CN108321466B - 一种金属空气电池空气电极及其制备方法 - Google Patents

一种金属空气电池空气电极及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于金属(铝、镁、锌)空气电池制备领域，具体涉及一种金属空气电池空气电极及其制备方法。将高锰酸钾与酸性添加剂溶于去离子水，得到混合有酸性添加剂的高锰酸钾溶液，在超声波条件下搅拌分散得混合溶液体系，通过加热进行反应后过滤，滤渣经过洗涤后烘干得到粉末状固体，经加热、保温和降温后取出得到α‑二氧化锰粉末，α‑二氧化锰粉末与乙炔黑、疏水材料、活性炭粉、造孔剂混合后加入有机醇，在超声波条件下搅拌分散并加热析出，得到粘稠状催化剂，与防水透气膜和集流体叠加后碾压成片，经过烘干、烧结之后得到用于金属空气电池的空气电极，具有电流密度高，放电性能稳定，使用寿命长等优点。

Description

一种金属空气电池空气电极及其制备方法
技术领域
本发明属于金属(镁、铝、锌)空气电池制备领域，具体涉及一种金属空气电池空气电极及其制备方法。
背景技术
金属空气电池作为一种新型高能量的化学电源，具有能量密度大、使用方便、可靠性高、无污染、材料来源广泛等众多优点，一直是国内外研究的焦点之一。金属-空气电池以氧气作为正极活性物质，空气电极催化剂的性能一直是制约金属空气电池发展的重要步骤。目前，在金属空气电池的研究当中，提高空气电极的催化性能、寻找廉价高效的催化剂是金属空气电池研究的热点。
目前，用作空气电极的催化剂主要包括以下几类：
(1)贵金属催化剂，包括银、铂及铂合金等。贵金属催化剂可以在很高的电极电势下保证较高的输出电流，且需要很少的量而且可以保持长久高效的催化活性；缺点是其价格昂贵、资源有限，这些不利因素使其实际应用受到了很大的限制。
(2)尖晶石型氧化物，其通式是AB2O4，此类氧化物的氧还原反应一般遵循二电子途径，其先会在碳载体表面形成H2O2，催化剂会加速分解H2O2，从而降低氧还原的过电位。尽管尖晶石型氧化物对氧析出的稳定性以及电催化活性均非常高，但是它对氧还原反应的稳定性会随着使用时间的增长而逐渐衰减。
(3)钙钛矿型氧化物，其通式是ABO3，此类催化剂具有较高的催化活性和稳定性。
(4)金属锰氧化物，锰氧化物具备较好的氧还原催化活性，很早就受到催化剂相关的研究人员的关注，其最显著的优势就在于价格相对低廉，因而拥有相当广阔的发展及应用前景。
发明内容
针对现有金属空气电池所存在的问题，本发明的目的在于而提供一种原材料价格低廉、催化活性高、化学稳定性好的金属空气电池空气电极及其制备方法。
本发明的技术方案是：
一种金属空气电池空气电极，该电极具有催化剂，催化剂由纳米α-二氧化锰、纳米乙炔黑、疏水材料和纳米活性炭组成，纳米α-二氧化锰、纳米乙炔黑、疏水材料和纳米活性炭的质量比例为5～12:1～3:2～5:0.2～4。
所述的金属空气电池空气电极的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)，将高锰酸钾与酸性添加剂按照1:1～1:4的摩尔比例溶于去离子水，得到混合有酸性添加剂的高锰酸钾溶液；
步骤(2)，步骤(1)所得混合有添加剂的高锰酸钾溶液中高锰酸钾与还原剂按照2:1～1:4的摩尔比例混合，在超声波条件下搅拌分散得混合溶液体系；
步骤(3)，步骤(2)得到的混合溶液体系加热进行反应，反应结束后过滤，滤渣经过洗涤后烘干得到粉末状固体；
步骤(4)，步骤(3)得到的粉末状固体，在220～550℃保温2～10h，降温后取出得到α-二氧化锰粉末；
步骤(5)，步骤(4)得到的α-二氧化锰粉末与乙炔黑、疏水材料、活性炭粉、造孔剂按照质量比5～12:1～3:2～5:0.2～4:0～0.8的比例混合后加入有机醇，有机醇加入量为二氧化锰体积的5～20倍，在超声波条件下搅拌分散并加热析出，得到粘稠状催化剂；
步骤(6)，步骤(5)得到的粘稠状催化剂与防水透气膜和集流体叠加后碾压成片，经过烘干、烧结之后得到用于金属空气电池的空气电极。
所述的金属空气电池空气电极的制备方法，步骤(1)中，酸性添加剂包括但不限于硫酸、盐酸、硝酸之一种或两种以上混合液，混合有酸性添加剂的高锰酸钾的重量浓度为10～50wt％。
所述的金属空气电池空气电极的制备方法，步骤(2)中，还原剂为硫酸锰和多元醇的混合溶液，硫酸锰与多元醇的质量比例为10：1～2:1；多元醇包括但不限于乙二醇、丙三醇、丁二醇、三乙醇胺之一种或两种以上。
所述的金属空气电池空气电极的制备方法，步骤(2)中，超声波条件下搅拌分散时，分散温度为20～50℃，分散时间10～60min，超声波的功率为20～90W·cm-2。
所述的金属空气电池空气电极的制备方法，步骤(3)中，混合溶液体系在微波炉中加热至沸腾，并反应0.1～2h；滤渣的洗涤过程中分别使用去离子水和无水乙醇反复洗涤3～8次。
所述的金属空气电池空气电极的制备方法，步骤(4)中，步骤(3)得到的粉末状固体加入坩埚并放入电炉中，电炉为敞开式的马弗炉或电阻炉，坩埚为陶瓷坩埚，升温速率5～10℃/min，制备二氧化锰粉体所涉及的主要化学反应式如下：
2MnO4 -+3Mn2++2H2O→5MnO2+4H+。
所述的金属空气电池空气电极的制备方法，步骤(5)中，有机醇为工业用无水乙醇或异丙醇，乙炔黑为纳米碳材，疏水材料包括但不限于聚四氟乙烯PTFE、聚偏四氟乙烯PVDF、聚氟乙丙烯FEP或聚乙烯；α-二氧化锰粉末的粒度为5nm～20nm，乙炔黑的粒度为5nm～10nm，疏水材料的粒度为10nm～20nm，活性炭粉的粒度为10nm～20nm；分散温度为20～50℃，分散时间为10～60min，超声波的功率为20～90W·cm-2。
所述的金属空气电池空气电极的制备方法，步骤(6)中，将步骤(5)得到的粘稠状催化剂反复辊压得到片状催化剂，再与防水透气膜和集流体叠加后碾压成片，经过烘干、烧结之后得到用于金属空气电池的空气电极；或者，将步骤(5)得到的粘稠状催化剂反复通过丝网印刷机印刷到集流体上，再与防水透气膜和集流体叠加后经成平板压力机压制成片，经过烘干、烧结之后得到用于金属空气电池的空气电极。
所述的金属空气电池空气电极的制备方法，步骤(6)中，集流体为碳纸、镍网、铜网、钛网或不锈钢网，防水透气膜为聚四氟乙烯微孔膜，聚四氟乙烯微孔膜的孔隙率为78～85％，平均孔径为30～50微米，厚度为25～50微米；烘干温度为65～95℃，烘干时间为1～5h，烧结温度为120～350℃，烧结时间为0.5～5h。
本发明中，金属空气电池空气电极及其制备方法的设计思想如下：在金属空气电池中，电极的极化80％主要集中在阴极(空气电极)上，所以空气电极性能的好坏决定了整个金属空气的性能及寿命。在空气电极中，其内部为固、气、液接触的三相界面，而这种三相界面越多，电极催化空气中氧的活性越好。将电极催化剂做成非常小的纳米材料，可大幅提高电极内的三相界面数量。
本发明与现有技术相比，其优点及有益效果为：
(1)本发明所用原料均为廉价易得产品，工艺过程简单，大大降低了二氧化锰催化剂和金属空气电池空气电极的制作成本和生产周期。
(2)本发明制得的二氧化锰催化剂具有粒度细小、颗粒均匀、催化活性高、化学性质稳定等优点。
(3)本发明制得的金属空气电池空气电极具有电流密度高，放电性能稳定，使用寿命长等优点。
具体实施方式
本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
实施例1
本实施例中，铝空气电池空气电极的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)，将高锰酸钾与硫酸按照摩尔比例1：1的比例溶于去离子水溶得到混合有硫酸的高锰酸钾溶液，其浓度为30wt％；
步骤(2)，按照高锰酸钾与还原剂(硫酸锰和乙二醇按质量比例1：0.5的混合溶液)，高锰酸钾与硫酸锰的摩尔比例为2:3，在超声波条件下搅拌分散时间30min，分散温度为30℃，超声波的功率为60W·cm-2；
步骤(3)，将步骤(2)得到的混合溶液体系在微波炉中加热至沸腾，并反应0.5h。反应结束后过滤，滤渣经过洗涤后烘干得到粉末状固体，滤渣的洗涤过程中分别使用去离子水和无水乙醇分别反复洗涤6次；
步骤(4)，将步骤(3)得到的粉末状固体加入坩埚并放入电炉中，坩埚为陶瓷坩埚，以5℃/min的升温速率升温至340℃，并保温5h，降温后取出即得到α-二氧化锰粉末；
步骤(5)，将步骤(4)得到的α-二氧化锰粉末与乙炔黑、聚四氟乙烯PTFE、活性炭粉、造孔剂(草酸铵)按照质量比7:1:2:0.5:0.1的比例混合后加入无水乙醇，其加入量为二氧化锰体积的15倍，在超声波条件下搅拌分散时间30min，分散温度为30℃，超声波的功率为60W·cm-2，并加热析出，得到粘稠状催化剂；本实施例中，金属空气电池空气电极催化剂的组成为纳米α-二氧化锰粉末与纳米乙炔黑5nm～10nm、PTFE、纳米活性炭粉质量比7:1:2:0.5；其中，α-二氧化锰粉末粒度为10nm～15nm，乙炔黑粒度为5nm～10nm，聚四氟乙烯乳液粒度为15nm～20nm，活性炭粉粒度为10nm～20nm。
步骤(6)，将步骤(5)得到的粘稠状催化剂反复辊压得到厚度0.2mm的片状催化剂，再与防水透气膜(聚四氟乙烯微孔膜，聚四氟乙烯微孔膜的孔隙率为78～85％，平均孔径为30～50微米，厚度为25～50微米)和集流体(如：碳纸)叠加后碾压成片，经过85℃烘干2h、330℃烧结1h之后得到用于金属空气电池的空气电极。
将以上获得的空气电极组装成铝空气电池进行测试，在1.3V工作电压下，电流密度达到280mA·cm-2，使用寿命达到1500h。
实施例2
本实施例中，铝空气电池空气电极的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)，将高锰酸钾与盐酸按照摩尔比例1：1的比例溶于去离子水溶得到混合有盐酸的高锰酸钾溶液，其浓度为20wt％；
步骤(2)，按照高锰酸钾与还原剂(硫酸锰和丙三醇按质量比例1：1的混合溶液)，高锰酸钾与硫酸锰的摩尔比例为2:3，在超声波条件下搅拌分散时间60min，分散温度为20℃，超声波的功率为80W·cm-2；
步骤(3)，将步骤(2)得到的混合溶液体系在微波炉中加热至沸腾，并反应0.5h。反应结束后过滤，滤渣经过洗涤后烘干得到粉末状固体，滤渣的洗涤过程中分别使用去离子水和无水乙醇分别反复洗涤5次；
步骤(4)，将步骤(3)得到的粉末状固体加入坩埚并放入电炉中，坩埚为陶瓷坩埚，以10℃/min的升温速率升温至340℃，并保温4h，降温后取出即得到α-二氧化锰粉末；
步骤(5)，将步骤(4)得到的α-二氧化锰粉末与乙炔黑、聚偏四氟乙烯PVDF、活性炭、造孔剂(碳酸铵)按照质量比9:1:2:0.5:0.1的比例混合后加入无水乙醇，其加入量为二氧化锰体积的10倍，在超声波条件下搅拌分散时间60min，分散温度为20℃，超声波的功率为80W·cm-2，并加热析出，得到粘稠状催化剂；本实施例中，金属空气电池空气电极催化剂的组成为纳米α-二氧化锰粉末与纳米乙炔黑、PVDF、纳米活性炭质量比9:1:2:0.5。其中，α-二氧化锰粉末粒度为15nm～20nm，乙炔黑粒度为5nm～10nm，聚偏四氟乙烯乳液粒度为15nm～20nm，活性炭粉粒度为10nm～20nm；
步骤(6)，将步骤(5)得到的粘稠状催化剂反复辊压得到厚度0.1mm的片状催化剂，再与防水透气膜(聚四氟乙烯微孔膜，聚四氟乙烯微孔膜的孔隙率为78～85％，平均孔径为30～50微米，厚度为25～50微米)和集流体(如：镍网)叠加后碾压成片，经过90℃烘干5h、150℃烧结2h之后得到用于金属空气电池的空气电极。
将以上获得的空气电极组装成铝空气电池进行测试，在1.3V工作电压下，电流密度达到260mA·cm-2，使用寿命达到1500h。
实施例3
本实施例中，铝空气电池空气电极的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)，将高锰酸钾与硝酸按照摩尔比例1：1的比例溶于去离子水溶得到混合有硝酸的高锰酸钾溶液，其浓度为25wt％；
步骤(2)，按照高锰酸钾与还原剂(硫酸锰和丁二醇按质量比例1：2的混合溶液)，高锰酸钾与硫酸锰的摩尔比例为2:3，在超声波条件下搅拌分散时间40min，分散温度为40℃，超声波的功率为40W·cm-2；
步骤(3)，将步骤(2)得到的混合溶液体系在微波炉中加热至沸腾，并反应20分钟。反应结束后过滤，滤渣经过洗涤后烘干得到粉末状固体，滤渣的洗涤过程中分别使用去离子水和无水乙醇分别反复洗涤4次；
步骤(4)，将步骤(3)得到的粉末状固体加入坩埚并放入电炉中，坩埚为陶瓷坩埚，以10℃/min的升温速率升温至500℃，并保温4h，降温后取出即得到α-二氧化锰粉末；
步骤(5)，将步骤(4)得到的α-二氧化锰粉末与乙炔黑、聚氟乙丙烯FEP、活性炭粉、造孔剂(草酸铵)按照质量比9:1.5:4:1:0.5的比例混合后加入无水乙醇，其加入量为二氧化锰体积的20倍，在超声波条件下搅拌分散时间40min，分散温度为40℃，超声波的功率为40W·cm-2，并加热析出，得到粘稠状催化剂；本实施例中，金属空气电池空气电极催化剂的组成为纳米α-二氧化锰粉末与纳米乙炔黑、FEP、纳米活性炭粉质量比9:1.5:4:1；其中，α-二氧化锰粉末粒度为20nm～25nm，乙炔黑粒度为5nm～10nm，聚氟乙丙烯FEP乳液粒度为15nm～20nm，活性炭粉粒度为10nm～20nm。
步骤(6)，将步骤(5)得到的粘稠状催化剂反复辊压得到厚度0.3mm的片状催化剂，再与防水透气膜(聚四氟乙烯微孔膜，聚四氟乙烯微孔膜的孔隙率为78～85％，平均孔径为30～50微米，厚度为25～50微米)和集流体(如：铜网)叠加后碾压成片，经过90℃烘干2h、300℃烧结1h之后得到用于金属空气电池的空气电极。
将以上获得的空气电极组装成铝空气电池进行测试，在1.3V工作电压下，电流密度达到253mA·cm-2，使用寿命达到1500h。
实施例4
本实施例中，镁空气电池空气电极的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)，将高锰酸钾与硫酸按照摩尔比例1：1的比例溶于去离子水溶得到混合有硫酸的高锰酸钾溶液，其浓度为30wt％；
步骤(2)，按照高锰酸钾与还原剂(硫酸锰和乙二醇按质量比例1：1的混合溶液)，高锰酸钾与硫酸锰的摩尔比例为2:3，在超声波条件下搅拌分散时间30min，分散温度为40℃，超声波的功率为30W·cm-2；
步骤(3)，将步骤(2)得到的混合溶液体系在微波炉中加热至沸腾，并反应0.5h。反应结束后过滤，滤渣经过洗涤后烘干得到粉末状固体，滤渣的洗涤过程中分别使用去离子水和无水乙醇分别反复洗涤7次；
步骤(4)，将步骤(3)得到的粉末状固体加入坩埚并放入电炉中，坩埚为陶瓷坩埚，以5℃/min的升温速率升温至340℃，并保温5h，降温后取出即得到α-二氧化锰粉末；
步骤(5)，将步骤(4)得到的α-二氧化锰粉末与乙炔黑、聚四氟乙烯PTFE、活性炭粉、造孔剂(草酸铵)按照质量比7:1:2:0.5:0.1的比例混合后加入无水乙醇，其加入量为二氧化锰体积的12倍，在超声波条件下搅拌分散时间30min，分散温度为40℃，超声波的功率为30W·cm-2，并加热析出，得到粘稠状催化剂；本实施例中，金属空气电池空气电极催化剂的组成为纳米α-二氧化锰粉末与纳米乙炔黑、PTFE、纳米活性炭粉质量比7:1:2:0.5；其中，α-二氧化锰粉末粒度为15nm～20nm，乙炔黑粒度为5nm～10nm，聚四氟乙烯乳液粒度为15nm～20nm，活性炭粉粒度为10nm～20nm；
步骤(6)，将步骤(5)得到的粘稠状催化剂反复辊压得到厚度0.2mm的片状催化剂，再与防水透气膜(聚四氟乙烯微孔膜，聚四氟乙烯微孔膜的孔隙率为78～85％，平均孔径为30～50微米，厚度为25～50微米)和集流体(如：钛网)叠加后碾压成片，经过85℃烘干2h、300℃烧结1h之后得到用于金属空气电池的空气电极。
将以上获得的空气电极组装成镁空气电池进行测试，在1.3V工作电压下，电流密度达到276mA·cm-2，使用寿命达到1500h。
实施例5
本实施例中，锌空气电池空气电极的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)，将高锰酸钾与盐酸按照摩尔比例1：1的比例溶于去离子水溶得到混合有盐酸的高锰酸钾溶液，其浓度为20wt％；
步骤(2)，按照高锰酸钾与还原剂(硫酸锰和丙三醇按质量比例1：2的混合溶液)，高锰酸钾与硫酸锰的摩尔比例为2:3，在超声波条件下搅拌分散时间60min，分散温度为50℃，超声波的功率为20W·cm-2；
步骤(3)，将步骤(2)得到的混合溶液体系在微波炉中加热至沸腾，并反应0.5h。反应结束后过滤，滤渣经过洗涤后烘干得到粉末状固体，滤渣的洗涤过程中分别使用去离子水和无水乙醇分别反复洗涤8次；
步骤(4)，将步骤(3)得到的粉末状固体加入坩埚并放入电炉中，坩埚为陶瓷坩埚，以10℃/min的升温速率升温至340℃，并保温4h，降温后取出即得到α-二氧化锰粉末；
步骤(5)，将步骤(4)得到的α-二氧化锰粉末与乙炔黑、聚乙烯、活性炭、造孔剂(碳酸铵)按照质量比9:1:2:0.5:0.1的比例混合后加入无水乙醇，其加入量为二氧化锰体积的18倍，在超声波条件下搅拌分散时间60min，分散温度为50℃，超声波的功率为20W·cm-2，并加热析出，得到粘稠状催化剂；本实施例中，金属空气电池空气电极催化剂的组成为纳米α-二氧化锰粉末与纳米乙炔黑、聚乙烯、纳米活性炭质量比9:1:2:0.5；其中，α-二氧化锰粉末粒度为25nm～30nm，乙炔黑粒度为5nm～10nm，聚乙烯乳液粒度为15nm～20nm，活性炭粉粒度为10nm～20nm。
步骤(6)，将步骤(5)得到的粘稠状催化剂反复辊压得到厚度0.1mm的片状催化剂，再与防水透气膜(聚四氟乙烯微孔膜，聚四氟乙烯微孔膜的孔隙率为78～85％，平均孔径为30～50微米，厚度为25～50微米)和集流体(如：不锈钢网)叠加后碾压成片，经过90℃烘干5h、120℃烧结5h之后得到用于金属空气电池的空气电极。
将以上获得的空气电极组装成锌空气电池进行测试，在1.0V工作电压下，电流密度达到220mA·cm-2，使用寿命达到1500h。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。

Claims (5)

1.一种金属空气电池空气电极的制备方法，其特征在于，该电极具有催化剂，催化剂由纳米α-二氧化锰、纳米乙炔黑、疏水材料和纳米活性炭组成，纳米α-二氧化锰、纳米乙炔黑、疏水材料和纳米活性炭的质量比例为5～12:1～3:2～5:0.2～4；
所述的金属空气电池空气电极的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)，将高锰酸钾与酸性添加剂按照1:1～1:4的摩尔比例溶于去离子水，得到混合有酸性添加剂的高锰酸钾溶液；
步骤(2)，步骤(1)所得混合有添加剂的高锰酸钾溶液中高锰酸钾与还原剂按照2:1～1:4的摩尔比例混合，在超声波条件下搅拌分散得混合溶液体系；
步骤(3)，步骤(2)得到的混合溶液体系加热进行反应，反应结束后过滤，滤渣经过洗涤后烘干得到粉末状固体；
步骤(4)，步骤(3)得到的粉末状固体，在220～550℃保温2～10h，降温后取出得到α-二氧化锰粉末；
步骤(5)，步骤(4)得到的α-二氧化锰粉末与乙炔黑、疏水材料、活性炭粉、造孔剂按照质量比5～12:1～3:2～5:0.2～4:0～0.8的比例混合后加入有机醇，有机醇加入量为二氧化锰体积的5～20倍，在超声波条件下搅拌分散并加热析出，得到粘稠状催化剂；
步骤(6)，步骤(5)得到的粘稠状催化剂与防水透气膜和集流体叠加后碾压成片，经过烘干、烧结之后得到用于金属空气电池的空气电极；
步骤(2)中，还原剂为硫酸锰和多元醇的混合溶液，硫酸锰与多元醇的质量比例为10：1～2:1；多元醇包括但不限于乙二醇、丙三醇、丁二醇、三乙醇胺之一种或两种以上；
步骤(3)中，混合溶液体系在微波炉中加热至沸腾，并反应0.1～2h；滤渣的洗涤过程中分别使用去离子水和无水乙醇反复洗涤3～8次；
步骤(5)中，有机醇为工业用无水乙醇或异丙醇，乙炔黑为纳米碳材，疏水材料包括但不限于聚四氟乙烯PTFE、聚偏四氟乙烯PVDF、聚氟乙丙烯FEP或聚乙烯；α-二氧化锰粉末的粒度为5nm～20nm，乙炔黑的粒度为5nm～10nm，疏水材料的粒度为10nm～20nm，活性炭粉的粒度为10nm～20nm；分散温度为20～50℃，分散时间为10～60min，超声波的功率为20～90W·cm-2；
步骤(6)中，集流体为碳纸、镍网、铜网、钛网或不锈钢网，防水透气膜为聚四氟乙烯微孔膜，聚四氟乙烯微孔膜的孔隙率为78～85％，平均孔径为30～50微米，厚度为25～50微米；烘干温度为65～95℃，烘干时间为1～5h，烧结温度为150～350℃，烧结时间为0.5～5h。
2.根据权利要求1所述的金属空气电池空气电极的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，酸性添加剂包括但不限于硫酸、盐酸、硝酸之一种或两种以上混合液，混合有酸性添加剂的高锰酸钾的重量浓度为10～50wt％。
3.根据权利要求1所述的金属空气电池空气电极的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，超声波条件下搅拌分散时，分散温度为20～50℃，分散时间10～60min，超声波的功率为20～90W·cm-2。
4.根据权利要求1所述的金属空气电池空气电极的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，步骤(3)得到的粉末状固体加入坩埚并放入电炉中，电炉为敞开式的马弗炉或电阻炉，坩埚为陶瓷坩埚，升温速率5～10℃/min，制备二氧化锰粉体所涉及的主要化学反应式如下：
2MnO4 -+3Mn2++2H2O→5MnO2+4H+。
5.根据权利要求1所述的金属空气电池空气电极的制备方法，其特征在于，步骤(6)中，将步骤(5)得到的粘稠状催化剂反复辊压得到片状催化剂，再与防水透气膜和集流体叠加后碾压成片，经过烘干、烧结之后得到用于金属空气电池的空气电极；或者，将步骤(5)得到的粘稠状催化剂反复通过丝网印刷机印刷到集流体上，再与防水透气膜和集流体叠加后经成平板压力机压制成片，经过烘干、烧结之后得到用于金属空气电池的空气电极。
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