一种三维石墨烯基复合电极及其制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种三维石墨烯基复合电极，以三维多孔泡沫镍为基体，基体上直接生长石墨烯，所述的石墨烯上直接生长花状δ-MnO2。本发明还公开了所述的三维石墨烯基复合电极的制备方法和应用。所述的制备方法，具有工艺简单、成本低、周期短、能耗低等优点，适合大规模工业化生产；制备得到的三维石墨烯基复合电极不含任何导电剂和粘结剂，由于特殊的三维多孔结构以及花状δ-MnO2和石墨烯的协同催化作用，所述的复合电极用作锂-空电池正极时，显示出低的极化和较好的循环稳定性。
【专利说明】一种三维石墨烯基复合电极及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及锂-空电池用复合电极领域，具体涉及一种三维石墨烯基复合电极及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]锂-空电池是一种以金属锂为负极，空气(或氧气)为正极的电池，锂离子导体为电解质的新型储能装置。锂-空电池的理论能量密度高达11680Wh/kg (不包括O2，若包括O2，则为5200Wh/kg)。考虑到催化剂、电解质、电池包装等的重量，锂-空电池的实际可得能量密度约为1700Wh/kg，该值可与汽油的能量密度相当，远高于镍-氢(50Wh/kg)、锂离子(160Wh/kg)、锂-硫(370Wh/kg)、锌-空(350Wh/kg)电池的能量密度。
[0003]锂-空电池由于其高的能量密度，在车用动力电池以及电网的储备电源等领域具有重要的应用前景。正因为锂-空电池具有非常重要的应用前景，世界上一些著名公司和科研机构启动了锂空电池的研究。如美国IBM公司启动了 “Battery500PrO ject ”研究计划，该计划的最终目标是将锂-空电池用于汽车，该研究计划中“ 500 ”代表每次充电汽车行驶500英里(800公里)。
[0004]影响锂-空电池性能的因素很多，但催化剂的成分与结构是关键因素。最近，各种新型催化剂如贵金属 M (M=Ru, Au, Pd, Pt)、PtAu、MnO2> Mn02/T1、Mn02/Pd、MoN/ 石墨烯、MnCo2O4/石墨烯等被开发。对于催化剂成分，相对于金属氧化物(如Fe203、Mn02)催化剂,贵金属催化剂具有其独特的性能优势，是锂-空电池空气极最为理想的催化剂。但贵金属催化剂成本比较高，因此减少贵金属的使用量是今后催化剂发展的趋势，其中将贵金属负载于金属氧化物上是其中的方法之一。
[0005]对于催化剂设计而言，催化剂载体的成分与结构也是重要的一环，较理想的基体材料是碳材料。在各种碳材料中，石墨烯因为其高的电导率、高的机械强度、大的比表面积剂及孔隙率，是非常理想的基体材料。
[0006]现有技术中以石墨烯作为基体材料制备复合材料的报道已有很多，但用作锂-空电池催化剂载体的报道很少，如
【发明者】谢健, 刘双宇, 曹高劭, 赵新兵 申请人:浙江大学