[发明专利]一种纳米棒状硫化锌碳布电极、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种纳米棒状硫化锌碳布电极的制备方法，包括以下步骤：(1)、碳布预处理：将经清洗烘干后的碳布置于浓硝酸中，搅拌一段时间后，洗涤备用，其中浓硝酸中溶有适当的乙酸锌、硝酸锌或氯化锌；(2)、电极制备：将乙酸锌和硫代乙酰胺溶于去离子水中置于反应容器中，将碳布也放置其中进行反应，反应结束冷却后将碳布取出，清洗烘干得硫化锌碳布电极材料。本发明制备得到的电极材料应用时能够降低电池的充放电过电势，提升电池的放电容量，增强循环稳定性和倍率性能解决的问题。

技术领域

本发明涉及电极制备领域，具体涉及一种纳米棒状硫化锌碳布电极、制备方法及其应用。

背景技术

传统的二次电池受限于能量密度不高，难以满足电动汽车的需要。锂空气电池具有与传统化石能源相当的能量密度，在电动汽车飞速发展的今天具有巨大的应用前景。锂空气电池凭借着超高的理论能量密度，其概念一经提出便受到了科研界的广泛关注，被认为是最具应用前景的新一代二次电池。锂空气电池的反应机制是Li₂O₂的生成和分解，活性物质为空气中的氧气，取之不尽用之不竭，因此具有环境友好、成本低廉的优势。由于电池反应是空气中的氧气与金属锂直接参与，其理论能量密度可达3600Wh/kg，封装后在实际应用时其能量密度有望能接近化石燃料燃烧所提供的能量密度，高达600Wh/kg左右。锂空气电池是由正极材料、金属锂负极、电解液构成，电池的电极反应发生的主要场所在电池的正极，因此正极材料对电池的性能有着很大的影响。目前锂空气电池存在的多种问题，比如电池的充放电过电势高，放电容量低，循环稳定性差等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米棒状硫化锌碳布电极的制备方法，该方法制备得到的电极材料应用时能够降低电池的充放电过电势，提升电池的放电容量，增强循环稳定性和倍率性能解决的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种纳米棒状硫化锌碳布电极的制备方法，包括以下步骤：

(1)、碳布预处理：将经清洗烘干后的碳布置于浓硝酸中，搅拌一段时间后，洗涤备用，其中浓硝酸中溶有适当的乙酸锌、硝酸锌或氯化锌；

(2)、电极制备：将乙酸锌和硫代乙酰胺溶于去离子水中置于反应容器中，将碳布也放置其中进行反应，反应结束冷却后将碳布取出，清洗烘干得硫化锌碳布电极材料。

每120ml浓硝酸溶解5～8g乙酸锌、硝酸锌或氯化锌。

乙酸锌和硫代乙酰胺的摩尔比为1:1～1.5。

电极制备过程中，反应温度为180℃。

电极制备过程中，反应时间为5～6小时。

经清洗烘干后的碳布处理具体为将碳布依次用去离子水和无水乙醇进行超声波清洗，清洗后真空烘干备用。

碳布预处理的搅拌为80℃磁力搅拌6～8小时。

如前所述的制备方法得到的纳米棒状硫化锌碳布电极。

如前所述的纳米棒状硫化锌碳布电极在锂空气电池的应用。

本发明的发明点在于：将碳布预处理的置于浓硝酸过程中加入了乙酸锌、硝酸锌或氯化锌，能够辅助水热自生长，为硫化锌分布在碳布上提供条件。制备过程中，硫化锌碳布电极采用自生长的方式，而免于使用粘接剂。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明将纳米棒状硫化锌材料生长在碳布纤维表面，形成纳米棒阵列，这种阵列能增大电极材料的比表面积，为放电产物提供更多的存储空间，增大电池的放电容量，为电极反应提供大量的活性位点，降低电池的充放电过电势，提高能量效率，相比传统电极结构，硫化锌碳布电极采用自生长的方式，能在未使用粘接剂的前提下，提升电池的循环稳定性。