[发明专利]一种大比表面积N掺杂碳布电极及其制备方法、应用

说明书

本发明涉及材料领域，具体而言，涉及一种大比表面积N掺杂碳布电极及其制备方法、应用。该方法，包括以下步骤：将清洗干净的碳布烘干后，采用氮气与惰性气体混合形成的等离子体轰击碳布的表面。该方法通过将氮气与惰性气体混合形成的等离子体轰击碳布的表面，使得碳布的表面形成了多孔结构，从而提升了材料的比表面积提供大量的活性位点。氮气与惰性气体混合形成的等离子体，从而使得氮原子能够与碳原子以共价键的形式结合，形成极强的碳氮共价键结构，从而增大电极材料对电极反应的催化活性。相对于现有技术中，该电极不需要使用催化剂和粘接剂，因此具有更好的稳定性。

技术领域

本发明涉及材料领域，具体而言，涉及一种大比表面积N掺杂碳布电极及其制备方法、应用。

背景技术

传统的二次电池受限于能量密度不高，难以满足电动汽车的需要。锂空气电池具有与传统化石能源相当的能量密度，在电动汽车飞速发展的今天具有巨大的应用前景。锂空气电池凭借着超高的理论能量密度，其概念一经提出便受到了科研界的广泛关注，被认为是最具应用前景的新一代二次电池。锂空气电池的反应机制是Li2O2的生成和分解，活性物质为空气中的氧气，取之不尽用之不竭，因此具有环境友好、成本低廉的优势。由于电池反应是空气中的氧气与金属锂直接参与，其理论能量密度可达3600Wh/kg，封装后在实际应用时其能量密度有望能接近化石燃料燃烧所提供的能量密度，高达600Wh/kg左右。锂空气电池是由正极材料、金属锂负极、电解液构成，电池的电极反应发生的主要场所在电池的正极，因此正极材料对电池的性能有着很大的影响。目前锂空气电池存在的多种问题，比如电池的充放电过电势高，放电容量低，循环稳定性差等。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种大比表面积N掺杂碳布电极的制备方法。

本发明的第二目的在于提供一种大比表面积N掺杂碳布电极，

本发明的第三目的在于提供大比表面积N掺杂碳布电极在锂空气电池中的应用。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

一种大比表面积N掺杂碳布电极的制备方法，包括以下步骤：(1)碳布预处理：将碳布清洗、真空烘干处理；(2)电极制备：用磁控溅射反溅技术将氩气轰击碳布表面，在碳布表面形成多孔结构，反溅时加入适当的氮气，在氮气中处理3～5min。

一种大比表面积N掺杂碳布电极的制备方法，包括以下步骤：将清洗干净的碳布烘干后，采用氮气与惰性气体混合形成的等离子体轰击碳布的表面。

一种大比表面积N掺杂碳布电极，其由上述的大比表面积N掺杂碳布电极的制备方法制得。

一种大比表面积N掺杂碳布电极在锂空气电池中的应用。

本发明的有益效果是：

本发明提供的一种大比表面积N掺杂碳布电极的制备方法，包括以下步骤：将清洗干净的碳布烘干后，采用氮气与惰性气体混合形成的等离子体轰击碳布的表面。该方法通过将氮气与惰性气体混合形成的等离子体轰击碳布的表面，使得碳布的表面形成了多孔结构，从而提升了材料的比表面积提供大量的活性位点。氮气与惰性气体混合形成的等离子体，从而使得氮原子能够与碳原子以共价键的形式结合，形成极强的碳氮共价键结构，从而增大电极材料对电极反应的催化活性。相对于现有技术中，该电极不需要使用催化剂和粘接剂，因此具有更好的稳定性。

本发明提供的一种大比表面积N掺杂碳布电极，其由上述的大比表面积N掺杂碳布电极的制备方法制得。该电极对电极反应的催化活性高，电极更加稳定。

本发明提供的一种大比表面积N掺杂碳布电极在锂空气电池中的应用。将这种大比表面积N掺杂碳布电极应用在锂空气电池中，有利于提高锂空气电池的催化活性。

附图说明