[发明专利]一种锂空气电池正极材料制备方法以及锂空气电池

摘要

本发明属于电化学能源领域，尤其涉及一种锂空气电池正极材料制备方法及锂空气电池。利用水热过程制得的Co3O4@Ni纳米线阵列具有较大的比表面积，利用低温煅烧的过程造成了纳米线的多孔结构和理想的比表面，增大了电解液与电极的接触面积，为ORR和OER过程提供了更多的反应活性位点。浸泡处理之后，纳米线表面变粗糙，粗糙的表面使得纳米线的比表面积有所增大，提供了更多放电产物的存储空间。且浸泡之后，Co3O4被还原，氧空位和表面缺陷增多，催化活性位点增多，利于促进催化剂表面弱晶型薄膜状放电产物的可逆形成与分解，使得锂空气电池的整体性能明显提升。 1

主权项

1.一种锂空气电池正极材料制备方法，其特征在于，所述方法包括：

利用水热反应在泡沫镍基底上生长Co₃O₄前驱体；

对所述Co₃O₄前驱体进行煅烧，使所述Co₃O₄前驱体转化为Co₃O₄，获得Ni负载Co₃O₄；

将所述Ni负载Co₃O₄浸泡于NaBH₄溶液中，取出后用去离子水清洗、干燥处理，获得锂空气电池非碳正极材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述利用水热反应在泡沫镍基底上生长Co₃O₄前驱体之前，所述方法还包括：对泡沫镍材料进行预处理，获得所述泡沫镍；具体包括：

将所述泡沫镍材料裁剪成预设尺寸，置入有机溶剂中超声浸泡3‑10min，用去离子水冲洗后，置于浓度为1‑10mol/L的HCl溶液中超声清洗10‑30min，依次用乙醇、水冲洗，干燥处理，获得所述泡沫镍。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用水热反应在泡沫镍基底上生长Co₃O₄前驱体具体包括：

将Co盐和尿素溶解于水中，获得Co²⁺浓度为0.075‑0.1mol/L的溶液一，其中，Co盐和尿素的摩尔比为1:2‑8；

将所述溶液一置于反应釜中，并将所述泡沫镍作为基底放入所述反应釜中，密封，在80‑150℃下保持4‑10h；

自然冷却所述反应釜，取出所述泡沫镍，用水超声清洗2‑3次，烘干，获得所述Co₃O₄前驱体。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述Co₃O₄前驱体进行煅烧，使所述Co₃O₄前驱体转化为Co₃O₄，获得Ni负载Co₃O₄具体包括：

将负载有所述Co₃O₄前驱体的泡沫镍在在200‑500℃下煅烧，保温2‑4h；所述升温的速率为3‑5℃/min。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述Ni负载Co₃O₄浸泡于NaBH₄溶液中，取出后用去离子水清洗、干燥处理，获得锂空气电池非碳正极材料具体包括：

将所述Ni负载Co₃O₄浸泡于NaBH₄溶液中，浸泡时间为0.5‑4h。取出后，用去离子水清洗4‑5次，置于60℃烘箱干燥，获得锂空气电池非碳正极材料。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述NaBH₄溶液浓度为0.3‑1.2mol/L。

7.一种锂空气电池，包括正极、负极、隔膜及电解液，其特征在于，所述正极为采用权利要求1至6任意一项所述的锂空气电池正极材料制备方法制成的锂空气电池非碳正极材料。