[发明专利]镁空气电池催化剂、镁空气电池空气阴极及其制备方法、镁空气电池和用电设备

说明书

本申请提供一种镁空气电池催化剂、镁空气电池空气阴极及其制备方法、镁空气电池和用电设备。镁空气电池催化剂的制备方法：将包括硝酸铜、柠檬酸钾和钴氰化钾在内的原料进行混合，反应得到前驱体，热处理得到CuO@Cosubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;纳米颗粒。镁空气电池催化剂，使用上述制备方法制得。镁空气电池空气阴极包括镁空气电池催化剂。镁空气电池空气阴极的制备方法：将原料混合得到浆料；将浆料涂覆在极片上，干燥得到镁空气电池空气阴极。镁空气电池，包括镁空气电池空气阴极。用电设备，包括镁空气电池。本申请提供的镁空气电池催化剂，氧还原性能优异，催化效率高。

技术领域

本申请涉及材料领域，尤其涉及一种镁空气电池催化剂、镁空气电池空气阴极及其制备方法、镁空气电池和用电设备。

背景技术

金属空气电池具有能量密度高、体积小、放电寿命长和结构简单等特点，是一种理想的电化学能源储存和转换装置。其中，镁空气电池是一种典型的金属空气电池，具有能量密度高、理论电压高、理论比容量大、成本低、重量轻、环境友好和储量丰富等众多优点。此外，丰富的原材料、低成本、高安全性、环保也是镁空气电池的固有优势，表现出巨大应用潜力。

镁空气电池是由空气阴极、电解液和镁阳极所组成，构造简单，有利于实现产业化应用。从理论层面讲镁空气电池是一种非常理想的动力电源，但仍然存在反应动力学进程缓慢、较高的过电位、阳极自腐蚀所造成的库伦效率低下等限制性因素。其中，氧还原电位普遍不高、还原反应分多步进行，这会导致镁空气电池中阴极氧还原反应(OxygenReduction Reaction,ORR)缓慢，引发较高的过电位、库伦效率低下等问题，制约了整个电池的性能，成为其发展和实现高能量密度商业化生产的一个重要影响因素。阴极氧还原催化剂的性能在很大程度上影响着整个空气电池体系性能，包括能量效率、循环寿命和成本等，直接决定了空气电池的能量转化效率。因此，寻找高性能、高效、耐用、低成本、稳定的ORR催化剂是发展金属空气电池的关键所在。然而，目前性能较好的ORR催化剂多为Pt等贵金属催化剂，这类材料储量少、成本高，很难满足大批量工业生产及其产业化应用。因此，研发价格低廉、资源丰富且高效的ORR催化剂，替代Pt等贵金属催化剂，对镁空气电池的研发和应用具有重要意义。

发明内容

本申请的目的在于提供一种镁空气电池催化剂、镁空气电池空气阴极及其制备方法、镁空气电池和用电设备，以解决上述问题。

为实现以上目的，本申请采用以下技术方案：

一种镁空气电池催化剂的制备方法，包括：

将包括硝酸铜、柠檬酸钾和钴氰化钾在内的原料进行混合，反应得到前驱体；

将所述前驱体进行热处理得到CuO@Co₃O₄纳米颗粒。

优选地，所述混合包括：

将所述硝酸铜的水溶液和所述柠檬酸钾的水溶液混合得到混合溶液，然后将所述钴氰化钾的水溶液滴加到所述混合溶液中。

优选地，所述反应在搅拌状态下进行；

优选地，所述搅拌的时间为10-30min；

优选地，所述搅拌之后还包括陈化；

优选地，所述陈化的时间为20-24h；

优选地，所述陈化之后还包括：将反应体系进行固液分离得到固体物，干燥得到Cu₃[Co(CN)₆]₂·9H₂O即为所述前驱体；

优选地，所述干燥的温度为60-80℃，时间为20-24h；

优选地，所述前驱体的整体呈立方体形，尺寸为1-2μm。

优选地，所述热处理包括：