[发明专利]一种耐腐蚀集流体复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及电池材料技术领域，尤其涉及一种耐腐蚀集流体复合材料及其制备方法和应用。本发明提供的耐腐蚀集流体复合材料的制备方法，包括以下步骤：将金属集流体进行酸洗后，与糖类溶液混合，进行水热反应，得到预处理的金属集流体；将所述预处理的金属集流体进行碳化处理，得到所述耐腐蚀集流体复合材料。本发明以糖类为碳源，在金属集流体表面包覆碳层，以改进集流体耐腐蚀性，解决集流体在电池工作中发生电化学腐蚀的现象。本发明以糖类作为碳源，绿色环保，产物无污染，价格低廉，且无需粘结剂，自然在金属集流体表面形成碳层，碳层厚度可控，适用于大规模生产。

技术领域

本发明涉及电池材料技术领域，尤其涉及一种耐腐蚀集流体复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

金属空气电池(如锌空气电池、铝空气电池和镁空气电池等)具有原材料丰富、安全环保、能量密度高和环境适应性强等一系列优点，被称为“面向21世纪的新型绿色能源”，具有良好的发展前景。

金属空气电池的阴极是决定电池性能的重要因素，其中作为阴极重要组成部分的金属集流体集流体在电池工作中会发生电化学腐蚀，产物会污染电解液，导致电池性能衰减。为抑制腐蚀，商业阴极往往用电镀金属的方法来提高集流体的耐腐蚀性能，例如公开号为CN101026255A的中国专利在集流体表面镀银或镍等惰性金属。虽然通过上述方法增强了集流体的耐腐蚀性，但是电镀过程中伴生的污染问题在一定程度上抵消了金属空气电池绿色能源的优势。为了解决上述电镀金属的缺陷，现有技术中还公开了一种物理涂覆法，例如公开号为CN104465126A的中国专利在金属集流体表面涂覆导电防腐涂层，该方法首先要在集流体表面涂覆粘结层，然后再涂覆导电防腐层；但上述方法需要多层涂覆，防腐涂层厚度的可控性低，制备工艺复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐腐蚀集流体复合材料及其制备方法和应用。所述制备方法绿色环保，产物无污染，碳层厚度可控，适用于大规模生产。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种耐腐蚀集流体复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将金属集流体进行酸洗后，与糖类溶液混合，进行水热反应，得到预处理的金属集流体；

将所述预处理的金属集流体进行碳化处理，得到所述耐腐蚀集流体复合材料。

优选的，所述酸洗采用的酸液为盐酸、硫酸或醋酸。

优选的，所述糖类溶液中的糖为单糖或二糖；

所述糖类溶液的浓度为6～36mg/mL。

优选的，所述金属集流体与糖类溶液的质量比为1:(80～480)。

优选的，所述水热反应的温度为160～200℃，时间为3～8h。

优选的，所述碳化处理在惰性气氛中进行。

优选的，所述碳化处理的温度为400～800℃，时间为2～12h。

本发明还提供了上述技术方案所述的制备方法制备得到的耐腐蚀集流体复合材料，包括金属集流体和包覆在所述金属集流体表面的糖类衍生碳。

优选的，所述金属集流体和糖类衍生碳的质量比为(50～300)：1。

本发明还提供了上述技术方案所述的耐腐蚀集流体复合材料在燃料电池、金属空气电池或二次电池中的应用。