[发明专利]一种基于钴基催化剂的可充电锌空气电池、制备方法及应用

摘要

本发明公开了一种基于钴基催化剂的可充电锌空气电池、制备方法及应用，其包括以下步骤：将草酸、六水硝酸钴、三聚氰胺、去离子水混合，得到钴基前驱体，由钴基前驱体制备氮掺杂钴基碳纳米管复合材料，由氮掺杂钴基碳纳米管复合材料制备钴基催化剂墨水，再将钴基催化剂墨水滴加到疏水碳布上，得到钴基催化剂阴极电极，将锌片浸入酒精中，超声清洗后取出干燥，得到锌片阳极电极，把钴基催化剂阴极电极、锌片阳极电极分别固定在有机玻璃模具内，钴基催化剂阴极电极、锌片阳极电极之间用橡皮圈隔开，将电解质溶液注入有机玻璃模具中，得到基于钴基催化剂的可充电锌空气电池，本发明制备的锌空气电池具有较高的能量转换效率和稳定性。

主权项

1.一种基于钴基催化剂的可充电锌空气电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)制备钴基前驱体：/n将草酸、六水硝酸钴、三聚氰胺、去离子水混合，得到混合物，将混合物在65～75℃下搅拌6～8h，然后自然冷却至室温，在室温下连续搅拌12～20h，得到钴基前驱体，所述草酸、六水硝酸钴、三聚氰胺、去离子水的质量比为5～6：0.05～1：2.5～3：80～100；/n(2)制备氮掺杂钴基碳纳米管复合材料：/n将步骤(1)的钴基前驱体在氮气气流中，800～1000℃下保温2～3h，升温速率为5～10℃/min，得到氮掺杂钴基碳纳米管复合材料；/n(3)制备钴基催化剂墨水：/n向步骤(2)的氮掺杂钴基碳纳米管复合材料中依次加入去离子水、异丙醇、Nafion溶液，然后超声混合，得到钴基催化剂墨水，氮掺杂钴基碳纳米管复合材料与去离子水的质量体积比为0.01～0.02mg/ul，去离子水、异丙醇、Nafion溶液的体积比为14～15：6～8：1～2；/n(4)制备电池电极：/n首先将疏水碳布浸入酒精中，超声清洗后取出干燥，再取80～120ul步骤(3)的钴基催化剂墨水滴加到疏水碳布的正中间位置处，然后在40～60℃下烘干，得到钴基催化剂阴极电极；/n将锌片浸入酒精中，超声清洗后取出干燥，得到锌片阳极电极；/n(5)配制电解质溶液：/n分别取氢氧化钾和乙酸锌溶于去离子水中，搅拌至完全溶解得到电解质溶液，氢氧化钾的浓度为6～7mol/L，乙酸锌的浓度为0.2～0.3mol/L；/n(6)组装可充电锌空气电池：/n将有机玻璃模具置入酒精中，超声清洗1～2min，然后冲洗干净并烘干，备用；/n把钴基催化剂阴极电极、锌片阳极电极分别固定在上述的有机玻璃模具内，钴基催化剂阴极电极、锌片阳极电极之间用橡皮圈隔开，将步骤(5)的电解质溶液注入有机玻璃模具中，得到基于钴基催化剂的可充电锌空气电池。/n