[发明专利]一种纳米花阵列柔性空气电极材料及其制备方法、应用

说明书

本发明公开了一种纳米花阵列柔性空气电极材料的制备方法，将乙酸镍、乙酸钴和硫化钠加入到去离子水中搅拌形成均匀混合溶液，再将混合溶液和碳布进行水热反应，反应结束后冷却至室温后取出产物，获得生长有CoNi₂S₄纳米花阵列的CP。本发明具有优异的机械强度稳定性和优异的电化学性能，包括高往返效率，良好的倍率性能和循环稳定性。

技术领域

本发明涉及电极领域，具体涉及一种纳米花阵列柔性空气电极材料及其制备方法、应用。

背景技术

近年来，柔性电子设备越来越受欢迎，因为它们可以在一定程度上弯曲，扭曲，滚动或拉伸，但仍然保持其功能。现阶段比较完善的柔性储能装置已成为研究领域的主要瓶颈。锂离子电池(LIB)最近被认为是柔性电源中的首选，但目前商品化锂离子电池的低理论能量密度本质上限制了它们在下一代柔性器件中的应用。幸运的是，可充电锂-氧(Li-O₂)电池由于其理论能量密度极高(约3600Wh·kg^-1)，已成为最有希望的电化学储能技术之一。尽管开发一种灵活的Li-O₂电池理论上可以满足柔性器件对高能量密度电池的迫切需求，但该技术尚处于起步阶段，在投入实际应用前还存在诸多问题(如往返效率低，不稳定性和循环寿命较差等)。

为了解决上述问题，开发合适的催化剂是实现Li-O₂电池实际应用的关键环节。一方面，高性能催化剂可以加速提高氧还原反应(ORR)和析氧反应(OER)的动力学，同时减少Li-O₂电池的过电位，另一方面，活性催化剂可以有效地催化固体放电产物的形成/分解，这将改善Li-O₂电池的循环性能和倍率性能。近年来，金属硫化物由于其优异的热稳定性和高的电催化活性而在包括析氢反应(HER)，二氧化碳转化和ORR在内的各种应用中被探索。然而，它们的低导电性限制了其电化学性能。为了克服这个问题，提高电子传导性的一个有效途径是使用电子导电材料作为催化剂的载体。碳布由于其独特的多孔结构和优异的导电性而被广泛用作Li-O₂电池的集电体。同时，这种载体应该含有大量的介孔材料，为储存Li₂O₂提供更多的存储空间，金属硫化物的形态对催化活性也是至关重要的。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种纳米花阵列柔性空气电极材料及其制备方法、应用。本发明制得的纳米花阵列柔性空气电极材料为生长有CoNi₂S₄纳米花阵列的CP。

本发明通过下述技术方案实现：

一种纳米花阵列柔性空气电极材料的制备方法，将乙酸镍、乙酸钴和硫化钠加入到去离子水中搅拌形成均匀混合溶液，再将混合溶液和碳布进行水热反应，反应结束后冷却至室温后取出产物，获得生长有CoNi₂S₄纳米花阵列的CP。

水热反应温度为180～200℃。

水热反应时间为12～12.5h。

乙酸镍、乙酸钴和硫化钠之间的摩尔比为2：1:8。

到去离子水中搅拌时间为45～60min。

碳布的清理为依次用乙醇和去离子水超声清洗30～45min。

如前所述的制备方法得到的纳米花阵列柔性空气电极材料。

纳米花阵列柔性空气电极材料在柔性和可穿戴电源中的应用。