一种高效锂空气电池空气电极炭材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高效锂空气电池空气电极炭材料及其制备方法。本发明专利技术的空气电极炭材料为复合结构，包括支撑层炭材料以及全部或部分覆盖所述支撑层炭材料的催化层炭材料。该复合结构既可以保持支撑层炭材料的微观多孔结构和较好的导电性，又具有催化层炭材料的催化能力，显著提高了锂空气电池的电化学性能，首次放电容量提高30%以上。本发明专利技术同时也提供了空气电极炭材料的可控制备方法，可获得催化层厚度、氮炭结构、含氮量可控的复合电极炭材料，具有成本低廉、工艺过程简单的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电池领域，特别涉及锂空气电池领域，具体涉及一种空气电极炭材料。
技术介绍
锂空气电池是理论能量密度最高的储能装置，是化学电源的发展方向。它的正极 活性材料是氧气，直接来自于空气，取之不尽用之不竭，即使是大规模使用也不会出现资源 危机问题；负极活性材料是金属锂，容量最高，可以达到3. 81Ahg'反应电位仅略高于钙金 属体系。因此，锂空气电池有可能实现lOOOWhkg4以上的器件能量密度，与汽油接近。在此 能量密度下，电动汽车续航里程可以达到600公里以上。此外，由于没有使用贵金属，电池 成本有可能远低于锂离子电池。因此，锂空气电池有望成为电动汽车最终的动力之源。 锂空气电池的工作原理是：以金属锂为负极，以炭材料组成的多孔电极（即空气 电极）为正极，放电时，金属锂在负极失去电子成为锂离子，通过电解质传输到多孔正极， 同时电子通过外电路到达多孔电极，使氧气被还原后与Li+结合生成放电产物，这一反应持 续进行，电池便可以向负载提供能量；充电过程正好相反，在充电电压的作用下，放电过程 中产生的放电产物首先在多孔电极被氧化，重新放出氧气，锂离子则本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于锂空气电池的空气电极炭材料，其特征在于，所述空气电极炭材料为复合结构，包括：支撑层炭材料；和催化层炭材料，全部或部分覆盖所述支撑层炭材料。

【技术特征摘要】
1. 一种用于锂空气电池的空气电极炭材料，其特征在于，所述空气电极炭材料为复合 结构，包括： 支撑层炭材料；和 催化层炭材料，全部或部分覆盖所述支撑层炭材料。2. 如权利要求1所述的空气电极炭材料，其特征在于，所述的支撑层炭材料的比表面 积为40?4000m2/g，所述的支撑层炭材料选自零维炭颗粒、一维炭纳米管/碳纤维、二维石 墨烯、三维多孔炭材料中的任意一种或两种以上的组合。3. 如权利要求1所述的空气电极炭材料，其特征在于，所述的催化层炭材料是厚度为 2?100nm的含氮炭材料，任选地，所述含氮炭材料还掺杂有Fe、Co、Mn、Ni或其组合。4. 如权利要求3所述的空气电极炭材料，其特征在于，所述含氮碳材料中氮掺杂量为 1?10% (原子百分比）。5. -种如权利要求1所述的空气电极炭材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括 步骤： (i) 在所述支撑层炭材料表面加入含氮前驱体，使其在所述支撑层炭材料表面发生聚 合反应； (ii) 所述聚合反应结束后，进行高温碳化处理获得所述空气电极炭...

【专利技术属性】
技术研发人员：方燕群，林欢，刘杨，王德宇，刘现军，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33