[發明專利]鋅空氣電池用空氣電極及其制備方法

有效

• 申請號: 202010315780.4
• 申請日: 2020-04-21
• 公開（公告）號: CN111509239B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 呼繼梅;林梓彬;陳冬芬;黎偉琪
• 申請（專利權）人: 蔚藍（廣東）新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M4/86;H01M4/90;H01M12/06
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 張艷美;侯柏龍

本發明提供了一種鋅空氣電池用空氣電極的制備方法，其步驟包括：(1)利用碳粉與錳鹽、鎳鹽、銀鹽制備催化劑；(2)利用六水合硝酸鋅與2?甲基咪唑制備MOFs；(3)將催化劑與MOFs煅燒制備MOFs包覆催化劑；(4)將酒精、PTFE乳液、碳粉及MOFs包覆催化劑形成的漿液噴涂于集流體的防水層一側，經輥壓后制得鋅空氣電池用空氣電極，該鋅空氣電池用空氣電極具有較優的電性能。另，本發明還提供了一種由上述鋅空氣電池用空氣電極的制備方法所制得的鋅空氣電池用空氣電極。

技術領域

本發明涉及空氣電極制備技術領域，具體地涉及一種鋅空氣電池用空氣電極及其制備方法。

背景技術

鋅空氣電池是一種以金屬鋅作為陽極活性物質，空氣中氧氣作為陰極活性物質，堿性氫氧化鉀溶液為電解質溶液的電化學反應裝置，由于其具有能量密度高、電解液穩定、成本低等優點，從而得到人們廣泛的研究。

空氣電極是鋅空氣電池的重要組成部分，在電池放電過程中，空氣電極作為陰極，氧氣沿電極表面擴散進入電極內部，在催化劑的作用下發生還原反應，該還原反應是實現能量轉換的一個重要步驟，還原反應的快慢直接決定鋅空氣電池的能量輸出，而催化劑的催化效率直接影響還原反應的快慢。為了提高鋅空氣電池的電性能，人們努力改良空氣電極的制備方法。現有技術中，一般在空氣電極的制備過程中通過加入貴金屬鉑/碳和氧化銥改良催化劑的催化活性，但是貴金屬鉑/碳和氧化銥的高昂價格以及較差的穩定性能使得實際應用受到了極大的限制。

因此，亟需一種鋅空氣電池用空氣電極的制備方法以克服上述現有技術的不足。

發明內容

本發明的目的是提供一種鋅空氣電池用空氣電極的制備方法，借由該方法制得的鋅空氣電池用空氣電極具有較優的電性能。

本發明的另一目的是提供一種鋅空氣電池用空氣電極，該鋅空氣電池用空氣電極具有較優的電性能。

為實現上述目的，本發明提供了一種鋅空氣電池用空氣電極的制備方法，其步驟包括：

(1)將碳粉與錳鹽、鎳鹽、銀鹽混合均勻，加入去離子水形成混合溶液，于一定溫度下攪拌，經干燥、燒結處理后制得催化劑；

(2)將六水合硝酸鋅與2-甲基咪唑加入到甲醇中，攪拌均勻溶解后于室溫下靜置，經離心、干燥、煅燒處理后制得MOFs；

(3)將MOFs加入到催化劑中，經球磨、煅燒、過篩處理后制得MOFs包覆催化劑；

(4)將酒精、PTFE乳液、碳粉及MOFs包覆催化劑攪拌均勻后得到漿液，將漿液噴涂于集流體的防水層一側，經輥壓后制得鋅空氣電池用空氣電極。

與現有技術相比，本發明提供的鋅空氣電池用空氣電極的制備方法，先利用碳粉與錳鹽、鎳鹽、銀鹽制備催化劑，再利用六水合硝酸鋅與2-甲基咪唑制備有機金屬骨架材料(MOFs)，將催化劑與MOFs煅燒制備MOFs包覆催化劑，然后將酒精、PTFE乳液、碳粉及MOFs包覆催化劑形成的漿液噴涂于集流體的防水層一側，經輥壓后制得鋅空氣電池用空氣電極。由于MOFs具有超高的比表面積、靈活可調的孔結構，因此將MOFs加入到催化劑中使制備的MOFs包覆催化劑具有納米多孔結構、超高的比表面積、均勻的孔尺寸，從而有利于反應氣體在催化劑體相中的擴散，提高催化效率，從而達到降低單位面積上的電流大小，延緩鈍化的發生，增加活性物質的放電容量的目的，進而提高鋅空氣電池用空氣電極的電性能。

較佳地，按重量份數計，步驟(1)中碳粉的用量為10-20份、錳鹽的用量為20-40份、鎳鹽的用量為1-3份、銀鹽的用量為4-6份、去離子水的用量為50-80份；具體地，錳鹽可為硫酸錳、硝酸錳、氯化錳、碳酸錳中的任一種，鎳鹽可為硫酸鎳、硝酸鎳、氯化鎳中的任一種，銀鹽可為硫酸銀、硝酸銀、氯化銀中的任一種。

具體地，步驟(1)中攪拌的溫度為60-100℃，時間為8-10h。