[发明专利]一种锂-空气电池用正极及其制备和应用

权利要求书

1.一种锂-空气电池用正极，其特征在于，用于制备电极材料包括导电多孔材料和绝缘材料，二者质量比为5:1-1:1；所述的导电多孔材料为多孔碳材料或多孔碳材料与催化组分的复合物，其中催化组分占导电多孔材料质量分数的3-50%；所述的绝缘材料为筑孔无机材料或筑孔有机材料，绝缘材料用于正极成型时参与构建正极中气体传输孔道；即于正极成型时，绝缘材料和导电多孔材料共同构建正极中气体传输孔道。

2.根据权利要求1所述的正极，其特征在于，所述的筑孔无机材料为粒径为30nm-5um的无机纳米粉体，或孔径在10nm-1um的无机介孔分子筛材料，包括碳酸钙、碳酸钠、碳酸镁、硫酸钙、硫酸镁、硫酸钡、二氧化硅、氧化钛、氧化钙或氧化铝中的一种或多种；所述筑孔有机材料由聚砜、聚酮、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、聚偏氟乙烯、聚乙烯吡啶、聚丙烯腈、聚丙烯、聚乙烯、聚丁二烯或醋酸纤维素中的一种或多种有机聚合物制备而成。

3.根据权利要求1所述的正极，其特征在于，所述导电多孔材料中碳材料为粉体炭黑，介孔炭黑或线状碳纳米材料，包括KB600、KB300、BP2000、XC-72、Acetylene black、Alkaline-activated carbon、碳气凝胶或碳干凝胶、二氧化碳活化碳、介孔碳中、碳纳米管、碳纳米纤维中的一种或多种；催化组分为氮、硼、金属X或金属X的氧化物中的一种或多种，其中X包括Pt、Au、Pd、Mn、Zr、Co、Cr、Fe、Ni、Cu、Ir、Ru、Rh、Os、Ti、Sn、V、Mo、Se中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的正极，其特征在于，所述的正极由导电多孔材料、筑孔无机材料和粘结剂组成，其中导电多孔材料与无机材料质量之比为5:1-1:1，粘结剂在电极中所占质量分数为10-30%；

或者，由导电多孔材料、筑孔有机材料和粘结剂组成，其中导电多孔材料与筑孔有机材料质量之比为5:1-1:1，粘结剂在电极中所占质量分数为10-30%；

或者，由导电多孔材料和筑孔有机材料组成，其中导电多孔材料与筑孔有机材料质量之比为5:1-1:1。

5.一种权利要求1所述正极的制备方法，其特征在于，所述电极可按如下过程制备而成：

将导电多孔材料与筑孔无机材料以质量比5:1-1:1于溶剂中混合，并添加粘结剂，得到电极浆料，其中粘结剂在固体物质中所占的质量分数为10-30%，固体物质与溶剂质量之比为10-200mg固体/ml溶剂；将电极浆料采用刮涂、喷涂或辊压的方式，制得片状电极，于40-80摄氏度下烘干制得电极；

其中，所述的粘结剂为PTFE或PVDF；

采用PTFE作为粘结剂时，溶剂为醇、水或醇水混合液，醇水混合液中醇与水质量比为1:4~4:1；所述醇包括乙醇、异丙醇、乙二醇或丙三醇中的一种或多种；

采用PVDF作为粘结剂时，溶剂为N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、碳酸三乙酯、二甲基亚砜或丙酮中的一种或多种。