[发明专利]锌空气电池用空气电极及其制备方法

说明书

本发明提供了一种锌空气电池用空气电极的制备方法，其步骤包括：(1)利用碳粉与锰盐、镍盐、银盐制备催化剂；(2)利用六水合硝酸锌与2‑甲基咪唑制备MOFs；(3)将催化剂与MOFs煅烧制备MOFs包覆催化剂；(4)将酒精、PTFE乳液、碳粉及MOFs包覆催化剂形成的浆液喷涂于集流体的防水层一侧，经辊压后制得锌空气电池用空气电极，该锌空气电池用空气电极具有较优的电性能。另，本发明还提供了一种由上述锌空气电池用空气电极的制备方法所制得的锌空气电池用空气电极。

技术领域

本发明涉及空气电极制备技术领域，具体地涉及一种锌空气电池用空气电极及其制备方法。

背景技术

锌空气电池是一种以金属锌作为阳极活性物质，空气中氧气作为阴极活性物质，碱性氢氧化钾溶液为电解质溶液的电化学反应装置，由于其具有能量密度高、电解液稳定、成本低等优点，从而得到人们广泛的研究。

空气电极是锌空气电池的重要组成部分，在电池放电过程中，空气电极作为阴极，氧气沿电极表面扩散进入电极内部，在催化剂的作用下发生还原反应，该还原反应是实现能量转换的一个重要步骤，还原反应的快慢直接决定锌空气电池的能量输出，而催化剂的催化效率直接影响还原反应的快慢。为了提高锌空气电池的电性能，人们努力改良空气电极的制备方法。现有技术中，一般在空气电极的制备过程中通过加入贵金属铂/碳和氧化铱改良催化剂的催化活性，但是贵金属铂/碳和氧化铱的高昂价格以及较差的稳定性能使得实际应用受到了极大的限制。

因此，亟需一种锌空气电池用空气电极的制备方法以克服上述现有技术的不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种锌空气电池用空气电极的制备方法，借由该方法制得的锌空气电池用空气电极具有较优的电性能。

本发明的另一目的是提供一种锌空气电池用空气电极，该锌空气电池用空气电极具有较优的电性能。

为实现上述目的，本发明提供了一种锌空气电池用空气电极的制备方法，其步骤包括：

(1)将碳粉与锰盐、镍盐、银盐混合均匀，加入去离子水形成混合溶液，于一定温度下搅拌，经干燥、烧结处理后制得催化剂；

(2)将六水合硝酸锌与2-甲基咪唑加入到甲醇中，搅拌均匀溶解后于室温下静置，经离心、干燥、煅烧处理后制得MOFs；

(3)将MOFs加入到催化剂中，经球磨、煅烧、过筛处理后制得MOFs包覆催化剂；

(4)将酒精、PTFE乳液、碳粉及MOFs包覆催化剂搅拌均匀后得到浆液，将浆液喷涂于集流体的防水层一侧，经辊压后制得锌空气电池用空气电极。

与现有技术相比，本发明提供的锌空气电池用空气电极的制备方法，先利用碳粉与锰盐、镍盐、银盐制备催化剂，再利用六水合硝酸锌与2-甲基咪唑制备有机金属骨架材料(MOFs)，将催化剂与MOFs煅烧制备MOFs包覆催化剂，然后将酒精、PTFE乳液、碳粉及MOFs包覆催化剂形成的浆液喷涂于集流体的防水层一侧，经辊压后制得锌空气电池用空气电极。由于MOFs具有超高的比表面积、灵活可调的孔结构，因此将MOFs加入到催化剂中使制备的MOFs包覆催化剂具有纳米多孔结构、超高的比表面积、均匀的孔尺寸，从而有利于反应气体在催化剂体相中的扩散，提高催化效率，从而达到降低单位面积上的电流大小，延缓钝化的发生，增加活性物质的放电容量的目的，进而提高锌空气电池用空气电极的电性能。

较佳地，按重量份数计，步骤(1)中碳粉的用量为10-20份、锰盐的用量为20-40份、镍盐的用量为1-3份、银盐的用量为4-6份、去离子水的用量为50-80份；具体地，锰盐可为硫酸锰、硝酸锰、氯化锰、碳酸锰中的任一种，镍盐可为硫酸镍、硝酸镍、氯化镍中的任一种，银盐可为硫酸银、硝酸银、氯化银中的任一种。

具体地，步骤(1)中搅拌的温度为60-100℃，时间为8-10h。