[发明专利]一种针状硫化铋碳布电极及其制备方法

说明书

一种针状硫化铋碳布电极及其制备方法，其涉及锂空气电池领域。该针状硫化铋碳布电极的制备方法结合硝酸水浴氧化、浸渍、煅烧和水热法的工艺优点，将由无水硝酸铋和硫代乙酰胺组成的混合溶液通过水热自生长的方式与碳布进行结合，从而形成了具有针状结构的硫化铋碳布电极；该针状硫化铋碳布电极具备较大的电池容量和较佳的循环稳定性；因此，通过上述针状硫化铋碳布电极的制备方法所制备的硫化铋碳布电极具备针状的介孔结构，能够显著增大电极表面的比表面积，为活性物质提供大量的通道，促进反应的发生，从而达到降低电池的充放电过电位，提升电池容量与循环稳定性的目的。故上述的针状硫化铋碳布电极及其制备方法具有重要的推广应用价值。

技术领域

本发明涉及锂空气电池领域，具体而言，涉及一种针状硫化铋碳布电极及其制备方法。

背景技术

传统化石能源的过度使用对环境造成了不可逆的破坏，也造成了危及后代的能源危机，人类对于新型可再生清洁能源的需求也越发迫切。对于新型可再生清洁能源来说，能量存储技术的发展是使其得到广泛应用的重要因素之一。电池是能量存储装置的重要组成部分，目前应用最广、商业化最成功的电池是锂离子电池，但是，由于锂离子电池的能量密度受到储存在电极上活性物质质量的限制，还远远不能满足对电源系统具有更高要求领域的需要，因此，高能量密度能源系统的研发成为近年来本领域关注的焦点。

锂空气电池由于其电极反应活性物质-氧气直接来源于周围环境中的空气而无需储存于正极材料中，极大地减少了电池的质量，因此其能量密度远远高于锂离子电池体系，其理论能量密度可达13000Wh/kg，该数值与汽油能量密度相当，作为目前具有最高能量密度的电池体系，锂空气电池在电动汽车领域、移动电源领域具有非常宽广的应用前景。

虽然锂空气电池具有上述的各种优点，但是由于其充电过电势较高，电池运行伴随着副反应，所以导致目前的锂空气电池放电容量小，循环稳定性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种针状硫化铋碳布电极的制备方法，其能够在碳布电极表面合成针状形貌的硫化铋，达到降低电池的充放电过电位，提升电池容量与循环稳定性的目的。

本发明的另一目的在于提供一种针状硫化铋碳布电极，其具备较大的电池容量和较佳的循环稳定性。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现。

本发明提出一种针状硫化铋碳布电极的制备方法，其包括以下步骤：对碳布依次进行超声清洗、烘干、硝酸水浴氧化、浸渍和煅烧，得到预处理碳布电极；将五水硝酸铋溶液和硫代乙酰胺溶液进行混合，得到混合溶液；将预处理碳布电极置于混合溶液中进行水热反应。

本发明提出一种针状硫化铋碳布电极，其根据上述的针状硫化铋碳布电极的制备方法制得。

本发明实施例的针状硫化铋碳布电极及其制备方法的有益效果是：本发明实施例提供的针状硫化铋碳布电极的制备方法结合硝酸水浴氧化处理、浸渍、煅烧和水热法的工艺优点，将由无水硝酸铋和硫代乙酰胺组成的混合溶液通过水热自生长的方式与碳布进行结合，从而形成具有针状结构的硫化铋碳布电极。该针状硫化铋碳布电极具备较大的电池容量和较佳的循环稳定性。因此，通过本发明所提供的硫化铋碳布电极的制备方法所制备的硫化铋碳布电极具备针状的介孔结构，能够显著增大电极表面的比表面积，达到降低电池的充放电过电位，提升电池容量与循环稳定性的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为试验例中不同样本的XRD分析测试图谱；

图2为试验例中所提供的针状硫化铋碳布电极表面组织形貌的SEM图；