[發明專利]鋰空氣電池陰極用鈣鈦礦結構硫化物催化劑材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710343249.6
• 申請日: 2017-05-16
• 公開（公告）號: CN107221684B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 原鮮霞;李姝玲;徐進;楊軍;馬紫峰
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H01M4/90
• 分類號: H01M4/90
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 蔣亮珠

1.一種鈣鈦礦結構硫化物催化劑材料在鋰空氣電池陰極上的應用，該催化劑材料的分子通式為ABS₃，其中，A為金屬或非金屬陽離子，B為金屬或非金屬陽離子，S為硫離子，A和B的總的化學價等于+6價，所述材料為鈣鈦礦結構硫化物，其特征在于，所述的催化劑材料用作鋰空氣電池的陰極；

所述的金屬包括Ca、Sr、Ba、Pb、Sn、Ti、Zr或Hf，所述的非金屬陽離子包括(NH₃NH₃)²⁺。

2.根據權利要求1所述的鈣鈦礦結構硫化物催化劑材料在鋰空氣電池陰極上的應用，其特征在于，所述催化劑材料的制備方法包括溶劑熱法、ABX₃硫化法，其中X為非硫元素，或高溫固相合成法。

3.根據權利要求2所述的鈣鈦礦結構硫化物催化劑材料在鋰空氣電池陰極上的應用，其特征在于，所述的溶劑熱法包括以下步驟：按照化學計量比稱取A源、B源和硫源并均勻分散于溶劑中，然后轉移至高壓反應釜中加熱到100-300℃，保溫5-50h，之后自然冷卻到室溫，經反復洗滌并干燥后得到催化劑；

其中，A源、B源包括A和B的金屬單質、A和B的氯化物、碳酸鹽、硝酸鹽、醋酸鹽或金屬有機化合物；硫源包括硫單質、硫脲及硫代乙酰胺；溶劑包括去離子水或有機溶劑。

4.根據權利要求2所述的鈣鈦礦結構硫化物催化劑材料在鋰空氣電池陰極上的應用，其特征在于，所述的ABX₃硫化法由相應的ABX₃在高溫下與硫源反應制得，主要包括以下步驟：將相應的ABX₃粉末置于高溫反應容器中，引入硫源，升溫至300-1600℃，保溫2-300h，隨后自然冷卻得到催化劑；

其中，X包括S的同族元素或鹵素；硫源包括硫單質、H₂S或CS₂。

5.根據權利要求2所述的鈣鈦礦結構硫化物催化劑材料在鋰空氣電池陰極上的應用，其特征在于，所述的高溫固相合成法包括以下步驟：將A源、B源和硫源充分研磨后冷壓，之后裝入高溫反應器中，加熱至300-1500℃并保溫2-84h，反應結束后冷卻至室溫，將所得產物研磨后在惰性氣氛下于400-1500℃下進行1-40h的熱處理，得到催化劑；

其中，A源、B源包括A和B的金屬單質、氧化物、硫化物、鹽或金屬有機化合物；硫源包括硫單質、A和B的硫化物、或硫脲。