本發(fā)明涉及一種鋰空氣電池技術(shù)。

背景技術(shù)：

鋰空氣電池是一種新型電池，是一種用鋰作陽極，以空氣中的氧氣作為陰極反應(yīng)物的電池，鋰空氣電池比鋰離子電池具有更高的能量密度，理論比容量達(dá)到11140Wh/kg，但是由于碳空氣電極、電解液以及催化劑和負(fù)極保護(hù)等方面還存在諸多問題，目前鋰離子空氣電池性能還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到。

作為鋰空氣電極的正極，碳納米管由于SP2雜化產(chǎn)生的離域大π鍵，擁有良好的導(dǎo)電性能。同時(shí)，碳納米管中空的一維結(jié)構(gòu)使其具有良好的氣體吸附于存儲(chǔ)能力，是一種理想的鋰空氣電池正極材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提出一種石墨化碳納米管柔性膜鋰空氣電池的制備方法。

本發(fā)明所述的石墨化碳納米管柔性膜鋰空氣電池的制備方法，其特征是：以石墨化碳納米管柔性膜作為空氣正極、鋰片為負(fù)極，電解質(zhì)溶液采用1mol/L LiPF6，隔膜采用多孔性聚乙烯膜，將空氣正極、負(fù)極、電解液、隔膜在惰性氣氛中封裝所得鋰空氣電池。

本發(fā)明所述的石墨化碳納米管柔性膜是通過以下步驟制備。

a）將碳納米管分散，以乙醇、去離子水或NMP（N-甲基吡咯烷酮）中一種或兩種以上作為溶劑，加入粘接劑、分散劑以及催化劑，通過球磨、超聲或高速剪切方式中的一種或兩種以上方式，制成固含量1-5%的碳納米管分散液。

b）以鋁箔或銅箔作為基底，將碳納米管分散液均勻涂覆在基底表面，控制面積和厚度，烘干。

c）以鹽酸、硝酸、硫酸或燒堿作為腐蝕劑，將薄膜浸泡于腐蝕劑中10~24h，腐蝕基底，取出碳納米管薄膜，烘干。

d）將制備的碳納米管薄膜在1000-1500℃經(jīng)緩慢升溫炭化處理，再經(jīng)2300-3000℃石墨化處理，經(jīng)過最后的壓延，得到石墨化碳納米管柔性膜。

步驟a）中所述的粘結(jié)劑為丁苯橡膠（SBR）、羧甲基纖維素（CMC）或聚偏氟乙烯（PVDF）等。

步驟a）中所述的分散劑為十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）或十二烷基硫酸鈉(SDS)中的一種或兩種。

步驟a）中所述的催化劑為四氧化三鈷、二氧化錳、鉑、氧化鎳、四氧化三鐵或氧化銅類催化劑中的一種或者兩種以上。

本發(fā)明制備的石墨化碳納米管柔性膜經(jīng)過碳化和石墨化處理，去除了正極中的非碳成分，進(jìn)一步提高了正極的導(dǎo)電性，同時(shí)由于粘結(jié)劑中的非碳成分在高溫下被去除，使得正極極片中產(chǎn)生大量的微孔，大幅增加極片的表面面積，這有利于空氣的擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，從而提高鋰空氣電池的性能。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明將通過以下實(shí)施例作進(jìn)一步說明。但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。

實(shí)施例1。

碳納米管300 r/min球磨3h。以NMP為溶劑，碳納米管（CNTs）為基本材料，按ＮＭＰ：CNTs：PVDF：SDS：催化劑為86:5:4:２：３質(zhì)量比配置，調(diào)節(jié)固含量為５%，高速剪切2h，制漿。選鋁箔為基底材料，取漿液10ml，涂覆成5x8cm2的區(qū)域，50℃烘干，成膜。將鋁箔模塊置于鹽酸溶液中浸泡24h，使基底完全腐蝕，小心取出晾干。將制備的CNTs膜1200℃炭化，再2600℃石墨化，取出壓實(shí)。且經(jīng)過炭化和石墨化處理。以鋰片為負(fù)極，石墨化碳納米管柔性膜為正極，多孔性聚乙烯膜的隔膜（Celgard 2400），按照負(fù)極/隔膜/正極的方式組裝成扣式電池并在正極一側(cè)金屬外殼上鉆1個(gè)直徑0.5mm的小孔。

實(shí)施例2。

碳納米管300r/min球磨3h。以NMP為溶劑，碳納米管（CNTs）為基本材料，按ＮＭＰ：CNTs：PVDF：SDS：催化劑為8７::4:２：３質(zhì)量比配置，調(diào)節(jié)固含量為4%，高速剪切３h，制漿。選鋁箔為基底材料，取漿液10ml，涂覆成5x8cm2的區(qū)域，50℃烘干，成膜。將鋁箔模塊置于鹽酸溶液中浸泡24h，使基底完全腐蝕，小心取出晾干。將制備的CNTs膜1300℃炭化，再2800℃石墨化，取出壓實(shí)。且經(jīng)過炭化和石墨化處理。以鋰片為負(fù)極，碳納米管柔性膜為正極，多孔性聚乙烯膜的隔膜（Celgard 2400），按照負(fù)極/隔膜/正極的方式組裝成扣式電池并在正極一側(cè)金屬外殼上鉆3個(gè)直徑0.5mm的小孔。