到用于铝空气电池的空气电极。将以上获得的空气电极组装成铝空气电池进行测试，在1.3V工作电压下，电流密度达到195mA.cm_2。
[0024]实施例2
一种铝空气电池空气电极催化剂及其制备方法，包括如下步骤:
步骤(I)，将高锰酸钾与盐酸按照物质的量比1:1的比例溶于去离子水溶得到混合有盐酸的高锰酸钾溶液；
步骤(2)，按照高锰酸钾与纳米活性炭的物质的量比1:1的量加入活性炭，在超声波条件下搅拌分散60min ；
步骤(3)，将步骤(2)得到的混合溶液体系在恒温水浴锅中搅拌反应2h，反应温度控制在65°C。反应结束后过滤，滤渣经过洗涤后烘干得到粉末状固体；
步骤(4)，将步骤(3)得到的粉末固体加入坩祸并放入电炉中，以10°C /min的升温速率升温至450°C，并保温8h，降温后取出即得到α - 二氧化锰粉末；
步骤(5)，将步骤(4)得到的α-二氧化锰粉末与乙炔黑、PTFE按照质量比8:1:3的比例混合后加入无水乙醇，其加入量为二氧化锰体积的10-20倍，在超声波条件下搅拌分散并加热析出，得到粘稠状催化剂；
步骤￠)，将步骤(5)得到的粘稠状催化剂反复辊压得到厚度0.25mm的片状催化剂，再与防水透气膜和集流体叠加后碾压成片，经过95°C烘干10h、250°C老化15h之后得到用于铝空气电池的空气电极。将以上获得的空气电极组装成铝空气电池进行测试，在1.3V工作电压下，电流密度达到190mA.cm_2。
[0025]实施例3
铝空气电池空气电极催化剂及其制备方法，包括如下步骤:
步骤(I)，将高锰酸钾与硝酸按照物质的质量比1:1的比例溶于去离子水溶得到混合有硝酸的高锰酸钾溶液；
步骤(2)，按照高锰酸钾与纳米乙炔黑的物质的量比1:1的量加入乙炔黑，在超声波条件下搅拌分散1min ；
步骤(3)，将步骤(2)得到的混合溶液体系在恒温水浴锅中搅拌反应8h，反应温度控制在90°C。反应结束后过滤，滤渣经过洗涤后烘干得到粉末状固体；
步骤(4)，将步骤(3)得到的粉末固体加入坩祸并放入电炉中，以10°C /min的升温速率升温至600°C，并保温4h，降温后取出即得到α - 二氧化锰粉末；
步骤(5)，将步骤(4)得到的α - 二氧化锰粉末与乙炔黑、PTFE按照质量比8:1.5:3.5的比例混合后加入无水乙醇，其加入量为二氧化锰体积的10-20倍，在超声波条件下搅拌分散并加热析出，得到粘稠状催化剂；
步骤￠)，将步骤(5)得到的粘稠状催化剂反复辊压得到厚度0.3mm的片状催化剂，再与防水透气膜和集流体叠加后碾压成片，经过90°C烘干12h、200°C老化20h之后得到用于铝空气电池的空气电极。将以上获得的空气电极组装成铝空气电池进行测试，在1.3V工作电压下，电流密度达到180mA.cm_2。
[0026]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【主权项】
1.一种铝空气电池空气电极催化剂，其特征在于，制备步骤为: 步骤(I)，将高锰酸钾与添加剂按照3:1-1:3的质量比例溶于去离子水得到混合有添加剂的高锰酸钾溶液； 步骤(2)，步骤(I)所得混合有添加剂的高锰酸钾溶液中高锰酸钾与还原剂按照1:1的质量比例加入碳质还原剂，在超声波条件下搅拌分散10-60min得混合溶液体系； 步骤(3)，步骤(2)得到的混合溶液体系在恒温水浴锅中搅拌反应0.5-12h，反应温度控制在50-95?，反应结束后过滤，滤渣经过洗涤后烘干得到粉末状固体； 步骤(4)，步骤(3)得到的粉末状固体加入坩祸并放入电炉中，以5-10°C/min的升温速率升温至250-650°C，并保温2-12h，降温后取出得到α - 二氧化锰粉末； 步骤(5)，步骤(4)得到的α-二氧化锰粉末与乙炔黑、聚四氟乙烯PTFE按照质量比5-10:1-3:2-5的比例混合后加入工业用无水乙醇，无水乙醇加入量为二氧化锰体积的10-20倍，在超声波条件下搅拌分散并加热析出，得到粘稠状催化剂； 步骤￠)，步骤(5)得到的粘稠状催化剂反复辊压得到片状催化剂，再与防水透气膜和集流体叠加后碾压成片，经过烘干、老化之后得到用于铝空气电池的空气电极。
2.根据权利要求1所述的一种铝空气电池空气电极催化剂，其特征在于，步骤(I)所述添加剂为硫酸、盐酸、硝酸或草酸；步骤(2)所述碳质还原剂为纳米级的乙炔黑、活性炭或石墨粉。
3.根据权利要求1所述的一种铝空气电池空气电极催化剂，其特征在于，步骤(2)所述超声波条件下搅拌分散时，其温度为20-80°C，超声波的功率为20-90W.cm_2。
4.根据权利要求1所述的一种铝空气电池空气电极催化剂，其特征在于，步骤(3)所述过滤得到的滤渣在洗涤过程中分别使用去离子水和无水乙醇反复洗涤3-8次。
5.根据权利要求1所述的一种铝空气电池空气电极催化剂，其特征在于，步骤(4)所述电炉为敞开式的马弗炉或电阻炉，所述的坩祸为陶瓷坩祸。
6.根据权利要求1所述的一种铝空气电池空气电极催化剂，其特征在于，步骤(5)所述的乙炔黑为纳米碳材，所述分散温度为20-80°C，分散时间为10-60min，超声波的功率为20-90W.cm_2。
7.根据权利要求1所述的一种铝空气电池空气电极催化剂，其特征在于，步骤(6)所述的集流体为镍网或铜网，所述的防水透气膜为自制或市售的聚四氟乙烯膜，所述的烘干温度为65-95°C，烘干时间为5-15h，所述老化温度为100_300°C，老化时间为2_20h。
8.—种铝空气电池空气电极催化剂，其特征在于，制备步骤为: 步骤(I)，将高锰酸钾与硫酸按照2:1的质量比例溶于去离子水溶得到混合有硫酸的高锰酸钾溶液； 步骤(2)，步骤(I)所得混合有添加剂的高锰酸钾溶液中按照高锰酸钾与纳米乙炔黑为1:1的质量比例加入乙炔黑，在超声波条件下搅拌分散30min得混合溶液体系； 步骤(3)，步骤(2)得到的混合溶液体系在恒温水浴锅中搅拌反应0.5h，反应温度控制在80°C ;反应结束后过滤，滤渣经过洗涤后烘干得到粉末状固体； 步骤(4)，步骤(3)得到的粉末固体加入坩祸并放入电炉中，以5°C /min的升温速率升温至350°C，并保温12h，降温后取出即得到α - 二氧化锰粉末； 步骤(5)，步骤(4)得到的α-二氧化锰粉末与乙炔黑、PTFE按照质量比7:1:2的比例混合后加入无水乙醇，无水乙醇加入量为二氧化锰体积的10-20倍，在超声波条件下搅拌分散并加热析出，得到粘稠状催化剂； 步骤￠)，步骤(5)得到的粘稠状催化剂反复辊压得到厚度0.2mm的片状催化剂，再与防水透气膜和集流体叠加后碾压成片，经过85°C烘干12h、300°C老化1h之后得到用于铝空气电池的空气电极。
9.一种铝空气电池空气电极催化剂，其特征在于，制备步骤为: 步骤(I)，高锰酸钾与盐酸按照1:1的质量比例溶于去离子水溶得到混合有盐酸的高锰酸钾溶液； 步骤(2)，步骤(I)所得混合有添加剂的高锰酸钾溶液中按照高锰酸钾与纳米活性炭为1:1的质量比例加入活性炭，在超声波条件下搅拌分散60min得混合溶液体系； 步骤(3)，将步骤(2)得到的混合溶液体系在恒温水浴锅中搅拌反应2h，反应温度控制在65°C，反应结束后过滤，滤渣经过洗涤后烘干得到粉末状固体； 步骤(4)，将步骤(3)得到的粉末固体加入坩祸并放入电炉中，以10°C /min的升温速率升温至450°C，并保温8h，降温后取出即得到α - 二氧化锰粉末； 步骤(5)，将步骤(4)得到的α-二氧化锰粉末与乙炔黑、PTFE按照质量比8:1:3的比例混合后加入无水乙醇，无水乙醇的加入量为二氧化锰体积的10-20倍，在超声波条件下搅拌分散并加热析出，得到粘稠状催化剂； 步骤￠)，将步骤(5)得到的粘稠状催化剂反复辊压得到厚度0.25mm的片状催化剂，再与防水透气膜和集流体叠加后碾压成片，经过95°C烘干10h、250°C老化15h之后得到用于铝空气电池的空气电极。
10.一种铝空气电池空气电极催化剂，其特征在于，制备步骤为: 步骤(I)，将高锰酸钾与硝酸按照1:1的质量比例溶于去离子水溶得到混合有硝酸的高锰酸钾溶液； 步骤(2)，在步骤(I)所得混合有添加剂的高锰酸钾溶液中按照高锰酸钾与纳米乙炔黑为1:1的质量比例加入乙炔黑，在超声波条件下搅拌分散1min得混合溶液体系； 步骤(3)，将步骤(2)得到的混合溶液体系在恒温水浴锅中搅拌反应8h，反应温度控制在90°C，反应结束后过滤，滤渣经过洗涤后烘干得到粉末状固体； 步骤(4)，将步骤(3)得到的粉末固体加入坩祸并放入电炉中，以10°C /min的升温速率升温至600°C，并保温4h，降温后取出即得到α - 二氧化锰粉末； 步骤(5)，将步骤(4)得到的α - 二氧化锰粉末与乙炔黑、PTFE按照质量比8:1.5:3.5的比例混合后加入无水乙醇，无水乙醇的加入量为二氧化锰体积的10-20倍，在超声波条件下搅拌分散并加热析出，得到粘稠状催化剂； 步骤￠)，将步骤(5)得到的粘稠状催化剂反复辊压得到厚度0.3mm的片状催化剂，再与防水透气膜和集流体叠加后碾压成片，经过90°C烘干12h、200°C老化20h之后得到用于铝空气电池的空气电极。
【专利摘要】一种铝空气电池空气电极催化剂及其制备方法，按物质摩尔比称取高锰酸钾、添加剂和还原剂，高锰酸钾和添加剂溶解于去离子水中配制成一定浓度溶液，将溶液中加入还原剂、超声波场下分散一段时间混合均匀；将分散后的溶液加入恒温水浴锅，控制温度及搅拌速度反应一段时间后取出；反应后的溶液经过滤、洗涤、烘干、热处理得二氧化锰粉体；所得二氧化锰粉体与乙炔黑混合后在无水乙醇中分散并加入一定量PTFE乳液，加热搅拌得团聚物；团聚物经碾压成薄片与导电镍网和防水透气膜复合碾压后经烘干、老化得到用于铝空气电池的空气电极;本发明所得纳米二氧化锰催化剂具有粒度细小、颗粒均匀、催化活性高、化学性质稳定、制作工艺简单廉价等优点。
【IPC分类】H01M4-90, H01M12-06, H01M4-88
【公开号】CN104577145
【申请号】CN201410826638
【发明人】谢刚, 崔涛, 李怀仁, 和晓才, 胥福顺, 徐俊毅, 赖浚, 袁野, 柯浪, 姚云, 刘兆华, 徐庆鑫, 魏可, 谢天鉴, 施辉献
【申请人】昆明冶金研究院
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月26日