本发明涉及电化学技术领域,具体涉及一种锂空气电池正极材料及其制备方法。
背景技术:
锂空气电池是近几年刚刚发展起来的新能源电池体系,以金属锂做负极,空气中的氧气为正极,相比锂离子电池具有更高的能量密度。放电时,负极的锂片释放一个电子成为li+li+通过电解质到达正极,与氧气及外电路流入的电子发生反应生成氧化锂或者过氧化锂;充电过程中,正极的放电产物分解产生氧气与li+,并释放电子,li+通过电解质到达负极,得到电子,重新形成金属锂。锂空气电池比能量是普通锂离子电池的十倍。因此,对锂空气电池正极材料的研究具有重要意义。
目前锂空气电池使用的电解质分为有机电解质、水性电解质以及全固态电解质;负极采用金属锂片;正极则多采用碳材料。但目前正极材料的制备方法复杂、成本高,难以市场化。
技术实现要素:
针对上述问题,本发明提供了一种锂空气电池正极材料及其制备方法,该正极材料比容量高,且其制备方法简单。
实现本发明目的的技术方案为:
一种锂空气电池正极材料,所述正极材料的组成及质量比为催化剂:碳材料:粘结剂=1:3:1;
所述的催化剂为金属氧化物;
所述的碳材料为由剑麻经煅烧而成的碳纳米棒材料;
所述的粘结剂为聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、羧甲基纤维素钠和聚乙二醇中的一种或两种以上任意比例的混合物。
进一步地,所述金属氧化物为氧化铁、氧化钴或氧化锰。
进一步地,包括如下步骤:
(1)对剑麻进行处理,包括水洗涤、干燥、粉碎后过100目筛;
(2)将处理后的剑麻100-150克溶于乙醇与水的混合溶液中,搅拌1小时后转入烘箱中水热反应160℃-180℃下保温10-14小时;
(3)将步骤(2)获得的产物清洗干燥后在管式炉中通惰性气氛于500-900℃中煅烧2-4h小时,降温后即得到碳纳米棒纳米材料。
本发明的优点为:本发明制备工艺简单,成本低,所制备的正极材料比容量高,循环性能良好。
具体实施方式
实施例1
首先制备碳纳米棒材料,包括如下步骤:
(1)对剑麻进行处理,包括水洗涤、干燥、粉碎后过100目筛;
(2)将处理后的剑麻100克溶于乙醇与水的混合溶液中,搅拌1小时后转入烘箱中水热反应180℃下保温10小时;
(3)将步骤(2)获得的产物清洗干燥后在管式炉中通惰性气氛于600℃中煅烧4h小时,降温后即得到碳纳米棒材料。
应用上述碳纳米棒材料制备空气正极极片,包括如下步骤:
(1)将氧化铁材料、碳纳米棒材料和聚偏二氟乙烯(pvdf)按质量比1:3:1的比例溶于氮甲基吡咯烷酮(nmp),材料混合
均匀后得到液体混合物;
(2)将上述液体混合物涂抹在泡沫镍电极片;
(3)将上述电极片在60℃烘箱中烘干12h后,组装成模拟电池,其中,以锂片为对电极和参比电极。
实施例2
首先制备碳纳米棒材料,包括如下步骤:
(1)对剑麻进行处理,包括水洗涤、干燥、粉碎后过100目筛;
(2)将处理后的剑麻150克溶于乙醇与水的混合溶液中,搅拌1小时后转入烘箱中水热反应160℃下保温14小时;
(3)将步骤(2)获得的产物清洗干燥后在管式炉中通惰性气氛于900℃中煅烧3h小时,降温后即得到碳纳米棒材料。
应用上述碳纳米棒材料制备空气正极极片,包括如下步骤:
(1)将氧化铁材料、碳纳米棒材料和聚偏二氟乙烯(pvdf)按质量比1:3:1的比例溶于氮甲基吡咯烷酮(nmp),材料混合
均匀后得到液体混合物;
(2)将上述液体混合物涂抹在泡沫镍电极片;
(3)将上述电极片在60℃烘箱中烘干12h后,组装成模拟电池,其中,以锂片为对电极和参比电极。