[發明專利]一種石墨烯表面包附的金屬空氣電池負極(Mg、Al、Zn、Fe)微納米材料的機械粉碎方法

有效

• 申請號: 201610685726.2
• 申請日: 2016-08-15
• 公開（公告）號: CN106270535B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 李春生;孫嬿;王莉娜;馬雪剛;馮佳;王通;毛曉亮
• 申請（專利權）人: 蘇州科技大學
• 主分類號: B22F9/04
• 分類號: B22F9/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種石墨烯表面包附的金屬空氣電池負極(Mg、Al、Zn、Fe)微納米材料的機械粉碎方法，本發明采用機械粉碎方法來制備金屬空氣電池的負極材料，該方法成本低、條件可控、結構控制容易、產品純度高等優點；所制備負極材料為柿子狀結構，其由50～80nm顆粒組裝的柿子狀微米Mg、Al、Zn、Fe材料；石墨烯表面包附的金屬空氣電池負極(Mg、Al、Zn、Fe)微納米材料的特點是該材料顯著提高了負極微納米材料的電導率，利于提升納米材料的防腐性能，有效降低了材料的電極極化，從而為提升金屬空氣電池的綜合電化學性能典型良好的技術基礎和實踐經驗。

【技術領域】：本發明公開了一種石墨烯表面包附的金屬空氣電池負極(Mg、Al、Zn、Fe)微納米材料的機械粉碎方法，屬于金屬空氣電池負極納米材料制備技術領域。

【背景技術】：新型化學電源中，金屬空氣電池是利用Li、Mg、Al、Zn或Fe等高活性金屬為負極，而大氣中氧氣為正極材料的電池體系，擁有安全穩定、放電電流密度高、能量密度高等特點，而受到軍用和民用兩方面的廣泛應用。但該體系尚存的關鍵科學問題之一是：負極關鍵材料的使用率低、放電過程中容易鈍化、電極極化大的問題。因此，負極電極材料的小尺寸化和電導率的提高是提高金屬空氣電池負極利用率的重要途徑。

對于金屬空氣電池負極(Mg，Al，Zn，Fe)材料而言，常用的合成方法有球磨法(Zaluska A，Zaluski L，-Olsen JO.Structure，catalysis and atomic reactionson the nano-scale：a systematic approach to metal hydrides for hydrogenstorage.Appl Phys A 2001；72(2)：157-65)、氣相沉積法(Li WY，Li CS，Zhou CY，Ma H，Chen J.Metallic magnesium nano/mesoscale structures：their shape-controlledpreparation and Mg/air nattery applications.Angew Chem Int Ed 2006；45：6009-12.Li WY，Li CS，Ma H，Chen J.Magnesium nanowires：enhanced kinetics for hydrogenabsorption and desorption.J Am Chem Soc 2007；129：6710-11.Zhang K，Rossi C，Tenailleau C，Alphonse P.Aligned three-dimensional prismlike magnesiumnanostructures realized onto silicon substrate.Appl Phys Lett 2008；92(6)：063123.Zhu CY，Hosokai S，Matsumoto I，Akiyama T.Shape-controlled growth ofMgH₂/Mg nano/microstructures via hydriding chemical vapor deposition.CrystGrowth Des2010；10(12)：5123-8.Hu JQ，Chen ZG，Wang N，Song YL，Jiang H，SunYG.Large scaled hexagonal prismatic sub-micro sized Mg crystals by a vapor-liquid-solid process.Chem Commun 2009；30：4503-5.)、物理濺射法(Kooi BJ，Palasantzas G，De Hosson JTM.Gas-phase synthesis of magnesium nanoparticles：Ahigh-resolution transmission electron microscopy study.Appl Phys Lett 2006；89(16)：161914.Xin GB，Wang XJ，Wang CY，Zheng J，Li XG.Porous Mg thin films for Mg-air batteries.Dalton Trans 2013；42：16693-6.)、化學沉積法(Zhang YK，Liao SJ，FanYH，Xu J，Wang FD.Chemical reactivities of magnesium nanopowders.J NanopartRes2001；3(1)：23-26.)、電化學方法(Aguey-Zinsou KF，Ares-Fernández JR.Synthesisof colloidal magnesium：A near room temperature store for hydrogen.ChemMater2008；20(2)：376-8.Haas I，Gedanken A.Synthesis of metallic magnesiumnanoparticles by sonoelectrochemistry.Chem Commun 2008；15：1795-7.Cheng G，XuQ，Zhao X，Ding F，Zhang J，Liu XJ，et al.Electrochemical discharging performanceof 3D porous magnesium electrode in organic electrolyte.Trans Nonferrous MetSoc China 2013；23：1367-74.)等。但是常規微納米材料的合成方法的不足是產量小、且可重復性差。可見，Mg、Al、Zn、Fe的低成本、批量微納米化及高導電率表面包附仍然存在巨大挑戰。