[发明专利]一种钴锰氧催化剂的制备方法

说明书

本发明提供了一种钴锰氧催化剂的制备方法及其在锂空气电池中的应用。所述钴锰氧催化剂通过室温快速溶液搅拌制备而成，具体包括以下步骤：1)将高锰酸钾和硫酸锰溶于水中并混合均匀，室温下进行反应，然后进行抽滤烘干得无定型MnO₂粉末；2)将所得无定型MnO₂粉末和氯化钴分散于水中，搅拌混合均匀，得混合液I；3)将硼氢化钠与无机碱混合，并溶于水中搅拌均匀，得混合液II；4)将所得混合液II加入混合液I中，在搅拌条件下进行反应，所得产物即为钴锰氧催化剂。本发明涉及的原料便宜易得，工艺简单易行，产量较大，制备的钴锰氧催化剂呈多孔纳米球状，将其应用于锂空气电池时，表现出优异的电化学性能。

技术领域

本发明属于无机材料与电化学器件材料技术领域，具体涉及一种钴锰氧催化剂的制备方法。

背景技术

随着石油等不可逆能源的加剧消耗，化学能源体系面临日益严峻的挑战。然而传统锂离子电池的能量密度仍然不能满足日益增长的能源需求，在这种情况下，锂空气电池由于其能量密度远高于锂离子电池，其比能量或能量密度与汽油、柴油的比能量相近,单次充电有望扩展电动汽车行程500km以上,从而引起了广泛的关注。更重要的是，锂空气电池在反应的过程中，不会产生对环境有害的污染物，是一种极具潜力的有望取代锂离子电池的新型储能体系。

自从2006年Bruce首次报道了可充电锂空气电池，国外研究者将研发突破性的动力锂电池注意力转向了新的二次锂电池体系(锂-空气电池)。锂空气电池是金属锂为负极，空气电极为正极，外界的氧气为反应物质，在催化剂作用下发生反应的一种电池体系。目前，锂空电池己经成为全球动力电池及储能电池研究的热点和重点。

然而，锂空气电池中阴极放电反应生成的过氧化锂难溶于有机电解液，易在多孔空气电极微粒孔道及表面发生沉积。同时，过氧化锂分解反应的反应势垒高，反应较难发生，往往分解不够完全，限制了电池的性能。因此，选择合适的催化剂从而提高锂空气电池的能量效率是非常关键的。

催化剂对锂空气电池的影响至关重要,影响着电池的能量效率、功率等性能。一直以来催化剂是锂空气电池的研究重点。同时,催化剂开发的种类也越来越多,目前所研究催化剂最多的是金属氧化物、贵金属、含氮金属化合物等。但是，贵金属的原料成本较高，不利于实际应用，因此进一步探索其他适用于锂空气电池的催化剂，并调控其尺寸、形貌和内部结构，改进其制备工艺和条件，具有重要的应用意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钴锰氧催化剂的制备方法，该方法所需原料常见易得，且制备工艺简单、反应条件温和、产量大，制得的钴锰氧催化剂应用于制备锂离子电池电极时，表现出优异的电化学性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种钴锰氧催化剂的制备方法，它包括以下步骤：

1)将高锰酸钾和硫酸锰溶于水中并混合均匀，室温下进行反应，所得产物进行抽滤烘干得无定型MnO₂粉末；

2)将所得MnO₂粉末和氯化钴分散于水中，搅拌混合均匀，得混合液I；

3)将硼氢化钠与无机碱混合，并溶于水中搅拌均匀，得混合液II；

4)将所得混合液II加入混合液I中，在搅拌条件下进行反应，所得产物即为所述的钴锰氧催化剂。

上述方案中，步骤1)所述反应时间为5～12h。

根据上述方案，所述高锰酸钾和硫酸锰的摩尔比为2:3。

根据上述方案，所述无定型MnO₂粉末与氯化钴的摩尔比为2:1。

根据上述方案，所述无机碱为氢氧化钠或氢氧化钾。

根据上述方案，所述硼氢化钠与无机碱的摩尔比为(50～200):1。