锂空气电池阴极用尖晶石结构硫化物催化剂材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种锂空气电池阴极用尖晶石结构硫化物催化剂材料及其制备方法，该材料的分子通式为AB2S4，其中A为金属或非金属阳离子，B为金属或非金属阳离子，S为硫离子，A和B的化学价之和等于+8价，所述材料为尖晶石结构的硫化物。其制备方法包括固相法、喷雾热解法、溶剂热法、液相合成法及电沉积法等。与现有技术相比，本发明专利技术尖晶石结构硫化物对锂空气电池的充电过程(氧还原反应)及放电过程(析氧反应)均具有优异的催化特性，具体表现在可提高电池的比容量、能量转换效率、倍率性能及循环性能等方面。

【技术实现步骤摘要】
锂空气电池阴极用尖晶石结构硫化物催化剂材料及其制备方法
本专利技术属于锂空气电池领域，具体涉及一种阴极用尖晶石结构硫化物催化剂材料及其制备方法。
技术介绍
锂空气电池是当今能源系统中可与汽油相媲美的一类具有极高理论能量密度(11400Wh·kg-1)的储能体系，其正极采用多孔扩散电极，正极的活性物质氧气不需要存储在电池中，而是直接吸收空气中的氧气，其负极活性物质为金属锂。其基本的工作原理为：放电过程中，负极的金属锂失去电子变成锂离子进入电解液，氧气从电池外的空气中扩散到多孔电极内，与从电解液传递过来的锂离子和从外电路传递过来的电子相结合生成过氧化锂；充电过程中，过氧化锂分解为金属锂和氧气。除了超高的理论能量密度这个特点之外，锂空气电池还具有低成本、清洁环保、可循环使用等优点，因而将来极有可能取代锂离子电池成为更高效的能量存储与转换器件，近年来受到了广泛的关注。但是，目前锂空气电池仍面临着能量转换效率低、倍率性能差、能量密度低、循环寿命短等问题。究其原因，锂空气电池阴极(氧电极)上缓慢的氧还原反应(ORR，放电过程)和析氧反应(OER，充电过程)发挥着重要的作用。因此，需要在正极使用对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂空气电池阴极用尖晶石结构硫化物催化剂材料，其特征在于，该材料的分子通式为AB2S4，其中A为金属或非金属阳离子，B为金属或非金属阳离子，S为硫离子，A和B的化学价之和等于+8价，所述材料为尖晶石结构的硫化物。

【技术特征摘要】
1.一种锂空气电池阴极用尖晶石结构硫化物催化剂材料，其特征在于，该材料的分子通式为AB2S4，其中A为金属或非金属阳离子，B为金属或非金属阳离子，S为硫离子，A和B的化学价之和等于+8价，所述材料为尖晶石结构的硫化物。2.根据权利要求1所述的一种锂空气电池阴极用尖晶石结构硫化物催化剂材料，其特征在于，所述的A和B包括Fe、Cu、Ni、Mn、Co、Zn、Cr、Mo、V、Ti、In的阳离子。3.一种如权利要求1所述的锂空气电池阴极用尖晶石结构硫化物催化剂材料的制备方法，其特征在于，制备方法包括固相法、喷雾热解法、溶剂热法、液相合成法或电沉积法。4.根据权利要求4所述的一种锂空气电池阴极用尖晶石结构硫化物催化剂材料的制备方法，其特征在于，所述的固相法包括以下步骤：按照化学计量比称取A源、B源及硫源，充分研磨混合后在惰性气体的气氛中加热至300-1300℃，保温1-100h，最后充分研磨得到最终产物；其中A源、B源包括A和B的单质、硫化物、氧化物、无机盐、金属有机化合物；硫源包括A和B的硫化物、硫脲、硫代乙酰胺、硫粉或H2S；惰性气体包括氩气或氮气。5.根据权利要求4所述的一种锂空气电池阴极用尖晶石结构硫化物催化剂材料的制备方法，其特征在于，所述的喷雾热解法包括以下步骤：按照化学计量比称取A源、B源及硫源，将其充分溶解于溶剂中，然后利用超声雾化器在恒定频率下将前驱体溶液雾化，得到气溶胶液滴，并利用惰性气体作为载气将气溶胶液滴送入热解反应器中完成溶剂蒸发和化学反应过程，然后收集反应后的产物得到催化剂；其中，A源、B源包括A和B的硫化物、硝酸盐、硫酸盐、醋酸盐或氯化物等；溶剂包括去离子水或有机溶剂；硫源包括于A和B的硫化物、硫脲、硫代乙酰胺或硫粉；惰性气体包...

【专利技术属性】
技术研发人员：原鲜霞，李姝玲，徐进，杨军，马紫峰，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31