[發明專利]金屬-有機框架材料作為堿金屬空氣電池負極保護材料的應用、堿金屬空氣電池

有效

• 申請號: 202010972993.4
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN112133918B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 康書文;謝海明;叢麗娜;孫立群
• 申請（專利權）人: 吉林省東馳新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/38;H01M12/08
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉奇

1.一種堿金屬空氣電池，包括正極、負極、電解液和隔膜，所述正極包括氣體電極、催化劑、第一粘結劑和導電填料，其特征在于，所述負極包括負極電極和負載在負極電極上的金屬-有機框架材料；所述負極電極為純鋰、純鈉、純鉀或堿金屬復合電極，所述堿金屬復合電極為銅、銀、金、鋁和碳材料中的一種或多種作為導電基底的堿金屬復合電極；

所述金屬-有機框架材料為MOF-801、MIL-160、UiO-66或MOF-303中的一種或多種，所述金屬-有機框架材料的比表面積為500 m²/g以上；

所述金屬-有機框架材料在堿金屬空氣電池負極上的負載厚度為30~300μm；

所述電解液包括電解液溶劑和堿金屬鹽；所述電解液溶劑包括四乙二醇二甲醚、二甲基亞砜、二乙二醇二甲醚、乙二醇二甲醚、N,N二甲基乙酰胺中的一種或多種；

所述堿金屬鹽為鋰鹽、鈉鹽或鉀鹽；所述鋰鹽包括三氟甲基磺酸鋰、雙三氟甲基磺酰亞胺鋰、高氯酸鋰、硝酸鋰、四氟硼酸鋰和二氟草酸硼酸鋰中的一種或多種；

所述鈉鹽包括三氟甲基磺酸鈉、雙三氟甲基磺酰亞胺鈉、高氯酸鈉、硝酸鈉、四氟硼酸鈉和二氟草酸硼酸鈉中的一種或多種；

所述鉀鹽包括三氟甲基磺酸鉀、雙三氟甲基磺酰亞胺鉀、高氯酸鉀、硝酸鉀、四氟硼酸鉀和二氟草酸硼酸鉀中的一種或多種；

所述氣體電極包括氧氣和空氣中的一種或多種；

所述催化劑包括碳材料、RuO₂、Ru、Au和MnOOH中的一種或多種；

所述第一粘結劑為堿金屬化nafion、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、海藻酸鈉和羧甲基纖維素中的一種或多種；

所述導電填料包括Super P 碳、乙炔黑、石墨、碳納米管、科琴黑、石墨烯、無定形碳和納米多孔碳中的一種或幾種。

2.根據權利要求1所述的堿金屬空氣電池，其特征在于，所述金屬-有機框架材料以料漿的形式使用，所述料漿中包括金屬-有機框架材料和有機溶劑；所述金屬-有機框架材料和有機溶劑的質量比為1:10~10:1。

3.根據權利要求2所述的堿金屬空氣電池，其特征在于，所述有機溶劑包括二甲基亞砜、N,N二甲基甲酰胺、N甲基吡咯烷酮和N,N二甲基乙酰胺中的一種或多種。

4.根據權利要求2所述的堿金屬空氣電池，其特征在于，所述料漿中還包括第二粘結劑，所述第二粘結劑包括堿金屬離子化的Nafion溶液、聚偏氟乙烯、羧甲基纖維素、海藻酸鈉和聚四氟乙烯中的一種或多種；所述第二粘結劑與金屬-有機框架材料的質量比為1:20~1:1。

5.根據權利要求1所述的堿金屬空氣電池，其特征在于，所述隔膜為聚丙烯膜或玻璃纖維膜。