[發明專利]制備碳負載的錳氧化物催化劑的方法及其在可再充電鋰-空氣電池組中的用途

在審

• 申請號: 201380024657.5
• 申請日: 2013-04-30
• 公開（公告）號: CN104396054A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: A·加祖赫;H·加斯特格爾;C·卡瓦克里
• 申請（專利權）人: 巴斯夫歐洲公司
• 主分類號: H01M4/02
• 分類號: H01M4/02;H01M4/04;H01M4/36;H01M4/50;H01M4/58;B01J21/18;B01J23/16
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 張雙雙;劉金輝

1.一種制備碳負載的錳氧化物催化劑的方法，所述催化劑包含：

(A)呈導電多晶型的碳；和

(B)式(I)的錳氧化物：

MnO_x??(I)

其中x為1-2；

所述方法包括如下工藝步驟：

(a)在呈導電多晶型的碳于至少一種非質子極性溶劑中的懸浮液存在下還原高錳酸根MnO₄^-并形成其中錳的氧化態為2-4的碳負載的錳氧化物；

(b)分離所形成的碳負載的錳氧化物；和

(c)任選在100-600℃的溫度下對在工藝步驟(b)中分離的碳負載的錳氧化物進行熱處理。

2.根據權利要求1的方法，其中呈導電多晶型的碳選自炭黑。

3.根據權利要求1或2的方法，其中在工藝步驟(a)中，所述非質子極性溶劑為丙酮。

4.根據權利要求1-3中任一項的方法，其中工藝步驟(a)中的高錳酸根MnO₄^-的還原在其量基于所述非質子極性溶劑總和為0.001-10重量％的水存在下進行。

5.根據權利要求1-4中任一項的方法，其中工藝步驟(a)在20-80℃的溫度下進行。

6.根據權利要求1-5中任一項的方法，其中在工藝步驟(a)中，在20-55℃的溫度下，將處于丙酮中的KMnO₄溶液滴加至炭黑于丙酮中的懸浮液中。

7.一種可由根據權利要求1-6中任一項的方法獲得的碳負載的錳氧化物催化劑，其包含：

(A)呈導電多晶型的碳；和

(B)式(I)的錳氧化物：

MnO_x??(I)

其中x為1-2。

8.一種碳負載的錳氧化物催化劑，其包含：

(A)呈導電多晶型的碳；和

(B)式(I)的錳氧化物：

MnO_x??(I)

其中x為1-2；

其中所述催化劑通過包括如下工藝步驟的方法制備：

(a)在呈導電多晶型的碳于至少一種非質子極性溶劑中的懸浮液存在下還原高錳酸根MnO₄^-并形成其中錳的氧化態為2-4的碳負載的錳氧化物；

(b)分離所形成的碳負載的錳氧化物；和

(c)任選在100-600℃的溫度下對在工藝步驟(b)中分離的碳負載的錳氧化物進行熱處理。

9.一種氣體擴散電極，其包含根據權利要求7或8的碳負載的錳氧化物催化劑和至少一種固體介質，其中氣體可擴散通過該固體介質且所述固體介質任選用作所述碳負載的錳氧化物催化劑的載體。

10.根據權利要求9的氣體擴散電極在制備電化學電池中的用途。

11.一種電化學電池，其包含至少一個根據權利要求9的氣體擴散電極。

12.根據權利要求11的電化學電池在可再充電鋰-空氣電池組中的用途。

13.一種可再充電鋰-空氣電池組，其包含至少一個根據權利要求11的電化學電池。

14.根據權利要求11的電化學電池在機動車輛、由電動機操作的自行車、飛行器、船舶或固定能量儲存裝置中的用途。