[发明专利]一种锂空气电池用阴极纳米复合催化剂材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种锂空气电池用阴极纳米复合催化剂材料的制备方法，该材料由纳米稀土金属氧化物、贵金属、二氧化硅和二氧化钛通过球磨获得催化剂前体混合料，接着将混合料配制成溶液滴加到聚合物溶液中，通过静电纺丝技术制备获得催化剂前体/聚合物纳米纤维膜，然后热处理碳化制得一种金属空气电池用阴极纳米复合催化剂材料。本发明制备的极催化剂大大提高了电池的比容量，有效提高了电池的能量转换效率和循环性能；并且本发明制备方法工艺简单，易于操作，重复性好，适于大规模工业化生产，具有极大的应用价值。

主权项

一种锂空气电池用阴极纳米复合催化剂材料的制备方法，其特征在于,该方法包括如下步骤:(1)将5～15％的纳米稀土金属氧化物，5～20％的纳米贵金属，25～50％的二氧化钛，15～65％的二氧化硅于球磨机中，进行高能球磨，期间分多次加入总量为1～3％的液体石蜡，充分混合均匀后得到催化剂前体混合料，且混合时间不少于5h；(2)将上述混合料加入到N,N‑二甲基甲酰胺中，浓度为1～5％，超声分散3～5h后，得到分散均匀的催化剂前体N,N‑二甲基甲酰胺溶液；(3)将聚丙烯腈加入到N,N‑二甲基甲酰胺和氯仿的复合溶剂中，在温度T＝60～80℃下搅拌溶解，制得浓度为8～12％的聚丙烯腈溶液；(4)在搅拌条件下，将催化剂前体N,N‑二甲基甲酰胺溶液按1:(5～15)的比例逐滴加入到聚丙烯腈溶液中，混合均匀静置脱泡后在静电纺丝装置中制备出催化剂前体/聚丙烯腈复合纳米纤维膜，静电纺丝条件为：纺丝电压为15～30kV，温度为25℃，相对湿度为40％，纺丝距离为15～25cm，喷丝头纺丝溶液的流速为0.5～1.0mL/h；(5)将制得聚丙烯腈复合纳米纤维膜置于管式炉中，在惰性气体气氛保护下，由室温以5～10℃/min的速率升温至800～1000℃，在最高温时保温4‑6h，然后随炉冷却即获得锂空气电池用阴极纳米复合催化剂材料。