[發(fā)明專利]一種鎳錳氧化物催化劑及其制備方法和應(yīng)用、鋁空氣電池

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110262811.9
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN112928286A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧惠民;鄧佳瑤;盧小溪;曹媛
• 申請（專利權(quán)）人: 濟(jì)南易航新材料科技有限公司
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M4/90;H01M12/06
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 趙琪

本發(fā)明提供了一種鎳錳氧化物催化劑及其制備方法和應(yīng)用、鋁空氣電池，屬于鋁空氣電池領(lǐng)域。包括以下步驟：將α?MnO₂粉末、NiO粉末和醇類溶劑混合后再除去醇類溶劑，得到混合粉末；將所述混合粉末進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，得到所述鎳錳氧化物催化劑，所述高溫?zé)Y(jié)的溫度為550～600℃，時間為10～12h。制備得到的NiMn₂O₄?Ni₆MnO₈?NiMnO₃催化劑具有納米棒狀結(jié)構(gòu)，棒狀形貌有利于氧氣在催化劑中傳輸；具有良好的氧還原催化性能，催化活性可以與商業(yè)化的20wt％Pt/C催化劑相媲美；作為鋁空氣電池陰極材料，在低溫環(huán)境下均表現(xiàn)出優(yōu)異的放電性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋁空氣電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鎳錳氧化物催化劑及其制備方法和應(yīng)用、鋁空氣電池。

背景技術(shù)

當(dāng)今社會對能源的需求越來越高，然而當(dāng)前人類所依靠的煤、石油、天然氣等化石能源的儲量有限，能源危機(jī)日趨嚴(yán)峻，此外其燃燒將會產(chǎn)生大量溫室氣體，加劇地球的溫室效應(yīng)，污染環(huán)境，因此急需發(fā)展化石燃料的替代品。新興能源包括風(fēng)能、水能、太陽能和地?zé)崮艿龋m然具有清潔、高效、可再生、低成本等優(yōu)勢，卻也具有分散性、間歇性、穩(wěn)定性差等不足，很難直接利用，通常需要儲能系統(tǒng)配合存儲進(jìn)行開發(fā)利用。

金屬鋁空氣電池，由于具有低成本、與鋰(3.86Ah/g)相當(dāng)?shù)母叩睦碚撃芰棵芏?2.98Ah/g)，對環(huán)境污染小且可循環(huán)利用的特點(diǎn)，被譽(yù)為“21世紀(jì)綠色能源”，是化石燃料的有力替代品。陰極催化劑的催化活性是直接影響鋁空氣電池性能的重要因素。當(dāng)前公認(rèn)性能較好的、最常使用的催化劑為貴金屬催化劑，包括金屬鉑、鈀、金、銀等，但其儲量低、成本高、服役壽命短限制了其商業(yè)化發(fā)展。

但是現(xiàn)有的陰極催化劑存在低溫下催化效果不佳的問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種鎳錳氧化物催化劑及其制備方法和應(yīng)用、鋁空氣電池。本發(fā)明制得的鎳錳氧化物催化劑低溫下催化效果好。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種鎳錳氧化物催化劑的制備方法，包括以下步驟：

將α-MnO₂粉末、NiO粉末和醇類溶劑混合后再除去醇類溶劑，得到混合粉末；

將所述混合粉末進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，得到所述鎳錳氧化物催化劑，所述高溫?zé)Y(jié)的溫度為550～600℃，時間為10～12h。

優(yōu)選地，由室溫升溫至所述高溫?zé)Y(jié)的溫度的升溫速率為4～5℃/min。

優(yōu)選地，所述α-MnO₂粉末與NiO粉末的摩爾比為2～2.5:1～0.5。

優(yōu)選地，所述α-MnO₂粉末的粒徑為0～5μm，所述α-MnO₂粉末的粒徑不為0μm。

優(yōu)選地，所述NiO粉末的粒徑為0～5μm，所述NiO粉末的粒徑不為0μm。

本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述制備方法制得的鎳錳氧化物催化劑，包括NiMn₂O₄、Ni₆MnO₈和NiMnO₃，具有納米棒狀結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述的鎳錳氧化物催化劑作為空氣陰極催化劑在鋁空氣電池中的應(yīng)用。

本發(fā)明還提供了一種鋁空氣電池，包括鋁空氣電池陰極材料、鋁陽極和電解液，所述鋁空氣電池陰極材料包含上述技術(shù)方案所述的鎳錳氧化物催化劑。

優(yōu)選地，所述鋁空氣電池陰極材料包括催化層、集流層和氣體擴(kuò)散層，所述催化層中含有所述鎳錳氧化物催化劑。