一种锂空气电池用氧电极复合催化剂及其制备方法
专利汇可以提供一种锂空气电池用氧电极复合催化剂及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种锂空气 电池 用 氧 电极 复合催化剂及其制备方法。所述复合催化剂整体形貌呈现 纳米 纤维 网状结构，所述复合催化剂包括多孔 碳 纳米纤维主体骨架和以凸嵌方式均匀生长于所述碳纳米纤维主体骨架上的金属颗粒和/或金属氧化物颗粒。该复合催化剂的制备方法，包括如下步骤：将高分子 聚合物 和金属盐溶解于 溶剂 中并搅拌至完全溶解，形成具有一定 粘度 的 静电纺丝 溶液；对所述静电纺丝溶液进行静电纺丝获取直径范围在300～800nm之间的 纳米级 高分子聚合物纤维；对所述纳米级高分子聚合物纤维 真空 干燥去除残余溶剂后进行低温预 热处理 和高温碳化处理后得到纳米纤维复合催化剂。通过本发明制备的复合催化剂提高了锂空气电池的 倍率性能 和循环性能。，下面是一种锂空气电池用氧电极复合催化剂及其制备方法专利的具体信息内容。
1.一种锂空气电池用氧电极复合催化剂，其特征在于，所述复合催化剂整体形貌呈现纳米纤维网状结构，所述复合催化剂包括多孔碳纳米纤维主体骨架和以凸嵌方式生长于所述碳纳米纤维主体骨架上的金属颗粒和/或金属氧化物颗粒。
2.如权利要求1所述的锂空气电池用氧电极催化剂，其特征在于，所述多孔碳纳米纤维直径为100-500nm，呈蜂窝多孔状结构。
3.一种锂空气电池用氧电极复合催化剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）将高分子聚合物和金属盐溶解于溶剂中并搅拌至完全溶解，形成具有一定粘度的静电纺丝溶液；
（2）对所述静电纺丝溶液进行静电纺丝获取直径范围在300～800nm之间
的高分子聚合物纤维；
（3）对所述纳米级高分子聚合物纤维真空干燥去除残余溶剂后进行低温预热处理和高温碳化处理后得到纳米纤维复合催化剂。
4.如权利要求3所述的锂空气电池用氧电极复合催化剂的制备方法，其特征在于，所述高分子聚合物选自聚氧化乙烯(PEO)、聚丙烯腈(PAN)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇(PVA)及其共混物或共聚物。
5.如权利要求3所述的锂空气电池用氧电极复合催化剂的制备方法，其特征在于，所述金属盐选自金属钴(Co)、锰(Mn)、镍(Ni)、铁（Fe）、铈(Ce)的醋酸盐、硝酸盐、硫酸盐、草酸盐以及氯化物或其共混物。
6.如权利要求3所述的锂空气电池用氧电极复合催化剂的制备方法，其特征在于，所述溶剂选用乙醇、丙酮、N，N'－二甲基甲酰胺(DMF)、高纯水或其任意二者组成的共混溶液。
7.如权利要求3所述的锂空气电池用氧电极复合催化剂的制备方法，其特征在于，所述静电纺丝溶液中高分子聚合物的含量为8～15wt%；所述静电纺丝溶液中金属盐含量为高分子聚合物质量的1～20wt%。
8.如权利要求3所述的锂空气电池用氧电极复合催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）和（2）是在室温10～35℃，相对湿度10～40RH，纺丝电压10～20kV下进行；静电纺丝过程中针尖毛细管口与纤维收集板之间距离10～15cm，纺丝流体的流动速率0.1～
0.5ml/h。
9.如权利要求3所述的锂空气电池用氧电极复合催化剂的制备方法，其特征在于，所述纳米级高分子聚合物纤维是在70-90℃真空环境下干燥8-12h除去纤维中的残留溶剂。
10.如权利要求3所述的锂空气电池用氧电极复合催化剂的制备方法，其特征在于，所述低温预热处理步骤是在空气气氛中进行，温度180～250℃，升温速率1～2K/min，预热处理时间4-6h。
11.如权利要求3所述的锂空气电池用氧电极复合催化剂的制备方法，其特征在于，所述高温碳化处理步骤是在氩气气氛中进行，温度600～900℃，升温速率1～2K/min，碳化时间0.5～2h。
一种锂空气电池用氧电极复合催化剂及其制备方法
技术领域
背景技术
目前存在的比能量密度低(～100Whkg )，安全性能较差，价格高等问题，制约着锂离子电-1
池在新能源动力汽车中的应用。锂空气电池由于具有超高的理论比能量密度11140Whkg ,-1
从根本上能满足新能源动力汽车对高比能量密度(≥300Whkg )的需求而受到人们的极大关注。
发明内容
附图说明
具体实施方式
设置为4.2～2.0V，充放电电流大小设置为0.1mA/cm ；首次充放电模式为：先放电至2.0V,-1
然后充电至4.2V。锂空气电池比容量的换算使用复合催化剂单位质量g 。充放电测试系统装置为武汉金诺公司生产，型号为：LAND CT2001。
12h除去纤维中的残留溶剂后，接着在空气气氛中进行低温预热处理，温度控制在230℃，升温速率为1K/min，预热处理时间为6h，最后在氩气气氛中进行高温碳化处理，温度控制在900℃，升温速率为1K/min，碳化时间2h，即可得到具有空间一维结构的多孔碳纤维复合催化剂MnO-Ni/C。
50nm左右；图2a,b,c分别是实施例1得到的锂空气电池用氧电极催化剂制备成的锂空气电池充放电曲线图，放电倍率性能图，循环性能曲线图，电池首次放电容量为3823.5mAh(g-1 2
相对催化剂质量) （电流密度为0.1mA/cm），放电平台为～2.72V，放电倍率性能得到良好的提高，循环次数达到15以上次。
300nm的高分子聚合物纳米纤维；上述采用静电纺丝技术获得的高分子聚合物纳米纤维上在80℃真空环境下干燥12h除去纤维中的残留溶剂后，接着在纯氧气氛中进行低温预热处理，温度控制在250℃范围之间，升温速率为1K/min，预热处理时间为6h，最后在氩气气氛中进行高温碳化处理，温度控制在800℃，升温速率为1K/min，碳化时间0.5h，即可得到具有空间一维结构的多孔碳纤维复合催化剂MnO/C。
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