[发明专利]一种镍锰氧化物催化剂及其制备方法和应用、铝空气电池

说明书

本发明提供了一种镍锰氧化物催化剂及其制备方法和应用、铝空气电池，属于铝空气电池领域。包括以下步骤：将α‑MnO₂粉末、NiO粉末和醇类溶剂混合后再除去醇类溶剂，得到混合粉末；将所述混合粉末进行高温烧结，得到所述镍锰氧化物催化剂，所述高温烧结的温度为550～600℃，时间为10～12h。制备得到的NiMn₂O₄‑Ni₆MnO₈‑NiMnO₃催化剂具有纳米棒状结构，棒状形貌有利于氧气在催化剂中传输；具有良好的氧还原催化性能，催化活性可以与商业化的20wt％Pt/C催化剂相媲美；作为铝空气电池阴极材料，在低温环境下均表现出优异的放电性能。

技术领域

本发明涉及铝空气电池技术领域，尤其涉及一种镍锰氧化物催化剂及其制备方法和应用、铝空气电池。

背景技术

当今社会对能源的需求越来越高，然而当前人类所依靠的煤、石油、天然气等化石能源的储量有限，能源危机日趋严峻，此外其燃烧将会产生大量温室气体，加剧地球的温室效应，污染环境，因此急需发展化石燃料的替代品。新兴能源包括风能、水能、太阳能和地热能等，虽然具有清洁、高效、可再生、低成本等优势，却也具有分散性、间歇性、稳定性差等不足，很难直接利用，通常需要储能系统配合存储进行开发利用。

金属铝空气电池，由于具有低成本、与锂(3.86Ah/g)相当的高的理论能量密度(2.98Ah/g)，对环境污染小且可循环利用的特点，被誉为“21世纪绿色能源”，是化石燃料的有力替代品。阴极催化剂的催化活性是直接影响铝空气电池性能的重要因素。当前公认性能较好的、最常使用的催化剂为贵金属催化剂，包括金属铂、钯、金、银等，但其储量低、成本高、服役寿命短限制了其商业化发展。

但是现有的阴极催化剂存在低温下催化效果不佳的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种镍锰氧化物催化剂及其制备方法和应用、铝空气电池。本发明制得的镍锰氧化物催化剂低温下催化效果好。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种镍锰氧化物催化剂的制备方法，包括以下步骤：

将α-MnO₂粉末、NiO粉末和醇类溶剂混合后再除去醇类溶剂，得到混合粉末；

将所述混合粉末进行高温烧结，得到所述镍锰氧化物催化剂，所述高温烧结的温度为550～600℃，时间为10～12h。

优选地，由室温升温至所述高温烧结的温度的升温速率为4～5℃/min。

优选地，所述α-MnO₂粉末与NiO粉末的摩尔比为2～2.5:1～0.5。

优选地，所述α-MnO₂粉末的粒径为0～5μm，所述α-MnO₂粉末的粒径不为0μm。

优选地，所述NiO粉末的粒径为0～5μm，所述NiO粉末的粒径不为0μm。

本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制得的镍锰氧化物催化剂，包括NiMn₂O₄、Ni₆MnO₈和NiMnO₃，具有纳米棒状结构。

本发明还提供了上述技术方案所述的镍锰氧化物催化剂作为空气阴极催化剂在铝空气电池中的应用。

本发明还提供了一种铝空气电池，包括铝空气电池阴极材料、铝阳极和电解液，所述铝空气电池阴极材料包含上述技术方案所述的镍锰氧化物催化剂。

优选地，所述铝空气电池阴极材料包括催化层、集流层和气体扩散层，所述催化层中含有所述镍锰氧化物催化剂。