[发明专利]一种正极材料、及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种正极材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：(1)合成ZIF‑67前驱体；(2)将所述ZIF‑67前驱体煅烧，得到正极材料。本发明以ZIF‑67为前驱体制备正极材料，工艺操作过程简便，可得到大小均一，形貌较好的纳米复合材料，得到的正极材料作为锂空气电池正极时，其较高的比表面积可促进氧气的吸附，碳的包覆可提高材料的导电性，而氮的掺杂有利于提高材料的电催化性能，因此该复合材料作为锂空气电池正极具有良好的电化学性能。

技术领域

本发明属于锂空气电池技术领域，具体涉及一种正极材料、及其制备方法和用途。

背景技术

近年来新能源汽车产业实现了爆炸式增长，人们生产生活中常见的几种化学电源，如：铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池等，基于比能量密度、安全性及生产成本等因素考虑，作为未来新能源汽车和电动工具的能源供给受到一定的限制。目前电动汽车中普遍使用的锂离子电池，其能量密度仅200-400Wh/kg，锂/空气电池的理论比能量密度为5210Wh/kg(考虑活性物质氧气质量在内)或11400Wh/kg(排除活性物质氧气质量进行计算)，因此，锂空气电池以相当于锂离子电池的5-10倍的能量密度脱颖而出。

金属-有机骨架配合物是一类由金属离子作为配位的节点或者称作配位中心，而有机分子作为配体或者称之为配位骨架形成的具有周期性多孔结构的化合物，在催化、储能等领域中都有广泛应用。类沸石咪唑骨架材料为金属有机骨架配合物的一种ZIF-67衍生出的Co基材料有更大的比表面积，更高的孔隙率，以及更多的活性位点，因此具有更好的电催化性能，对锂空气电池而言是非常具有潜力的空气电极催化剂。

CN108987759A公开了镍、钴、硫、硼共掺杂碳材料在锌-空气电池催化剂中的应用，属于锌-空气电池催化剂技术领域。所述制备方法包括如下步骤：将硝酸钴的醇溶液和2-甲基咪唑的醇溶液混合后于室温静置反应合成多面体ZIF-67前驱体，然后将ZIF-67前驱体和镍源在醇溶剂中水浴加热回流反应得到空心多面体纳米笼产物，再将得到的产物与硫源和硼源通过溶剂热反应得到目标产物。所述碳材料的电化学性能较差。

CN109037709A公开了一种电催化剂镍、钴、磷共掺杂碳材料的制备方法及其在锌-空气电池中应用，属于锌-空气电池催化剂技术领域。所述技术方案要点为：将硝酸钴的醇溶液和2-甲基咪唑的醇溶液混合后于室温静置反应合成多面体ZIF-67前驱体，然后将ZIF-67前驱体和镍源在醇溶剂中水浴加热至回流反应得到空心多面体纳米笼产物，再将得到的产物与磷源通过水浴加热至回流反应得到目标产物。所述制备过程工艺复杂，得到的碳材料电化学性能较差。

CN107159297A公开了一种双功能氧催化剂钴/四氧化三钴/氮碳复合材料及其制备方法。本发明属于燃料电池和金属-空气电池领域，具体涉及一种双功能氧催化剂钴/四氧化三钴/氮碳复合材料及其制备方法。所述制备得到的碳材料电化学性能较差。

因此，本领域亟需一种新型锂空气电池正极材料的制备方法，所述方法工艺简单，制得的正极材料具有良好的电化学性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种正极材料、及其制备方法和用途，所述正极材料料粒径分布均匀，结晶度高，晶相结构完整，作为正极组装的锂空气电池能够实高容量充放电及优秀的循环性能，并具有反应条件温和，制备过程简单等特点。

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种正极材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)合成ZIF-67前驱体；

(2)将所述ZIF-67前驱体煅烧，得到正极材料。

本发明以ZIF-67为前驱体制备正极材料，工艺操作过程简便，可得到大小均一，形貌较好的纳米复合材料，得到的正极材料作为锂空气电池正极时，其较高的比表面积可促进氧气的吸附，碳的包覆可提高材料的导电性，而氮的掺杂有利于提高材料的电催化性能，因此该复合材料作为锂空气电池正极具有良好的电化学性能。