[发明专利]一种电极材料、其制备方法和包含该电极材料的钠–空气电池

说明书

本发明公开了一种电极材料，其特征在于包括导电基体，其为缺陷CoV水滑石结构；以及金属铂颗粒，其覆盖于所述导电基体的至少一个表面上。根据本发明的电极材料制备的电池不仅有较高的放电电压，而且具有较高电池的放电比容量和输出功率密度。同时，该电池表现出较好的稳定性。

技术领域

本公开涉及一种电极材料、电池的设计及制造，具体而言，本公开涉及一种电极材料、其制备方法和包含该电极材料的钠–空气电池。

背景技术

随着汽车工业的快速发展，能源危机和空气污染已成为制约我国及全球经济可持续发展的重大问题，为提高汽车产业竞争力、保障能源安全和发展低碳经济，新能源汽车产业化已成为国际汽车产业界的战略共识和我国科技发展的重大战略需求，当前新能源汽车的动力和储能系统虽然以锂离子电池为主，但因存在初期购置成本高，充电时间长(3-4小时)，比能量密度低(150-200瓦时/公斤)，电动汽车的续航里程短，充电配备设施少，存在安全隐患等商业化瓶颈使其市场认可度较低。因此，开发适用于电动汽车的高能量密度电池体系成为摆在我国科研工作者面前的迫切任务。

金属-空气电池因具有比已商业化的锂离子电池高3-10倍的能量密度而成为当今的研究热点，是在新能源汽车的电源体系中可以与石油相媲美并被寄予厚望的储能装置。其中，锂-空气电池因具有较高的能量密度受到大家的广泛关注，然而由于全球的金属锂资源储量有限，大规模应用必将带来成本问题。另外，锂-空气电池相对钠-空气电池有较高的过电位，导致较低的能量效率。虽然在理论上锂-空气电池能量密度更高，但是在实验中钠-空气电池已经实现了比锂-空气电池更高的实际能量密度。总之，钠-空气电池具有能量效率高(过电位较低)、循环性能好(超氧化钠的稳定性较好)、价格更便宜(钠元素的储量丰富)的优点，极有潜力在电动汽车上应用。开展与钠-空气电池应用相关的研究对解决能源危机和环境污染具有重要意义。

然而，目前的钠空气电池存在一个普遍的挑战，即空气电极的催化效率和稳定性不好。第一，目前的催化剂主要为单向催化剂，不能满足电池在充放电过程中的能量效率；第二，催化剂的稳定性不够，绝大多数氧化物和碳材料容易在酸碱溶液中腐蚀，从而导致催化剂的催化效率和稳定性降低。因此，研究新的电极材料对混合系钠-空气电池的性能提高具有重大意义。

发明内容

技术目的

本公开的一个目的是制备出高效的电极材料，研究不同钴盐和钒盐的组分，优化出最适宜的物质组成和浓度，并成功制备电极。

本公开的另一个目的是提供一种电极材料的制备方法。

本公开的又一个目的是提供根据所述制备方法制备的电极材料。

本公开的再一个目的是提供一种混合系钠–空气电池。

技术方案

根据本公开的一个方面，其提供了一种电极材料，包括：

导电基体，其为缺陷CoV水滑石结构，以及

金属铂颗粒，其覆盖于所述导电基体的至少一个表面上。

根据本公开的另一个方面，其提供了一种电极材料的制备方法，包括：

S1)将钴盐均匀分散在溶剂中得到钴盐溶液，将钒酸盐与碱的混合溶液加入到钴盐溶液中得到沉淀物；

S2)将上述沉淀物分散于溶剂中后加入铂盐，搅拌，以得到含负载铂颗粒的基体的混合物；

S3)将NaBH₄加入到上述含负载铂颗粒的基体的混合物中，搅拌，分离以得到电极材料，

其中，在步骤S1中，以金属含量计，钴：钒的摩尔比为5:1-8:1，碱与金属，即钴和钒之和的摩尔比为4:1-1:1，优选2:1-1:1。

根据本公开的另一个方面，其提供了根据上述制备方法制得的电极材料。