[发明专利]一种高效锂空气电池空气电极炭材料及其制备方法

权利要求书

1.一种用于锂空气电池的空气电极炭材料，其特征在于，所述空气电极炭材料为复合结构，包括：

支撑层炭材料；和

催化层炭材料，全部或部分覆盖所述支撑层炭材料。

2.如权利要求1所述的空气电极炭材料，其特征在于，所述的支撑层炭材料的比表面积为40～4000m²/g，所述的支撑层炭材料选自零维炭颗粒、一维炭纳米管/碳纤维、二维石墨烯、三维多孔炭材料中的任意一种或两种以上的组合。

3.如权利要求1所述的空气电极炭材料，其特征在于，所述的催化层炭材料是厚度为2～100nm的含氮炭材料，任选地，所述含氮炭材料还掺杂有Fe、Co、Mn、Ni或其组合。

4.如权利要求3所述的空气电极炭材料，其特征在于，所述含氮碳材料中氮掺杂量为1～10%（原子百分比）。

5.一种如权利要求1所述的空气电极炭材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

(i)在所述支撑层炭材料表面加入含氮前驱体，使其在所述支撑层炭材料表面发生聚合反应；

(ii)所述聚合反应结束后，进行高温碳化处理获得所述空气电极炭材料；

或所述方法包括步骤：

(i’)将所述支撑层炭材料与含氮前驱体以研磨、球磨等方式充分混合得到混合材料；

(ii’)对步骤i’)获得的所述混合材料进行高温碳化处理获得所述空气电极炭材料。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述含氮前驱体选自：苯胺、吡咯、吡啶、咪唑、哌啶、1-丁基-3-甲基咪唑硝酸盐、N-丁基-4-甲基吡啶硝酸盐等含氮化合物。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述含氮前驱体的质量与所述支撑层炭材料的质量之比为20:1～1:20。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的高温碳化处理是指在500～900℃温度下烧结2～10小时，处理气氛为氮气、氩气或氩氢混合气。

9.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤(i)中在所述支撑层炭材料表面还加入有卟啉、酞菁、联吡啶或其组合；和/或

所述步骤(i’)中所述混合材料中还混有卟啉、酞菁、联吡啶或其组合。

10.一种权利要求1所述的空气电极炭材料的应用，其特征在于，用于制备高能量密度锂空气电池器件。