相關(guān)申請的交叉引用本申請要求2016年3月25日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請no.10-2016-0036122的權(quán)益和優(yōu)先權(quán)以及由其產(chǎn)生的全部權(quán)益，將其內(nèi)容全部并入本文中作為參考。本公開內(nèi)容涉及電池及其制造方法，并且更具體地涉及金屬-空氣電池及其制造方法。
背景技術(shù)：
：金屬-空氣電池包括可吸留和釋放離子的負(fù)極和使用空氣中的氧氣作為活性材料的正極。從外部供應(yīng)的氧氣的還原和氧化發(fā)生在正極處，而金屬的氧化和還原發(fā)生在負(fù)極處。在金屬-空氣電池中產(chǎn)生的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能并且被提取。例如，金屬-空氣電池在放電循環(huán)期間吸收氧氣并且在充電循環(huán)期間放出氧氣。這樣，由于金屬-空氣電池利用空氣中的氧氣作為活性材料，故而正極活性材料在多個充電循環(huán)的過程中不被耗盡并且金屬-空氣電池的能量密度可改善。例如，金屬-空氣電池可具有比不使用氧氣作為活性材料的鋰離子電池大若干倍的能量密度。金屬-空氣電池的容量可主要由正極(例如，空氣電極)的材料和構(gòu)造決定。在這方面，對于如下存在需求：開發(fā)具有有利于改善金屬-空氣電池的容量的物理性質(zhì)的正極材料。此外，正極材料的多個方面例如機(jī)械性質(zhì)的改善、重量減輕、較低成本和易于制造將是合乎期望的。技術(shù)實現(xiàn)要素：提供具有改善的容量和能量密度的金屬-空氣電池及其制造方法。提供具有優(yōu)良的充電/放電性質(zhì)的金屬-空氣電池及其制造方法。提供其重量減輕和小型化可容易地實現(xiàn)的金屬-空氣電池及其制造方法。提供在易于制造和降低的制造成本方面有利的金屬-空氣電池及其制造方法。另外的方面將部分地在隨后的描述中闡述，并且部分地將從所述描述明晰，或者可通過呈現(xiàn)的實施方式的實踐獲悉。根據(jù)一個實施方式的方面，金屬-空氣電池包括：包括金屬的負(fù)極部分；包括多孔層的正極部分，其中所述多孔層包括還原氧化石墨烯，且其中所述還原氧化石墨烯得自具有約0.5或更小的c-o鍵對c＝c鍵的比率的氧化石墨烯；以及設(shè)置在所述負(fù)極部分和所述正極部分之間的電解質(zhì)。所述氧化石墨烯(go)的c-o鍵對c＝c鍵的比率(c-o/c＝c)可范圍為約0.1-約0.5，且所述氧化石墨烯(go)可通過使用反溶劑沉淀方法形成且可具有多孔結(jié)構(gòu)。所述多孔層可包括波形狀的還原氧化石墨烯(rgo)層，且可在rgo層之間形成空氣間隙而沒有中間材料。rgo層之間的間隔可范圍為約1納米(nm)-約0.15微米(μm)，且rgo層可形成促進(jìn)正極反應(yīng)的多孔結(jié)構(gòu)。所述多孔層可為不含粘合劑的材料層。所述多孔層可為包括粘合劑的材料層。所述多孔層的孔隙率可范圍為約70體積百分?jǐn)?shù)(體積％)-約95體積％。所述多孔層的比表面積可范圍為約100平方米/克(m2/g)-約600m2/g。所述正極部分可包括正極層和在正極層的至少一個表面上的氣體擴(kuò)散層，且所述正極層和所述氣體擴(kuò)散層的至少一個可包括所述多孔層。支撐所述氣體擴(kuò)散層的支撐構(gòu)件可包括還原氧化石墨烯(rgo)和另外的材料，且所述另外的材料可包括碳球、碳棒、中空碳球、中空碳棒、氣凝膠、金屬氧化物球、金屬氧化物棒、中空金屬氧化物球、中空金屬氧化物棒、或其組合。所述正極層的厚度可范圍為約1μm-約100μm。所述氣體擴(kuò)散層的厚度可范圍為約1微米(μm)-約30μm。所述金屬-空氣電池可具有約250毫安時/克(mah/g)或更大的正極比容量。所述負(fù)極部分的金屬可包括鋰且所述金屬-空氣電池可為鋰-空氣電池。根據(jù)另一實施方式的方面，制造金屬-空氣電池的方法包括：提供包括金屬的負(fù)極部分；形成配置為使用氧氣作為活性材料的正極部分，其中所述正極部分包括多孔層；以及在所述負(fù)極部分和所述正極部分之間提供電解質(zhì)，其中所述正極部分的形成包括：使用反溶劑沉淀方法形成非堆疊氧化石墨烯，還原所述非堆疊氧化石墨烯以形成非堆疊還原氧化石墨烯，和處置所述非堆疊還原氧化石墨烯以形成所述多孔層，制造所述金屬-空氣電池。所述使用反溶劑沉淀方法形成非堆疊氧化石墨烯(go)可包括：將氧化石墨烯溶解在極性溶劑中；將非極性溶劑添加至所述極性溶劑以使非堆疊氧化石墨烯沉淀；和干燥沉淀的非堆疊氧化石墨烯以形成非堆疊氧化石墨烯。通過還原所述非堆疊氧化石墨烯(go)而形成非堆疊還原氧化石墨烯(rgo)可包括：在氫氣和氮氣的混合氣體氣氛中對所述非堆疊go進(jìn)行熱處理以形成所述非堆疊還原氧化石墨烯。所述進(jìn)行熱處理可包括：在約150℃-約500℃的范圍內(nèi)的溫度下對所述非堆疊氧化石墨烯(go)進(jìn)行第一熱處理；和在第一熱處理之后在約700℃-約1200℃的范圍內(nèi)的溫度下對所述非堆疊go進(jìn)行第二熱處理。通過還原所述非堆疊氧化石墨烯(go)而形成非堆疊還原氧化石墨烯(rgo)可包括：使用還原劑還原所述非堆疊go。形成所述非堆疊rgo施用(應(yīng)用)于其的所述多孔層可包括：通過將所述非堆疊rgo分散在溶劑中而制備分散體，和使用真空過濾過程由所述分散體形成包括所述非堆疊rgo的獨立式(自支撐)膜。通過將所述非堆疊rgo分散在溶劑中而制備分散體可包括如下的至少一種：將分散劑添加至所述溶劑，所述分散劑分散所述非堆疊rgo；和對含有所述非堆疊rgo的溶劑進(jìn)行聲處理過程。所述多孔層可為不含粘合劑的材料層。所述多孔層可為包括粘合劑的材料層。所述非堆疊氧化石墨烯(go)的c-o鍵對c＝c鍵的比率(c-o/c＝c)可為約0.5或更小。所述多孔層可包括波形狀的非堆疊還原氧化石墨烯(rgo)層，且可在所述非堆疊rgo層之間形成空氣間隙而沒有中間材料。所述正極部分可包括正極層和接觸所述正極層的氣體擴(kuò)散層，且所述正極層和所述氣體擴(kuò)散層的至少一個可包括所述多孔層。所述負(fù)極部分可包括鋰作為所述金屬。附圖說明由結(jié)合附圖考慮的實施方式的以下描述，這些和/或其它方面將變得明晰且更容易理解，在附圖中：圖1為根據(jù)實施方式的形成多孔層的方法的示意圖，所述多孔層可包括在金屬-空氣電池的正極部分中；圖2a-2d說明如圖1中描繪的通過使用反溶劑沉淀方法形成沉淀的氧化石墨烯的方法；圖3a-3f說明干燥和還原如圖2d中所示的在非極性溶劑中的沉淀的氧化石墨烯的過程以及所述過程的各步驟中的材料的構(gòu)造，其中圖3b、3d和3f分別為圖3a、3c和3e的指示部分的放大圖；圖4a-4d說明使用圖3e的還原氧化石墨烯(rgo)形成多孔層的方法；圖5為通過根據(jù)實施方式的方法形成的多孔層的透射電子顯微鏡(tem)圖像；圖6說明根據(jù)實施方式的形成氧化石墨烯膜的方法；圖7a為根據(jù)對比例的包括還原氧化石墨烯(rgo)的膜的透射電子顯微鏡(tem)圖像；圖7b為圖7a的指示部分的放大圖；圖8為根據(jù)實施方式的金屬-空氣電池的橫截面圖；圖9為根據(jù)實施方式的金屬-空氣電池的橫截面圖；圖10為根據(jù)實施方式的金屬-空氣電池的正極部分的橫截面圖；圖11為電壓(v)對比容量(毫安時/克(mah/g))的圖且說明包括在實施方式和對比例中制備的正極材料的金屬-空氣電池的充電/放電性質(zhì)的測量結(jié)果；圖12為吸附量(立方厘米/克(cm3g-1)，在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力，stp)對相對壓力(p/p0)的圖且說明根據(jù)實施方式的吸附/解吸等溫線；圖13為顯示如下的微分孔尺寸(體積變化對孔尺寸的對數(shù)變化，dvp/dlogdp)對孔尺寸(納米)的圖：對實施方式和對比例中制備的正極材料進(jìn)行的氮氣吸附/解吸barret-joyner-halenda(bjh)分析的評價結(jié)果；圖14a為電壓(v)對正極比容量(毫安時/克)的圖且說明在實施方式和對比例中制備的金屬-空氣電池的正極比容量的測量結(jié)果；圖14b為電壓(v)對正極容量(毫安時)的圖且說明在實施例3和對比例5中制備的金屬-空氣電池的正極容量的測量結(jié)果；圖15為強(qiáng)度(任意單位，a.u.)對化學(xué)位移(相對于tms的百萬分率，ppm)的圖且說明對氧化石墨烯(go)和非堆疊型氧化石墨烯(ns-go)進(jìn)行的固態(tài)核磁共振(nmr)分析的結(jié)果；圖16為強(qiáng)度(任意單位，a.u.)對化學(xué)位移(相對于tms的百萬分率，ppm)的圖且說明對非堆疊型氧化石墨烯(ns-go)和非堆疊型還原氧化石墨烯(ns-rgo)進(jìn)行的固態(tài)nmr分析的結(jié)果；圖17為強(qiáng)度(任意單位，a.u.)對化學(xué)位移(相對于tms的百萬分率，ppm)的圖且說明氧化石墨烯(go)和非堆疊型氧化石墨烯(ns-go)的固態(tài)nmr分析的結(jié)果；圖18為強(qiáng)度(任意單位，a.u.)對化學(xué)位移(相對于tms的百萬分率，ppm)的圖且說明對氧化石墨烯(go)和非堆疊型氧化石墨烯(ns-go)進(jìn)行的固態(tài)nmr分析的結(jié)果；和圖19a和19b為強(qiáng)度(每循環(huán)的計數(shù)，cps)對結(jié)合能(電子伏特，ev)的圖且說明對氧化石墨烯(go)、非堆疊型氧化石墨烯(ns-go)、堆疊型熱還原氧化石墨烯(t-rgo)和非堆疊型還原氧化石墨烯(ns-rgo)進(jìn)行的x射線光電子能譜法(xps)分析的結(jié)果。具體實施方式現(xiàn)在將參照其中示出實例實施方式的附圖更充分地描述多種實例實施方式。現(xiàn)在將詳細(xì)介紹示例性實施方式，其實例在附圖中示出，其中相同的附圖標(biāo)記始終表示相同的元件。在這方面，本示例性實施方式可具有不同的形式并且不應(yīng)被解釋為限于本文中闡明的描述。因此，下面僅通過參照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)所列項目的一個或多個的任意和全部組合?！盎颉币馕吨昂?或”。表述如“…的至少一種(個)”當(dāng)在要素列表之前或之后時修飾整個要素列表，而不是修飾所述列表的單獨要素。將理解，當(dāng)一個元件被稱為“連接”或“結(jié)合”至另外的元件時，其可直接連接或結(jié)合至所述另外的元件或者可存在中間元件。相反，當(dāng)一個元件被稱為“直接連接”或“直接結(jié)合”至另外的元件時，則不存在中間元件。如本文中使用的，術(shù)語“和/或”包括相關(guān)所列項目的一個或多個的任意和全部組合。將理解，當(dāng)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(dāng)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”等可在本文中用來描述各種元件、組分、區(qū)域、層和/或部分，但這些元件、組分、區(qū)域、層和/或部分不應(yīng)被這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅用來使一個元件、組分、區(qū)域、層或部分區(qū)別于另外的元件、組分、區(qū)域、層或部分。因此，在不背離實例實施方式的教導(dǎo)的情況下，下面討論的第一元件、組分、區(qū)域、層或部分可稱為第二元件、組分、區(qū)域、層或部分。為了便于描述，在本文中可使用空間相對術(shù)語如“在……之下”、“在……下面”、“下部”、“在……之上”、“上部”等來描述如圖中所示的一個元件或特征與另外的元件或特征的關(guān)系。將理解，除圖中描繪的方位以外，空間相對術(shù)語還意圖包括在使用或操作中的器件的不同方位。例如，如果翻轉(zhuǎn)圖中的器件，則被描述為“在”另外的元件或特征“下面”或“之下”的元件將被定向“在”另外的元件或特征“之上”。因此，示例性術(shù)語“在……下面”可包括在……之上和在……下面兩種方位。器件可以其它方式定向(旋轉(zhuǎn)90度或在其它方位上)并且相應(yīng)地解釋本文中使用的空間相對描述詞。本文中所使用的術(shù)語僅僅是為了描述具體實施方式的目的且不意圖為實例實施方式的限制。如本文中所使用的，單數(shù)形式“一種(個)(a，an)”和“所述(該)”也意圖包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚地另外說明。將進(jìn)一步理解，術(shù)語“包括”和/或“包含”當(dāng)用在本說明書中時則表示存在所述的特征、整體、步驟、操作、元件和/或組分，但不排除存在或添加一個或多個另外的特征、整體、步驟、操作、元件、組分和/或其集合。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(即，測量系統(tǒng)的限制)而確定的對于具體值的可接受的偏差范圍內(nèi)。例如，“約”可意味著在所陳述的值的一種或多種標(biāo)準(zhǔn)偏差內(nèi)，或者在所陳述的值的±30％、20％、10％或5％內(nèi)。在本文中參照作為實例實施方式的理想化實施方式(和中間結(jié)構(gòu))的示意圖的橫截面圖描述實例實施方式。這樣，將預(yù)料到作為例如制造技術(shù)和/或公差的結(jié)果的與圖的形狀的差異。因此，實例實施方式不應(yīng)解釋為限于本文中圖解的區(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，圖解為矩形的注入?yún)^(qū)域(implantedregion)將典型地具有圓化或彎曲的特征和/或在其邊緣處的注入濃度的梯度，而非從注入?yún)^(qū)域到非注入?yún)^(qū)域的二元變化。同樣，通過注入形成的埋置區(qū)域(buriedregion)可在埋置區(qū)域和通過其進(jìn)行注入的表面之間的區(qū)域中導(dǎo)致一些注入。因此，圖中圖解的區(qū)域在本質(zhì)上是示意性的，且它們的形狀不意圖說明器件的區(qū)域的實際形狀且不意圖限制實例實施方式的范圍。除非另外定義，在本文中所使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語)的含義與實例實施方式所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的含義相同。將進(jìn)一步理解，術(shù)語，例如在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)域的背景中的含義一致，并且將不以理想化或過度形式意義進(jìn)行解釋，除非在本文中清楚地如此定義?，F(xiàn)在將詳細(xì)介紹根據(jù)實施方式的金屬-空氣電池以及制造所述金屬-空氣電池的方法，其實例在附圖中示出，其中相同的附圖標(biāo)記始終表示相同的元件。為了方便說明和清楚起見，圖中所示的各層或區(qū)域的寬度和厚度可被放大。圖1示意性地說明根據(jù)實施方式的形成多孔層的方法，所述多孔層可施用于金屬-空氣電池的正極部分。參照圖1，可使用反溶劑沉淀方法由氧化石墨烯(go)形成沉淀的氧化石墨烯(pgo)。在該過程中，go的形狀或結(jié)構(gòu)可變化。例如，當(dāng)初始go具有板或片狀結(jié)構(gòu)時，pgo可具有折皺的或團(tuán)聚的(例如，聚集的)形狀。而且，pgo的材料純度可大于初始go的材料純度?？蛇€原pgo以提供還原氧化石墨烯(rgo)。rgo可表示通過從氧化石墨烯除去鍵合至碳(c)的氧(o)和羥基(-oh基團(tuán))而獲得的材料。因此，rgo的材料構(gòu)造可與石墨烯的材料構(gòu)造相同或相似。像pgo一樣，rgo可具有折皺的或成團(tuán)的(例如，團(tuán)聚的)形狀。換言之，在還原之后，pgo的形狀可基本上或至少部分地保持。多孔的獨立式膜10可由rgo形成。在隨后的描述中，獨立式膜10被稱為多孔層。通過將rgo分散在溶劑中而制備分散體，然后可使用例如真空過濾過程(例如，薄膜形成過程或另外的合適過程)由所述分散體形成多孔層10。多孔層10可包括rgo。還原氧化石墨烯rgo可包括多個還原氧化石墨烯rgo層。多孔層10可為不含粘合劑的材料層(例如，不包括粘合劑，或由rgo組成)。在一些實施方式中，包括粘合劑的多孔層可通過將rgo和粘合劑混合而形成。在實施方式中，所述粘合劑可包括任何合適的聚合物和/或有機(jī)材料。如圖1中所示，pgo具有包括多個彎曲和/或折痕的非平坦的、調(diào)整的(調(diào)制的，modulated)、折皺的或成團(tuán)的(例如，團(tuán)聚的)形狀，和rgo可具有包括多個彎曲和/或折痕的非平坦的、調(diào)整的、折皺的或成團(tuán)的(例如，團(tuán)聚的)形狀，且可使用其容易地制造多孔層10。多孔氧化石墨烯通過從pgo除去(例如，干燥)溶劑而獲得。所述多孔氧化石墨烯可具有在層之間擁有擴(kuò)大的間隔或距離的多孔結(jié)構(gòu)。在所述多孔氧化石墨烯中，c-o鍵(例如，sp3雜化鍵)對c＝c鍵(例如，sp2雜化鍵)的比率(c-o/c＝c)可為約0.5或更小。例如，在所述多孔氧化石墨烯中，c-o鍵對c＝c鍵的比率(c-o/c＝c)可為約0.01-約0.5、約0.05-約0.4或約0.1-約0.3，例如約0.1-約0.5。這可與其中c-o鍵對c＝c鍵的比率(c-o/c＝c)大于0.6的未處理的氧化石墨烯相比較。與所述未處理的氧化石墨烯不同，使用的多孔氧化石墨烯可具有約0.5或更小的c-o/c＝c鍵合比率，且由所述多孔氧化石墨烯還原的rgo可具有在層之間擁有擴(kuò)大的間隔的多孔結(jié)構(gòu)。包括rgo的多孔層10可呈現(xiàn)適合于金屬-空氣電池的正極部分材料的性質(zhì)。之后將參照圖15詳細(xì)描述上述c-o/c＝c鍵合比率。以圖1中描述的方法形成的多孔層10可在多個方面具有合乎期望的性質(zhì)，例如高的比表面積、高的電導(dǎo)率、相對高或適當(dāng)?shù)目紫堵?、?yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度和低重量。參照圖5更詳細(xì)地描述多孔層10的結(jié)構(gòu)(精細(xì)結(jié)構(gòu))和性質(zhì)。參照圖2a-2d、圖3a-3f和圖4a-4d詳細(xì)地描述圖1的過程。在圖2a-2d、圖3a-3f和圖4a-4d中說明的詳細(xì)過程是示例性的，且可以任何合適的方式改變所述過程。圖2a-2d說明圖1中所示的使用反溶劑沉淀方法形成pgo的方法。參照圖2a，可在容器c1中將氧化石墨烯(go)溶解于極性溶劑中。go可為粉末的形式，且當(dāng)go溶解于所述極性溶劑中時，可獲得go溶解于其中的氧化石墨烯溶液s1。所述極性溶劑可為例如乙醇。例如，將約330毫克(mg)的氧化石墨烯粉末與約1升(l)乙醇接觸，使其溶解和分散，由此形成氧化石墨烯溶液s1。所述極性溶劑的類型不限于乙醇并且為此可使用任何合適的極性溶劑。所述極性溶劑可包括極性質(zhì)子溶劑或極性非質(zhì)子溶劑，且所述極性溶劑可包括例如醇或基于醇的溶劑。參照圖2b，可將非極性溶劑添加(例如，注射)至氧化石墨烯溶液s1中。所述非極性溶劑可包括任何合適的溶劑，包括例如己烷、戊烷、庚烷或其組合。例如，所述非極性溶劑可為己烷。當(dāng)將所述非極性溶劑添加至氧化石墨烯溶液s1時，溶解于所述極性溶劑中的go可結(jié)晶和沉淀以提供沉淀的氧化石墨烯(pgo)。因此，如圖2c中所示，可形成沉淀的氧化石墨烯(pgo)?？赏ㄟ^將所述非極性溶劑連續(xù)地添加至氧化石墨烯溶液s1以過濾方法除去所述極性溶劑。所述極性溶劑可通過過濾方法完全地或幾乎完全地除去。結(jié)果，如圖2d中所示，可獲得在所述非極性溶劑中沉淀的pgo。在圖2a-2d中，由于使用所述非極性溶劑使溶解于所述極性溶劑中的go結(jié)晶和沉淀，故而該方法可稱為反溶劑沉淀方法。通過以上方法形成的pgo可具有折皺的或成團(tuán)的(例如，團(tuán)聚的)形狀，而非板或片狀。因此，可使用所述pgo形成適合于用作金屬-空氣電池的正極部分的材料的多孔層。另外，通過所述反溶劑沉淀方法形成的pgo可具有大于初始go的材料純度的材料純度。不受理論約束，當(dāng)在重結(jié)晶步驟期間形成沉淀的氧化石墨烯時雜質(zhì)可被除去。圖3a-3f說明干燥和還原圖2d的在所述非極性溶劑中的pgo的過程，以及所述過程的各步驟中的材料的構(gòu)造。圖3a和3b說明在非極性溶劑中的pgo的實施方式的結(jié)構(gòu)。圖3a的pgo可對應(yīng)于圖2d的pgo。如圖3a中所示，pgo可具有曲折地折皺的或成團(tuán)的(例如，團(tuán)聚的)形狀。不受理論約束，這理解為是由于在所述反溶劑沉淀方法中使用的所述非極性溶劑的影響。換言之，當(dāng)go隨著在圖2b和圖2c的操作中投入所述非極性溶劑而結(jié)晶或沉淀時，結(jié)晶的go可為成團(tuán)的或折皺的，因為go的一部分未被所述非極性溶劑溶解。在這種狀態(tài)下，盡管提及己烷(c6h14)作為所述非極性溶劑，但是可使用任何合適的非極性溶劑。圖3c和3d說明通過在干燥過程中從圖3a的pgo除去所述非極性溶劑而獲得的結(jié)果。所述干燥過程可例如在烘箱中在約100℃或更低的溫度下進(jìn)行。所述pgo可具有其中層之間的間隔大于go的層之間的間隔的多孔結(jié)構(gòu)。在這方面，在所述沉淀的氧化石墨烯(pgo)中，c-o鍵(例如，sp3雜化鍵)對c＝c鍵(例如，sp2雜化鍵)的比率(c-o/c＝c)可為約0.5或更小。在示例性實施方式中，所述比率(c-o/c＝c)可為約0.1-約0.5。圖3e和3f說明通過還原圖3c和3d的pgo獲得的結(jié)果。可通過合適的還原過程從pgo除去鍵合至碳(c)的氧o和羥基(-oh基團(tuán))，并且因此可獲得還原氧化石墨烯(rgo)。通過還原pgo而形成rgo的過程可包括，例如，在氫氣和氮氣的混合氣體氣氛中對pgo進(jìn)行熱處理。熱處理過程可包括：在約150℃-約500℃的溫度下對pgo進(jìn)行第一熱處理，和在約700℃-約1200℃的溫度下對pgo進(jìn)行第二熱處理。在示例性實施方式中，所述第一熱處理可在約300℃的溫度下進(jìn)行約幾分鐘或更多的時間，且所述第二熱處理可在約1000℃的溫度下進(jìn)行約1小時的時間。pgo可通過所述第一熱處理而被部分地還原。部分還原的go可通過所述第二熱處理而被完全地或幾乎完全地還原。go吸附的水分子或殘留溶劑可通過所述第二熱處理過程而被完全地或幾乎完全地除去。在示例性實施方式中，可使用合適的還原劑代替上述熱處理過程進(jìn)行圖3c的pgo的還原。在示例性實施方式中，可使用利用還原劑的還原和通過熱處理的還原二者。圖3c和3d的氧化石墨烯(pgo)可稱為非堆疊型氧化石墨烯，即ns-go。與具有板或片狀且彼此堆疊的石墨烯或氧化石墨烯不同，圖3c的pgo具有折皺的或成團(tuán)的形狀并且因此術(shù)語“非堆疊型”可用來指這種實施方式。而且，類似地，圖3e的rgo可稱為非堆疊型rgo，即ns-rgo。所述rgo可為多孔材料。盡管在圖3a-3f中pgo和rgo的顆粒被圖解為具有圓形顆粒形狀(例如，成團(tuán)的形狀)，但是這僅僅是示例性的且pgo和rgo的形狀可以任何合適的形狀變化。這以類似的方式適用于圖1的pgo和rgo。圖1和3e的rgo可為顆?；虮∑铱删哂屑{米尺度或微米尺度的尺寸。圖4a-4d說明使用圖3c的rgo形成多孔層10的方法。參照圖4a，在容器c10中制備其中rgo分散在溶劑中的分散體s10。rgo可被所述溶劑分散而不被溶解。為了使rgo進(jìn)一步分散在所述溶劑中，可將合適的分散劑添加至所述溶劑或可進(jìn)行聲處理過程。表面活性劑可用作所述分散劑，所述表面活性劑包括，但不限于，聚磺苯乙烯(pss)、聚乙烯吡咯烷酮(pvp)、氯化十六烷基吡啶(cpc)、溴化十六烷基三甲基銨(ctab)、氯化十六烷基三甲基銨(ctac)、或其組合。所述表面活性劑可包括聚合物表面活性劑或非聚合物表面活性劑。所述聲處理過程可使用例如棒型聲處理器進(jìn)行幾分鐘至幾小時。所述聲處理過程可使用所述分散劑進(jìn)行。通過該過程，可制備rgo分散于其中的分散體s10。分散體s10可稱為石墨烯分散液。在示例性實施方式中，將20毫克(mg)rgo和0.56毫升(ml)作為分散劑的pss溶液(具有約75000道爾頓的分子量，在水中18重量百分?jǐn)?shù)(重量％))添加至40ml去離子水并且使用棒型聲處理器進(jìn)行聲處理約1小時，并且因此可制造rgo分散于其中的分散體s10。參照圖4b和4c，可使用真空過濾過程由分散體s10形成包括rgo的膜10a。更詳細(xì)地，如圖4b中所示，使用具有膜過濾器m10的過濾漏斗f10進(jìn)行真空過濾過程，并且，如圖4c中所示，可在膜過濾器m10上形成由分散體s10獲得的膜10a。例如，具有0.45微米(μm)的孔尺寸和47毫米(mm)的直徑且為親水性的聚偏氟乙烯(pvdf)膜可用作膜過濾器m10。盡管未示出，但是可在膜過濾器m10上進(jìn)一步提供合適的濾紙以在濾紙上形成膜10a。接著，在干燥過程例如在室溫下干燥膜10a之后，可將膜10a從膜過濾器m10分離，并且如需要，可進(jìn)一步進(jìn)行另外的干燥過程、例如真空干燥。結(jié)果，如圖4d中所示，可獲得包括rgo的獨立式膜10b。獨立式膜10b可為多孔層。獨立式膜10b可對應(yīng)于圖1的多孔層10。獨立式膜10b可為不含粘合劑的材料層。圖5為顯示通過根據(jù)實施方式的方法形成的多孔層的精細(xì)結(jié)構(gòu)的透射電子顯微鏡(tem)圖像。圖5的多孔層通過圖1的方法形成并且以上參照圖2a-4d描述了其過程。圖5的多孔層可對應(yīng)于圖4d的獨立式膜10b。參照圖5，所述多孔層可包括具有波形狀的rgo層，且可在rgo層之間形成間隙(例如，空氣間隙)而沒有中間材料(例如，間隔物)。所述多孔層的孔隙率可為約70體積百分?jǐn)?shù)(體積％)或更多或者約80體積％或更多。例如，所述多孔層的孔隙率可為約70體積％-約95體積％、或約75體積％-約99體積％、或約80體積％-約90體積％，基于所述多孔層的總體積。所述多孔層的比表面積可為約100平方米/克(m2/g)或更多或者約400m2/g或更多。例如，所述多孔層的比表面積可為約100m2/g-約600m2/g、約200m2/g-約500m2/g、或約250m2/g-約400m2/g。然而，在實施方式中，所述多孔層的比表面積可為約600m2/g或更多或者約1000m2/g或更多、約400m2/g-約2000m2/g、或約500m2/g-約1500m2/g。在所述多孔層中，rgo層之間的間隔可為例如約1納米(nm)-約0.15微米(μm)，且rgo層可形成多孔結(jié)構(gòu)以促進(jìn)發(fā)生在正極處的氧化還原反應(yīng)。而且，在所述多孔層中，rgo的含量可為約85重量％或更多或者約90重量％或更多，例如約85重量％-100重量％、約90重量％-約99重量％、或約95重量％-約98重量％，基于所述多孔層的總重量。所述多孔層可包括rgo或由rgo組成且可不包括中間材料(例如，間隔物)或粘合劑。可在沒有所述中間材料(例如，間隔物)的情況下保持rgo層之間的間隔。而且，所述多孔層可在沒有粘合劑的情況下保持層結(jié)構(gòu)，且可改善所述層結(jié)構(gòu)的機(jī)械強(qiáng)度。由于所述多孔層不包括中間材料或粘合劑且具有相對高的孔隙率，故而所述多孔層可具有非常低的重量。當(dāng)使用基于石墨烯的材料制造膜時，發(fā)生堆疊現(xiàn)象，不受理論約束，其是由于在基于石墨烯的材料層之間的派(π)-派(π)鍵合，由此形成致密層結(jié)構(gòu)。在這種情況下，反應(yīng)性表面的尺寸可減少并且用于儲存氧化還原反應(yīng)產(chǎn)物的空隙或孔可變得不足。為了減少由于上述派(π)鍵合引起的堆疊現(xiàn)象，可進(jìn)行在所述基于石墨烯的材料層之間插入中間材料(例如，間隔物)的雜混(雜化)過程。在這種情況下，使用復(fù)雜的合成過程，并且容量增加效果可不大。而且，當(dāng)包括所述中間材料或所述粘合劑時，可難以提供期望水平的孔隙率或比表面積，且隨著層的重量增加，可不利于實現(xiàn)低重量電池。然而，如本文中公開的，可使用所述反溶劑沉淀方法制造包括rgo的多孔層。在所述多孔層中，可在rgo層之間形成和保持空氣間隙而沒有中間材料，且可獲得優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度，同時在沒有粘合劑的情況下保持層結(jié)構(gòu)。此外，所述多孔層可具有低重量。所述多孔層可施用于金屬-空氣電池的正極部分并且提供改善的性質(zhì)如減輕的重量、改善的正極比容量、改善的機(jī)械強(qiáng)度、改善的比表面積和改善的電導(dǎo)率。因此，當(dāng)所述多孔層施用于金屬-空氣電池的正極部分時，可獲得具有改善的性能的金屬-空氣電池。在這方面，相對于不包括所述正極部分的金屬-空氣電池，金屬-空氣電池的容量和能量密度可提高，并且充電/放電性質(zhì)可改善。而且，金屬-空氣電池的重量減輕和小型化可為可能的，制造成本可減少，并且可提供過程的簡化。圖5的多孔層可為包括非堆疊型rgo即ns-rgo的層。在實施方式中，所述多孔層可為ns-rgo層。而且，所述多孔層可具有其中rgo層為無序的且為非密集堆疊的結(jié)構(gòu)。因此，所述多孔層可為非密集堆疊的rgo。圖6說明根據(jù)對比例的形成氧化石墨烯膜的方法。參照圖6，分散在水中的go可具有平坦的形狀，且go可對水分子具有相對高的親和性。在干燥之后，可形成密集堆疊的氧化石墨烯膜。而且，在干燥之后，水分子可吸附在親水性go上。這可與不與go相互作用的非極性溶劑的非極性分子例如c6h14的性質(zhì)形成對比。圖7a和圖7b為顯示根據(jù)對比例的包括rgo的膜的tem圖像。根據(jù)對比例的膜通過如下制造：在不使用所述反溶劑沉淀方法的情況下由go粉末形成膜，然后通過熱處理還原所述膜。所述熱處理在氫氣和氮氣的混合氣體(5％h2/n2氣體)的氣氛中在800℃的溫度下進(jìn)行3小時。為了方便說明，根據(jù)對比例形成的rgo在本文中描述為堆疊型熱還原氧化石墨烯(t-rgo)。參照圖7a和7b，根據(jù)對比例的t-rgo膜可具有致密的石墨烯結(jié)構(gòu)。而且，t-rgo膜可具有無定形區(qū)域。為了防止形成如圖7a中所示的致密結(jié)構(gòu)，可使用在rgo層之間插入中間材料(例如，間隔物)的復(fù)雜過程。然而，在實施方式中，可使用所述反溶劑沉淀方法制備多孔層，其中可在不在rgo層之間插入中間材料的情況下限制所述堆疊現(xiàn)象。而且，當(dāng)使用根據(jù)以上實施方式的方法時，可容易地從go除去水分子，并且可進(jìn)行g(shù)o的還原和表面改性。另外，在所述熱處理過程或隨后的過程中，可有效地防止或抑制如下現(xiàn)象：石墨烯層為密集堆疊的或者膜的形狀坍塌。特別地，由于在還原之后殘留的堆疊現(xiàn)象，在還原/熱處理過程中未充分地除去插入在氧化石墨烯狀態(tài)下的層之間的水分子。因此，電池性質(zhì)可劣化且容量可降低。然而，根據(jù)實施方式，可有效地防止或減少該問題。因此，當(dāng)公開的根據(jù)實施方式的多孔層施用于金屬-空氣電池時，電池的性能、容量和壽命可提高。在隨后的描述中，參照圖8-10描述根據(jù)實施方式的包括多孔層即ns-rgo層的金屬-空氣電池。圖8為根據(jù)實施方式的金屬-空氣電池的橫截面圖。參照圖8，根據(jù)實施方式的金屬-空氣電池可包括負(fù)極部分ad1、與負(fù)極部分ad1間隔開的正極部分cd1、以及設(shè)置在負(fù)極部分ad1和正極部分cd1之間的電解質(zhì)層el1。負(fù)極部分ad1可包括金屬。正極部分cd1使用空氣中的氧氣o2作為活性材料并且可包括使用所述反溶劑沉淀方法形成的多孔層即ns-rgo層。在隨后的描述中，更詳細(xì)地描述負(fù)極部分ad1、正極部分cd1和電解質(zhì)層el1各自的材料構(gòu)造。負(fù)極部分ad1可包括能夠吸留和釋放金屬離子的材料。所述材料可包括，例如，鋰(li)、鈉(na)、鋅(zn)、鉀(k)、鈣(ca)、鎂(mg)、鐵(fe)、鋁(al)、或者由所述材料的至少兩種形成的合金。例如，負(fù)極部分ad1可包括鋰(li)。在示例性實施方式中，負(fù)極部分ad1可包括如下的至少一種：鋰、基于鋰的合金和鋰嵌入化合物。當(dāng)負(fù)極部分ad1包括鋰時，根據(jù)實施方式的金屬-空氣電池可稱為鋰-空氣電池。正極部分cd1可包括正極層(在下文中，稱為正極催化劑層)ccl1，且可進(jìn)一步包括接觸至少正極催化劑層ccl1的表面的氣體擴(kuò)散層gdl1。正極催化劑層ccl1和氣體擴(kuò)散層gdl1的至少一個可包括根據(jù)實施方式的多孔層，即多孔ns-rgo層。在實施方式中，正極催化劑層ccl1可包括所述多孔層，即ns-rgo層。而且，正極催化劑層ccl1的至少一部分可用電解質(zhì)(例如，電解質(zhì)溶液)滲透。正極催化劑層ccl1可具有其中所述多孔ns-rgo層被電解質(zhì)飽和(浸透)的結(jié)構(gòu)。正極催化劑層ccl1可稱為正極或正極層。氣體擴(kuò)散層gdl1可促進(jìn)向正極催化劑層ccl1供應(yīng)氧氣o2。氣體擴(kuò)散層gdl1可包括基于碳的材料。例如，氣體擴(kuò)散層gdl1可由碳纖維或碳片形成。然而，氣體擴(kuò)散層gdl1的材料不限于碳纖維或碳片，且可使用任何合適的氣體擴(kuò)散材料。在示例性實施方式中，可不使用氣體擴(kuò)散層gdl1。正極催化劑層ccl1的厚度可為例如約1μm-約100μm，且氣體擴(kuò)散層gdl1的厚度可為例如約1μm-約30μm。然而，層ccl1和gdl1的以上厚度范圍不限于以上描述并且可使用任何合適的厚度。電解質(zhì)層el1可包括含水電解質(zhì)和/或非水電解質(zhì)。而且，電解質(zhì)層el1可包括液體電解質(zhì)和/或固體電解質(zhì)。電解質(zhì)層el1的電解質(zhì)可包括在能透水的隔板或基體層中。在實施方式中，電解質(zhì)層el1可包括玻璃纖維隔板和包含在其中的電解質(zhì)。另外，可使用電解質(zhì)層el1的任何合適的結(jié)構(gòu)。可用于金屬-空氣電池的任何合適的電解質(zhì)可用于電解質(zhì)層el1。根據(jù)實施方式的金屬-空氣電池可進(jìn)一步包括接觸負(fù)極部分ad1的負(fù)極集流體ac1。負(fù)極部分ad1可布置在負(fù)極集流體ac1和電解質(zhì)層el1之間。負(fù)極集流體ac1可包括例如不銹鋼sus或其它導(dǎo)體。根據(jù)實施方式的金屬-空氣電池可進(jìn)一步包括接觸正極部分cd1的正極集流體cc1。正極部分cd1可布置在正極集流體cc1和電解質(zhì)層el1之間。正極集流體cc1可包括例如sus。在示例性實施方式中，正極集流體cc1的sus可具有用于傳輸空氣或氣體的網(wǎng)結(jié)構(gòu)。正極集流體cc1的材料不限于sus且可使用任何合適的材料。負(fù)極集流體ac1可被認(rèn)為是負(fù)極部分ad1的一部分，且類似地，正極集流體cc1可被認(rèn)為是正極部分cd1的一部分。在示例性實施方式中，不包括負(fù)極集流體ac1和正極集流體cc1的至少一個。負(fù)極部分ad1可提供金屬離子并且空氣中的氧氣可通過正極部分cd1提供。當(dāng)所述金屬離子和所述氧氣經(jīng)歷電化學(xué)反應(yīng)時，可實現(xiàn)電池性質(zhì)。例如，在放電期間，負(fù)極部分ad1的金屬釋放電子(氧化)并變成金屬離子。所述金屬離子經(jīng)由電解質(zhì)層el1朝著正極部分cd1移動，然后通過氧氣鍵合(與氧鍵合)，由此形成金屬氧化物。在充電步驟期間，所述金屬氧化物溶解于所述電解質(zhì)中并且可通過正極部分cd1釋放氧氣，且所述金屬離子可朝著負(fù)極部分ad1移動以被還原成金屬。以下進(jìn)一步描述制造如圖8中的金屬-空氣電池的方法?？稍谧鳛樨?fù)極集流體ac1的sus上形成約16毫米(mm)的鋰金屬層作為負(fù)極部分ad1。在負(fù)極部分ad1上形成約16mm的玻璃纖維層之后，可用電解質(zhì)填充所述玻璃纖維層。所述電解質(zhì)可包括例如四(乙二醇)二甲醚(tegdme)和0.5摩爾濃度(m)的量的雙(三氟甲磺酰)亞胺鋰(litfsi)。包括所述電解質(zhì)的所述玻璃纖維層可對應(yīng)于圖8的電解質(zhì)層el1。在獨立式膜即多孔層或ns-rgo層置于電解質(zhì)層el1上之后，可將所述多孔層用所述電解質(zhì)充分地潤濕和滲透。所述多孔層可對應(yīng)于正極催化劑層ccl1。接著，可在正極催化劑層ccl1上形成碳片作為氣體擴(kuò)散層gdl1，不銹鋼(sus)正極集流體cc1可設(shè)置在所述碳片上。正極集流體cc1可具有網(wǎng)結(jié)構(gòu)。本文中呈現(xiàn)的制造金屬-空氣電池的方法僅是示例性的且可使用任何合適的制造金屬-空氣電池的方法。圖9為根據(jù)另一實施方式的金屬-空氣電池的橫截面圖。在實施方式中，使用所述反溶劑沉淀方法形成的多孔層即ns-rgo層可施用于正極部分cd2的氣體擴(kuò)散層gdl2。氣體擴(kuò)散層gdl2可為根據(jù)實施方式的多孔層即ns-rgo層。正極催化劑層ccl2可包括基于碳的材料。例如，正極催化劑層ccl2可包括基于碳的材料如碳納米管(cnt)、炭黑、石墨烯、石墨、碳纖維和活性炭。而且，正極催化劑層ccl2可包括用于促進(jìn)氧化和還原的催化劑材料、含水電解質(zhì)或非水電解質(zhì)、和合適的粘合劑。本文中呈現(xiàn)的正極催化劑層ccl2的材料僅僅是示例性的并且可使用任何合適的材料。圖10為根據(jù)另一實施方式的金屬-空氣電池的正極部分cd3的橫截面圖。參照圖10，正極部分cd3可包括正極催化劑層ccl3和氣體擴(kuò)散層gdl3。根據(jù)實施方式的多孔層即ns-rgo層可包括在正極催化劑層ccl3和氣體擴(kuò)散層gdl3二者中。因此，正極催化劑層ccl3可具有與圖8的正極催化劑層ccl1的結(jié)構(gòu)相同或類似的結(jié)構(gòu)，而氣體擴(kuò)散層gdl3可具有與圖9的氣體擴(kuò)散層gdl2的結(jié)構(gòu)相同或類似的結(jié)構(gòu)。而且，如果需要，具有單層結(jié)構(gòu)的多孔層即ns-rgo層的部分(例如，下端部分)可用作正極催化劑層ccl3，且其另外的部分(例如，上端部分)可用作氣體擴(kuò)散層gdl3。在這種情況下，可得到其中正極催化劑層ccl3參與氧化還原反應(yīng)并且氣體擴(kuò)散層gdl3促進(jìn)氧氣的注入的一體化(集成)結(jié)構(gòu)。當(dāng)使用具有圖10的結(jié)構(gòu)的正極部分cd3時，與由碳纖維形成的碳紙相比，可獲得重量減輕效果，制造過程可簡化，并且制造成本可減少。而且，正極比容量和電池能量密度可改善。而且，由于所述多孔層即ns-rgo層的催化活性改善，故而可預(yù)期根據(jù)電解質(zhì)的分布的容量增加效果。在圖8-10的結(jié)構(gòu)中，施用于或包括在正極催化劑層ccl1和ccl3或者氣體擴(kuò)散層gdl2和gdl3中的多孔層可具有與參照圖1-5描述的多孔層即ns-rgo層相同或類似的性質(zhì)。因此，所述多孔層可包括通過如下獲得的rgo：還原具有約0.5或更小的c-o鍵對c＝c鍵的比率(c-o/c＝c)的go。而且，所述多孔層可包括具有波形狀的rgo層，并且可在rgo層之間形成間隙例如空氣間隙而沒有中間材料。rgo層之間的間隔可為例如約1nm-約0.15μm、約5nm-約0.1μm、或者約10nm-約500nm，且rgo層可形成促進(jìn)正極反應(yīng)的多孔結(jié)構(gòu)。所述多孔層可為沒有粘合劑的不含粘合劑的材料層。然而，如果需要，所述多孔層可為包括粘合劑的材料層。所述多孔層的孔隙率可為例如約70體積％-約95體積％、或約75體積％-約99體積％、或約80體積％-約90體積％，基于所述多孔層的總體積。另外，可進(jìn)一步提供用于支撐氣體擴(kuò)散層gdl1、gdl2和gdl3的支撐構(gòu)件。所述支撐構(gòu)件可包括根據(jù)實施方式的rgo即ns-rgo和不同的另外的材料，且所述另外的材料可包括例如碳球、碳棒、中空碳球、中空碳棒、氣凝膠、金屬氧化物球、金屬氧化物棒、中空金屬氧化物球、和中空金屬氧化物棒、或其組合。在圖8-10的結(jié)構(gòu)中，可不使用氣體擴(kuò)散層gdl1或gdl3，且可不使用負(fù)極集流體ac1和正極集流體cc1的至少一個。不受理論約束，由于根據(jù)實施方式的多孔層即ns-rgo層具有相對強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度和優(yōu)良的電導(dǎo)率，故而可在沒有正極集流體cc1的情況下實施金屬-空氣電池。圖11為顯示根據(jù)實施例1以及對比例1和2的包括正極部分的金屬-空氣電池的充電/放電性質(zhì)的測量結(jié)果的圖。在圖11中，根據(jù)實施例1的金屬-空氣電池具有圖8中所示的結(jié)構(gòu)，其中正極催化劑層ccl1包括以圖1的方法形成的多孔層即ns-rgo層。具有圖8的結(jié)構(gòu)的根據(jù)對比例1的金屬-空氣電池與根據(jù)實施例1的金屬-空氣電池的不同之處在于：將t-rgo層用作正極催化劑層。t-rgo層為通過如下獲得的rgo層：通過熱處理過程還原由go粉末制造的膜，而不使用所述反溶劑沉淀方法。所述熱處理在h2(5％)/n2的混合氣體的氣氛中在約800℃的溫度下進(jìn)行3小時。具有圖8的結(jié)構(gòu)的根據(jù)對比例2的金屬-空氣電池與根據(jù)實施例1的金屬-空氣電池的不同之處在于：將c-rgo層用作正極催化劑層。c-rgo層為通過如下制造的rgo：將肼(n2h2)作為還原劑添加至go粉末分散于其中的水溶液，使溶液在90℃下經(jīng)歷還原過程1小時，通過過濾過程制造膜，并且使所述膜經(jīng)歷室溫干燥過程和真空干燥過程，而不使用所述反溶劑沉淀方法。通過如下獲得圖11的充電/放電數(shù)據(jù)：測量實施例1以及對比例1和2的制造的電池的開路電壓(ocv)，然后將所制造的電池連接至充電器/放電器。在將氧氣o2供應(yīng)至所述電池之后，以恒流(cc)模式(以0.24ma/m2放電)和恒流-恒壓(cc-cv)模式(以0.24ma/m2或0.02ma充電)模式進(jìn)行充電/放電測試。參照圖11，實施例1的充電/放電容量大于對比例1和對比例2的充電/放電容量。實施例1、對比例1和對比例2的放電容量總結(jié)于表1中。表1參照表1，當(dāng)使用實施例1的ns-rgo層時，測量約3300毫安時/克(mah/g)的放電容量。這是使用t-rgo層的對比例1的放電容量的超過5倍大的值。圖12和13為顯示對正極材料的氮氣吸附/解吸和barret-joyner-halenda(bjh)分析的結(jié)果的圖。圖12顯示氮氣吸附/解吸的評價結(jié)果，而圖13顯示bjh分析的結(jié)果。根據(jù)實施例2的正極材料為圖3e的ns-rgo。根據(jù)對比例3的正極材料為部分還原氧化石墨烯(ns-prgo)，其通過部分地還原圖3c的沉淀的氧化石墨烯pgo而獲得。ns-prgo通過如下獲得：在氫氣/氮氣氣氛中在約300℃的溫度下對圖3c的沉淀的氧化石墨烯pgo進(jìn)行第一熱處理。根據(jù)對比例4的正極材料為ns-go，其未被還原并且對應(yīng)于圖3c的沉淀的氧化石墨烯pgo。參照圖12，可見，根據(jù)實施例2的ns-rgo的吸附/解吸圖看來不同于根據(jù)對比例3的正極材料(ns-prgo)的圖。根據(jù)對比例4的材料(ns-go)未經(jīng)得起吸附/解吸分析的檢驗。在圖12中，對應(yīng)于實施例2(ns-rgo)的吸附/解吸圖類似于在具有中孔(介孔)的材料中常常出現(xiàn)的圖。盡管不希望受理論約束，但是實施例2的ns-rgo可為中孔的。參照圖13，可見，隨著還原率提高，即，以ns-go→ns-prgo→ns-rgo的方向，中孔的形成量提高。具體地，可見，根據(jù)實施例2的ns-rgo包括中孔和小于中孔的納米孔。這樣，當(dāng)所述納米孔和中孔一起以適當(dāng)?shù)谋嚷时话〞r，可獲得改善的比表面積，可促進(jìn)氧氣的傳遞，并且可提供反應(yīng)副產(chǎn)物位于其中的空間。下表2為圖13中描述的根據(jù)實施例2和對比例4的樣品的性質(zhì)的總結(jié)。表2的結(jié)果通過brunauer-emmett-teller(bet)方法測量。表2比表面積(m2/g)孔體積(cm3/g)平均孔直徑(nm)實施例2(ns-rgo)3324119118對比例4(ns-go)30.7020.5822.85參照表2，可見，根據(jù)實施例2的正極材料(ns-rgo)的比表面積和孔體積比根據(jù)對比例4的材料(ns-go)的那些大得多。根據(jù)實施例2的正極材料(ns-rgo)的平均孔直徑測量為約18nm。根據(jù)對比例4的材料(ns-go)的平均孔直徑測量為約22nm。如圖13所示，所述材料不包括許多孔，因此在這種情況下所述材料的平均孔直徑的值可具有有限的意義。圖14a為顯示根據(jù)實施例3和對比例5的金屬-空氣電池的正極比容量的測量結(jié)果的圖。在根據(jù)實施例3的金屬-空氣電池具有圖9的結(jié)構(gòu)時，正極催化劑層ccl2包括cnt且氣體擴(kuò)散層gdl2包括根據(jù)實施方式的多孔層即ns-rgo層。具有與實施例3的結(jié)構(gòu)類似的結(jié)構(gòu)的根據(jù)對比例5的金屬-空氣電池與實施例3的不同之處在于：將由碳纖維(cf)形成的碳紙用作氣體擴(kuò)散層。換言之，在根據(jù)對比例5的金屬-空氣電池具有圖9的結(jié)構(gòu)時，正極催化劑層包括cnt且氣體擴(kuò)散層包括由碳纖維形成的碳紙。參照圖14a，可見，根據(jù)實施例3的金屬-空氣電池的正極比容量為約314mah/g，其比根據(jù)對比例5的金屬-空氣電池的正極比容量(174mah/g)大了約80％。由于所述正極比容量意味著相對于正極重量的正極容量，故而根據(jù)實施例3的金屬-空氣電池可具有比對比例5的容量對重量比大的容量對重量比。從以上結(jié)果可見，當(dāng)將根據(jù)實施方式的多孔層即ns-rgo層用作氣體擴(kuò)散層時，金屬-空氣電池的性質(zhì)如正極比容量可改善。根據(jù)圖14a的結(jié)果，根據(jù)實施方式的金屬-空氣電池的正極比容量可為約250mah/g或更大。參照圖14b中所示的容量測量圖，根據(jù)實施例3的金屬-空氣電池的容量比根據(jù)對比例5的金屬-空氣電池的容量大。當(dāng)將所述多孔層即ns-rgo層用作氣體擴(kuò)散層時，氣體擴(kuò)散性質(zhì)可改善。下表3為圖14a中描述的實施例3和對比例5的材料和性質(zhì)的總結(jié)。表3實施例3對比例5氣體擴(kuò)散層(gdl)ns-rgo多孔層碳紙(cf)正極催化劑層cnt(mwcnt)cnt(mwcnt)氣體擴(kuò)散層重量(mg/cm2)0.614.3氣體擴(kuò)散層厚度(μm)7200容量(mah)1.621.52正極比容量(mah/g)314174參照表3，在實施例3的氣體擴(kuò)散層的重量和厚度小于對比例5的擴(kuò)散層的重量和厚度時，實施例3的氣體擴(kuò)散層的正極比容量大于對比例5的氣體擴(kuò)散層的比容量。從以上結(jié)果可見，當(dāng)將根據(jù)實施方式的多孔層即ns-rgo層用作氣體擴(kuò)散層時，可實現(xiàn)有利于重量減輕和小型化并且同時具有高的正極比容量的金屬-空氣電池。圖15為對go和ns-go的固態(tài)核磁共振(nmr)分析的結(jié)果。圖16為對ns-go和ns-rgo的固態(tài)nmr分析的結(jié)果。在圖15中，go為作為圖2a中描述的起始材料的go粉末。在圖15和16中，ns-go對應(yīng)于圖3c中描述的pgo。在圖16中，ns-rgo對應(yīng)于圖3e中描述的rgo。圖15和16各自中的固態(tài)nmr譜為13c交叉極化-魔角旋轉(zhuǎn)(自旋)(cp-mas)nmr譜。參照圖15和16，可見，go、ns-go和ns-rgo的固態(tài)nmr分析看來彼此不同。在圖15中，go圖和ns-go圖之間的差異可為通過反溶劑沉淀過程改變表面性質(zhì)和材料構(gòu)造/性質(zhì)的結(jié)果。在圖16中，ns-go圖和ns-rgo圖之間的差異可為還原過程的結(jié)果。圖17和18為對go和ns-go的固態(tài)nmr分析的結(jié)果的圖。在圖17和18中，顯示分離的峰的位置和形狀。下表4由圖17和18獲得且為由go和ns-go樣品檢測的峰的面積、中心位置、寬度和高度的總結(jié)。峰的面積和高度為相對值。c＝c峰含量是基于峰面積的，且c-o峰比率為c-o峰面積對c＝c峰面積的比率。表4如從表4可見的，在go的c-o峰比率高達(dá)0.67時，根據(jù)實施方式形成的ns-go的c-o峰比率為0.29。不受理論約束，對于通過反溶劑方法形成的ns-go，與sp2峰比率即c＝c鍵合比率相比，c-o鍵合比率相對低。因此，ns-go的c-o鍵對c＝c鍵的比率(c-o/c＝c)可為約0.5或更小。所述多孔層可通過使用ns-rgo形成。圖19a和19b顯示對氧化石墨烯go、ns-go、t-rgo和ns-rgo的x射線光電子能譜法(xps)分析的結(jié)果的圖。氧化石墨烯go、ns-go和ns-rgo與圖15和16中描述的那些相同，且t-rgo與圖11中描述的t-rgo材料相同。參照圖19a和19b，可見，go和ns-go在氧的量方面和在表面上的氧的鍵合狀態(tài)方面是類似的。在c-o鍵合占據(jù)ns-go表面積的大部分時，c＝o鍵合的部分看來占據(jù)go中表面積的甚至更大的部分。對于ns-rgo的情況，碳/氧(c/o)比率看來大于其它樣品的碳/氧(c/o)比率。下表5由圖19a和19b獲得且為ns-rgo和t-rgo的材料構(gòu)造的總結(jié)。表5在表5中，ns-rgo的c1s/o1s比率計算為95.17/3.28＝29.02，且t-rgo的c1s/o1s比率計算為90.73/7＝12.96。因此，ns-rgo的碳/氧(c/o)比率看來是t-rgo的碳/氧(c/o)比率的約2.2倍大。根據(jù)實施方式，所述多孔層即ns-rgo層可通過合適的方法制造且可具有作為金屬-空氣電池的正極部分的優(yōu)良的(適當(dāng)?shù)?物理性質(zhì)。因此，當(dāng)將所述多孔層即ns-rgo層施用于金屬-空氣電池時，金屬-空氣電池的容量和能量密度可提高，充電/放電性質(zhì)可改善，并且可實現(xiàn)金屬-空氣電池的重量減輕和小型化。而且，可提供制造成本的減少和過程的簡化。另外，所述多孔層即ns-rgo層可為不包括粘合劑的不含粘合劑的材料層。在這種情況下，可從根本上防止由于副產(chǎn)物的形成引起的問題或者由于粘合劑引起的重量增加。應(yīng)理解，本文中描述的實施方式應(yīng)僅以描述性的意義考慮，而不是為了限制的目的。在各實施方式內(nèi)的特征或方面的描述應(yīng)被認(rèn)為可用于其它實施方式中的其它類似的特征或方面。例如，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，圖1、圖2a-2d、圖3a-3f和圖4a-4d的方法可以多種方式變化。而且，將理解，參照圖8-10描述的金屬-空氣電池的結(jié)構(gòu)可以多種方式改變。在具體的實例中，盡管在上述實施方式中所述多孔層被描述為不含粘合劑的材料層，但是可形成包括粘合劑的多孔層。換言之，與所述多孔層類似的膜可通過使用圖3e的rgo以及包括粘合劑和溶劑的混合材料形成，并且所述膜可施用于金屬-空氣電池。而且，反應(yīng)效率可通過如下改善：將金屬材料涂布或分散在正極層的表面上。而且，所述正極層可包括具有擴(kuò)大的層間隔的rgo和另外的材料(例如，金屬氧化物球、金屬氧化物棒、中空金屬氧化物球、中空金屬氧化物棒、或其組合)。另外，所述多孔層可施用于金屬-空氣電池并且也可施用于其它二次電池。盡管已經(jīng)參照附圖描述了實施方式，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，在不背離如所附權(quán)利要求限定的精神和范圍的情況下，可在其中進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的多種變化。當(dāng)前第1頁12