一种空气电池阴极催化剂的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种空气电池阴极催化剂的制备方法，属于燃料电池技术领域。
【背景技术】
[0002] 金属空气电池是W电极电位较负的诸如Mg、A1、Zn、化等金属作为负极，空气或 水中的氧分子做正极的一种燃料电池。该类电池因具有比能量高、工作电压稳定、安全性 好、绿色环保及制造成本低等优点而具有广阔的应用前景。空气电极是金属空气电池的核 屯、部分，其氧化还原催化剂是影响空气电极性能的关键因素，因此要发展金属空气电池，开 发性能优异、工作稳定的阴极催化剂是其中最重要的环节之一。
[0003] 传统氧化铺阴极催化剂的制备过程是热解还原(碳热还原)，此种方法无法避免 高温带来的粒子团聚，所得产物分散度差、晶体材料晶化度较差、纯度不好、粒度、形貌很难 控制。
[0004] 水热合成是指温度为100~l〇〇〇°C、压力为IMPa~0.1 GPa条件下利用物质在水溶液 中的化学反应所进行的合成。水热反应的一般过程是将室温所得的反应溶胶或凝胶密封至 特殊容器比容W聚四氣己締内衬的反应蓋中，在一定的温度和自生压力下得到晶体材料的 反应过程。在亚临界和超临界水热条件下，由于反应处于分子水平，反应性提高，因此水热 反应可W代替高温固相反应。同时具有高温固相反应不具备的优点，比如所得产物纯度高， 分散性好，粒度、形貌易控制等。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种空气电池阴极催化剂的制备方法，其具有很强的催化活 性，组成电池后具有较高的开路电压，电压输出稳定，容量高。
[0006] 本发明的技术方案是该样实现的；一种空气电池阴极催化剂的制备方法，阴极催 化剂为41地3-1/[]1〇2和8613-]/[]1〇2的混合物，反应原料为正二价铺盐，正^;：价铺盐，水；其中正 二价铺盐为氯化铺硫酸铺、硝酸铺、醋酸铺中的一种，正走价铺盐为高铺酸钟，其特征在于 其制备方法，具体步骤如下： 步骤1 ;称取高铺酸钟2. 7g、蒸馈水110ml，在揽拌下混合均匀，得到紫黑色溶液； 步骤2 ;取正二价铺盐MnCl2,4H2〇 8g加水20ml配置成水溶液； 步骤3 ;将步骤2所得水溶液逐滴加入步骤1所得紫黑色溶液中，揽拌混合均匀得到悬 浊液； 步骤4 ;将步骤3所得悬浊液转移至聚四氣己締内衬的不诱钢反应蓋中，在恒定温度 90~200°C下静置1-化； 步骤5 ;将步骤4所得产物分离固、液相；固相水洗至无离子成分。所制成A1地a-Mn化； 步骤6 ;同上述制备过程，将步骤4中静置时间改为4-20h，所制成Beta-Mn化； 步骤7 ;将Alpha-Mn化与Beta-Mn〇2按质量比优选为1/19~3/7混合并机械球磨化。
[0007] 本发明的积极效果是其具有很强的催化活性，组成电池后具有较高的开路电压， 电压输出稳定，容量高。
【附图说明】
[000引图1为本发明的实施例水热所合成的Alpha-Mn02产物的X畑谱，可见与 A1 pha-Mn化的标准峰一致。
[0009] 图2为本发明的实施例水热所合成的Beta-Mn化产物的X畑谱，可见与Beta-Mn化 的标准峰一致； 图3为本发明的实施例水热所合成的Alpha-Mn〇2产物的SEM照片。
[0010] 图4为本发明的实施例水热所合成的Beta-Mn化产物的沈M照片。
【具体实施方式】
[0011] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明；如图1-4所示，一种空气电池阴 极催化剂的制备方法，阴极催化剂为A1地a-Mn〇2和Beta-MnO 2的混合物，反应原料为正二价 铺盐，正走价铺盐，水；其中正二价铺盐为氯化铺硫酸铺、硝酸铺、醋酸铺中的一种，正走价 车孟盐为高铺酸钟，其特征在于其制备方法，具体步骤如下： 步骤1 ;称取高铺酸钟2. 7g、蒸馈水110ml，在揽拌下混合均匀，得到紫黑色溶液； 步骤2 ;取正二价铺盐MnCl2,4H2〇 8g加水20ml配置成水溶液； 步骤3 ;将步骤2所得水溶液逐滴加入步骤1所得紫黑色溶液中，揽拌混合均匀得到悬 浊液； 步骤4 ;将步骤3所得悬浊液转移至聚四氣己締内衬的不诱钢反应蓋中，在恒定温度 90~200°C下静置1-化； 步骤5 ;将步骤4所得产物分离固、液相；固相水洗至无离子成分。所制成A1地a-Mn化； 步骤6 ;同上述制备过程，将步骤4中静置时间改为4-20h，所制成Beta-Mn化； 步骤7 ;将Alpha-Mn化与Beta-MnO 2按质量比优选为1/19~3/7混合并机械球磨化。
[0012] 表1为所制备催化剂制成锋空气电池的放电性能测试数据：
实施例1 称取高铺酸钟2. 7g、蒸馈水110ml，在揽拌下混合均匀，得到紫黑色溶液；取8克 MnCl2,4H2〇加水20ml配置成水溶液；将得到的水溶液逐滴加入紫黑色溶液中，揽拌混合 均匀，得到悬浊液；所得悬浊液转移至聚四氣己締内衬的不诱钢反应蓋中，在120°C下静置 2h，所得产物分离固、液相；固相水洗至无离子成分，制成Alpha-Mn〇2,悬浊液恒温静置时间 改为12h，所制成Beta-Mn〇2,将A1地a-Mn〇2与Beta-MnO 2按质量比3 ;7混合并机械球磨化， 所得到最终催化剂产物。
[001引实施例2 称取高铺酸钟2. 7g、蒸馈水110ml，在揽拌下混合均匀，得到紫黑色溶液；取8克硝酸 铺，加水20ml配置成水溶液；所得的水溶液逐滴加入紫黑色溶液中，揽拌混合均匀，得到悬 浊液；悬浊液转移至聚四氣己締内衬的不诱钢反应蓋中，在120°C下静置化；所得产物分离 固、液相；固相水洗至无离子成分。所制成A1地a-Mn02;将悬浊液恒温静置时间改为12h，所 制成Beta-Mn化，将A1地a-Mn02与Beta-MnO2按质量比3 ;7混合并机械球磨化，得到最终催 化剂产物。
[0014]实施例3 称取高铺酸钟2. 7g、蒸馈水110ml，在揽拌下混合均匀，得到紫黑色溶液；取8克醋酸 铺加水20ml配置成水溶液；所得的水溶液逐滴加入紫黑色溶液中，揽拌混合均匀，得到悬 浊液；悬浊液转移至聚四氣己締内衬的不诱钢反应蓋中，在120°C下静置化；所得产物分离 固、液相；固相水洗至无离子成分。所制成A1地a-Mn〇2;悬浊液恒温静置时间改为12h，所制 成Beta-Mn化;将Alpha-MnO 2与Beta-MnO 2按质量比3 ;7混合并机械球磨化，得到最终催 化剂产物。
【主权项】
1. 一种空气电池阴极催化剂的制备方法，阴极催化剂为Alpha-MnO2和Beta-MnO2的混 合物，反应原料为正二价锰盐，正七价锰盐，水；其中正二价锰盐为氯化锰硫酸锰、硝酸锰、 醋酸锰中的一种，正七价锰盐为高锰酸钾，其特征在于其制备方法，具体步骤如下： 步骤1 :称取高锰酸钾2. 7g、蒸馏水110ml，在搅拌下混合均匀，得到紫黑色溶液； 步骤2 :取正二价锰盐MnCl2*4H20 8g加水20ml配置成水溶液； 步骤3 :将步骤2所得水溶液逐滴加入步骤1所得紫黑色溶液中，搅拌混合均匀得到悬 浊液； 步骤4 :将步骤3所得悬浊液转移至聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，在恒定温度 90~200°C下静置l_4h; 步骤5 :将步骤4所得产物分离固、液相；固相水洗至无离子成分，所制成Alpha-MnO2; 步骤6 :同上述制备过程，将步骤4中静置时间改为4-20h，所制成Beta-MnO2; 步骤7 :将Alpha-MnO；^Beta-MnO；^质量比优选为1/19~3/7混合并机械球磨2h。
【专利摘要】本发明涉及一种空气电池阴极催化剂的制备方法，阴极催化剂为Alpha-MnO2和Beta-MnO2的混合物，反应原料为正二价锰盐，正七价锰盐，水；其中正二价锰盐为氯化锰硫酸锰、硝酸锰、醋酸锰中的一种，正七价锰盐为高锰酸钾，其具有很强的催化活性，组成电池后具有较高的开路电压，电压输出稳定，容量高。
【IPC分类】H01M4/90
【公开号】CN104916852
【申请号】CN201510381367
【发明人】王金兴, 张斌, 崔龙, 许德超, 刘宏宇, 韩建, 魏晓川, 张克金
【申请人】中国第一汽车股份有限公司
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年7月2日