[发明专利]一种铝空气电池氧正极催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝空气电池及其Ag包覆α-MnO₂铝空气电池氧正极催化剂的制备方法，属于铝空气电池催化剂制备技术领域。

背景技术

电池在世界范围内的各个行业和领域发挥着不可或缺的作用，尤其是在汽车、航空、电信、计算机、通讯设备等领域作为起动电源、备用电源、动力电源或储能电源等。铝电池是具有能量密度最高的电池之一，铝空气电池具有无毒、无污染、内阻小、储存寿命长、价格相对便宜、工艺技术要求较低以及能够再生利用等优点使得铝空气电池得到广泛应用。金属铝作为电池负极材料具有高能量载体，比容量高，体积比容量是锂的4倍，高于其他所有金属，化学活泼性较稳定，是理想的电池负极材料，其次铝在地壳中含量较多资源丰富、价格低廉。同时，铝空气电池存在几个主要问题：铝阳极的腐蚀以及表面的钝化，空气电极性能的改进，电解液的循环系统，价格低廉，催化活性好的催化剂的研制等问题。空气电池的发展与氧电极的发展密不可分，而氧电极的研究主要集中在两个方面：（1）需要对电极结构进行优化。（2）需要制备出高效实用的催化剂，以克服氧还原过程中严重的电化学极化。氧电极催化剂的研究最初多集中在贵金属方面，在碱性溶液中，作为氧电极催化剂的单金属有Ni、Ag、Fe、Co、Hg，混合型金属催化剂有Ag-Hg，Ag-Ni等，这些催化剂不但成本高，而且没有从根本上解决催化活性及电池循环寿命问题，寻找一种有效的催化剂意义重大。

中国专利文献公开了一些关于空气电池的制备方法的方案，如一种亚铁离子/空气电池的制备方法（申请号2017100005795）、用于二次锂电池正极活性材料的锂锰复合氧化物及其制备方法（申请号201010188265.0）等，虽然引入了正极催化剂的包覆技术，但是由于选用原料以及制备方法不尽合理，存在着催化活性较低，生产成本高，生产中存在污染，电池的放电容量不如意，使用寿命较低等问题，因此必须研发一种适用于铝空气电池的铝空气电池氧正极催化剂及其制备方法来解决目前存在的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题为提供一种Ag包覆α- MnO₂铝空气电池氧正极催化剂及其制备方法，可降低生产成本，制备催化活性好的催化剂，使得铝空气电池能量密度高、循环性能好、安全环保、放电性能更加优良。

实现本发明的目的技术方案是：所述催化剂为Ag包覆α- MnO₂复合催化剂，纳米银通过化学沉积的方法包覆在α- MnO₂表面上形成。

所述复合催化剂的质量比分别为以下几种10% Ag—90%α-MnO₂，20% Ag—80%α-MnO₂，50% Ag—50%α-MnO₂和75% Ag—25%α-MnO₂。

所述Ag包覆α- MnO₂铝空气电池氧正极催化剂的制备方法包括以下步骤：

（1）将MnCO₃热分解制得α- MnO₂ 颗粒；

（2）用纳米银修饰其表面，α- MnO₂分散至去离子水中搅拌，将含有AgNO₃的反应混合物，NH₃•H₂O与去离子水添加至α- MnO₂分散液中经过离心分离和去离子水洗涤后，得沉淀物。

（3）将所得沉淀物在真空烘箱中干燥，根据AgNO₃/ α-MnO₂设定的计算比例，获得所需质量比的复合催化剂。

所述步骤（1）是将MnCO₃加热至400℃，并保温10~12小时，制得α- MnO₂ 颗粒；