一种复合空气电极及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115911419A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202310113897.8(22)申请日2023.02.14(71)申请人蜂巢能源科技股份有限公司地址213200江苏省常州市金坛区鑫城大道8899号(72)发明人陈辉苏树发吴江雪李强(74)专利代理机构北京远智汇知识产权代理有限公司11659专利代理师牛海燕(51)Int.Cl.H01M4/88(2006.01)H01M4/86(2006.01)H01M12/08(2006.01)B82Y40/00(2011.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称一种复合空气电极及其制备方法(57)摘要本发明提供了一种复合空气电极及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)将前驱体材料和溶剂混合得到静电纺丝浆料，将所述静电纺丝浆料与添加剂混合得到复合电纺浆料；(2)将所述复合电纺浆料通过静电纺丝法制成高分子纳米纤维复合膜；(3)对所述高分子纳米纤维复合膜进行煅烧处理，经炭化处理得到所述复合空气电极，本发明可以制备具有优异机械性能和双功能氧电催化活性的一体化电极，制备过程简单且电极厚度和孔径可控，孔径均一，成本低廉。制备得到的功能化碳复合一体化电极不仅能在液流锌空气电池中表现出出色的循环性能，同时也能在固态柔性锌空气电池中稳定运行。CN115911419ACN115911419A权利要求书1/1页1.一种复合空气电极的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将前驱体材料和溶剂混合得到静电纺丝浆料，将所述静电纺丝浆料与添加剂混合得到复合电纺浆料；(2)将所述复合电纺浆料通过静电纺丝法制成高分子纳米纤维复合膜；(3)对所述高分子纳米纤维复合膜进行煅烧处理，经炭化处理得到所述复合空气电极。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述前驱体材料包括聚丙烯腈、聚四氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚环氧乙烷、聚乙烯醇、聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸酯中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述溶剂包括N,N‑二甲基甲酰胺、N‑甲基‑2‑吡咯烷酮或乙醇中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述静电纺丝浆料中前驱体材料的质量浓度为2～10％。3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述添加剂包括过渡金属无机盐、金属有机框架材料或造孔剂中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述过渡金属无机盐包括硝酸钴、硝酸镍、氯化锰或氯化铁中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述金属有机框架材料包括ZIF‑67和/或ZIF‑8；优选地，所述造孔剂包括二氧化硅微球和/或聚苯乙烯小球。4.如权利要求1‑3任一项所述的制备方法，其特征在于，以所述复合电纺浆料的质量为100％计，所述添加剂的质量分数为2～10％。5.如权利要求1‑4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述静电纺丝法的环境湿度为40～60％；优选地，所述静电纺丝法的环境温度为20～30℃；优选地，所述静电纺丝法的喷嘴到收集屏的距离为15～30cm；优选地，所述静电纺丝法的工作电压为8～9kV；优选地，所述静电纺丝法的进料速度为0.15～0.3mL/h。6.如权利要求1‑5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述煅烧处理的温度为200～300℃；优选地，所述煅烧处理的时间为1～3h；优选地，所述煅烧处理的升温速度为1.5～3℃/min。7.如权利要求1‑6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述碳化的温度为700～900℃；优选地，所述碳化的时间为1～3h；优选地，所述碳化的气氛包括氮气；优选地，所述碳化的升温速度为0.5～1.5℃/min。8.如权利要求1‑7任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述碳化处理后进行氧化处理和/或化学刻蚀。9.一种复合空气电极，其特征在于，所述复合空气电极通过如权利要求1‑8任一项所述方法制得。10.一种电池，其特征在于，所述电池包含如权利要求9所述的复合空气电极。2CN115911419A说明书1/5页一种复合空气电极及其制备方法技术领域[0001]本发明属于空气电极制备技术领域，涉及一种复合空气电极及其制备方法。背景技术[0002]锌空气电池理论能量密度达到1218Whkg‑1，高出锂离子电池5倍。锌空气电池的体积能量密度高达6136WhL‑1，更为适用于需要高体积能量密度如移动便携式设备和电动汽车等应用场合，是一种极具潜力的能量储存装置。[0003]然而，锌空气电池实现商业化还需要解决以下两个问题：1)电池阴极发生的氧还原反应和氧析出反应动力学缓慢而引起严重的极化导致电池能量和功率密度降低；2)粉体双功能催化剂通常通过粘结剂喷涂至气体扩散层，粘结剂的使用会影响催化性能，