[发明专利]复合正极材料及其制备方法、锂空气电池

说明书

本发明提供了一种复合正极材料的制备方法，包括以下步骤：将木质素盐的水溶液和聚丙烯腈的无水醇溶液进行混合处理，配置成第一混合溶液；将纳米二氧化硅粉体分散在所述第一混合溶液中，得到第二混合溶液，进行程序加热处理，制备碳化材料；在所述碳化材料中加入刻蚀液，制备得到氮掺杂多孔碳；将所述氮掺杂多孔碳分散在去离子水或有机醇中，制备氮掺杂多孔碳溶液；将合金元素的混合盐溶液加入所述氮掺杂多孔碳溶液中，制备第三混合溶液；调节所述第三混合溶液的pH使溶液呈碱性后，加入还原剂，进行还原反应，离心分离收集沉淀并清洗至中性，在惰性气氛下煅烧处理，制备得到氮掺杂多孔碳负载Pd_xFe_yW_z纳米合金的复合正极材料。

技术领域

本发明属于锂空气电池技术领域，尤其涉及一种氮掺杂多孔碳负载Pd_xFe_yW_z纳米合金的复合正极材料及其制备方法，以及含有该复合正极材料的锂空气电池。

背景技术

近年来，纯电动汽车发展越来越快，同时国家对新能源产业的扶持力度越来越大，作为新能源产业动力系统的锂离子电池呈现高速发展的状态。传统锂离子电池容量有限，尽管随着技术的发展，其容量在逐渐提高，但也很难满足消费者的需求，这会阻碍新能源产业的进一步发展。因此新的锂电池体系的开发及应用变得越来越有必要。

由于锂空气电池的能量来源于无穷无尽的氧气，且其很小体积的电池就具有与汽油相媲美的能量，锂空气电池备受关注。但是锂空气电池氧气被还原的反应动力学比较缓慢，进而影响电池的整体性能，成为制约锂空气电池进一步发展的主要问题。研究表明，在空气电极中加入合适的氧还原催化剂，能加快反应过程中的电荷转移速率和传质速率，有效地改善电化学极化现象，提高电池的整体性能。目前行之有效的一种催化剂是贵金属铂碳(Pt/C)。但是，Pt的抗毒性能力较差，且价格昂贵。Pd因为与Pt具有类似的电子结构、电化学性能及其低成本优势，被认为是一种能替代铂金的贵金属。但是纯Pd催化活性欠佳，远不如Pt/C，而且催化剂自身的循环稳定性也较差，从而制约着纯Pd催化剂的应用。因此，现有技术还需要进一步研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氮掺杂多孔碳负载Pd_xFe_yW_z纳米合金的复合正极材料及其制备方法，旨在解决Pd作为锂空气电池空气电极催化剂催化活性欠佳、自身循环稳定性差的问题。

本发明的另一目的在于提供一种含有氮掺杂多孔碳负载Pd_xFe_yW_z纳米合金复合正极材料的锂空气电池。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种复合正极材料的制备方法，所述复合正极材料为氮掺杂多孔碳负载Pd_xFe_yW_z纳米合金，且所述复合正极材料的制备方法包括以下步骤：

提供木质素盐的水溶液和聚丙烯腈的无水醇溶液，将所述木质素盐的水溶液和所述聚丙烯腈的无水醇溶液进行混合处理，配置成第一混合溶液；

提供纳米二氧化硅粉体，将所述纳米二氧化硅粉体分散在所述第一混合溶液中，得到第二混合溶液，将所述第二混合溶液进行程序加热处理，制备碳化材料；在所述碳化材料中加入刻蚀液，刻蚀去除所述碳化材料中的二氧化硅，制备得到氮掺杂多孔碳；其中，所述程序加热处理包括将得到的混合样品进行预氧化处理的步骤和将预氧化处理后的样品进行碳化处理的步骤；