[发明专利]一种锂空气电池及其正极的制备方法

说明书

本发明公开一种锂空气电池及其正极的制备方法，所述方法首先根据使用需要选取光电半导体材料，并制备所述半导体材料，其次通过水热法、刮涂法或者喷涂法将制得的半导体材料覆盖在碳布表面，使其形成完整的锂空气电池正极复合材料；该储能设备所储存的能量将达到300Wh kg^‑1，且电池结构能极大的缩小了装置的体积，能有效的适应世界各地的地形地貌，便于分布在不同的区域使用。另一方面，该装置由于省略了通过外电路存储光伏发电的过程，能有效降低了电能的损耗，保证电池具有高效利用太阳能的能力。

技术领域

本发明涉及锂空气电池技术领域，具体为一种锂空气电池及其正极的制备方法。

背景技术

随着石油化石能源的大量消耗，寻求新的储能装置，成了二十一世纪的重要议题。锂-空气电池在众多储能设备中，具有高达3582Whkg^-1，受到科研工作者的广泛关注。然而需要注意的是，在锂-空气电池体系下面临着许多技术上的难题，如高效的氧还原催化剂、针对Li₂O₂或LiOH分解的氧析出催化剂以及随着电池循环产生的副产物等。传统光伏发电产业将吸收的太阳能转化为电能，存储与大型的储能装置中。因为本身外电路存储设备电能转化效率以及电阻的存在，在充放电过程中，会有很大的电能消耗。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种锂空气电池及其正极的制备方法，极大的缩小了储能装置的体积，并且能有效降低了电能的损耗，保证电池具有高效利用太阳能的能力。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

该方法这样实现的，所述方法首先根据使用需要选取光电半导体材料，并制备所述半导体材料，其次通过水热法、刮涂法或者喷涂法将制得的半导体材料覆盖在碳布表面，使其形成完整的锂空气电池正极复合材料。

作为一种优选，所述半导体催化剂为以下几种中的一种或几种共同使用：氧化钛、氧化锌、氧化铁半导体。

进一步的，使用氧化钛作为催化剂时，所述制备所述半导体材料的过程具体步骤如下：

步骤1.1将钛酸四丁酯加入体积比1:1的浓盐酸与水混合溶剂中，搅拌至澄清溶液；

步骤1.2所得溶液移至反应釜中，在高温下水热12h，得到纳米棒状的氧化钛粉体；

步骤1.3将所得到粉体在氢气中高温处理，得到富含三价Ti缺陷化的纳米氧化钛粉末。

更进一步的，采用刮涂法制备锂空气电池正极的步骤如下：

步骤2.1浆料制备：将缺陷化的氧化钛粉末与PVDF混合搅拌，并加入N-甲基吡咯烷酮混合、超声、搅拌，得到粘稠的浆料；

步骤2.2将碳纸铺展固定在加热平台上，平台温度为50～80℃，用刮刀将浆料按照同一方向铺平光电催化剂；

步骤2.3干燥后的光电半导体/碳纸复合材料，在热处理炉中，通入流动的空气，高温热处理。

更进一步的，采用刮涂法制备锂空气电池正极的步骤如下：

步骤3.1浆料制备：将缺陷化的氧化钛粉末与PVDF混合搅拌，并加入N-甲基吡咯烷酮混合、超声、搅拌，再添加定量的异丙醇稀释；

步骤3.2将碳纸铺展固定在加热平台上，平台温度为50～80℃；

步骤3.3将雾化浆液的喷枪垂直于碳纸上方，单一方向进行喷涂，喷满碳纸后垂直方向再进行二次喷涂，如此将浆料均匀负载在碳纸上；

步骤3.4干燥后的光电半导体/碳纸复合材料，在热处理炉中，通入流动的空气，高温热处理。

更进一步的，采用水热法制备锂空气电池正极的步骤如下：