[发明专利]无粘结剂型锂‑空气电池空气电极及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种无粘结剂型锂-空气电池空气电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）以氧化镍和氧离子导体材料为原料，制备厚度为200～800微米的多孔氧化镍陶瓷，其中氧化镍和氧离子导体材料的质量比为（1～4）∶1；

（2）将制备锂-空气电池空气电极催化剂的原料加入水中，配置成溶液；所述锂-空气电池空气电极催化剂为钙钛矿氧化物；所述溶液中金属离子总浓度为0.2～2mol/L；所述锂-空气电池空气电极催化剂为Ba_0.9Co_0.7Fe_0.2Nb_0.1O₃、La_0.8Sr_0.2MnO₃、La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O₃、Ba_0.5Sr_0.5Co_0.8Fe_0.2O₃、La_0.75Sr_0.25Cr_0.5Mn_0.5O₃、Ln_0.4Sr_0.6Co_0.2Fe_0.7Nb_0.1O₃或者Sr₂M_2-xMo_xO₆；其中Ln为La、Pr或者Sm；M为Fe、 Co、Cr、Mg或者Mn；

（3）将所述多孔氧化镍陶瓷浸渍所述溶液，取出烘干后煅烧，最后经烧结处理得到担载锂-空气电池空气电极催化剂的多孔氧化镍陶瓷；

（4）所述担载锂-空气电池空气电极催化剂的多孔氧化镍陶瓷经过氢气或氩氢混合气体退火处理后得到无粘结剂型锂-空气电池空气电极。

2.根据权利要求1所述无粘结剂型锂-空气电池空气电极的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，将氧化镍和氧离子导体材料混合后，采用机械压片法或流延法制备生坯，生坯经烧结后得到多孔氧化镍陶瓷。

3.根据权利要求2所述无粘结剂型锂-空气电池空气电极的制备方法，其特征在于：采用机械压片法制备生坯时，以石墨或者淀粉为造孔剂；采用流延法制备生坯时，以二甲苯为溶剂，聚乙烯醇缩丁醛为粘结剂，邻苯二甲酸二丁酯和聚乙二醇为增塑剂，油酸为分散剂，磷酸三丁酯为除泡剂。

4.根据权利要求1所述的无粘结剂型锂-空气电池空气电极的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述氧离子导体材料为CeO₂、Sm_0.2Ce_0.8O_1.9、Gd_0.2Ce_0.8O_1.9、La_0.8Sr_0.2Ga_0.85Mg_0.15O₃或者8 mol%Y₂O₃-ZrO₂。

5.根据权利要求1所述无粘结剂型锂-空气电池空气电极的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，将所述多孔氧化镍陶瓷浸渍所述溶液，取出烘干后煅烧；然后将煅烧后的多孔氧化镍陶瓷继续浸渍所述溶液，取出烘干后煅烧；重复3～6次；最后再经烧结处理得到担载锂-空气电池空气电极催化剂的多孔氧化镍陶瓷。

6.根据权利要求1所述无粘结剂型锂-空气电池空气电极的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，所述煅烧为600～650℃煅烧 2小时；所述烧结处理为900～1000℃烧结4～8小时；步骤（4）中，所述退火处理为800～950℃处理4小时。

7.根据权利要求1～6任意一项所述无粘结剂型锂-空气电池空气电极的制备方法制备的无粘结剂型锂-空气电池空气电极，其特征在于：所述无粘结剂型锂-空气电池空气电极由多孔镍金属陶瓷以及担载于所述多孔镍金属陶瓷上的锂-空气电池空气电极催化剂组成；所述无粘结剂型锂-空气电池空气电极中，催化剂的质量分数为0.2～2%；所述多孔镍金属陶瓷的孔隙率为40～80%。

8.权利要求7所述的无粘结剂型锂-空气电池空气电极在制备锂-空气电池中的应用。