[發明專利]一種金屬空氣電池陰極材料的制備方法及其應用

在審

• 申請號: 202110064605.7
• 申請日: 2021-01-18
• 公開（公告）號: CN112909269A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 李小鵬;林超
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: H01M4/90
• 分類號: H01M4/90;H01M12/06
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 許亦琳;余明偉

1.一種氮摻雜碳負載的鈷基催化劑的制備方法，包括以下步驟：

1)提供混合溶液進行水熱反應后，干燥獲得固體產物A，所述混合溶液包括N-甲基吡咯烷酮的甲醇溶液、二甲基咪唑、鋅鹽、鈷鹽；

2)將固體產物A與有機溶劑混合后，加入NaCl飽和鹽溶液進行攪拌反應，過濾、干燥、焙燒、冷卻，獲得固體產物B；

3)將固體產物B與水混合后，過濾、干燥，以提供催化劑。

2.根據權利要求1所述的一種氮摻雜碳負載的鈷基催化劑的制備方法，其特征在于，步驟1)中包括以下條件中任一項或多項：

A1)所述N-甲基吡咯烷酮的甲醇溶液中，所述N-甲基吡咯烷酮與甲醇的體積之比為1：0.9-1.1；

A2)所述鋅鹽選自硫酸鋅、乙酸鋅、硝酸鋅或氯化鋅中的一種；

A3)所述鈷鹽選自硫酸鈷、乙酸鈷、硝酸鈷或氯化鈷中的一種；

A4)所述N-甲基吡咯烷酮的甲醇溶液加入的體積mL與二甲基咪唑加入的質量g之比為40：0.8-1.6；

A5)所述N-甲基吡咯烷酮的甲醇溶液加入的體積mL與鋅鹽加入的質量g之比為40：0.4-1.6；

A6)所述N-甲基吡咯烷酮的甲醇溶液加入的體積mL與鈷鹽加入的質量g之比為40：0.1-1.6；

A7)所述水熱反應的反應溫度為100-130℃，所述水熱反應的反應時間為0.5-12h；

A8)所述干燥的反應溫度為60-100℃，所述干燥的反應時間為0.5-12h。

3.根據權利要求1所述的一種氮摻雜碳負載的鈷基催化劑的制備方法，其特征在于，步驟2)中包括以下條件中任一項或多項：

B1)所述有機溶劑選自甲醇、乙醇、異丙醇、乙二醇或丙酮中的一種；

B2)所述有機溶劑加入的體積mL與固體產物A加入的質量g之比為20：0.2-2；

B3)所述NaCl飽和鹽溶液加入的體積mL與固體產物A加入的質量g之比為100：0.2-2；

B4)所述攪拌反應的反應時間為25-35min；

B5)所述干燥的溫度為50-80℃，所述干燥的時間為2-24h；

B6)所述焙燒的溫度為700-900℃，所述焙燒的時間為1-5h，所述焙燒的氣氛為氮氣氣氛。

4.根據權利要求1所述的一種氮摻雜碳負載的鈷基催化劑的制備方法，其特征在于，步驟3)中包括以下條件中任一項或多項：

C1)所述固體產物B加入的質量g與水加入的體積mL之比為2：190-210；

C2)所述干燥的溫度為50-80℃，所述干燥的時間為2-12h。

5.一種氮摻雜碳負載的鈷基催化劑，由根據權利要求1-4任一所述的方法制備獲得。

6.根據權利要求5所述的氮摻雜碳負載的鈷基催化劑在金屬空氣電池中作為金屬空氣電池陰極材料的用途。

7.一種金屬空氣電池，包括有權利要求6所述的金屬空氣電池陰極材料。

8.一種金屬空氣電池的制備方法，包括以下步驟：

A)提供堿性陽極電解液和酸性陰極電解液，所述堿性陽極電解液包括堿液和鋅鹽溶液，所述酸性陰極電解液包括酸液和鋅鹽溶液；

B)在堿性陽極電解液與酸性陰極電解液之間設有分離隔膜，所述堿性陽極電解液內設有金屬陽極，所述酸性陰極電解液內設有權利要求6所述的金屬空氣電池陰極材料，以提供金屬空氣電池。