[發明專利]一種基于三維碳納米管結構的鋰空氣電池及其制備方法

無效

• 申請號: 201210439904.5
• 申請日: 2012-11-07
• 公開（公告）號: CN102983380A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 孫丹;沈越;黃云輝
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01M12/08
• 分類號: H01M12/08;H01M4/86
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青

1.一種鋰空氣電池，其特征在于，正極采用三維結構碳納米管材料，隔膜為陶瓷電解質LISCON膜。

2.根據權利要求1所述的鋰空氣電池，其特征在于，所述三維結構碳納米管上沉積有催化劑，所述催化劑為金屬顆粒。

3.根據權利要求2所述的鋰空氣電池，其特征在于，所述三維結構碳納米管上沉積有催化劑，所述催化劑為金屬氧化物。

4.根據權利要求1、2或3所述的基于三維碳納米管結構的鋰空氣電池，其特征在于，電解液由N，N-二三氟甲磺酰亞胺鋰溶解于離子液體N-甲基，丙基哌啶雙三氟甲磺酰亞胺鹽中配置，N，N-二三氟甲磺酰亞胺鋰的摩爾質量濃度為0.1-0.3mol/L；鋰空氣電池正極采用泡沫鎳為集流體。

5.根據權利要求2所述的鋰空氣電池，其特征在于，金屬顆粒為鉑、金和鈀中的一種或幾種。

6.根據權利要求3所述的鋰空氣電池，其特征在于，氧化物是氧化鐵、三氧化二鐵、四氧化三鈷或氧化錳。

7.一種權利要求2所述的鋰空氣電池的制備方法，其特征在于，正極材料的制備過程為：

(1)將要沉積金屬的氯化鹽溶解于HCl中，HCl的摩爾百分比濃度為0.1～0.3mol·L^-1，形成金屬元素密度為2～5mg·mL^-的混合溶液；

(2)在步驟(1)得到的混合溶液中添加聚環氧乙烷，以控制形成的沉積過程中金屬顆粒的粒徑，聚環氧乙烷的添加量為10～30mg·mL^-1；

(3)將一塊三維碳納米管材料浸入混合溶液中，另一塊作為電化學沉積的對電極，沉積得到附著有金屬顆粒的三維碳納米管材料，以此作為正極材料，其中，金屬顆粒與三維碳納米管材料的質量比為1∶10～1∶1。

8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，HCl的摩爾百分比濃度為0.1mol·L^-1，金屬元素密度為2mg·mL^-的混合溶液；步驟(2)中聚環氧乙烷添加量為30mg·mL^-1。

9.一種權利要求3所述的鋰空氣電池的制備方法，其特征在于，正極材料的制備過程為：將金屬的硝酸鹽溶解于乙二醇中配制濃度為1*10^-2～5*10^-2mol/L的溶液，加入三維碳納米管材料；在混合溶液中加入氨水調節PH至7，將所得溶液超聲處理后取出三維碳納米管材料在還原性氣氛中燒結，即得到附著有金屬氧化物的三維碳納米管材料，以此作為正極材料。