本发明提供了一种钽基催化剂复合材料、其制备方法和在锂氧电池中的应用,本发明实施例通过简单的湿化学法合成了钽基催化剂复合材料,并通过高温氮化反应实现了氮掺杂。该复合材料以碳纳米材料为主体,其上负载的氮掺杂的氧化钽为活性成分,其选用原料储量丰富,价格低廉。实验表明,本发明提供的氮掺杂氧化钽及碳复合材料具有优异的锂氧电池正极反应催化性能：在200mA/g电流密度、2000mAh/g截止容量下,其过电势仅为1.07V(终止电压),远低于纯氧化钽及碳复合材料的1.63V(终止电压)和纯碳材料的2.02V(终止电压),体现了其对锂氧电池正极反应的ORR和OER过程具有优异的催化活性。

本发明公开了一种Fe、N共掺杂多孔碳锌空电池催化剂的制备方法,将三聚氰胺在马弗炉中进行退火得到的淡黄色产品g-C-(3)N-(4)并磨成粉末得到物料A；将物料A、葡萄糖和乙酰丙酮铁混合后转移到聚四氟乙烯反应釜中进行水热处理,再干燥后冷却至室温得到物料B；将物料B高温热处理得到物料C；将物料C依次酸洗、水洗、干燥得到Fe、N共掺杂多孔碳锌空电池催化剂。本发明制得的Fe、N共掺杂多孔碳锌空电池催化剂的比表面积为224.4m～(2)g～(-1),具有优异的氧还原催化性能,另外,在锌-空气电池中作为阴极组装时,该催化剂显示出99mW cm～(-2)的功率密度,表明该催化剂在实际应用中具有替代Pt催化剂的潜力。

一种金属燃料电池系统,包括金属燃料电池电堆和抽取式散热装置,散热装置腔体包括设置在腔体内、外的导热部件和散热部件；导热部件和散热部件连接在一起；导热部件上有液流通道；金属燃料电池电堆的电堆出液口与散热装置进液口相连通；散热装置出液口与循环泵进液口相连通,循环泵出液口与电堆进液口相连通；在循环泵的作用下,电堆内的电解液由散热装置进液口流入其腔体内,流经导热部件,电解液的热量经导热部件传导到腔体外部的散热部件散发出去；降温的电解液经散热装置的出液口流出,被循环泵泵入电堆,如此循环。本系统能有效阻止放电时电解液的温度上升。

本发明公开了一种氧化钴/碳纳米管复合材料及其制备方法和在锂空气电池中的应用,该复合材料是以菱形十二面体ZIF-8@ZIF-67双MOF材料为基底,在十二面体表面包裹mSiO-(2)球,再通过Co自催化衍生CNTs而得。本发明的复合材料具有较大的比表面积,提供了更多的催化活性位点,将其作为锂空气电池正极催化剂时具有过电压低、放电比容量高以及循环性能好等优异的催化性能。

本发明公开了一种同时兼具氧化还原介质和锂金属保护剂功效锂空气电池用二茂钌(Ruthenocene,Ruc)添加剂,将其应用于以碳棒修饰RuO-(2)/MnO-(2)分级结构正极材料(RuO-(2)/MnO-(2)@NC)为正极的锂空气电池,同时具有氧化还原介质及锂保护双效功能。本发明以在碳纸表面经电聚合生长并煅烧所形成的碳阵列,随后在表面逐步沉积MnO-(2)、RuO-(2)催化剂制备复合材料RuO-(2)/MnO-(2)@NC为正极材料,将Ruc溶解于电解液中作为添加剂以应用于该电池体系。所添加的二茂钌在锂空气电池电化学反应中充当氧化还原介质,同时克服了常见氧化还原介质的缺陷,对负极金属锂的稳定性有积极作用。Ruc应用于锂空气电池中,在400mA·g～(-1)的电流密度下,限定容量为500mAh·g～(-1)时,电池循环寿命达到260圈以上。

本发明属于催化剂材料制备领域,特别涉及一种规则配位的钴或铁掺杂钴基电催化剂及其制备方法和用途。所述电催化剂为晶体材料,属于简单立方晶系,晶胞的八个顶点为钴或同晶取代的铁,金属原子呈6配位结构,之间依靠其配体氰根相连(-CN),即在晶胞的每一条边上分别与C和N构成的氰基相连,晶胞参数为α＝β＝γ＝90°,晶体在介观尺度下可以通过调控呈现单分散的正立方体、截角立方体或正八面体形貌。催化剂的结晶性极佳,配位规则且单一,具有单位点活性中心,反应位点清晰明确,可以用于晶面依赖的催化活性研究。该催化剂作为氧还原、氧析出、水合肼氧化、金属-空气电池和水合肼燃料电池的工作电极均具有极好的催化活性、稳定性。

本发明公开了一种多组分碳纳米材料的制备方法及其应用,涉及电极材料技术领域,包括以下步骤：以硝酸钴、二甲基咪唑为配体在碳布基底生长三角板钴纳米片,高温碳化获得包裹钴的碳三角板纳米材料；随后利用铁氰化钾配体刻蚀在碳三角板纳米材料表面形成钴铁普鲁士蓝衍生物,高温硫粉硫化在碳布上制备得到多组分碳纳米材料。制备的钴铁硫化物/碳纳米板一体式空气电极具有可重复性高、合成过程简单等优点,并且该材料可应用于锌-空气电池的空气电极,具有270mW·cm～(-2)的高功率密度,较高的能量转化效率和长循环稳定性。

本发明涉及复合电极材料技术领域,针对传统MOF衍生金属掺杂多孔碳材料存在2e～(-)ORR反应的问题,提供一种硫改性的MOF衍生金属掺杂多孔碳材料及其制备方法,先配制含有金属盐和2-甲基咪唑的混合溶液,所述金属盐的金属离子包括Co～(2+)、Cu～(2+)、Zn～(2+),反应得到CoCuZn-MOF前驱体；然后退火处理得Cu-Co-N-(4)衍生碳基复合材料,即MOF衍生金属掺杂多孔碳材料；接着进行硫化处理,引入硫元素。本方法原料易得、操作简单,对设备无特殊要求、易于产业化。本发明还提供硫改性的MOF衍生金属掺杂多孔碳材料在锌空气电池中的应用。

本发明涉及一种锂空气电池组。该锂空气电池组由单体电池、气体扩散单元、金属连接条、外壳、电连接器、上盖组成。多个单体电池通过金属连接条进行并联连接,成组后在单体电池之间通过气体扩散单元实现气体在电池组内部的扩散。组装好的电池组放入外壳,其中外壳体侧面有透气孔,可以实现外部气体扩散至电池组内部,端板有电池连接串口,可实现对电池组的充放电工作和电流、电压采集。该装置具有开放式结构,保证了气体在电池组内部的扩散,并且电池组的组装方式简单、易操作,在保证电池组性能正常发挥的前提下,有效降低了电池组中非活性结构件所占重量比,大大提高了电池组的能量密度,适合锂空气电池组的制备与测试。

本发明公开了一种基于PVA/KC-KOH复合凝胶电解质的柔性铝空气电池,该柔性铝空气电池从上至下依次由集流体、铝箔金属阳极、PVA/KC-KOH复合凝胶电解质、复合催化剂空气阴极、集流体层叠而成；本发明创造性的将к-卡拉胶应用到电池电解质中,具有大范围可调的固液比例,可以抑制开放性铝空气电池的漏液问题；并且PVA/KC-KOH复合凝胶电解质解决了传统铝空气电池结构在柔性方面的限制,因而,本发明可制备超薄柔性、高导电率的铝空气电池。