[發(fā)明專利]一種同時兼具氧化還原介質(zhì)和鋰金屬保護劑功效的鋰空氣電池用二茂釕添加劑

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• 申請日: 2021-06-23
• 公開（公告）號: CN113540566A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設計）人: 和慶鋼;唐藝釗;謝健
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M12/08
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

1.一種同時兼具氧化還原介質(zhì)和鋰金屬保護劑功效的鋰空氣電池用二茂釕添加劑，其特征在于，可應用于以碳棒修飾RuO₂/MnO₂分級結構RuO₂/MnO₂@NC作為正極材料的鋰空氣電池。

2.根據(jù)權利要求1所述的同時兼具氧化還原介質(zhì)和鋰金屬保護劑功效的鋰空氣電池用二茂釕添加劑，其特征在于，將二茂釕添加劑溶解在常規(guī)鋰空氣電池用電解液中；所述的常規(guī)鋰空氣電池用電解液為將1M雙三氟甲磺酰亞胺鋰溶解于四乙二醇二甲醚中得到。

3.根據(jù)權利要求2所述的同時兼具氧化還原介質(zhì)和鋰金屬保護劑功效的鋰空氣電池用二茂釕添加劑，其特征在于，電解液中添加劑濃度為0.01～0.5M。

4.根據(jù)權利要求1所述的同時兼具氧化還原介質(zhì)和鋰金屬保護劑功效的鋰空氣電池用二茂釕添加劑，其特征在于，所述的RuO₂/MnO₂@NC具有三維分級結構，是以氮摻雜的三維碳陣列為基底，在碳陣列表面逐步沉積MnO₂和吸附RuO₂制備得到。

5.根據(jù)權利要求4所述的同時兼具氧化還原介質(zhì)和鋰金屬保護劑功效的鋰空氣電池用二茂釕添加劑，其特征在于，所述RuO₂/MnO₂@NC的制備包括如下步驟：

1)以吡咯，二水合磷酸二氫鈉，十二水合磷酸氫二鈉和4-甲苯磺酸鈉的混合溶液為電解液，通過計時電壓法，在經(jīng)過潔凈處理且?guī)в袠O耳的碳紙表面經(jīng)電聚合制備三維聚吡咯陣列，電聚合施加電壓為0.65～0.75V(vs SCE)；

2)以三維聚吡咯陣列為前驅(qū)體，在N₂保護的氛圍中，400～900℃的高溫條件下，煅燒1～6個小時，得到氮摻雜的三維碳陣列；

3)將步驟2)所得產(chǎn)物浸沒于0.01～0.5M的高錳酸鉀溶液中，加熱并攪拌1.5～9h以沉積MnO₂；4)將步驟3)所得產(chǎn)物浸沒于0.1～0.5mg/mL的RuCl₃水溶液，緩慢攪拌1～6h以沉積RuO₂顆粒從而制備RuO₂/MnO₂@NC。

6.根據(jù)權利要求1所述的同時兼具氧化還原介質(zhì)和鋰金屬保護劑功效的鋰空氣電池用二茂釕添加劑，其特征在于，所述的鋰空氣電池放電產(chǎn)物在充電反應中的分解路徑為：二茂釕經(jīng)電化學反應首先轉(zhuǎn)化為氧化態(tài)，再氧化放電產(chǎn)物，二茂釕充當中間介質(zhì)。

7.根據(jù)權利要求1所述的同時兼具氧化還原介質(zhì)和鋰金屬保護劑功效的鋰空氣電池用二茂釕添加劑，其特征在于，鋰空氣電池的負極表面形成穩(wěn)定的LiF層。