基于非贵金属/碳复合催化材料的氧阴离子电池正极材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了基于非贵金属/碳复合催化材料的氧阴离子电池正极材料及其制备方法和应用，所述正极材料包括活性材料和催化剂；其中活性材料为氧化锂、过氧化锂中的至少一种，催化剂为非贵金属/碳复合催化材料。(1)本发明专利技术所述正极材料采用非贵金属/碳复合催化材料作为催化剂，取代了传统的贵金属催化剂，在大幅度降低成本的同时，更为重要的是实现并保证了基于较小化学计量的氧元素的氧化还原；(2)所述正极材料用于封闭式锂离子电池中，在固相状态催化氧阴离子的氧化/还原过程，无气态氧的形成，最终保障了锂离子电池的工作寿命；(3)采用所述正极材料制备获得的电池具有正极容量大和高可逆的优势，且电池系统的能量密度达到500Wh/kg。

【技术实现步骤摘要】
基于非贵金属/碳复合催化材料的氧阴离子电池正极材料及其制备方法和应用
本专利技术属于电化学
，涉及一种新型锂离子电池的正极，具体为基于非贵金属/碳复合催化材料的氧阴离子电池正极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
基于金属氧化物正极的传统锂离子电池，受限于电极材料结构本身对锂离子嵌入/脱出的限制，其能量密度在近年来的发展中逐渐遇到了瓶颈。最近，氧元素由于具有较小的化学计量数和多个阴离子电子价态，基于氧阴离子氧化还原的一类新型电极材料引起了研究者的关注。其中，锂空气电池利用氧元素在氧气和过氧化锂之间的转化释放/存储能量，得益于其使用了并不存储在电池内部(来自空气中)的氧气作为正极活性物质，基于该原理的电池体系具有极高的理论能量密度。然而在实际过程中，氧元素在充放电过程中不断进行着气相(氧气)和固相(过氧化锂)之间的相互转化，缓慢的动力学和复杂的界面过程带来很多问题，最终使锂空气电池的工作寿命大大降低。同时，在半开放电池体系下如何隔绝空气中的其他物质，如水和二氧化碳对电池的正常工作的影响，对于锂空气电池的实际应用也是一个挑战。最近，本课本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于非贵金属/碳复合催化材料的氧阴离子电池正极材料，其特征在于，所述正极材料包括活性材料和催化剂，催化剂重量百分比为10％-50％；其中活性材料为氧化锂、过氧化锂中的至少一种，催化剂为非贵金属/碳复合催化材料。/n

【技术特征摘要】
1.基于非贵金属/碳复合催化材料的氧阴离子电池正极材料，其特征在于，所述正极材料包括活性材料和催化剂，催化剂重量百分比为10％-50％；其中活性材料为氧化锂、过氧化锂中的至少一种，催化剂为非贵金属/碳复合催化材料。


2.根据权利要求1所述的基于非贵金属/碳复合催化材料的氧阴离子电池正极材料，其特征在于，非贵金属/碳复合催化材料中的非贵金属为过渡金属元素，材料中非贵金属的重量百分比为0.01％-45％。


3.根据权利要求2所述的基于非贵金属/碳复合催化材料的氧阴离子电池正极材料，其特征在于，非贵金属为镍、钴、锰、铁或钛。


4.权利要求1-3任一所述基于非贵金属/碳复合催化材料的氧阴离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
第1步、制备催化剂
将酚醛树脂溶于丙酮中，然后加入金属酞菁化合物超声分散，真空干燥获得前驱物；将前驱物在氩气氛围内烧结获得碳化物，球磨后获得非贵金属/碳复合催化材料；
第2步、制备正极
采用机械球磨法在惰性气体氛围中混合非贵金属/碳复合催化材料与活性材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：周豪慎，乔羽，邓瀚，何平，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32