[发明专利]液流电池正极催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种液流电池正极催化剂，其特征在于，所述正极催化剂包括碳材料和活性组分，所述活性组分包括钴和金属M，其中钴与至少部分金属M为金属M的钴酸盐，所述金属M选自Mn、Ni、Fe、Cu中的至少一种。

2.按照权利要求1所述的正极催化剂，其特征在于，所述液流电池正极催化剂中，以重量份数计，碳材料含量为20～80份，活性组分的含量以金属元素计为20～80份。

3.按照权利要求1所述的正极催化剂，其特征在于，以钴酸盐形式存在的金属M占催化剂中金属M总量的50％～100％，优选为60％～100％。

4.按照权利要求1-3任一所述的正极催化剂，其特征在于，活性组分中，金属M选自Mn和A，A选自Ni、Fe、Cu中至少一种；优选地，Mn与A的原子比为1:1～5:1。

5.按照权利要求1所述的正极催化剂，其特征在于，所述碳材料为石墨烯、碳纳米管、活性炭中的至少一种，比表面积为200～400m²/g；优选地，所述的碳材料采用N、S或F中至少一种元素修饰的碳材料。

6.权利要求1-5任一所述液流电池正极催化剂的制备方法，包括：

(1)含金属M前驱物和钴前驱物的溶液与共沉淀剂和稳定剂接触进行反应，制得活性组分前体悬浮液；

(2)将步骤(1)所得的活性组分前体悬浮液与碳材料混合，干燥和焙烧，制得所述的液流电池正极催化剂。

7.按照权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的金属M前驱物为金属M的硝酸盐、硫酸盐、氯化盐中的至少一种，所述钴前驱物选自硝酸钴、硫酸钴、氯化钴中的至少一种。

8.按照权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的共沉淀剂为硝酸铵溶液、氨水、硫酸铵溶液中的一种或多种；所述共沉淀剂的质量浓度为0.5％～10％；

和/或，所述共沉淀剂的用量占含金属M前驱物和钴前驱物的溶液质量的3％～20％；

和/或，稳定剂选自十六烷基三甲基溴化铵、聚乙烯醇中的一种或多种；

和/或，所述稳定剂的用量占含金属M前驱物和钴前驱物的溶液质量的1％～15％。

9.按照权利要求6或8所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)的反应条件如下：温度150～200℃，时间4～12h，反应体系pH值8～12。

10.按照权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，将步骤(1)所得的活性组分前体悬浮液与碳材料混合的过程如下：将碳材料置于步骤(1)所得的活性组分前体悬浮液中，用超声在50～80℃处理4～8h，经惰性气氛下干燥，于400～500℃于惰性气氛下焙烧4～8h，得到所述的液流电池正极材料。

11.权利要求1-5任一所述液流电池正极材料或权利要求6-10任一所述制备方法制备的液流电池正极材料在无隔膜有机液流电池中的应用。

12.按照权利要求11所述的应用，其特征在于，所述液流电池包括电池腔体、负极与正极，其中，正极包括正极催化剂及集流体，负极包括负极催化剂及集流体；将具有还原性的溶液A与具有氧化性的溶液C置于电池腔体中，其中溶液A与溶液C互不相溶，溶液A靠近负极一侧，溶液C靠近正极一侧；

优选地，具有还原性的溶液A与具有氧化性的溶液C的体积比为2：1～1：2。