[发明专利]一种氧化石墨烯包覆铜网集流体的镁-空气电池

说明书

本发明涉及空气电池技术领域，尤其涉及一种氧化石墨烯包覆铜网集流体的镁‑空气电池。本发明提供的氧化石墨烯包覆铜网集流体的制备方法，包括以下步骤：将铜网置于氧化石墨烯分散液中进行浸渍，得到所述氧化石墨烯包覆铜网集流体。所述氧化石墨烯包覆铜网集流体的制备方法绿色环保、无污染；且制备得到的氧化石墨烯包覆铜网集流体应用于空气阴极可以提高镁‑空气电池的工作电压，延长空气阴极的使用寿命。

技术领域

本发明涉及空气电池技术领域，尤其涉及一种氧化石墨烯包覆铜网集流体的镁-空气电池。

背景技术

环境污染已成为全人类关注的问题，新型清洁能源已成为能源发展的大势所趋。镁-空气电池具有原材料来源丰富、安全环保、能量密度高、环境适应性强等一系列优点，发展前景良好。

镁-空气电池的空气阴极材料是电池工作电压和使用寿命的重要影响因素，其中作为阴极重要组成部分的金属集流体会在中性电解质溶液中发生电化学腐蚀，导致电池性能随着运行时长而下降。目前现有技术往往是通过在金属集流体表面上制备涂层来提高集流体的电化学稳定性，而且大部分集流体防腐蚀性工作是围绕锂离子电池设计的，而针对镁-空气电池的工作较少。例如公开号为CN104465126A的中国专利，在金属集流体表面涂覆导电防腐层，需要多层涂覆，厚度可控性低，工艺复杂；公开号为CN108172838A的中国专利利用氧化石墨烯、水合肼原料，通过氢气和氩气氛围下，高温还原的方法，在铜箔表面制备得到高还原度的石墨烯涂覆铜箔集流体材料，改进了锂离子电池循环寿命和安全性。但是，该方法忽略了铜箔高温发生蠕变，使得机械性能下降的现象，而且使用的水合肼原料具有毒性；公开号为CN109565053A的中国专利，通过氧化石墨烯分散流体介质，现在金属箔表面沉积成胶体，去除流体介质，再对胶体进行热处理，制备氧化石墨烯包覆集流体材料。该方法通过流体介质，在应力作用下，在箔状金属表面成膜，表现出良好的电导率、耐划伤性和拉伸强度。该方法构筑的氧化石墨烯包覆层存在明显的定向性，适用于金属箔集流体，但对于表面形状更复杂的网状金属集流体还需要开发更有针对性的耐腐蚀改性策略。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种氧化石墨烯包覆铜网集流体及其制备方法和应用、空气阴极及其制备方法和应用。所述氧化石墨烯包覆铜网集流体的制备方法绿色环保、无污染；且制备得到的氧化石墨烯包覆铜网集流体应用于空气阴极可以提高镁-空气电池的工作电压，提高耐腐蚀性，进而延长空气阴极的使用寿命。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种氧化石墨烯包覆铜网集流体的制备方法，包括以下步骤：

将铜网置于氧化石墨烯分散液中进行浸渍，得到所述氧化石墨烯包覆铜网集流体。

优选的，所述氧化石墨烯分散液的浓度为0.1～5mg/mL；

所述铜网的质量与所述氧化石墨烯分散液的体积比为5g：(10～120)mL。

优选的，进行所述浸渍前，还包括将所述铜网进行酸洗；

所述酸洗采用的酸包括盐酸、硫酸或醋酸。

本发明还提供了上述技术方案所述的制备方法制备得到的氧化石墨烯包覆铜网集流体，包括铜网和包覆在所述铜网表面的氧化石墨烯。

优选的，所述铜网和氧化石墨烯的质量比(100～1000):1。

本发明还提供了上述技术方案所述氧化石墨烯包覆铜网集流体在制备空气阴极中的应用。

本发明还提供了一种空气阴极，包括依次层叠设置的防水透气层、氧化石墨烯包覆铜网集流体和催化剂层；

所述氧化石墨烯包覆铜网集流体为上述技术方案所述的氧化石墨烯包覆铜网集流体。

本发明还提供了上述技术方案所述空气阴极的制备方法，包括以下步骤：