[发明专利]一种金属空气电池阴极及其制备方法、应用和电池

权利要求书

1.一种金属空气电池阴极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)制备碳纳米管载过渡金属氧化物；

2)制备聚氨酯与二氧化硅的复合凝胶；

3)将步骤1)得到的所述碳纳米管载过渡金属氧化物与步骤2)得到的所述聚氨酯与二氧化硅的复合凝胶制备成复合浆料，并以所述复合浆料制备金属空气电池阴极。

2.根据权利要求1所述的金属空气电池阴极的制备方法，其特征在于，步骤1)包括以下步骤：先将过渡金属氧化物和碳纳米管混合，然后对混合材料进行固相干法球磨，再向混合材料中加入N-甲基吡咯烷酮，然后继续球磨，即得所述的碳纳米管载过渡金属氧化物。

3.根据权利要求2所述的金属空气电池阴极的制备方法，其特征在于：

过渡金属氧化物和碳纳米管的质量比为1:n，0.2≤n≤5；

干法球磨的转速为50-2000r/min，干法球磨的时间大于或等于2小时；

继续球磨的时间大于或等于1小时。

4.根据权利要求1所述的金属空气电池阴极的制备方法，其特征在于，步骤2)包括以下步骤：将聚氨酯加入到成凝胶用的溶剂中，搅拌均匀，然后再加入二氧化硅，搅拌均匀至溶液透明,即得聚氨酯与二氧化硅的复合凝胶。

5.根据权利要求4所述的金属空气电池阴极的制备方法，其特征在于：

所述的溶剂选自入N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺或丙酮中的任意一种；

聚氨酯、二氧化硅和溶剂的用量比为：4-6g：0.8-1.2g：40-60mL。

6.根据权利要求1所述的金属空气电池阴极的制备方法，其特征在于，步骤3)包括以下步骤：

将步骤1)得到的所述碳纳米管载过渡金属氧化物、聚偏氟乙烯和步骤3)得到的所述聚氨酯与二氧化硅的复合凝胶混合均匀，得到预混料，再向所述的预混料中加入聚四氟乙烯乳液和N-甲基吡咯烷酮，搅拌配成复合浆料，再将所述复合浆料喷涂在导电基底上，即得所述的金属空气电池阴极；

或者，步骤3)包括以下步骤：将步骤1)得到的所述碳纳米管载过渡金属氧化物、聚偏氟乙烯和步骤3)得到的所述聚氨酯与二氧化硅的复合凝胶混合均匀，得到预混料，再向所述的预混料中加入N-甲基吡咯烷酮，搅拌配成复合浆料。用再将所述复合浆料喷涂在导电基底上，最后将聚四氟乙烯膜热压在导电基底上，即得所述的金属空气电池阴极。

7.根据权利要求6所述的金属空气电池阴极的制备方法，其特征在于,步骤3)中：

按质量比，步骤1)得到的所述碳纳米管载过渡金属氧化物、聚偏氟乙烯和步骤3)得到的所述聚氨酯与二氧化硅的复合凝胶的用量比为9:m:n，m≤2,n≤5；

所述的预混料与聚四氟乙烯乳液的质量比为(95-99.9):1；

所述的预混料与该步骤中加入的N-甲基吡咯烷酮的质量比为(20-500)；

所述的导电基底选自泡沫镍、碳布或裂解石墨片。

8.一种根据权利要求1至7任一所述的金属空气电池阴极的制备方法制备得到的金属空气电池阴极。

9.一种根据权利要求8所述的金属空气电池阴极的应用，其特征在于：作为锂空电池、锌空电池和铝空电池领域或锂硫电池的阴极。

10.一种金属空气电池，包括阴极，其特征在于：所述的阴极为权利要求8所述的金属空气电池阴极。