[發(fā)明專利]電極材料及其制備方法和應用、鈉-空氣電池在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202011586456.2 | 申請日： | 2020-12-29 |
| 公開（公告）號： | CN112687898A | 公開（公告）日： | 2021-04-20 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 許冠南;康瑤 | 申請（專利權(quán)）人： | 澳門大學 |
| 主分類號： | H01M4/90 | 分類號： | H01M4/90;H01M12/08;B82Y30/00;B82Y40/00 |
| 代理公司： | 成都超凡明遠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51258 | 代理人： | 王暉;曹桓 |
| 地址： | 中國澳門*** | 國省代碼： | 澳門;82 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 電極 材料 及其 制備 方法 應用 空氣 電池 | ||
本發(fā)明公開了一種電極材料及其制備方法和應用、鈉?空氣電池。該電極材料的晶胞結(jié)構(gòu)為[Fe(CN)6]空位的缺陷普魯士藍結(jié)構(gòu)。以該電極材料作為空氣電極材料，來制備鈉?空氣電池，能夠有效提高鈉?空氣電池的放電平臺、能量密度和放電容量，還能夠在一定程度上提供較高的電導率并降低電池內(nèi)阻的同時，有效減小電解液對電極的腐蝕，從而提高電池的性能，對鈉?空氣電池的商業(yè)化具有重要的意義。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及空氣電池技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種電極材料及其制備方法和應用、鈉-空氣電池。
背景技術(shù)
隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，能源危機和空氣污染已成為制約全球經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重大問題，為提高汽車產(chǎn)業(yè)競爭力、保障能源安全和發(fā)展低碳經(jīng)濟，新能源汽車產(chǎn)業(yè)化已成為國際汽車產(chǎn)業(yè)界的戰(zhàn)略共識和我國科技發(fā)展的重大戰(zhàn)略需求。當前新能源汽車的動力和儲能系統(tǒng)雖然以鋰離子電池為主，但因存在初期購置成本高，充電時間長(3-4)小時，比能量密度低(150-200瓦時/公斤)，電動汽車的續(xù)航里程短，充電配備設(shè)施少，存在安全隱患等商業(yè)化瓶頸，使其市場認可度較低。因此，開發(fā)適用于電動汽車的高能量密度電池體系是擺在科研工作者面前的迫切任務。
金屬-空氣電池因具有比已經(jīng)商業(yè)化的鋰離子電池高3-10倍的能量密度而成為當今的研究熱點，是在新能源汽車的電源體系中可以與石油相媲美并被寄予厚望的儲能裝置。其中，鋰-空氣電池因具有較高的能量密度受到大家的廣泛關(guān)注，然而由于全球的金屬鋰資源儲量有限，大規(guī)模應用必將帶來成本問題。另外，鋰-空氣電池相對鈉-空氣電池有較高的過電位，導致較低的能量效率。雖然在理論上鋰-空氣電池能量密度更高，但是在實驗中鈉-空氣電池已經(jīng)實現(xiàn)了比鋰-空氣電池更高的能量密度。總之，鈉-空氣電池具有能量效率高(過電位較低)、循環(huán)性能好(超氧化鈉的穩(wěn)定性較好)、價格更便宜(鈉元素的儲量豐富)等優(yōu)點，其在電動汽車上具有較大的應用前景。因此，開展與鈉-空氣電池應用相關(guān)的研究對解決能源危機和環(huán)境污染具有重要意義。
然而，目前的鈉空氣電池存在一個普遍的挑戰(zhàn)，即空氣電極的催化效率和穩(wěn)定性不好。具體表現(xiàn)以下為：第一，目前的催化劑催化效率差，不能滿足電池在充放電過程中的能量效率；第二，催化劑的穩(wěn)定性不夠，絕大多數(shù)氧化物和碳材料容易在酸堿溶液中腐蝕，從而導致催化劑的催化效率和穩(wěn)定性降低。
因此，亟需一種催化效率高和穩(wěn)定性好的空氣電極材料。
鑒于此，特提出本發(fā)明。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種電極材料及其制備方法和應用、鈉-空氣電池，以改善以上技術(shù)問題中的至少一個技術(shù)問題。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：
第一方面，本發(fā)明提供了一種電極材料，其晶胞結(jié)構(gòu)為[Fe(CN)6]空位的缺陷普魯士藍結(jié)構(gòu)。
可選地，[Fe(CN)6]空位為Fe2+空位。
可選地，電極材料為納米顆粒，優(yōu)選地，所述電極材料的粒徑大小為1～100nm。
第一方面，本發(fā)明提供了上述電極材料的制備方法，其包括：將晶胞結(jié)構(gòu)為普魯士藍結(jié)構(gòu)的化合物氧化后，得到具有缺陷普魯士藍結(jié)構(gòu)的化合物。
可選地，晶胞結(jié)構(gòu)為普魯士藍結(jié)構(gòu)的化合物主要由以下步驟制備得到：將金屬鹽和亞鐵氰酸鹽進行反應。
可選地，金屬鹽和亞鐵氰酸鹽在溶液體系中進行反應。
可選地，先將金屬鹽溶解于溶劑中，再加入亞鐵氰酸鹽進行反應，得到沉淀物。
可選地，金屬鹽為鎳鹽、鈷鹽或鐵鹽；可選地，金屬鹽為鎳、鈷、鐵的硝酸鹽、硫酸鹽或氯化物。
可選地，亞鐵氰酸鹽包括亞鐵氰化鉀和亞鐵氰化鈉中的至少一種。
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