[发明专利]N-Ni(Se)2

说明书

本发明涉及一种N‑Ni(Se)₂/CC自支撑空气电极及其制备方法、柔性锌空气电池，属于锌空气电池技术领域。本发明的N‑Ni(Se)₂/CC自支撑电极的制备方法，包括如下步骤：将负载硒化镍的碳基体在氨气气氛中，在300‑500℃保温1‑3h，即得；所述碳基体为碳布、碳纸、导电金属泡沫中的任意一种。本发明的N‑Ni(Se)₂/CC自支撑电极的制备方法，将负载硒化镍的碳基体在氨气气氛中进行高温处理，使碳基体上负载的硒化镍中掺杂进氮元素，生成氮掺杂的硒化镍复合电极材料，利用氮掺杂可以调控金属中心的电子结构，提升本征催化活性，提高了采用该自支撑电极的锌空气电池的性能。

技术领域

本发明涉及一种N-Ni(Se)₂/CC自支撑空气电极及其制备方法、柔性锌空气电池，属于锌空气电池技术领域。

背景技术

电化学电池是通过电化学反应将化学能转化为电能的装置，如锌空气电池和铝空气电池在内的金属空气电池。金属空气电池被认为是一种新型的燃料电池，金属相当于燃料用作电池的负极活性物质，与空气中的氧气发生氧化还原反应从而实现化学能与电能的转化。与氢气相比，金属具有更容易保存、运输、回收以及更安全的特点。而且金属空气燃料电池具有很多传统氢燃料电池没有的优势，如燃料(锌等)很丰富，金属空气电池能量可无尽供应等。

随着便携式可穿戴设备的快速发展，金属空气电池的高能量密度的特点引起了广泛关注。特别是柔性全固态锌空气电池，由锌作为负极，空气电极作为正极，水凝胶作为固态电解质，能够实现弯曲和折叠，具有广阔的应用空间。在锌空气电池的氧化还原反应中，正极的氧反应具有较慢的电化学动力学过程，严重影响了锌空气电池的过电位，正极氧反应催化剂能够改善这一问题。目前，如铂、铱、铑基等贵金属催化剂具有优良的催化性能，但是其昂贵的价格、稀少的储量和易中毒失去活性等缺点严重影响了其大规模的商业应用。

镍基催化剂由于储量丰富，价格低廉，被广泛应用在电催化领域中。如申请公布号为CN105609794A的中国发明专利公开了一种锌空气电池的空气电极催化剂，化学通式为Al_2xFe_2-2xNi_4yTi_2-2yO₇，式中0.1≤x≤0.5，0.5≤y≤1。该催化剂作为锌空气电池的空气电极催化剂，能够减少氧还原过程的极化，而且价格低廉。但是，该催化剂为氧化物，电阻较大，采用该镍基催化剂制得的锌空气电池的循环性能有待提高。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种N-Ni(Se)₂/CC自支撑电极的制备方法，以提高锌空气电池的循环性能。

本发明的另一个目的是提供一种采用上述制备方法制得的N-Ni(Se)₂/CC自支撑电极。本发明的另一个目的是提供一种采用上述自支撑电极的柔性锌空气电池。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一种N-Ni(Se)₂/CC自支撑电极的制备方法，包括如下步骤：将负载硒化镍的碳基体在氨气气氛中，在300-500℃保温1-3h，即得；所述碳基体为碳布、碳纸、导电金属泡沫中的任意一种。

本发明的N-Ni(Se)₂/CC自支撑电极的制备方法，将负载硒化镍的碳基体在氨气气氛中进行高温处理，使碳基体上负载的硒化镍中掺杂进氮元素，生成氮掺杂的硒化镍复合电极材料。利用氮掺杂可以调控金属中心的电子结构，提升催化活性，提高了采用该自支撑电极的锌空气电池的效率。