[发明专利]一种金属空气电池阴极材料及其制备方法和金属空气电池

权利要求书

1.一种金属空气电池阴极材料，包括依次接触的底层、芯层和催化层；

所述底层包括金属泡沫和复合在金属泡沫表面和内孔中的疏水材料；

所述芯层包括金属泡沫和复合在金属泡沫表面和内孔中的疏水材料；

所述催化层包括多孔碳材料、疏水材料和催化剂；

所述芯层的孔隙率和/或孔径大于底层。

2.根据权利要求1所述的阴极材料，其特征在于，所述芯层孔隙率与底层孔隙率的差值为5％～50％。

3.根据权利要求2所述的阴极材料，其特征在于，所述底层的孔隙率为5％～70％。

4.根据权利要求1所述的阴极材料，其特征在于，所述芯层的孔径与底层的孔径的差值为5～300μm。

5.根据权利要求4所述的阴极材料，其特征在于，所述底层的孔径为30～200μm。

6.根据权利要求1所述的阴极材料，其特征在于，所述金属泡沫为泡沫镍、泡沫铜或泡沫银；所述疏水材料包括聚四氟乙烯和/或聚偏氟乙烯；所述多孔碳材料包括活性炭、介孔碳和导电炭黑中的一种或多种；所述催化剂包括锰的氧化物、钙钛矿氧化物、尖晶石氧化物和钴的氧化物中的一种或多种。

7.一种权利要求1～6任一项所述的金属空气电池阴极材料的制备方法，包括以下步骤：

a)、底层和芯层进行压合，所述进行压合的前或后使用催化剂浆料在所述芯层表面成膜，得到金属空气电池阴极材料；

所述底层包括金属泡沫和复合在金属泡沫表面和内孔中的疏水材料；

所述芯层包括金属泡沫和复合在金属泡沫表面和内孔中的疏水材料；

所述芯层的孔隙率和/或孔径大于底层；

所述催化剂浆料包括多孔碳材料、疏水材料、催化剂和溶剂。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述底层和芯层按照以下步骤制备：

金属泡沫在浸渍液中浸渍，然后进行烧结，得到底层或芯层；所述浸渍液包括疏水材料乳液。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述底层按照以下步骤制备：

第一金属泡沫在第一浸渍液中浸渍，然后进行烧结，得到底层；

所述芯层按照以下步骤制备：

第二金属泡沫在第二浸渍液中浸渍，然后进行烧结，得到芯层；

所述第二金属泡沫的孔隙率和/或孔径≥第一金属泡沫；

所述第二浸渍液中疏水材料的浓度≤所述第一浸渍液中疏水材料的浓度。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述第一浸渍液中疏水材料的浓度与所述第二浸渍液中疏水材料的浓度差值为5％～50％。

11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述第一浸渍液中疏水材料的浓度为20～60wt％。

12.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述底层按照以下步骤制备：

第一金属泡沫在第一浸渍液中浸渍，然后进行烧结，得到底层；所述第一浸渍液包括造孔剂和疏水材料乳液；

所述芯层按照以下步骤制备：

第二金属泡沫在第二浸渍液中浸渍，然后进行烧结，得到芯层；所述第二浸渍液包括造孔剂和疏水材料乳液；

所述第二金属泡沫的孔隙率和/或孔径≥第一金属泡沫；

所述第一浸渍液中造孔剂的浓度≤所述第二浸渍液中造孔剂的浓度。

13.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，所述第二浸渍液中所含造孔剂的浓度与第一浸渍液中所含造孔剂的浓度的差值为2～30wt％。

14.一种金属空气电池，包括阳极、阴极和电解液；

所述阴极的材料为权利要求1～6任一项所述的阴极材料或权利要求7～13任一项所述方法制得的阴极材料。