一种金属空气电池空气电极及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种金属空气电池空气电极及其制备方法。将金属有机骨架材料与氮源小分子混合，使氮源小分子吸附在金属有机骨架内；然后在氮气氛围下进行高温碳化处理，最后进行酸处理去除金属粒子，得到氮掺杂多孔碳材料；将多孔碳材料配成浆料，涂覆于导电基底表面，即得到金属空气电池空气电极。本发明专利技术制得的氮掺杂多孔碳具有高比表面积和高氮含量及优异的氧还原催化活性，在配成的浆料中加入PVDF粘结剂以保证催化剂与基底的连接，通过PTFE薄膜，抵抗电解液对催化剂的冲刷，从而维持电极的稳定。本发明专利技术提供的制备方法简单可行、重复性好，便于大规模生产，可用于空气电池领域，尤其是锂空气电池的空气电极。

A metal air battery air electrode and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种金属空气电池空气电极及其制备方法
本专利技术属于电池
，尤其涉及一种金属空气电池空气电极及其制备方法。
技术介绍
空气电池是化学电池的一种，利用空气中的氧气为氧化剂发生化学反应构成电池的一极，金属电极为电池的另一极，将化学能转化为电能，实现能量的供应。目前的空气电池主要有锂空气电池、锌空气电池以及铝空气电池。空气电池实现其能量转化的一个重要步骤，即利用空气电极，将空气中的氧气还原。因此，空气电极的电化学性能以及稳定性，都成为影响空气电池电池性能的重压因素。例如，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，锂离子则在负极被还原成金属锂，待该过程进行完全，则电池又可重新向负载提供能量。然而，空气电极的氧化还原本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属空气电池空气电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1.氮掺杂多孔碳的制备：/n将金属有机骨架材料与氮源配制成混合溶液，搅拌均匀后静置吸附，然后离心、洗涤、干燥；接着在惰性气体氛围中进行高温碳化处理，碳化结束后，进行酸处理去除金属粒子，得到氮掺杂多孔碳；/nS2.空气电极的制备：/n将步骤S1得到的所述氮掺杂多孔碳与粘结剂按预设质量比混合均匀，然后加入聚四氟乙烯乳液和N-甲基吡咯烷酮，搅拌均匀得到混合浆料；将电极浆料喷涂到导电基底上，得到所述空气电极；/n或者，将步骤S1得到的所述氮掺杂多孔碳与粘结剂按预设质量比混合均匀，得到导电浆料；然后将导电浆料喷涂到导电基底上，再在基...

【技术特征摘要】
1.一种金属空气电池空气电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.氮掺杂多孔碳的制备：
将金属有机骨架材料与氮源配制成混合溶液，搅拌均匀后静置吸附，然后离心、洗涤、干燥；接着在惰性气体氛围中进行高温碳化处理，碳化结束后，进行酸处理去除金属粒子，得到氮掺杂多孔碳；
S2.空气电极的制备：
将步骤S1得到的所述氮掺杂多孔碳与粘结剂按预设质量比混合均匀，然后加入聚四氟乙烯乳液和N-甲基吡咯烷酮，搅拌均匀得到混合浆料；将电极浆料喷涂到导电基底上，得到所述空气电极；
或者，将步骤S1得到的所述氮掺杂多孔碳与粘结剂按预设质量比混合均匀，得到导电浆料；然后将导电浆料喷涂到导电基底上，再在基底上压制一层聚四氟乙烯薄膜，得到所述空气电极。


2.根据权利要求1所述的一种金属空气电池空气电极的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述高温碳化处理包括如下步骤：以3～8℃/min的升温速率进行升温，首先升温至70～90℃保持18～30h，然后升温至130～180℃保持5～10h，最后升温至700～1000℃保持5～10h。


3.根据权利要求1所述的一种金属空气电池空气电极的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述粘结剂为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯和氟化乙烯丙烯中的一种；所述氮掺杂多孔碳与粘结剂的预设质量比为80:20～95:5。...

【专利技术属性】
技术研发人员：张炜鑫，曹元成，吴林，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42