[发明专利]一种锌空气电池用复合电极的制备方法

说明书

本公开提供了一种锌空气电池用复合电极的制备方法，所述方法包括：将单原子金属催化剂均匀分散至全氟磺酸型聚合物与乙醇的混合溶液中，得到前驱体A；将前驱体A滴加到碳载体上，烘干后得到前驱体B；制备泡沫金属催化剂，作为前驱体C；将前驱体B与前驱体C压合，得到氧还原反应催化剂与析氧反应催化剂结合的复合电极。以锌片作为阳极，以复合电极作为阴极，即可以得到锌空气电池。本发明制备的复合电极，使用多孔的泡沫金属催化剂能够加快气泡排出，加速电极电子传质能力，且三维结构能够提供更大的活性表面积，展现出更好的性能，而碳载体能够有效防止电解液的渗漏，增加了电池的使用寿命。

技术领域

本公开涉及电催化技术领域，尤其涉及一种锌空气电池用复合电极的制备方法。

背景技术

锌空气电池(Zinc-Air Battery，ZAB)也称为锌-氧空气电池，是一种体积小、电荷容量大、质量小、能在宽广的温度范围内正常工作、无腐蚀且工作安全可靠的环保电池。可充电锌空气电池因其能量密度高(1086Wh kg^-1)、低成本、安全环保等优点，被认为是具有巨大潜力的一项电化学储能技术。

对于可充电锌空气电池而言，需要开发高效的双功能催化剂来解决氧气在氧还原(ORR)以及析氧反应(OER)过程中缓慢的动力学，进而提高电池的充放电效率，减少能量损耗。

发明内容

本公开提供了一种锌空气电池用复合电极的制备方法，以至少解决现有技术中存在的以上技术问题。

根据本公开的第一方面，提供了一种锌空气电池用复合电极的制备方法，所述方法包括：

将单原子金属催化剂均匀分散至全氟磺酸型聚合物与乙醇的混合溶液中，得到前驱体A；

将前驱体A滴加到碳载体上，烘干后得到前驱体B；

制备泡沫金属催化剂，作为前驱体C；

将前驱体B与前驱体C压合，得到氧还原反应催化剂与析氧反应催化剂结合的复合电极。

在一可实施方式中，所述单原子金属催化剂为掺杂氮的单原子金属。

在一可实施方式中，所述单原子金属催化剂的质量与所述混合溶液的体积之比为4-6mg:1μL。

在一可实施方式中，所述全氟磺酸型聚合物与乙醇的体积比为1:20-30。

在一可实施方式中，所述泡沫金属催化剂包括：泡沫镍、泡沫铜、泡沫铁负载的催化剂。

在一可实施方式中，制备前驱体B，烘干方式为红外灯烘干，烘干时间为40-80min。

在一可实施方式中，所述前驱体A滴加到碳纸上的滴加量为0.5-1.2mg/cm²。

在一可实施方式中，单原子金属催化剂通过超声均匀分散至全氟磺酸型聚合物与乙醇的混合溶液中，超声时间为60-120min，温度20-30℃。

在一可实施方式中，所述前驱体B与所述前驱体C的压合面尺寸相同，所述前驱体B的厚度与所述前驱体C的厚度比为1:3-5。

根据本公开的第二方面，提供了一种锌空气电池，所述锌空气电池以锌片作为阳极，以上述方法制备的复合电极作为阴极。

本公开提供一种锌空气电池用复合电极的制备方法，通过将单原子金属催化剂分散在全氟磺酸型聚合物与乙醇的混合溶液中，制得前驱体A；然后将前驱体A滴加至碳载体上，烘干后得到前驱体B，前驱体B作为氧还原反应催化剂；制备泡沫金属催化剂作为前驱体C，起到析氧反应催化剂的作用；将前驱体B与前驱体C压合后，即可以得到复合电极。以锌片作为阳极，以复合电极作为阴极，即可以得到锌空气电池。本发明制备的复合电极，至少具有如下有益效果：