i/MnO 2)，其中MnO2的承載量為0.4mg/cm2;將上述承載于泡沫鎳上的MnO 2電極浸入RuCl 3的水溶液中(濃度為4mg/mL)，浸泡5小時(shí)后，先后用去離子水和無(wú)水乙醇沖洗數(shù)次，在60°C下真空干燥12小時(shí)后得到承載于泡沫鎳上的仙02/^1102復(fù)合電極(Ni/RuO 2/Μη02)，其中RuO2的承載量為 0.15mg/cm2。
[0060]XRD表明多孔狀沉積物為MnO2,掃描電鏡照片表明，11102呈現(xiàn)多孔狀結(jié)構(gòu)，單個(gè)聚集體的直徑為0.5微米?1.5微米，并且均勻負(fù)載于多孔泡沫鎳上，透射電鏡表明，仙02顆粒大小為2納米?5納米，并且均勻負(fù)載于多孔狀MnO2上。
[0061]以本實(shí)施例制備的負(fù)載于泡沫鎳上的Ru02/Mn02作為正極，以金屬鋰為負(fù)極，聚丙稀薄膜(牌號(hào)Celgard C380，美國(guó)Celgard公司)為隔膜，LiClO4的三乙二醇二甲醚(TEGDME)溶液為電解液，在充滿氬氣的手套箱中裝配電池。經(jīng)通入I大氣壓的氧氣后，進(jìn)行充放電測(cè)試。
[0062]恒電流充放電測(cè)試(容量限定為500mAh/g，電流密度800mA/g，電壓范圍2V?4.5V，其中容量和電流密度均基于Ru02/Mn02)表明，經(jīng)過(guò)100次充放電，該鋰-空電池的容量保持在500mAh/g，放電截止電壓為2.3伏，充電截止電壓為4.1伏，顯示出較低的極化。
[0063]實(shí)施例3
[0064]將腸1104和96wt% H 2S04 (摩爾量謂叫的0.02)溶于去離子水，攪拌均勻，制備以K+計(jì)濃度為0.01mol/L的溶液。將泡沫鎳作為基體，浸入上述溶液，再轉(zhuǎn)移入反應(yīng)釜中，密閉后在90°C的烘箱中保溫0.5小時(shí)，然后用去離子水和無(wú)水酒精沖洗數(shù)次，在60°C的烘箱真空干燥12小時(shí)后得到負(fù)載于Ni的含錳的前驅(qū)體；將所得負(fù)載于Ni的含錳的前驅(qū)體在Ar氣氛下300°C下焙燒2.5小時(shí)，然后冷卻至室溫得到承載于泡沫鎳上的MnO2電極(Ni/MnO 2)，其中MnO2的承載量為0.25mg/cm2;將上述承載于泡沫鎳上的MnO 2電極浸入RuCl 3的水溶液中(濃度為3mg/mL)，浸泡1.5小時(shí)后，先后用去離子水和無(wú)水乙醇沖洗數(shù)次，在60°C下真空干燥12小時(shí)后得到承載于泡沫鎳上的仙02/^1102復(fù)合電極(Ni/RuO 2/Μη02)，其中仙02的承載量為0.05mg/cm2。
[0065]XRD表明多孔狀沉積物為MnO2,掃面電鏡照片表明，MnO^現(xiàn)多孔狀結(jié)構(gòu)，單個(gè)聚集體的直徑為0.5微米?1.5微米，并且均勻負(fù)載于多孔泡沫鎳上，透射電鏡表明，仙02顆粒大小為2納米?5納米，并且均勻負(fù)載于多孔狀MnO2上。
[0066]以本實(shí)施例制備的負(fù)載于泡沫鎳上的Ru02/Mn02作為正極，以金屬鋰為負(fù)極，聚丙稀薄膜(牌號(hào)Celgard C380，美國(guó)Celgard公司)為隔膜，LiClO4的三乙二醇二甲醚(TEGDME)溶液為電解液，在充滿氬氣的手套箱中裝配電池。經(jīng)通入I大氣壓的氧氣后，進(jìn)行充放電測(cè)試。
[0067]恒電流充放電測(cè)試(容量限定為500mAh/g，電流密度800mA/g，電壓范圍2V?4.5V，其中容量和電流密度均基于Ru02/Mn02)表明，經(jīng)過(guò)100次充放電，該鋰-空電池的容量保持在500mAh/g，放電截止電壓為2.35伏，充電截止電壓為4.0伏，顯示出較低的極化。
[0068]實(shí)施例4
[0069]將KMnOjP 96wt% H 2S04 (摩爾量謂1104的0.05)溶于去離子水，攪拌均勻，制備以K+計(jì)濃度為0.005mol/L的溶液。將泡沫鎳作為基體，浸入上述溶液，再轉(zhuǎn)移入反應(yīng)釜中，密閉后在80°C的烘箱中保溫1.5小時(shí)，然后用去離子水和無(wú)水酒精沖洗數(shù)次，在60°C的烘箱真空干燥12小時(shí)后得到負(fù)載于Ni的含錳的前驅(qū)體；將所得負(fù)載于Ni的含錳的前驅(qū)體在Ar氣氛下200°C下焙燒3小時(shí)，然后冷卻至室溫得到承載于泡沫鎳上的MnO2電極(Ni/MnO 2)，其中MnO2的承載量為0.35mg/cm2;將上述承載于泡沫鎳上的MnO 2電極浸入RuCl 3的水溶液中(濃度為2mg/mL)，浸泡4小時(shí)后，先后用去離子水和無(wú)水乙醇沖洗數(shù)次，在60°C下真空干燥12小時(shí)后得到承載于泡沫鎳上的仙02/^1102復(fù)合電極(Ni/RuO 2/Μη02)，其中RuO2的承載量為 0.10mg/cm2。
[0070]XRD表明多孔狀沉積物為MnO2,掃面電鏡照片表明，11102呈現(xiàn)多孔狀結(jié)構(gòu)，單個(gè)聚集體的直徑為0.5微米?1.5微米，并且均勻負(fù)載于多孔泡沫鎳上，透射電鏡表明，仙02顆粒大小為2納米?5納米，并且均勻負(fù)載于多孔狀MnO2上。
[0071]以本實(shí)施例制備的負(fù)載于泡沫鎳上的Ru02/Mn02作為正極，以金屬鋰為負(fù)極，聚丙稀薄膜(牌號(hào)Celgard C380，美國(guó)Celgard公司)為隔膜，LiClO4的三乙二醇二甲醚(TEGDME)溶液為電解液，在充滿氬氣的手套箱中裝配電池。經(jīng)通入I大氣壓的氧氣后，進(jìn)行充放電測(cè)試。
[0072]恒電流充放電測(cè)試(容量限定為500mAh/g，電流密度800mA/g，電壓范圍2V?4.5V，其中容量和電流密度均基于Ru02/Mn02)表明，經(jīng)過(guò)100次充放電，該鋰-空電池的容量保持在500mAh/g，放電截止電壓為2.4伏，充電截止電壓為3.95伏，顯示出較低的極化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多孔狀Ruo 2/Μη02復(fù)合電極的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)將KMnO4、濃H2SO4與去離子水混合，攪拌均勻得到混合溶液，將基體浸入混合溶液，60?110°C水熱反應(yīng)后，再經(jīng)洗滌、干燥得到基體負(fù)載的含錳的前驅(qū)體； 所述混合溶液中K+濃度為0.005?0.02mol/L ； 所述濃H2SO4與KMnO 4的摩爾比為0.01?0.1 ; 2)氬氣氣氛下，將基體負(fù)載的含錳的前驅(qū)體在200?500°C下焙燒I?4h，冷卻后得到負(fù)載在基體上的MnO2; 3)將RuCl3與水混合，得到濃度為2?6mgmL _1的釕鹽溶液，將負(fù)載在基體上的MnO 2浸入釕鹽溶液中，浸泡I?5h后，再經(jīng)洗滌、干燥得到所述的多孔狀Ru02/Mn02復(fù)合電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔狀RuO2/^1102復(fù)合電極的制備方法，其特征在于，步驟(I)中，所述的基體選自多孔泡沫鎳、多孔泡沫鋁、鈦網(wǎng)或不銹鋼網(wǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔狀RuO2/^1102復(fù)合電極的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述水熱反應(yīng)溫度為70?90°C，時(shí)間為0.5?2h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔狀RuO2/^1102復(fù)合電極的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述焙燒的溫度為200?400°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔狀RuO2/^1102復(fù)合電極的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述負(fù)載在基體上的厘1102與!!了鹽溶液的質(zhì)量體積比1:0.1?1:0.3mg/mL。
6.—種根據(jù)權(quán)利要求1?5任一權(quán)利要求所述的方法制備得到的多孔狀RuO 2/]?1102復(fù)合電極，其特征在于，基體上直接生長(zhǎng)多孔狀MnO2,多孔狀MnO2上再負(fù)載納米R(shí)uO 2顆粒，負(fù)載納米R(shí)uO2后保持多孔狀結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多孔狀RuO2/Μη02復(fù)合電極，其特征在于，所述多孔狀RuO JMnO2復(fù)合電極的單個(gè)聚集體的直徑為0.5?1.5 μ m，聚集體中單片MnO 2厚度為2?3nm，RuO2顆粒的直徑為2?5nm。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多孔狀RuO2/Μη02復(fù)合電極，其特征在于，所述多孔狀RuO JMnO2復(fù)合電極中，MnO 2的承載量為0.1?0.4mg/cm2，RuO2的承載量為0.05?0.15mg/cm2。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求6?8任一權(quán)利要求所述的多孔狀RuO 2/]?1102復(fù)合電極在作為鋰-空電池的空氣電極中的應(yīng)用。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種多孔狀RuO2/MnO2復(fù)合電極的制備方法，將KMnO4、濃H2SO4與去離子水混合，攪拌均勻得到混合溶液，將基體浸入后，60～110℃水熱反應(yīng)后得到基體負(fù)載的含錳的前驅(qū)體；氬氣氣氛下，將基體負(fù)載的含錳的前驅(qū)體在200～500℃下焙燒，冷卻后得到負(fù)載在基體上的MnO2；將RuCl3與水混合得到釕鹽溶液，將負(fù)載在基體上的MnO2浸入釕鹽溶液中，后處理得到所述的多孔狀RuO2/MnO2復(fù)合電極。該多孔狀RuO2/MnO2復(fù)合電極是在基體上直接生長(zhǎng)多孔狀MnO2，多孔狀MnO2上再負(fù)載納米R(shí)uO2顆粒，負(fù)載納米R(shí)uO2后保持多孔狀結(jié)構(gòu)。
【IPC分類】H01M12-06, H01M4-50, H01M4-131, H01M4-36, H01M4-04
【公開(kāi)號(hào)】CN104868094
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510242220
【發(fā)明人】謝健, 王國(guó)卿, 劉雙宇, 曹高劭, 趙新兵
【申請(qǐng)人】浙江大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年5月12日