[發明專利]一種用于水系鋅-空氣電池的Co-FPOH微球材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110284212.7
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN113078328B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 宋璐濤;呂建國;呂斌;和慶鋼;侯陽;張慶華;高翔
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01M4/90
• 分類號: H01M4/90;H01M4/88;H01M12/08
• 代理公司: 杭州宇信聯合知識產權代理有限公司 33401
• 代理人: 梁群蘭

1.一種用于水系鋅-空氣電池的Co-FPOH微球材料，其特征在于：所述Co-FPOH微球材料為Co摻雜在FPOH中而形成的一種微納米材料，呈微球狀結構，微球由二級納米顆粒交錯堆積而成，納米顆粒之間存在三維孔隙結構，微球表面起伏不平，具有粗糙的多孔納米結構；其中FPOH的化學式為Fe₅(PO₄)₄(OH)₃·H₂O；

所述Co-FPOH微球材料采用水油兩相水熱法合成，包括步驟：

1)將植酸和去離子水混合，攪拌，得到水相；

2)將硬脂酸鈷、硬脂酸鐵和甲苯混合，室溫下超聲數小時配置成分散均勻的甲苯溶液，為油相；

3)首先將步驟1)中所得的水相轉移到反應釜中，接著將步驟2)中所得的油相轉移到反應釜中，進行水油兩相水熱反應，反應結束，冷卻至室溫，收集沉在水底的最終產物，洗滌，干燥，研磨，得到所述Co-FPOH微球材料。

2.根據權利要求1所述的一種用于水系鋅-空氣電池的Co-FPOH微球材料，其特征在于：所述微球尺寸為3～4.5微米。

3.根據權利要求1所述的一種用于水系鋅-空氣電池的Co-FPOH微球材料，其特征在于：所述納米顆粒尺寸40～150nm。

4.根據權利要求1所述的一種用于水系鋅-空氣電池的Co-FPOH微球材料，其特征在于：所述Co-FPOH微球材料，放電容量值達到817mAh g^-1,在2mA cm^-2的電流密度下循環長達2500h，并且材料的峰功率密度達到了167.8Wh cm^-2。

5.根據權利要求1所述的一種用于水系鋅-空氣電池的Co-FPOH微球材料，其特征在于：步驟1)中植酸和去離子水的體積配比比例為0.30:20。

6.根據權利要求1所述的一種用于水系鋅-空氣電池的Co-FPOH微球材料，其特征在于：步驟2)中硬脂酸鈷、硬脂酸鐵和甲苯的配比比例為0.1mmol:0.2mmol:5mL。

7.根據權利要求1所述的一種用于水系鋅-空氣電池的Co-FPOH微球材料，其特征在于：步驟3)中水油兩相水熱反應的反應溫度為120～180℃、反應時間為12～24h。

8.權利要求1至7中任一項所述的Co-FPOH微球材料的應用，其特征在于，制備一種水系鋅-空氣電池的電極，其步驟包括：

I)將所述Co-FPOH微球材料與科琴黑混合；然后再加入Nafion溶液和異丙醇形成混合溶液；將混合溶液進行超聲，攪拌，震蕩，以形成分散均勻的鋅-空氣電池的正極漿料；

II)將正極漿料涂敷在泡沫鎳支撐的碳紙集流體上，并將該涂敷好的泡沫鎳支撐的碳紙集流體在烘箱中烘干。

9.根據權利要求8所述的Co-FPOH微球材料的應用，其特征在于：其中Co-FPOH、科琴黑、Nafion溶液和異丙醇的配比比例比為1mg:1mg:8μL:0.4mL。