[發(fā)明專利]一種鋰空氣電池正極材料制備方法以及鋰空氣電池在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201810097792.7 | 申請(qǐng)日： | 2018-01-31 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN108172844A | 公開（公告）日： | 2018-06-15 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 王芳;孟誠(chéng)誠(chéng);吳其興;曹慧群;吳磊;王慧;羅仲寬 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 深圳大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | H01M4/86 | 分類號(hào)： | H01M4/86;H01M4/88;H01M4/90;H01M12/08;B82Y30/00 |
| 代理公司： | 深圳市恒申知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 44312 | 代理人： | 王利彬 |
| 地址： | 518060 廣東*** | 國(guó)省代碼： | 廣東;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 鋰空氣電池 放電產(chǎn)物 正極材料 納米線 制備 浸泡 粗糙 催化活性位點(diǎn) 促進(jìn)催化劑 電化學(xué)能源 反應(yīng)活性位 納米線表面 納米線陣列 表面缺陷 存儲(chǔ)空間 低溫煅燒 多孔結(jié)構(gòu) 水熱過程 薄膜狀 電解液 氧空位 電極 可逆 晶型 還原 分解 | ||
本發(fā)明屬于電化學(xué)能源領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰空氣電池正極材料制備方法及鋰空氣電池。利用水熱過程制得的Co3O4@Ni納米線陣列具有較大的比表面積，利用低溫煅燒的過程造成了納米線的多孔結(jié)構(gòu)和理想的比表面，增大了電解液與電極的接觸面積，為ORR和OER過程提供了更多的反應(yīng)活性位點(diǎn)。浸泡處理之后，納米線表面變粗糙，粗糙的表面使得納米線的比表面積有所增大，提供了更多放電產(chǎn)物的存儲(chǔ)空間。且浸泡之后，Co3O4被還原，氧空位和表面缺陷增多，催化活性位點(diǎn)增多，利于促進(jìn)催化劑表面弱晶型薄膜狀放電產(chǎn)物的可逆形成與分解，使得鋰空氣電池的整體性能明顯提升。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于電化學(xué)能源領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰空氣電池正極材料制備方法及鋰空氣電池。
背景技術(shù)
鋰空氣電池具有超高的能量密度，是鋰離子電池的6-9倍，幾乎與傳統(tǒng)化石燃料汽油相當(dāng)，有望成為新型電動(dòng)汽車的主要?jiǎng)恿碓矗虼顺蔀閲?guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。
鋰空氣電池采用金屬鋰作為負(fù)極，多孔擴(kuò)散層為空氣正極，在放電過程中將鋰和氧氣的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能，并且在充電的過程中通過分解放電產(chǎn)物(非水體系的Li2O2和水體系中的LiOH)來存儲(chǔ)電能。由于放電產(chǎn)物的不可溶性和絕緣性導(dǎo)致其不可逆分解和分解不完全，最終導(dǎo)致較差的可逆性和循環(huán)穩(wěn)定性。
在鋰空氣電池中，碳材料由于具有導(dǎo)電性高、氧吸附能力強(qiáng)、氧還原活性好、成本低等特性而廣泛用作正極材料的制備，常見的有炭黑、介孔碳、碳納米管、碳纖維及石墨烯等。然而，碳材料在放電過程中會(huì)促進(jìn)電解液分解生成Li2CO3和LiRCO3等副產(chǎn)物，充電過程中Li2CO3分解會(huì)導(dǎo)致充電電壓超過4V，同時(shí)在超過3.5V時(shí)，碳材料也容易分解，從而降低庫(kù)倫效率影響電池性能。
因此，以金屬為基底，過渡金屬氧化物作催化劑的自支撐型非碳正極材料逐漸出現(xiàn)在大家的視野。但是，目前的非碳正極材料在減少副產(chǎn)物的同時(shí)，過渡金屬氧化物較差的導(dǎo)電性又限制了鋰空氣電池的放電過程，影響電池的整體性能。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種鋰空氣電池正極材料制備方法及鋰空氣電池，旨在解決現(xiàn)有的鋰空氣電池非碳正極導(dǎo)電性差，限制了鋰空氣電池的放電過程，而影響電池的整體性能的問題。
本發(fā)明提供的一種鋰空氣電池正極材料制備方法，所述方法包括：
利用水熱反應(yīng)在泡沫鎳基底上生長(zhǎng)Co3O4前驅(qū)體；
對(duì)所述Co3O4前驅(qū)體進(jìn)行煅燒，使所述Co3O4前驅(qū)體轉(zhuǎn)化為Co3O4，獲得Ni負(fù)載Co3O4；
將所述Ni負(fù)載Co3O4浸泡于NaBH4溶液中，取出后用去離子水清洗、干燥處理，獲得鋰空氣電池非碳正極材料。
進(jìn)一步地，在所述利用水熱反應(yīng)在泡沫鎳基底上生長(zhǎng)Co3O4前驅(qū)體之前，所述方法還包括：對(duì)泡沫鎳材料進(jìn)行預(yù)處理，獲得所述泡沫鎳；具體包括：
將所述泡沫鎳材料裁剪成預(yù)設(shè)尺寸，置入有機(jī)溶劑中超聲浸泡3-10min，用去離子水沖洗后，置于濃度為1-10mol/L的HCl溶液中超聲清洗10-30min，依次用乙醇、水沖洗，干燥處理，獲得所述泡沫鎳。
進(jìn)一步地，所述利用水熱反應(yīng)在泡沫鎳基底上生長(zhǎng)Co3O4前驅(qū)體具體包括：
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