[发明专利]一种锂空气电池非碳正极及其制备方法、锂空气电池

说明书

本发明涉及一种锂空气电池非碳正极及其制备方法、锂空气电池，方法包括：利用水热反应在泡沫镍表面上形成氢氧化镍；对表面形成了氢氧化镍的泡沫镍进行空气中退火，将氢氧化镍转化为氧化镍，得到镍负载氧化镍；利用水热反应在镍负载氧化镍表面形成镍钴氢氧化物；对表面形成了镍钴氢氧化物的镍负载氧化镍进行空气中退火，将镍钴氢氧化物转化成钴酸镍，得到锂空气电池非碳正极；该方法制得的锂空气电池非碳正极避免了碳材料与放电产物生成碳酸锂导致电池容量衰减和极化的问题，使电池运行更为稳定高效。

技术领域

本发明属于电化学能源技术领域，尤其涉及一种锂空气电池非碳正极及其制备方法、锂空气电池。

背景技术

随着移动电子设备、电动汽车和智能电网的快速发展，人类对于能源的需求日益增加。而目前的新型清洁能源如太阳能，风能等，虽然有着巨大的潜能，但由于其使用对当时环境的依赖性较强，因此要作为持续能源能存在一些挑战。锂离子电池被应用于笔记本电脑、移动电子终端等电子设备。但目前锂离子电池的能量密度约为160Wh Kg-1，远低于锂空气电池平均能量密度。其功率密度也远低于超级电容器等电化学器件，难以满足新能源汽车(全电动或混合动力汽车)动力源和电网储能等需要大容量的应用需求。因此，很有必要开发一种稳定持续的储能设备。

锂空气电池的理论比能量密度可达11400Wh kg-1，这与传统汽油的理论比能量密度(13200Wh kg-1)相当。这使锂空气电池有望替代汽油成为未来新能源汽车等的动力源。但是锂空气电池要实现商业化，还有很多问题需要解决。如碳材料作为锂空气电池正极在电池循环过程中容易在3.5V以上发生分解并与放电产物Li2O反应形成Li2CO3，由于碳酸锂相当稳定不容易通过电化学的方法电解，从而造成容量衰减，并且不断地使电池极化导致放电终止。

发明内容

本发明提供一种锂空气电池非碳正极及其制备方法、锂空气电池，用以解决现有技术中使用碳材料作为锂空气电池正极，容易与放电产物反应生成不易电解的碳酸锂，从而导致电池容量衰减，并且使电池极化导致放电终止的技术问题。

本申请实施例第一方面提供一种锂空气电池非碳正极的制备方法，方法包括：

利用水热反应在泡沫镍表面上形成氢氧化镍；

对表面形成了氢氧化镍的泡沫镍进行空气中退火，将所述氢氧化镍转化为氧化镍，得到镍负载氧化镍；

利用水热反应在所述镍负载氧化镍表面形成镍钴氢氧化物；

对表面形成了镍钴氢氧化物的镍负载氧化镍进行空气中退火，将所述镍钴氢氧化物转化成钴酸镍，得到所述锂空气电池非碳正极。

优选地，在所述利用水热反应在泡沫镍表面形成氢氧化镍之前，还包括：

根据需要对泡沫镍进行剪裁；

将剪裁好的泡沫镍使用去离子水冲洗后置于质量分数15％的盐酸溶液中浸泡30min；

将在盐酸中浸泡过的泡沫镍使用去离子水清洗后进行真空干燥。

优选地，在所述利用水热反应在泡沫镍表面上形成氢氧化镍之后，及所述对表面形成了氢氧化镍的泡沫镍进行空气中退火，将所述氢氧化镍转化为氧化镍，得到镍负载氧化镍之前，还包括：

对表面形成了氢氧化镍的泡沫镍使用去离子水清洗3次，超声30min后进行真空干燥。

优选地，所述利用水热反应在泡沫镍表面形成氢氧化镍，包括：

将可溶性镍盐、六亚甲基四胺、十六烷基三甲基溴化铵按照摩尔比1:4:1溶解于溶剂中，得到第一溶液，所述溶剂为15ml去离子水与15ml乙醇混合制得；

将泡沫镍置于所述第一溶液中，在130℃温度下水热反应10h。