約5cm×20.9cm)的面積的陰極設(shè)置在電解質(zhì)膜(約5.2cm×22cm)的一個表面上。通過如下獲得具有自立式膜的形狀的陰極-膜組件：將陰極-膜層疊物設(shè)置在PTFE膜之間，將陰極-膜層疊物和PTFE膜在約100℃的溫度下熱壓約10分鐘，并且在同時施加壓力時以約20分鐘的時間快速冷卻陰極-膜層疊物和PTFE膜，如在實施例1的情況中一樣。通過如下制備陰極/電解質(zhì)膜/陽極結(jié)構(gòu)體：在組裝設(shè)備中設(shè)置和組裝陰極-膜組件和具有約30μm的厚度及約5cm×20.9cm的面積的鋰金屬。另外，在組裝設(shè)備中，將陰極/電解質(zhì)膜/陽極結(jié)構(gòu)體以約180°的角度折疊以圍繞氣體擴散層(具有約5cm×2cm的面積)，并且在相反的方向上以約180°的角度再折疊，使得氣體擴散層設(shè)置在陰極/電解質(zhì)膜/陽極結(jié)構(gòu)體的陰極上。進行將陰極/電解質(zhì)膜/陽極結(jié)構(gòu)體以約180°的角度折疊的操作10次以制造三維鋰空氣電池。例如，對于三維鋰空氣電池，可參考圖10。將五個三維鋰空氣電池層疊以制造鋰空氣電池模塊。氣體擴散層的從陰極區(qū)域突出的部分可起到正極集流體的作用。將Cu片設(shè)置在鋰金屬的一個表面上以用作負極集流體。分別在負極集流體和與負極集流體相反的陽極各自上設(shè)置端板。評價實施例1：充電/放電特性的評價將在實施例1和2以及對比例1和2中制造的鋰空氣電池在具有約1atm的壓力和約60℃的溫度的氧氣氣氛中以約0.24mA/cm2的恒定電流放電至約1.7V(相對于Li)，測量放電容量，且測量放電容量的結(jié)果示于表1和圖12中。表1平均放電電壓[V]放電容量[mAh]實施例22.4715.1實施例12.4311.9對比例12.337.6對比例22.3410.3如表1中所示，與對比例1和2中的鋰空氣電池的平均放電電壓和放電容量相比，實施例1和2中的鋰空氣電池的平均放電電壓和放電容量改善。這些改善的平均放電電壓和放電容量歸因于實施例1和2中的陰極和電解質(zhì)膜之間的界面電阻相對于對比例1和2中的陰極和電解質(zhì)膜之間的界面電阻的降低。此外，與實施例2中的平均放電電壓和放電容量相比，實施例1中的平均放電電壓和放電容量顯著改善。不受理論束縛，認為這是因為歐姆電阻由于電解質(zhì)膜的厚度的降低而降低。另外，由于電解質(zhì)膜的體積和重量降低，因此鋰空氣電池的能量密度和比能量可改善。評價實施例2：充電/放電特性的評價將在實施例3中制造的鋰空氣電池模塊在具有約1atm的壓力和約60℃的溫度的氧氣氣氛中以約0.24mA/cm2的恒定電流放電至約1.7V(相對于Li)并且充電至約4.3V(相對于Li)，測量放電容量，并且測量放電容量的結(jié)果示于圖13中。如圖13中所示，放電容量超過約1000mAh，且比能量增加至約554Wh/kg。因此，可實現(xiàn)具有大的面積、高的容量、和高的比能量的電化學(xué)電池。根據(jù)示例性實施方式，通過采用具有新型結(jié)構(gòu)的復(fù)合陰極和陰極-膜組件，可改善電化學(xué)電池的放電容量以及能量密度和/或比能量。應(yīng)理解，本文中描述的示例性實施方式應(yīng)僅在描述的意義上考慮且不用于限制的目的。在各示例性實施方式中的特征或方面的描述應(yīng)被認為可用于其它示例性實施方式中的其它類似特征或方面。盡管已經(jīng)參照附圖描述了一個或多個示例性實施方式，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，在不背離如由所附權(quán)利要求所定義的精神和范圍的情況下，可在其中進行形式和細節(jié)方面的多種變化。當前第1頁1 2 3