[发明专利]一种基于离子液体凝胶正极的钠空气电池及其制备方法

权利要求书

1.一种基于离子液体凝胶正极的钠空气电池，其特征在于：从负极到正极依次包括负极金属钠、有机电解液、固体电解质、离子液体凝胶正极，其中离子液体凝胶正极由石墨类导电剂、咪唑基离子液体和碳纸制备而得。

2.根据权利要求1所述基于离子液体凝胶正极的钠空气电池，其特征在于：石墨类导电剂为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、石墨烯、富勒烯、炭黑的一种或多种。

3.根据权利要求1所述基于离子液体凝胶正极的钠空气电池，其特征在于：咪唑基离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑硼氟盐、1-丁基-3-甲基咪唑磷氟酸盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐、1-辛基-3-甲基咪唑六氟合磷、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的一种或多种。

4.根据权利要求1所述基于离子液体凝胶正极的钠空气电池，其特征在于：固体电解质为化学组成为Na₃Zr₂Si₂PO₁₂的NASICON结构快离子导体或β-Al₂O₃型的铝酸钠快离子导体。

5.根据权利要求1所述基于离子液体凝胶正极的钠空气电池，其特征在于：有机电解液为(0.1~1) mol/L NaClO₄/[(EC+DMC)(1:1)+ l vol% FEC]，其中有机电解液中水份的比例不大于6 ppm。

6.权利要求1所述基于离子液体凝胶正极的钠空气电池的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

（1）集流体的制备：在超声波条件下，将活性炭与聚四氟乙烯混合均匀得到溶液A，将碳纸置于溶液A中浸泡20~40 min，然后将碳纸干燥并置于温度为430~450℃条件下焙烧50~70min即得集流体；

（2）离子液体凝胶的制备：将石墨类导电剂、咪唑基离子液体混合均匀得到悬浮液B，然后将悬浮液B研磨40~60 min，离心得到空间网状凝胶，干燥即得离子液体凝胶；

（3）钠空气电池组装：将金属钠块置于负极模具中，滴入有机电解液，盖上固体电解质，将固体电解质固定模具放于固体电解质上侧，封装，将步骤（2）所得离子液体凝胶涂覆在固体电解质上，再将步骤（1）所得集流体置于离子液体凝胶上，放置正极导电模具即得基于离子液体凝胶正极的钠空气电池。

7.根据权利要求6所述基于离子液体凝胶正极的钠空气电池的制备方法，其特征在于：步骤（1）中活性炭与聚四氟乙烯的质量比为(1~5):(1~2)。

8.根据权利要求6所述基于离子液体凝胶正极的钠空气电池的制备方法，其特征在于：步骤（2）石墨类导电剂与咪唑基离子液体的固液比mg:mL为(10~50):(1~5)。