[发明专利]以含氮碳担载纳米硼锂合金为阳极材料的锂氧电池

权利要求书

1.一种锂氧电池的阳极材料的制备方法，其特征在于，该阳极材料是含氮碳担载纳米硼锂合金，并通过下述步骤制备获得：

(1)在球磨罐中按质量比4∶2∶1加入单水葡萄糖、尿素和偏硼酸锂，以转速700rpm球磨混合2小时，制得含氮碳担载纳米硼锂的前驱体；

(2)将所得含氮碳担载纳米硼锂的前驱体在氮气氛下110℃加热2小时后，抽真空；升温至440℃保温8小时，再升温至900℃保温2小时，三次升温的速度均为10℃/min；然后冷却至室温，得到含氮碳担载纳米硼锂合金。

2.利用权利要求1所述方法中获得的阳极材料制备锂氧电池阳极的方法，其特征在于，包括步骤：

(1)按质量比85∶10∶100称取含氮碳担载纳米硼锂合金、乙炔黑，以及质量浓度5wt％的Nafion溶液；

(2)将含氮碳担载纳米硼锂合金、乙炔黑、Nafion溶液混合、研磨，调制成膏状后涂敷到碳纸上；阴干后在100Kg/cm²的压力下压制成型，得到锂氧电池阳极。

3.一种锂氧电池，其特征在于，该锂氧电池是以涂覆了阴极材料和阳极材料的碳纸作为阴极和阳极，阴极和阳极均以涂覆侧相向与隔膜共同组成单电池结构；该电池按阳极板、阳极、隔膜、阴极、阴极板的顺序排列组成电池结构；其中，阴极板和阳极板上设置进出口通道与极板内流路相连，进口通道在下，出口通道在上，阴极板和阳极板的电极侧均刻有流路；多孔的阴极涂覆层内部充满阴极液，阴极液为LiOH水溶液；多孔的阳极涂覆层内部充满阳极液；隔膜既隔断两个电极，也隔断阴极液和阳极液的接触，阴、阳极板由密封圈密封；

所述阴极液是摩尔浓度5mol/L的LiOH水溶液；所述阳极液以Li[CF₃SO₂)₂N]为溶质，二氧戊环和乙二醇甲醚的混合物为溶剂，二氧戊环和乙二醇甲醚的体积比为1∶1，一升阳极液中含一摩尔Li[CF₃SO₂)₂N]；

所述阳极是通过权利要求2所述方法制备获得的；

所述阴极通过下述步骤制备获得：

(1)将质量比为45∶55的NaCl和KCl加入球磨罐，转速700rpm下球磨1小时，700℃加热2小时，冷却至25℃，得到NaCl-KCl共晶盐；

(2)按质量比4∶2∶1∶300向球磨罐中加入单水葡萄糖、尿素、硝酸钴和上述NaCl-KCl共晶盐，转速700rpm下球磨混合2小时，制得石墨烯担载纳米钴的前驱体；

(3)将得到的前驱体在氮气氛下升温至110℃加热2小时后，升温至440℃保温8小时，再升温至900℃保温2小时，三次升温的速度均为10℃/min；然后冷却至室温，得到含盐石墨烯担载纳米钴；

(4)将含盐石墨烯担载纳米钴用蒸馏水清洗掉盐分后真空干燥，得到石墨烯担载纳米钴；

(5)按质量比85∶10∶100取石墨烯担载纳米钴、乙炔黑、质量浓度5wt％的Nafion溶液，混合、研磨，调制成膏状后涂敷到经憎水处理的碳纸上；阴干后在100Kg/cm²的压力下压制成型，得到电极；

(6)将得到的电极浸渍于质量浓度5wt％的Nafion溶液中，取出晾干，在140℃下加热2小时，得到锂氧电池的阴极。

4.根据权利要求3所述的锂氧电池，其特征在于，所述Nafion溶液是质子型全氟磺酸树脂。

5.根据权利要求3所述的锂氧电池，其特征在于，所述隔膜是锂离子化的全氟磺酸树脂膜，是在质量浓度10wt％的LiOH溶液中煮沸30分钟后，经离子交换处理的全氟磺酸树脂膜。

6.根据权利要求3所述的锂氧电池，其特征在于，所述经憎水处理的碳纸是指在质量浓度30wt％的聚四氟乙烯悬浮液中浸渍后，经140℃热处理2小时得到的碳纸。