[发明专利]一种Li-CO2

说明书

本发明公开了一种Li‑CO₂电池用双金属氧化物纳米片，由两种过渡金属氧化物制备而成，两种过渡金属元素为二价金属阳离子和三价金属阳离子，二其中二价和三价金属阳离子摩尔比为1:2～5:1，经电镜扫描后发现其具有多孔层状结构，内部金属氧化物相互弥散分布，能够为电池反应提供更多的活性位点，从而提升电池的性能。本发明还公开了其制备方法，将二价金属盐和三价金属盐混合，经pH调节剂和水热法后，制备出层状双金属氢氧化物，然后以其为模板，通过高温热解使其衍变为双金属氧化物纳米片，制备工艺简单，可控性和一致性好。本发明还公开了该双金属氧化物纳米片可作为电池正极催化剂应用于Li‑CO₂电池中。

技术领域

本发明属于Li-CO₂电池技术领域，特别涉及一种Li-CO₂电池用双金属氧化物纳米片及其制备方法和应用。

背景技术

煤、石油等化石燃料的燃烧消耗不仅造成资源枯竭，其燃烧排放的CO₂造成的温室效应已成为制约经济社会发展的重大瓶颈。科学工作者前期采用化学吸附、膜分离或将CO₂压缩等方式捕获CO₂，然而，上述技术存在高成本、高能耗的弊端。现阶段，采用零能耗方式利用CO₂，使其转变成商业产品甚至将其转变为绿色、高效的新型电源体系原料成为各国政府和科技工作者们研究的重点课题之一。Li-CO₂电池是在Li-O₂电池基础上发展起来的一个行业新秀，电池反应方程式为：4Li+3CO₂＝2Li₂CO₃+C，理论电压2.82V，理论比能量 1876Whkg^-1，Li-CO₂电池不仅可以有效利用CO₂，而且电池放电是一个释放能量的过程。开发Li-CO₂电池可以实现储能和环保的协同发展。但是受限于 CO₂低的还原反应动力学以及Li₂CO₃低的电导率和电化学活性，Li-CO₂电池目前未能有较大的突破。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种Li-CO₂电池用双金属氧化物纳米片，具有多孔层状结构，内部金属氧化物相互弥散分布，能够为电池反应提供更多的活性位点，从而提升电池的性能。

本发明的目的之二在于提供一种Li-CO₂电池用双金属氧化物纳米片的制备方法，制备工艺简单，可控性和一致性好。

本发明的目的之三在于提供Li-CO₂电池用双金属氧化物纳米片作为电池正极催化剂在制备Li-CO₂电池中的应用。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种Li-CO₂电池用双金属氧化物纳米片，所述双金属氧化物纳米片由两种过渡金属元素的氧化物制备而成，具有多孔层状结构；

两种过渡金属元素为二价金属阳离子和三价金属阳离子，二价金属阳离子和三价阳金属离子的摩尔比为1:2～5:1。

进一步，二价金属阳离子为Mg²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺、Co²⁺或Zn²⁺；

三价金属阳离子为Al³⁺、Mn³⁺、Fe³⁺、V³⁺或In³⁺。

进一步，所述双金属氧化物纳米片放电比容量为6254～12450mA h g^-1。