專利名稱：用于鋰空氣電池的雙模孔道結(jié)構(gòu)空氣電極材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一類用于鋰空氣電池的雙?？椎澜Y(jié)構(gòu)空氣電極材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
鋰氧氣電池中IKg金屬鋰氧化可放出11680Wh/Kg的能量，幾乎可與石油的 13000ffh/Kg相媲美，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了現(xiàn)有任何一種電化學(xué)電源的能量密度。鋰氧氣電池的正極活性物質(zhì)氧氣無(wú)需貯存在電池中，而由環(huán)境中的空氣提供，從而也被稱為鋰空氣電池。負(fù)極鋰直接與來(lái)源于周圍環(huán)境中的空氣在多孔的正極中發(fā)生反應(yīng)，因此正極又被稱為空氣電極，電極反應(yīng)為2Li +O2 GLi2O2。但是，由于得到的產(chǎn)物過(guò)氧化鋰在有機(jī)電解液中的溶解度很低，沉積在空氣電極(主要是載體材料)的孔道中，沉積的產(chǎn)物逐漸堵塞空氣電極，最終隔絕電解質(zhì)與氧氣的接觸，導(dǎo)致放電終止。鑒于此，孔道大小直接決定了鋰空氣電池的實(shí)際容量。開(kāi)發(fā)新型微結(jié)構(gòu)的空氣電極對(duì)鋰空氣電池的發(fā)展具有重要的意義。目前對(duì)鋰空氣電池的發(fā)展主要集中于新型空氣電極的設(shè)計(jì)，旨在一定程度上緩解空氣電極中由于放電產(chǎn)物的堵塞產(chǎn)生的不利影響。例如，鋰空氣電池正極中正極活性物質(zhì)氧氣的濃度分布不均勻而導(dǎo)致的正極放電產(chǎn)物L(fēng)i202/Li20沉積不均勻空氣側(cè)優(yōu)先形成一層致密產(chǎn)物膜，從而氧氣傳輸通道首先被堵塞，阻止氧氣向內(nèi)部孔道的進(jìn)一步輸運(yùn)，即使在放電終止時(shí)仍有部分空氣電極孔道未被放電產(chǎn)物占據(jù)，空氣電極利用率降低，結(jié)果降低電池實(shí)際比容量。通過(guò)制備高孔道率的碳材料作為載體可以提高鋰空氣電池的比容量，Zhang G.Q.等(Journal of The Electrochemical Society,157(2010)A953-A956)以 SWNT/CNF Buckypapers作為催化劑載體，在空氣電極厚度較小時(shí)獲得了較大的比容量，但是當(dāng)電極變厚時(shí)，由于氧氣濃度不均勻而造成的不溶放電產(chǎn)物局部堵塞現(xiàn)象仍然存在，從而造成空氣電極利用率大大下降，直接導(dǎo)致實(shí)際比容量明顯降低；夏永姚(Chemistry ofMaterials 19 (2007) 2095-2101)等提出以有序介孔碳CMK-3作為催化劑載體，并認(rèn)為CMK-3的部分微孔中無(wú)催化劑沉積，放電過(guò)程中可始終保持暢通，形成了較好的擴(kuò)散電極，但是這種設(shè)計(jì)不具有普遍性，推廣存在一定難度。開(kāi)發(fā)新型的的空氣電極結(jié)構(gòu)成為開(kāi)發(fā)高性能鋰空氣電池的關(guān)鍵和熱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種新型雙模孔道結(jié)構(gòu)空氣電極，目的是針對(duì)鋰空氣電池正極中正極活性物質(zhì)氧氣的濃度分布不均勻而導(dǎo)致的正極放電產(chǎn)物L(fēng)i202/Li20沉積不均勻，進(jìn)而造成空氣電極局部堵塞，降低空氣電極孔道的利用率，直接導(dǎo)致容量的損失，降低循環(huán)性能與倍率性能等問(wèn)題，利用碳材料原位活化的方式，制備一種高效率鋰空氣電池?cái)U(kuò)散電極，保證氧氣在整個(gè)空氣電極中均勻分布，在放電過(guò)程中提供保持通暢的輸運(yùn)通道，有效緩解空氣電極的局部阻塞，提高鋰空氣電池比容量及高倍率性能。本發(fā)明涉及一種雙模孔道結(jié)構(gòu)空氣電極材料，所述空氣電極材料包含多孔載體、催化劑以及粘結(jié)劑，所述多孔載體包含負(fù)載催化劑的第一孔道和不負(fù)載催化劑的第二孔道。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述第一孔道具有5nm IOOnm的第一孔徑分布；第二孔道具有Inm 10nm、優(yōu)選Inm 5nm的第二孔徑分布。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述催化劑厚度為0. 5-50nm。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述具有第一孔道的多孔載體的尺寸為50nm-1000nm。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述催化劑包括單一金屬氧化物，如Co3O4，MnO2, Mn203、CoO、 ZnO, V2O5, MoO, Cr2O3> Fe3O4, Fe203> FeO, CuO, NiO等；金屬?gòu)?fù)合氧化物，如尖晶石型，燒綠石型或鈣鈦礦型等；具有電化學(xué)催化氧還原以及氧化活性的金屬單質(zhì)，包括Pt、Au、Ag、Au、Co、 Zn、V、Cr、Pd、Rh、Cd、Nb、Mo、Ir、Os、Ru、Ni等及其合金等；或者它們的組合。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述粘結(jié)劑包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚氧化乙烯、聚丙烯腈以及它們單體的共聚物。本發(fā)明還涉及一種雙模孔道結(jié)構(gòu)空氣電極材料的制備方法，該方法包括以下步驟(1)在具有第一孔道的多孔載體表面原位負(fù)載催化劑；(2)對(duì)負(fù)載催化劑后的多孔載體進(jìn)行孔道原位活化處理，形成具有第一孔道和第二孔道的多孔載體；(3)將⑵處理得到多孔載體與粘結(jié)劑均勻混合，形成雙?？椎澜Y(jié)構(gòu)空氣電極材料，所述多孔載體與粘結(jié)劑的質(zhì)量比為1 1 10 1。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述在具有第一孔道的多孔載體表面原位負(fù)載催化劑包括載體表面原位化學(xué)反應(yīng)沉積、浸漬法、電鍍沉積、物理蒸鍍或它們的組合。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述孔道原位活化處理包括化學(xué)活化法如強(qiáng)酸活化和強(qiáng)堿活化，以及物理活化法如二氧化碳活化和氨氣活化。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述第一孔道的多孔載體是多孔碳材料，例如乙炔黑、活性炭、泡沫碳以及有序介孔碳。本發(fā)明還涉及所述雙?？椎澜Y(jié)構(gòu)空氣電極材料在鋰空氣電池中作為空氣電極的應(yīng)用。本發(fā)明所制備的復(fù)合空氣電極具有較好的首次放電容量、倍率性能和化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性。本發(fā)明提供的用于鋰空氣電池雙?？椎澜Y(jié)構(gòu)空氣電極的特征包括(1)催化劑均勻分散于載體表面；(2)復(fù)合材料中催化劑與載體微觀尺寸介于納米到亞微米之間，作為活性物質(zhì)均勻地分散于空氣電極中；(3)空氣電極的放電容量由材料中的載體負(fù)載催化劑量以及負(fù)載后形成孔道的大小調(diào)節(jié)；(4)新型雙?？椎澜Y(jié)構(gòu)電極的電化學(xué)特性具備鋰空氣電池的電化學(xué)性能，具有較好的倍率性能和良好的電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性。與現(xiàn)有的各種鋰空氣電池空氣電極材料及其制備方法相比，本發(fā)明的特點(diǎn)在于(1)活化產(chǎn)生的孔道中由于無(wú)催化劑負(fù)載，因此在放電時(shí)無(wú)產(chǎn)物沉積，始終保證為氧氣提供暢通的傳輸通道；
(2)催化劑均勻分布于載體的表面，提高催化劑的使用效率，可以減少非活性物質(zhì)粘結(jié)劑的使用量；(3)氧氣可以在新產(chǎn)生的微孔中輸運(yùn)，直接輸送到催化劑表面發(fā)生電極反應(yīng)；(4)原位活化產(chǎn)生的孔道在空氣電極中微觀上分布均勻，可以將氧氣輸送到空氣電極各個(gè)微觀區(qū)域，從而可以最大程度上緩解產(chǎn)物局部阻塞而造成的容量損失；(5)制備方法簡(jiǎn)單易行，成本低，適合大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)；(6)原料來(lái)源廣泛。


圖1為原位活化制備的雙模孔道結(jié)構(gòu)空氣電極設(shè)計(jì)原理與制備過(guò)程示意圖。圖2為對(duì)比例1、實(shí)施例1中載體材料在放電前與放電后孔徑分布的比較。圖中展示的是有序介孔碳CMK-3、對(duì)比例1中放電后空氣側(cè)的空氣電極與實(shí)施例1放電后空氣側(cè)的空氣電極的孔徑分布對(duì)比圖，其中可以看到對(duì)比例1中常規(guī)的空氣電極在放電結(jié)束后靠近空氣側(cè)的孔道基本完全被堵塞，從而導(dǎo)致了放電的終止；而實(shí)施例1放電結(jié)束后，仍然存在 2. 5nm左右原位活化產(chǎn)生的微孔，可持續(xù)將氧氣向空氣電極內(nèi)部輸運(yùn)，有效的緩解了由于緩解產(chǎn)物局部堵塞而造成的容量損失。圖3為對(duì)比例1、對(duì)比例2以及實(shí)施例1中所得的空氣電極的首次充放電曲線。
具體實(shí)施例方式為進(jìn)一步闡述本發(fā)明的內(nèi)容、實(shí)質(zhì)特點(diǎn)和顯著進(jìn)步，茲列舉以下對(duì)比例和實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明如下，但不僅僅限于實(shí)施例。本發(fā)明所述雙?？椎澜Y(jié)構(gòu)空氣電極材料的制備方法，該方法包括以下步驟(1)在多孔載體表面原位負(fù)載催化劑；(2)對(duì)負(fù)載催化劑后的多孔載體進(jìn)行孔道原位活化處理；(3)將(2)處理得到多孔載體與粘結(jié)劑均勻混合，形成雙?？椎澜Y(jié)構(gòu)空氣電極材料，所述多孔載體與粘結(jié)劑的質(zhì)量比為1 1 10 1。所述在多孔載體表面原位負(fù)載催化劑包括多孔載體表面原位化學(xué)反應(yīng)沉積、浸漬法、電鍍沉積、物理蒸鍍或它們的組合。所述多孔載體表面上的催化劑厚度為0. 5-50nm，所述多孔載體的尺寸為50nm-lOOOnm。所述孔道原位活化處理包括化學(xué)活化法如強(qiáng)酸活化和強(qiáng)堿活化，以及物理活化法如二氧化碳活化和氨氣活化。所述粘結(jié)劑包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙烯(PE)、聚氧化乙烯(PEO)、聚丙烯腈(PAN)以及它們單體的共聚物。本發(fā)明所述方法制得的空氣電極材料包含第一孔道和第二孔道，其中，所述催化劑負(fù)載在第一孔道上，第二孔道上不負(fù)載催化劑。本發(fā)明所述催化劑包括單一金屬氧化物，如Co3O4，Mn02、Mn203、CoO、SiO、V205、Mo0、 Cr203、Fe304、Fe203、Fe0、Cu0、Ni0等；金屬?gòu)?fù)合氧化物，如尖晶石型，燒綠石型或鈣鈦礦型等； 具有電化學(xué)催化氧還原以及氧化活性的金屬單質(zhì)，包括Pt、Au、Ag、Au、Co、ai、V、Cr、Pd、I h、 Cd、Nb、Mo、Ir、Os、Ru、Ni等及其合金等；或者它們的組合。本發(fā)明中所涉及的載體是多孔碳材料，例如乙炔黑、活性炭、泡沫碳、有序介孔碳(CMK-1、SUN-U CMK-2、CMK-3、CMK-4、CMK-5、MSU-H、SNU-2、MCF-C, C-41 等)等。為了獲得導(dǎo)電性良好和化學(xué)穩(wěn)定高的空氣電極材料，對(duì)于載體的選擇原則是高孔道率、高比表面積、與催化劑及有機(jī)電解液具有較好的相容性、電子導(dǎo)電性優(yōu)良。本發(fā)明中所涉及的載體尺寸為50nm-1000nm;載體所形成的孔徑最優(yōu)尺寸為 5-100nm。本發(fā)明中所涉及的催化劑可以是單一金屬氧化物，如Co3O4，MnO2, Mn203> CoO, ZnO, V205、Mo0、Cr203、Fe304、Fe203、Fe0、Cu0、Ni0等、金屬?gòu)?fù)合氧化物(尖晶石型，燒綠石型或鈣鈦礦型等)，也可以是一類具有電化學(xué)催化氧還原以及氧化活性的金屬單質(zhì)，包括Pt、Au、Ag、 Au、Co、Zn、V、Cr、Pd、Rh、Cd、Nb、Mo、Ir、Os、Ru、Ni等及其合金等，也可以是多種催化劑材料的組合，為得到性能較好的雙載體空氣電極，對(duì)于催化劑的選擇原則是合成工藝簡(jiǎn)易、 形貌可控、成本低、對(duì)析氧反應(yīng)與氧還原反應(yīng)均具有較好的催化活性。本發(fā)明中所涉及的催化劑負(fù)載方式為載體表面原位化學(xué)反應(yīng)沉積，也可以采用浸漬法、電鍍沉積、物理蒸鍍等方法，對(duì)于催化劑負(fù)載方式的選擇原則是可使催化劑在載體表面分散均勻，厚度適宜，催化劑形貌控制恰當(dāng)。本發(fā)明中所涉及的催化劑在載體表面負(fù)載最優(yōu)厚度為0. 5-50nm。本發(fā)明所涉及的活化處理方式可以是可以是化學(xué)活化法，如強(qiáng)酸活化、強(qiáng)堿活化等，也可以是物理活化法，如二氧化碳活化、氨氣活化等；本發(fā)明所涉及的粘結(jié)劑可以是聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙烯 (PE)、聚氧化乙烯(PEO)、聚丙烯腈(PAN)等及其共聚物。對(duì)比例1將催化劑二氧化錳與以有序介孔硅SBA-15為硬模板，蔗糖為碳源合成的介孔碳 CMK-3和聚偏氟乙烯(PVDF)按19 11 15的質(zhì)量比在N-甲基吡咯烷酮(NMP)介質(zhì)中制成漿料，涂布于集流體Ni網(wǎng)上并進(jìn)行干燥，由此制成電極膜作為正極。以金屬鋰箔為負(fù)極，美國(guó)Celgard公司聚丙烯膜為隔膜，IM LiPF6/PC為電解液，在2_4. 5V的電壓范圍內(nèi)， 0. ImA/cm2的電流密度下進(jìn)行充放電試驗(yàn)，活性物質(zhì)為空氣電極中碳材料的質(zhì)量。所得的試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。對(duì)比例2催化劑負(fù)載首先取Ig干燥的CMK-3，抽真空滲入0. lmol/L的Na2SO4,室溫浸入 0. lmol/L的KMnO4與Na2SO4水溶液50ml中保持lOmin，用大量蒸餾水洗滌，N2氣氛下50°C 干燥，再在50°C真空中干燥12h，原位化學(xué)反應(yīng)法得到負(fù)載Mr^2的CMK-3 (Mn02@CMK-3)載體；另取Ig干燥的乙炔黑，作為無(wú)催化劑負(fù)載載體；將兩種載體材料按1 1比例，與聚偏氟乙烯(PVDF)按45 45 10的質(zhì)量比在N-甲基吡咯烷酮(NMP)介質(zhì)中機(jī)械球磨制成漿料，涂布于Ni網(wǎng)上并進(jìn)行干燥，由此制成電極膜作為正極。電池組裝、測(cè)試條件均同對(duì)比例1。測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。從表1中的數(shù)據(jù)可以看出，相比對(duì)比例1，通過(guò)兩種載體機(jī)械混合得到兩種孔道空氣電極的放電性能有了很大提高，比容量明顯增大，表明雙孔道載體材料可以一定程度上緩解產(chǎn)物局部阻塞而造成的容量損失。實(shí)施例1①催化劑負(fù)載首先取Ig干燥的有序介孔碳CMK-3，以對(duì)比例2相同催化劑負(fù)載方式的處理?xiàng)l件得到Mn02@CMK-3載體；②原位活化取0. 4g的Mn02@CMK_3，加入到0. 4gKOH與細(xì)1的蒸餾水中，在100°C下將水蒸干，然后轉(zhuǎn)入鎳坩堝中，管式爐中N2氣氛下，以 2V /min的升溫速度加熱到750°C，750°C下保持lh，室溫下用2mol/L HCl洗滌，然后用水洗至中性，最后將混合物于100°C下真空干燥，與聚偏氟乙烯(PVDF) 9 1的質(zhì)量比按對(duì)比例1的方式制備空氣電極，組裝同比較例1，在2-4. 5V的電壓范圍內(nèi)，0. ImA/cm2的電流密度下進(jìn)行充放電試驗(yàn)。所得的試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。從表1中的數(shù)據(jù)可以看出，相比對(duì)比例1與對(duì)比例2，原位活化制備的新型雙?？椎揽諝怆姌O的放電容量明顯增大，表明原位活化產(chǎn)生的孔道于空氣電極中微觀上的分布相比兩種載體機(jī)械混合更加均勻，可以將氧氣輸送到空氣電極各個(gè)微觀區(qū)域，從而可以更大程度地緩解產(chǎn)物局部阻塞而造成的容量損失。實(shí)施例2①催化劑負(fù)載首先將Ig干燥的有序介孔碳CMK-3室溫浸入4. 6mol/L的 Co (NO3) 250ml乙醇溶液中，磁力攪拌30min，然后于^50r/min離心分離30min，真空室溫干燥Mh，然后在571下處理4h，浸漬法得到Co304@CMK-3載體；②原位活化取0. 4g的Co3O4O CMK-3，加入到0.4g 1(0!1與細(xì)1的蒸餾水中，在100°C下將水蒸干，然后轉(zhuǎn)入鎳坩堝中，管式爐中隊(duì)氣氛下，以2V /min的升溫速度加熱到750°C，750°C下保持lh，室溫下用2mol/L HCl 洗滌，然后用水洗至中性，最后將混合物于100°C下真空干燥。由于活化產(chǎn)生的新孔道內(nèi)無(wú)催化劑，即得到以Co3O4為催化劑的雙?？椎澜Y(jié)構(gòu)空氣電極材料。實(shí)施例3①催化劑負(fù)載將1. 4ml 的 0. 038mol/L H2PtCl6 · 6H20 乙二醇溶液、0. 5ml 的 2. 5mol/L NaOH乙二醇溶液與40mg CMK-5加入到25ml的乙二醇溶液中，超聲波混合30min 得到懸濁液，微波(M50MHz，640w)加熱90s，冷卻至室溫.混合液中滴5ml的2mol/L HCl溶液使鉬粒子沉淀，離心分離，乙醇洗滌，80°C下真空干燥12h，浸漬法所得催化劑標(biāo)記為PtO CMK-5載體；②原位活化將制備好的Pt@CMK-5在隊(duì)下緩慢升溫到1000°C，并維持一段時(shí)間以保證內(nèi)部溫度均勻。然后通入(X)2氣體進(jìn)行活化，活化完成后，以緩慢速率降溫到室溫， 取出，得到以Pt為催化劑的雙?？椎澜Y(jié)構(gòu)空氣電極材料。實(shí)施例4①催化劑負(fù)載取介孔硅MCM-48作為模板，加入鈣鈦礦結(jié)構(gòu)催化劑 La0.6Sr。./e。.6Mn。.403 (LSFM)粉末(MCM-48 Lei。.6Sr。. 4Fe。. 6Mn。.403 重量比=5 1)，磁力攪拌 lh，超聲分散lh，然后利用上述混合物制備介孔碳CMK-1，原位生成LSFM0CMK-1載體；②原位活化將制備好的LSFM0CMK-1在隊(duì)下緩慢升溫到1000°C，并維持一段時(shí)間以保證內(nèi)部溫度均勻。然后通入(X)2氣體進(jìn)行活化，活化完成后，以緩慢速率降溫到室溫，取出，得到以 LSFM為催化劑的雙模孔道結(jié)構(gòu)空氣電極材料。實(shí)施例5①催化劑負(fù)載將IAl6Sra4Coa6Mna4O3粉末小心研磨在321真空烘箱中干燥對(duì)小時(shí)，用同樣的方法處理乙炔黑粉末確保體系中的水最少，將復(fù)合組分加入十倍質(zhì)量的新蒸餾過(guò)的四氫呋喃溶液中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下313K水浴中冷凝回流M小時(shí)，得到LSCMO乙炔黑載體；②原位活化將制備好的LSCMO乙炔黑在隊(duì)下緩慢升溫到900°C，并維持一段時(shí)間以保證內(nèi)部溫度均勻。然后通入NH3氣體進(jìn)行活化，活化完成后，以緩慢速率降溫到室溫，取出， 得到以LSCM為催化劑的雙?？椎澜Y(jié)構(gòu)空氣電極材料。表 權(quán)利要求
1.一種雙?？椎澜Y(jié)構(gòu)空氣電極材料，所述空氣電極材料包含多孔載體、催化劑以及粘結(jié)劑，所述多孔載體包含負(fù)載催化劑的第一孔道和不負(fù)載催化劑的第二孔道。
2.如權(quán)利要求1所述的雙?？椎澜Y(jié)構(gòu)空氣電極材料，其特征在于，所述催化劑厚度為 0.5_50nmo
3.如權(quán)利要求1所述的雙?？椎澜Y(jié)構(gòu)空氣電極材料，其特征在于，所述多孔載體的尺寸為 50nm-1000nm。
4.如權(quán)利要求1所述的雙?？椎澜Y(jié)構(gòu)空氣電極材料，其特征在于，所述催化劑包括單一金屬氧化物，如 Co3O4, Mn02、Mn2O3> CoO、ZnO> V205、MoO> Cr2O3> Fe304、Fe2O3> Fe0> CuO> NiO 等；金屬?gòu)?fù)合氧化物，如尖晶石型，燒綠石型或鈣鈦礦型等；具有電化學(xué)催化氧還原以及氧化活性的金屬單質(zhì)，包括 Pt、Au、Ag、Au、Co、Zn、V、Cr、Pd、Rh、Cd、Nb、Mo、Ir、Os、Ru、Ni 等及其合金等；或者它們的組合。
5.如權(quán)利要求1所述的雙?？椎澜Y(jié)構(gòu)空氣電極材料，其特征在于，所述粘結(jié)劑包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚氧化乙烯、聚丙烯腈以及它們單體的共聚物。
6.一種雙?？椎澜Y(jié)構(gòu)空氣電極材料的制備方法，該方法包括以下步驟(1)在具有第一孔道的多孔載體表面原位負(fù)載催化劑；(2)對(duì)負(fù)載催化劑后的多孔載體進(jìn)行孔道原位活化處理，形成具有第一孔道和第二孔道的多孔載體；(3)將(2)處理得到多孔載體與粘結(jié)劑均勻混合，形成雙模孔道結(jié)構(gòu)空氣電極材料，所述多孔載體與粘結(jié)劑的質(zhì)量比為1 1 10 1。
7.如權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述在具有第一孔道的多孔載體表面原位負(fù)載催化劑包括載體表面原位化學(xué)反應(yīng)沉積、浸漬法、電鍍沉積、物理蒸鍍或它們的組I=I ο
8.如權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述孔道原位活化處理包括化學(xué)活化法如強(qiáng)酸活化和強(qiáng)堿活化，以及物理活化法如二氧化碳活化和氨氣活化。
9.如權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述第一孔道的多孔載體是多孔碳材料，例如乙炔黑、活性炭、泡沫碳以及有序介孔碳。
10.權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述雙?？椎澜Y(jié)構(gòu)空氣電極材料在鋰空氣電池中作為空氣電極的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新穎的雙模孔道空氣電極材料及其制備方法。利用碳材料原位活化的方式，保證氧氣在整個(gè)空氣電極中均勻分布，提供暢通的輸運(yùn)通道，有效緩解空氣電極的局部堵塞，提高鋰空氣電池比容量。本發(fā)明的方法包括將催化劑均勻負(fù)載于多孔載體，然后將負(fù)載催化劑的載體進(jìn)行原位孔道活化處理，產(chǎn)生新的微孔。在放電時(shí)，活化產(chǎn)生的孔道中由于無(wú)催化劑負(fù)載，因此無(wú)產(chǎn)物沉積，始終保證氧氣的輸傳通道暢通。在0.1mA/cm2電流密度下，獲得了比常規(guī)空氣電極顯著提高的可逆放電比容量，達(dá)到1560mAh/g。
文檔編號(hào)H01M4/88GK102222790SQ20101026946
公開(kāi)日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2010年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月31日
發(fā)明者劉宇, 吳相偉, 崔言明, 張敬超, 溫兆銀, 鹿燕 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所