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专利号: 2022101563446
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种金属‑空气二次电池的正极催化剂,其特征在于:所述正极催化剂是富含氧缺陷的PrOx/导电基体复合材料,所述导电基体为少层石墨烯;其中所述PrOx/导电基体复合材料通过如下方法获得:

(1)首先,将Pr(NO3)3·6H2O配制为50‑100mM的溶液备用,溶剂使用体积比为1:1‑2的水和乙醇的混合溶剂;

(2)向水热釜中加入步骤(1)配制的Pr(NO3)3·6H2O的溶液、水和乙醇的混合溶剂,搅拌充分后,加入导电基体和尿素,搅拌均匀后缓慢滴加适量NaOH溶液调节pH值至8~9,之后搅拌20‑40min,超声20‑40min;封闭水热釜,置于120‑180℃的烘箱中,加热1‑4h,待自然冷却后,离心收集沉淀物,并置于60‑80℃烘箱隔夜烘干;随后将前驱体置于管式炉中,在惰性气氛下升温至500℃煅烧2‑3h,待自然冷却后得到产物PrOx/导电基体复合材料;其中Pr(NO3)3·6H2O的溶液、水和乙醇的混合溶剂、导电基体、尿素的投料比为12mL:18mL:30mg:

0.5g,所述水和乙醇的混合溶剂中水和乙醇的体积比同步骤(1)。

2.如权利要求1所述的金属‑空气二次电池的正极催化剂,其特征在于:步骤(2)中,封闭水热釜,置于120℃的烘箱中,加热1h,待自然冷却后,离心收集沉淀物。

3.如权利要求1所述的金属‑空气二次电池的正极催化剂,其特征在于:步骤(2)中,将前驱体置于管式炉中,在惰性气氛下以10℃/min的升温速率升温至500℃煅烧2h。

4.一种包括权利要求1‑3中任一项所述的正极催化剂的金属‑空气二次电池,包括负极、正极、电解液以及位于正极和负极之间的隔膜,其特征在于:所述正极是通过将权利要求1‑3中任一项所述的正极催化剂与粘结剂的复合物涂覆在集流体上而获得。

5.如权利要求4所述的金属‑空气二次电池,其特征在于:所述负极为金属锂箔、锂片、锂合金、金属钠箔、钠片、钠合金、金属钾箔、钾片、钾合金、金属镁箔、镁片、镁合金中的任意一种;

所述电解液包括金属盐和有机溶剂;所述电解液中的金属盐为高氯酸锂、六氟磷酸锂、三氟甲磺酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、高氯酸钠、六氟磷酸镁钠、三氟甲磺酸钠、双三氟甲烷磺酰亚胺钠、高氯酸钾、六氟磷酸钾、三氟甲磺酸钾、双三氟甲烷磺酰亚胺钾、高氯酸镁、六氟磷酸镁、三氟甲磺酸镁、双三氟甲烷磺酰亚胺镁中的一种或几种,并且所选金属盐应与金属负极相对应;所述电解液中的有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、氟代碳酸乙烯酯、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、四氢呋喃、乙基甲基砜、环丁砜、异丙基甲基砜、二甲基亚砜、二甲基三硫醚、二甲基二硫醚、二甲基硫醚、1,3‑二氧五环、1,3‑二氧六环中的一种或几种;

所述隔膜为玻璃纤维膜、聚乙烯微孔膜、聚丙烯微孔膜或乙烯丙烯共聚微孔膜;

所述正极的粘结剂为聚偏氟乙烯。

6.如权利要求5所述的金属‑空气二次电池,其特征在于:所述电解液选自下列之一:

1.0M三氟甲磺酸锂的二甲亚砜;1.0M高氯酸钠于碳酸丙烯酯和碳酸乙烯酯混合溶剂,其中碳酸丙烯酯和碳酸乙烯酯的体积比为1:1;1.0M高氯酸钾于碳酸丙烯酯和碳酸乙烯酯混合溶剂,其中碳酸丙烯酯和碳酸乙烯酯的体积比为1:1;1.0M三氟甲磺酸镁于二乙二醇二甲醚和1,3‑二氧戊环混合溶剂,其中二乙二醇二甲醚和1,3‑二氧戊环的体积比为1:1。

7.如权利要求4所述的金属‑空气二次电池,其特征在于:所述正极中,正极催化剂与粘结剂的质量比为8‑10:1。