一种基于硼氮碳三元共价复合材料的空气阴极及其制备方法和锌空气二次电池与流程

文档序号:11104304阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于硼氮碳三元共价复合材料的空气电极,其特征在于:所述空气电极依次由集流体、防水透气层与催化层通过粘结剂结合组成,所述集流体为经疏水处理的碳纸,所述防水透气层为乙炔黑,所述催化层为以碳黑为基底的硼氮碳三元共价复合材料。

2.根据权利要求1所述的基于硼氮碳三元共价复合材料的空气电极,其特征在于:所述硼氮碳三元共价复合材料为直径210nm、壁厚为20nm的小球。

3.根据权利要求1或2所述的基于硼氮碳三元共价复合材料的空气电极,其特征在于:所述硼氮碳三元共价复合材料是通过如下方法制备而得的:

合成可被剥离的模板球,在模板球的水溶液中加入树脂酚、对羟基苯硼酸和醛,在0-3MPa的压力下反应,冷却,在反应液中加入氮源,搅拌12-24h,加热至25℃-45℃除去水分,然后在温度600℃-1100℃下复合存有硼碳元素的纳米球与氮源的混合物,得到硼氮碳三元素复合纳米球材料,再将模板剥离后离心、洗涤、干燥,得到硼氮碳三元共价复合材料。

4.根据权利要求1所述的基于硼氮碳三元共价复合材料的空气电极,其特征在于:所述粘结剂为聚四氟乙烯乳液。

5.一种基于硼氮碳三元共价复合材料的锌空气二次电池,包括锌阳极、电解液和空气电极,其特征在于:所述空气电极依次由集流体、防水透气层与催化层通过粘结剂结合组成,所述集流体为经疏水处理的碳纸,所述防水透气层为乙炔黑,所述催化层为碳黑为基底的硼氮碳三元共价复合材料。

6.根据权利要求5所述的基于硼氮碳三元共价复合材料的锌空气二次电池,其特征在于:包括一个立方体形状的电解液腔(4),一个作为锌阳极的锌片(1),密封垫片(5)、石墨片(6)、空气电极(7)、阴极外壳(8),所述电解液腔(4)的顶部为顶壳(3),顶壳(3)上开设有电解液注入孔(2),以及可供锌片(1)穿过的条状孔(10);密封垫片(5)、石墨片(6)、空气电极(7)、阴极外壳(8)依次叠加,作为电解液腔(4)的一个侧壁;顶壳(3)、电解液腔(4)、阴极外壳(8)的材质为聚甲基丙烯酸甲酯材料。

7.一种基于硼氮碳三元共价复合材料的空气电极的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:

(1)将裁剪好的碳纸在聚四氟乙烯乳液中浸渍,进行疏水处理,然后在80℃下干燥30min,在360℃下烧结30min;

(2)将乙炔黑与聚四氟乙烯乳液在乙醇中分散混合,超声,搅拌;

(3)采用压力雾化的工艺方式将步骤(2)得到的混合液压力雾化于已疏水处理的碳纸的一面,在80℃下干燥30min,在360℃下烧结30min;

(4)将活性炭,硼氮碳三元共价复合材料与聚四氟乙烯乳液在乙醇中分散混合,超声,搅拌;

(5)采用压力雾化的工艺方式将步骤(4)得到的混合液压力雾化于已疏水处理的碳纸的另一面,在80℃下干燥30min,在360℃下烧结30min,即得所述空气电极。

8.如权利要求7所述的基于硼氮碳三元共价复合材料的空气电极的制备方法,其特征在于:步骤(1)中,聚四氟乙烯乳液的质量浓度为5wt%~60wt%,浸渍时间为5~40min。

9.如权利要求7所述的基于硼氮碳三元共价复合材料的空气电极的制备方法,其特征在于:步骤(2)中,乙炔黑与聚四氟乙烯乳液的质量比为7:3~2:8,聚四氟乙烯乳液的质量浓度为5wt%~60wt%,乙炔黑的碳载量为0.5~1.5mg/cm2

10.如权利要求7所述的基于硼氮碳三元共价复合材料的空气电极的制备方法,其特征在于:步骤(4)中,硼氮碳三元共价复合材料,活性炭与聚四氟乙烯乳液的质量比为2:2:0.5~2:2:5,聚四氟乙烯质量浓度为5wt%~60wt%,硼氮碳三元共价复合材料的碳载量为0.5~2.0mg/cm2

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