【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于可充电锂/亚硫酰氯电池，具体是一种酞菁钴催化电极及其制备方法和应用。
技术介绍
1、近年来，随着各种新型电子产品的不断出现，可充电电池的需求日益加大，锂/亚硫酰氯电池(li/socl2)是当前比能量最高的电池之一，比能量高达590wh kg-1，并开路电压达到了约3.6v，具有5～10年的储存寿命，然而原始的锂/亚硫酰氯电池可逆性差，不可充电，导致使用成本极高，因此，可充电锂/亚硫酰氯电池的研究被广泛关注。
2、现有的基于亚硫酰氯(socl2)电解液的可充电锂/亚硫酰氯电池，正极通常采用多孔结构的碳电极，首次放电表面的氯化锂的氧化提供了正极可逆性多孔结构碳储存充电产生的氯气(cl2)用于循环放电(zhu g,etal.nature.2021,596(7873),525-530)，氯气常温下为气态，增加了电池内部电压升高的爆炸隐患，安全性性能较低，而且氯气的穿梭效应腐蚀阳极，降低了电池容量；此外，由于多孔碳对cl2的吸附，严重降低了cl2向socl2的转化(cl2+s→scl2，cl2+so2→so2cl2，scl2+so2cl2→socl2)(chen g,et al.j.am.chem.soc.2023,145(40),22158-22167)，使可充电锂/亚硫酰氯电池可逆性差，限制了电池的循环应用。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种酞菁钴催化电极及其制备方法和应用，提高了可充电li/socl2电池的循环寿命和可逆容量
2、为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
3、一种酞菁钴催化电极的制备方法，包括如下步骤：
4、步骤1、按照质量比(0.58～0.86):(1.12～1.73):(0.51～0.78):(0.11～0.36)将邻苯二甲酸酐、尿素、六水合氯化钴和四水合钼酸铵混合并研磨，得到混合物a；
5、步骤2、将混合物a放入马弗炉，在空气气氛下，以10～20℃/min的升温速率，从室温升温至140～160℃并保温0.5～2h，再以5～10℃/min的升温速率，升温至270～290℃，保温2～3h，待自然冷却至室温，依次研磨、浸泡、清洗和干燥，得到酞菁钴催化材料粉体；
6、步骤3、按照质量比(5.2～7.6):(0.8～2.2)将乙炔黑与酞菁钴催化材料粉体混合搅拌均匀，得到混合正极粉体b；
7、步骤4、按照质量比100:(7～12)将混合正极粉体b和含固量为60％的聚四氟乙烯乳液混合，搅拌均匀，得到混合物c，按照质量比为1:(150～200)将混合物c加入无水乙醇，搅拌并超声混合均匀，得到正极浆料d；
8、步骤5、将正极浆料d负载于作为正极集流体的泡沫镍，置于100～150℃的热板上面，待无水乙醇完全挥发后，接着用辊压机逐步辊压，再次烘干，得到酞菁钴催化电极。
9、进一步地，所述步骤2的浸泡是先采用去离子水浸泡至少12h，再去除上层悬浮物，然后换水浸泡，重复2～3次。
10、进一步地，所述步骤2的清洗是先后采用无水乙醇和去离子水各清洗2～3次。
11、进一步地，所述步骤2的干燥是在80～105℃下，干燥12～24h。
12、进一步地，所述步骤5采用如下方法将正极浆料d负载于作为正极集流体的泡沫镍：将泡沫镍浸泡正极浆料d；或使用涂膜机将正极浆料d涂布于泡沫镍；或先将泡沫镍置于100～150℃的热板上面，然后用滴管向泡沫镍滴加正极浆料d。
13、进一步地，所述步骤5用辊压机逐步辊压的过程为：先利用辊压机以小压力辊压泡沫镍，再分切，接着依次以1.75～2mm、1.25～1.5mm、0.75～1.0mm和0.25～0.75mm的工作厚度进行压制，得到厚度为0.25～0.75mm的酞菁钴催化电极。
14、进一步地，所述步骤5的再次烘干是在60～80℃下，烘干8～24h。
15、一种酞菁钴催化电极。
16、酞菁钴催化电极作为可充电锂/亚硫酰氯电池正极的应用。
17、本专利技术与现有技术相比，具有如下技术效果：
18、本专利技术通过固相烧结法制备出酞菁钴催化材料，由于酞菁作为具有大π结构共轭体系的大环化合物，芳香族π电子在整个酞菁环上共轭，既具有给电子的特性，又具有接受电子的特性，可作为良好的电子供体和受体，共轭大分子呈高度平面特性，催化反应可在平面的轴向位置发生，具有优异的催化性，而且环内的空穴能够可容纳金属元素形成配合物，具备良好的热稳定性和化学稳定性，所以，以酞菁钴作为催化剂，减少了licl的紧密堆积，促进cl2转化为socl2，将其与具有良好导电性的乙炔黑混合制成浆料，并负载于泡沫镍上面，利用辊压法制备出可充电li/socl2电池正极，解决了现有锂/亚硫酰氯电池正极可逆性差的问题，增加了电池的循环寿命，提高电池的循环稳定性；此外，乙炔黑与酞菁钴催化材料结合形成的导电网络，不仅有助于电池中电子的快速传输，降低电池的内阻，而且有助于充电过程中碳涂层与孔道内licl的分解，提高电池的循环寿命和可逆容量。
19、本专利技术制备的酞菁钴催化电极，乙炔黑无法存储cl2，cl2从正极表面逸出，酞菁钴催化材料能够促使cl2快速转化为socl2，不仅降低了cl2使电极体积膨胀带来的潜在危险，而且提高了锂/亚硫酰氯电池的可逆容量和循环寿命。
20、本专利技术的制备方法具有操作简单、稳定性好、均匀性好、产率高、能耗低和重复性好的特点，能够有效将催化剂均匀地加入碳电极，提高了锂/亚硫酰氯电池的可逆性以及充放电性能，相对于由纯乙炔黑作为电极组装的可充电锂/亚硫酰氯电池而言，由酞菁钴催化碳电极组装的可充电锂/亚硫酰氯电池的平均库伦效率提升约15％，在800mahg-1的循环比容下，可稳定地循环100次。
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1.一种酞菁钴催化电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的酞菁钴催化电极的制备方法，其特征在于，所述步骤2的浸泡是先采用去离子水浸泡至少12h，再去除上层悬浮物，然后换水浸泡，重复2～3次。
3.根据权利要求1所述的酞菁钴催化电极的制备方法，其特征在于，所述步骤2的清洗是先后采用无水乙醇和去离子水各清洗2～3次。
4.根据权利要求1所述的酞菁钴催化电极的制备方法，其特征在于，所述步骤2的干燥是在80～105℃下，干燥12～24h。
5.根据权利要求1所述的酞菁钴催化电极的制备方法，其特征在于，所述步骤5采用如下方法将正极浆料D负载于作为正极集流体的泡沫镍：将泡沫镍浸泡正极浆料D；或使用涂膜机将正极浆料D涂布于泡沫镍；或先将泡沫镍置于100～150℃的热板上面，然后用滴管向泡沫镍滴加正极浆料D。
6.根据权利要求1所述的酞菁钴催化电极的制备方法，其特征在于，所述步骤5用辊压机逐步辊压的过程为：先利用辊压机以小压力辊压泡沫镍，再分切，接着依次以1.75～2mm、1.25～1.5mm、0.75～1.
7.根据权利要求1所述的酞菁钴催化电极的制备方法，其特征在于，所述步骤5的再次烘干是在60～80℃下，烘干8～24h。
8.一种如权利要求1～7任一项所述方法制备的酞菁钴催化电极。
9.根据权利要求8所述的酞菁钴催化电极作为可充电锂/亚硫酰氯电池正极的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种酞菁钴催化电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的酞菁钴催化电极的制备方法，其特征在于，所述步骤2的浸泡是先采用去离子水浸泡至少12h，再去除上层悬浮物，然后换水浸泡，重复2～3次。
3.根据权利要求1所述的酞菁钴催化电极的制备方法，其特征在于，所述步骤2的清洗是先后采用无水乙醇和去离子水各清洗2～3次。
4.根据权利要求1所述的酞菁钴催化电极的制备方法，其特征在于，所述步骤2的干燥是在80～105℃下，干燥12～24h。
5.根据权利要求1所述的酞菁钴催化电极的制备方法，其特征在于，所述步骤5采用如下方法将正极浆料d负载于作为正极集流体的泡沫镍：将泡沫镍浸泡正极浆料d；或使用涂膜机将正极浆料d涂布于泡沫...
【专利技术属性】
技术研发人员：许占位，宋颖轩，李智，沈学涛，李嘉胤，马维鹏，马洪敏，张科，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：
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