CN110676470B - 金属空气电池催化剂、空气电极及制备方法 - Google Patents

金属空气电池催化剂、空气电极及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种金属空气电池催化剂、空气电极及制备方法，包括富氧空缺钴氧化物、碳包覆的富氧空缺钴氧化物及载有所述催化剂空气电极的制备方法和应用。本发明实施例通过水热反应在集流体上直接生长催化剂，可以将催化剂与集流体稳固连接，省去了粘接剂的使用，降低空气电极内部电阻，减缓金属空气电池工作过程中的催化剂流失。相比于传统金属空气电池钴氧化物催化剂，本发明实施例中富氧空缺及碳包覆的富氧空缺钴氧化物具有较高的氧还原活性，采用所述催化剂制备的金属空气电池具有更高的峰值功率密度和充放电循环寿命。

Description

金属空气电池催化剂、空气电极及制备方法
技术领域
本发明涉及金属空气电池技术领域，特别涉及一种金属空气电池催化剂、空气电极及制备方法。
背景技术
金属空气电池是一种以金属为阳极、空气中的氧气为阴极的电化学反应装置。金属空气电池能量密度高、结构简单轻便，通常作为金属空气电池阳极材料的锌、铝、镁等金属储量丰富、价格低廉，已经在野外应急、储备电源、通讯电源等领域得到了一定的应用。与已经广泛应用的铅酸电池、锂离子电池相比，锌空气电池等金属空气电池较为安全环保，避免了电解质溶液易燃易爆炸及重金属污染等问题，有希望在人民生产生活的更多领域进行应用。
目前金属空气电池存在的主要问题是功率密度不高、充放电循环寿命较短和充放电电压差较大，这些特点限制了金属空气电池作为储能装置的应用。采用贵金属及其氧化物作为催化剂可以缓解上述问题，但由于价格高昂难以进行商业化应用。大多数金属空气电池非贵金属催化剂析氧反应和氧还原反应动力学过程缓慢、过电位高、电化学稳定性差，因此开发具有高催化活性和高稳定性的催化剂及空气电极成为了金属空气电池开发及应该用的关键课题。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的第一个目的在于提出一种金属空气电池催化剂，该催化剂相比于传统金属空气电池钴氧化物催化剂，富氧空缺及碳包覆的富氧空缺钴氧化物具有较高的氧还原活性，采用所述催化剂制备的金属空气电池具有更高的峰值功率密度和充放电循环寿命。
本发明的第二个目的在于提出一种金属空气电池催化剂的制备方法。
本发明的第三个目的在于提出一种金属空气电池空气电极。
本发明的第四个目的在于提出一种金属空气电池空气电极的制备方法。
为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种金属空气电池催化剂，催化剂为富氧空缺钴氧化物或碳包覆的富氧空缺钴氧化物，其中，所述钴氧化物为四氧化三钴、三氧化二钴、氧化钴中的一种或多种的混合物。
本发明实施例的金属空气电池催化剂，通过水热反应在集流体上直接生长催化剂，可以将催化剂与集流体稳固连接，省去了粘接剂的使用，降低空气电极内部电阻，减缓金属空气电池工作过程中的催化剂流失；相比于传统金属空气电池钴氧化物催化剂，富氧空缺及碳包覆的富氧空缺钴氧化物具有较高的氧还原活性，采用所述催化剂制备的金属空气电池具有更高的峰值功率密度和充放电循环寿命。
为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种如上述实施例所述的金属空气电池催化剂的制备方法，包括以下步骤：将硝酸钴、氟化铵和尿素粉末溶解于去离子水，形成催化剂前体溶液；将所述催化剂前体溶液置于水热反应釜中，以进行水热反应得到催化剂前驱体；将所述催化剂前驱体进行煅烧得钴氧化物催化剂；将所述钴氧化物催化剂置于氩气氛围进行等离子处理，得富氧空缺钴氧化物；将所述富氧空缺钴氧化物浸于葡萄糖溶液，并在所述氩气氛围中煅烧得到碳包覆的富氧空缺钴氧化物。
本发明实施例的金属空气电池催化剂的制备方法，通过水热反应在集流体上直接生长催化剂，可以将催化剂与集流体稳固连接，省去了粘接剂的使用，降低空气电极内部电阻，减缓金属空气电池工作过程中的催化剂流失；相比于传统金属空气电池钴氧化物催化剂，富氧空缺及碳包覆的富氧空缺钴氧化物具有较高的氧还原活性，采用所述催化剂制备的金属空气电池具有更高的峰值功率密度和充放电循环寿命。
另外，根据本发明上述实施例的金属空气电池催化剂的制备方法还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述将硝酸钴、氟化铵和尿素粉末溶解于去离子水，包括：所述催化剂前体溶液配置的浓度为于每40mL去离子水中加入1-4mmol四水合硝酸钴或六水合硝酸钴粉末、5-20mmol尿素粉末、4-16mmol氟化铵粉末，充分溶解并均匀搅拌。
进一步地，在本发明的一个实施例中，水热反应条件为将所述水热反应釜置于110-130℃中保持6-12h。
进一步地，在本发明的一个实施例中，煅烧条件为在300-350℃空气或氧气氛围下保持1-3h。
进一步地，在本发明的一个实施例中，等离子处理条件为在氩气或氮气氛围中以500-800W放电功率等离子处理1-6min。
进一步地，在本发明的一个实施例中，葡萄糖溶液浓度为0.01-0.1mol/L，浸泡时间为6-48h。
为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种金属空气电池空气电极，包括上述实施例所述的金属空气电池催化剂。本发明实施例的金属空气电池空气电极，通过水热反应在集流体上直接生长催化剂，可以将催化剂与集流体稳固连接，省去了粘接剂的使用，降低空气电极内部电阻，减缓金属空气电池工作过程中的催化剂流失；相比于传统金属空气电池钴氧化物催化剂，富氧空缺及碳包覆的富氧空缺钴氧化物具有较高的氧还原活性，采用所述催化剂制备的金属空气电池具有更高的峰值功率密度和充放电循环寿命。
为达到上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种如上述实施例所述的金属空气电池空气电极的制备方法，包括以下步骤：以第一预设浓度的盐酸浸泡泡沫镍或碳布，并进行持续超声处理达第一预设时间，用去离子水清洗第一预设次数后备用；将预设配比的硝酸钴、氟化铵和尿素粉末溶解于去离子水，形成催化剂前体溶液；将所得预处理后的集流体和前体溶液置于水热反应釜中，在第一预设温度下保持第二预设时间；将生长于集流体的催化剂前驱体在第二预设温度下进行煅烧第三预设时间；将生长于集流体的钴氧化物置于氩气氛围在预设功率下进行等离子处理达第四预设时间；将生长于集流体的富氧空缺钴氧化物浸于第二预设浓度的葡萄糖溶液达第五预设时间；在氩气氛围中在第三预设温度下进行煅烧第六预设时间；将预设数量的生长于集流体的碳包覆的富氧空缺钴氧化物片材在第一预设热压温度和第一预设热压压力下热压成一体作为催化层；将催化层置于第二预设浓度的PTFE乳液或Nafion溶液中浸泡第七预设时间，然后干燥；重复浸泡干燥操作达第二预设次数，然后在第四预设温度下进行煅烧第八预设时间；将处理后的催化层与疏水扩散层在第二预设热压温度和第二预设热压压力下热压成一体得到空气电极。
本发明实施例的金属空气电池空气电极的制备方法，通过水热反应在集流体上直接生长催化剂，可以将催化剂与集流体稳固连接，省去了粘接剂的使用，降低空气电极内部电阻，减缓金属空气电池工作过程中的催化剂流失；相比于传统金属空气电池钴氧化物催化剂，富氧空缺及碳包覆的富氧空缺钴氧化物具有较高的氧还原活性，采用所述催化剂制备的金属空气电池具有更高的峰值功率密度和充放电循环寿命。
另外，根据本发明上述实施例的金属空气电池空气电极的制备方法还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，在本发明的一个实施例中，其中，所述第一预设浓度为1-6mol/L，所述第一预设时间为3-20min，所述第一预设次数为3-10次；所述预设配比为于每40mL去离子水中加入1-4mmol四水合硝酸钴或六水合硝酸钴粉末、5-20mmol尿素粉末、4-16mmol氟化铵粉末；所述第一预设温度为110-130℃，所述第二预设时间为6-12h；所述第二预设温度为300-350℃，所述第三预设时间为1-3h；所述预设功率为500-800W，所述第四预设时间为1-6min；所述第二预设浓度为0.01-0.1mol/L，所述第五预设时间为6-48h；所述第三预设温度为400-500℃，所述第六预设时间为1-3h；所述预设数量为1-5片，所述第一预设热压温度为50-100℃，所述第一预设热压压力为0.1-1.0MPa；所述第二预设浓度为1-10％，所述预设浸泡时间为30-120min；所述第二预设次数为1-5次，所述第四预设温度为150-350℃，所述第八预设时间为30-120min；所述第二预设热压温度为50-100℃，所述第二预设热压压力为0.1-1.0MPa。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明实施例的金属空气电池催化剂的制备方法的流程图；
图2为根据本发明实施例的金属空气电池空气电极的制备方法的流程图；
图3为根据本发明实施例的空气电极装配的锌空气电池循环充放电曲线图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参照附图描述根据本发明实施例提出的金属空气电池催化剂、空气电极及制备方法，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的金属空气电池催化剂。
该金属空气电池催化剂，包括富氧空缺钴氧化物或碳包覆的富氧空缺钴氧化物，其中钴氧化物为四氧化三钴、三氧化二钴、氧化钴中的一种或多种的混合物。
可以理解的是，本发明实施例所制备的催化剂具有催化活性高、制备工艺简单等优势，并可以将催化剂应用于金属空气电池。
根据本发明实施例提出的金属空气电池催化剂，通过水热反应在集流体上直接生长催化剂，可以将催化剂与集流体稳固连接，省去了粘接剂的使用，降低空气电极内部电阻，减缓金属空气电池工作过程中的催化剂流失；相比于传统金属空气电池钴氧化物催化剂，富氧空缺及碳包覆的富氧空缺钴氧化物具有较高的氧还原活性，采用催化剂制备的金属空气电池具有更高的峰值功率密度和充放电循环寿命。
其次，参照附图描述根据本发明实施例提出的金属空气电池催化剂的制备方法。
图1是本发明一个实施例的金属空气电池催化剂的制备方法的流程图。
如图1所示，该金属空气电池催化剂的制备方法包括以下步骤：
在步骤S101中，将硝酸钴、氟化铵和尿素粉末溶解于去离子水，形成催化剂前体溶液。
可以理解的是，通过步骤S101可以配置得到前体溶液，其中，在本发明的一个实施例中，前体溶液配置的浓度为于每40mL去离子水中加入1-4mmol四水合硝酸钴或六水合硝酸钴粉末、5-20mmol尿素粉末、4-16mmol氟化铵粉末，充分溶解并均匀搅拌。
在步骤S102中，将催化剂前体溶液置于水热反应釜中，以进行水热反应得到催化剂前驱体。
可以理解的是，通过步骤S102可以制备得到催化剂前驱体，其中，在本发明的一个实施例中，水热反应条件为将水热反应釜置于110-130℃中保持6-12h。
在步骤S103中，将催化剂前驱体进行煅烧得钴氧化物催化剂。
可以理解的是，通过步骤S103可以制备得到钴氧化物，其中，钴氧化物为四氧化三钴、三氧化二钴、氧化钴中的一种或多种的混合物。其中，在本发明的一个实施例中，煅烧条件为在300-350℃空气或氧气氛围下保持1-3h。
在步骤S104中，将钴氧化物催化剂置于氩气氛围进行等离子处理，得富氧空缺钴氧化物。
可以理解的是，通过步骤S104可以制备得到富氧空缺钴氧化物，其中，在本发明的一个实施例中，等离子处理条件为在氩气或氮气氛围中以500-800W放电功率等离子处理1-6min。
在步骤S105中，将富氧空缺钴氧化物浸于葡萄糖溶液，并在氩气氛围中煅烧得到碳包覆的富氧空缺钴氧化物。
可以理解的是，通过步骤S105制备得到碳包覆的富氧空缺钴氧化物，其中，在本发明的一个实施例中，葡萄糖溶液浓度为0.01-0.1mol/L，浸泡时间为6-48h，煅烧条件为在400-500℃氩气氛围下保持1-3h。
根据本发明实施例提出的金属空气电池催化剂的制备方法，通过水热反应在集流体上直接生长催化剂，可以将催化剂与集流体稳固连接，省去了粘接剂的使用，降低空气电极内部电阻，减缓金属空气电池工作过程中的催化剂流失；相比于传统金属空气电池钴氧化物催化剂，富氧空缺及碳包覆的富氧空缺钴氧化物具有较高的氧还原活性，采用催化剂制备的金属空气电池具有更高的峰值功率密度和充放电循环寿命。
另外，本发明实施例还提出了一种金属空气电池空气电极，该空气电极包括如上述实施例的金属空气电池催化剂。
可以理解的是，本发明实施例备空气电极装配的电池放电功率密度较高、充放电循环寿命较长，且可以将空气电极应用于金属空气电池。
根据本发明实施例提出的金属空气电池空气电极，通过水热反应在集流体上直接生长催化剂，可以将催化剂与集流体稳固连接，省去了粘接剂的使用，降低空气电极内部电阻，减缓金属空气电池工作过程中的催化剂流失；相比于传统金属空气电池钴氧化物催化剂，富氧空缺及碳包覆的富氧空缺钴氧化物具有较高的氧还原活性，采用催化剂制备的金属空气电池具有更高的峰值功率密度和充放电循环寿命。
此外，参照附图描述根据本发明实施例提出的金属空气电池空气电极的制备方法。
图2是本发明一个实施例的金属空气电池空气电极的制备方法的流程图。
如图2所示，该金属空气电池空气电极的制备方法包括以下步骤：
在步骤S201中，以第一预设浓度的盐酸浸泡泡沫镍或碳布，并进行持续超声处理达第一预设时间，用去离子水清洗第一预设次数后备用。
可以理解的是，集流体预处理：以盐酸处理泡沫镍或碳布，用去离子水洗净后备用。
其中，在本发明的一个实施例中，第一预设浓度为1-6mol/L，第一预设时间为3-20min，第一预设次数为3-10次。
举例而言，预处理方法可以为以1-6mol/L盐酸溶液浸泡泡沫镍或碳布并超声处理3-20min，最后将泡沫镍或碳布以去离子水清洗3-10次。
在步骤S202中，将预设配比的硝酸钴、氟化铵和尿素粉末溶解于去离子水，形成催化剂前体溶液。
其中，在本发明的一个实施例中，预设配比为于每40mL去离子水中加入1-4mmol四水合硝酸钴或六水合硝酸钴粉末、5-20mmol尿素粉末、4-16mmol氟化铵粉末。
在步骤S203中，将所得预处理后的集流体和前体溶液置于水热反应釜中，在第一预设温度下保持第二预设时间。
其中，在本发明的一个实施例中，第一预设温度为110-130℃，第二预设时间为6-12h。
在步骤S204中，将生长于集流体的催化剂前驱体在第二预设温度下进行煅烧第三预设时间。
其中，在本发明的一个实施例中，第二预设温度为300-350℃，第三预设时间为1-3h。
在步骤S205中，将生长于集流体的钴氧化物置于氩气氛围在预设功率下进行等离子处理达第四预设时间。
其中，在本发明的一个实施例中，预设功率为500-800W，第四预设时间为1-6min。
在步骤S206中，将生长于集流体的富氧空缺钴氧化物浸于第二预设浓度的葡萄糖溶液达第五预设时间。
其中，在本发明的一个实施例中，第二预设浓度为0.01-0.1mol/L，第五预设时间为6-48h。
在步骤S207中，在氩气氛围中在第三预设温度下进行煅烧第六预设时间。
其中，在本发明的一个实施例中，第三预设温度为400-500℃，第六预设时间为1-3h。
在步骤S208中，将预设数量的生长于集流体的碳包覆的富氧空缺钴氧化物片材在第一预设热压温度和第一预设热压压力下热压成一体作为催化层。
其中，在本发明的一个实施例中，预设数量为1-5片，第一预设热压温度为50-100℃，第一预设热压压力为0.1-1.0MPa。
在步骤S209中，将催化层置于第二预设浓度的PTFE乳液或Nafion溶液中浸泡第七预设时间，然后干燥。
其中，在本发明的一个实施例中，第二预设浓度为1-10％，预设浸泡时间为30-120min。
可以理解的是，本发明实施例将PTFE乳液或Nafion溶液浓度为1-10％，浸泡时间为30-120min，煅烧温度为150-350℃，煅烧时间为30-120min。
在步骤S210中，重复浸泡干燥操作达第二预设次数，然后在第四预设温度下进行煅烧第八预设时间。
其中，在本发明的一个实施例中，第二预设次数为1-5次，第四预设温度为150-350℃，第八预设时间为30-120min。
在步骤S211中，将处理后的催化层与疏水扩散层在第二预设热压温度和第二预设热压压力下热压成一体得到空气电极。
其中，在本发明的一个实施例中，第二预设热压温度为50-100℃，第二预设热压压力为0.1-1.0MPa。
下面将通过一个具体实施例对空气电极制备方法进行进一步说明，本发明实施例的空气电极制备方法具体可以为以下步骤：
S1.剪裁15mm×40mm的泡沫镍片材；
S2.将泡沫镍浸于3mol/L盐酸溶液中超声处理10min；
S3.以去离子水清洗泡沫镍三次并在60℃空气中烘干备用；
S4.以40mL去离子水中溶解2mmol六水合硝酸钴粉末、10mmol尿素粉末、8mmol氟化铵粉末配置成前体溶液；
S5.将泡沫镍完全浸于前体溶液中并转移至50mL水热反应釜聚四氟乙烯内胆中，拧紧水热反应釜；
S6.将水热反应釜置于120℃环境下保持12h，然后冷却至室温；
S7.从水热反应釜中取出生长有前驱体的泡沫镍并在60℃空气中烘干备用；
S8.将生长有前驱体的泡沫镍置于空气中，以1℃/min的升温速率从室温升温至350℃并保持2h，然后随炉冷却至室温；
S9.将得到的生长有钴氧化物的泡沫镍从炉中取出，置于氩气氛围下，以500W放电功率等离子处理3min。
S10.将得到的生长有富氧空缺钴氧化物的泡沫镍完全浸于0.05mol/L，保持24h；
S11.将浸泡过的生长有富氧空缺钴氧化物的泡沫镍置于氩气氛围下，以1℃/min的升温速率从室温升温至450℃并保持2h，然后随炉冷却至室温；
S12.将得到的生长有碳包覆的富氧空缺钴氧化物的泡沫镍从炉中取出，并作为催化层备用；
S13.重复上述步骤制得三片催化层并以80℃的温度和0.5MPa的压力连续热压三次成一片催化层片材；
S14.将催化层完全浸于10％PTFE乳液中保持1min，然后迅速取出置于60℃空气中干燥；
S15.重复上述浸泡干燥步骤三次；
S16.将催化层与疏水扩散层以80℃的温度和0.5MPa的压力连续热压三次成一片空气电极。
将一个实施例所制空气电极装配锌空气电池，以6mol/L的KOH溶液为电解液，以0.2mm的锌片为阳极，利用电化学工作站进行测试，测试条件是10mA·cm-2的电流密度，充电时间15min，放电时间15min，进行连续充放电循环。
测试结果如图3所示，锌空气电池放电电压维持在1.2V左右，充电电压维持在2.0V左右，经过300多个小时充放电循环后电压差几乎没有变化，说明该空气电极装配的电池充放电性能十分稳定。
综上，本发明实施例提出的金属空气电池空气电极的制备方法，通过水热反应在集流体上直接生长催化剂，可以将催化剂与集流体稳固连接，省去了粘接剂的使用，降低空气电极内部电阻，减缓金属空气电池工作过程中的催化剂流失；相比于传统金属空气电池钴氧化物催化剂，富氧空缺及碳包覆的富氧空缺钴氧化物具有较高的氧还原活性，采用催化剂制备的金属空气电池具有更高的峰值功率密度和充放电循环寿命。
在本说明书的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (4)

1.一种金属空气电池催化剂，其特征在于，催化剂为碳包覆的富氧空缺钴氧化物，其中，所述钴氧化物为四氧化三钴、三氧化二钴、氧化钴中多种的混合物，或三氧化二钴和氧化钴中的一种；
其中该金属空气电池催化剂的具体制备方法如下：
将硝酸钴、氟化铵和尿素粉末溶解于去离子水，形成催化剂前体溶液；
将所述催化剂前体溶液置于水热反应釜中，以进行水热反应得到催化剂前驱体；
将所述催化剂前驱体进行煅烧得钴氧化物催化剂；
将所述钴氧化物催化剂置于氩气氛围进行等离子处理，得富氧空缺钴氧化物；
将所述富氧空缺钴氧化物浸于葡萄糖溶液，并在所述氩气氛围中煅烧得到碳包覆的富氧空缺钴氧化物。
2.一种如权利要求1所述的金属空气电池催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将硝酸钴、氟化铵和尿素粉末溶解于去离子水，形成催化剂前体溶液，所述将硝酸钴、氟化铵和尿素粉末溶解于去离子水，包括：所述催化剂前体溶液配置的浓度为于每40mL去离子水中加入1-4 mmol四水合硝酸钴或六水合硝酸钴粉末、5-20 mmol尿素粉末、4-16mmol氟化铵粉末，充分溶解并均匀搅拌；
将所述催化剂前体溶液置于水热反应釜中，以进行水热反应得到催化剂前驱体，其中，水热反应条件为将所述水热反应釜置于110-130℃中保持6-12 h；
将所述催化剂前驱体进行煅烧得钴氧化物催化剂，其中，煅烧条件为在300-350℃空气或氧气氛围下保持1-3h；
将所述钴氧化物催化剂置于氩气氛围进行等离子处理，得富氧空缺钴氧化物，其中，等离子处理条件为在氩气或氮气氛围中以500-800 W放电功率等离子处理1-6min；
将所述富氧空缺钴氧化物浸于葡萄糖溶液，并在所述氩气氛围中煅烧得到碳包覆的富氧空缺钴氧化物，其中，葡萄糖溶液浓度为0.01-0.1mol/L，浸泡时间为6-48 h，煅烧条件为在400-500 ℃氩气氛围下保持1-3 h。
3.一种金属空气电池空气电极，其特征在于，所述空气电极包括如权利要求1所述的金属空气电池催化剂。
4.一种如权利要求3所述的金属空气电池空气电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
以第一预设浓度的盐酸浸泡泡沫镍或碳布，并进行持续超声处理达第一预设时间，用去离子水清洗第一预设次数后备用，其中，所述第一预设浓度为1-6 mol/L，所述第一预设时间为3-20 min，所述第一预设次数为3-10次；
将预设配比的硝酸钴、氟化铵和尿素粉末溶解于去离子水，形成催化剂前体溶液，其中，所述预设配比为于每40 mL去离子水中加入1-4 mmol四水合硝酸钴或六水合硝酸钴粉末、5-20 mmol尿素粉末、4-16 mmol氟化铵粉末；
将所得预处理后的集流体和前体溶液置于水热反应釜中，在第一预设温度下保持第二预设时间，其中，所述第一预设温度为110-130 ℃，所述第二预设时间为6-12 h；
将生长于集流体的催化剂前驱体在第二预设温度下进行煅烧第三预设时间其中，所述第二预设温度为300-350 ℃，所述第三预设时间为1-3 h；
将生长于集流体的钴氧化物置于氩气氛围在预设功率下进行等离子处理达第四预设时间，其中，所述预设功率为500-800 W，所述第四预设时间为1-6 min；
将生长于集流体的富氧空缺钴氧化物浸于第二预设浓度的葡萄糖溶液达第五预设时间，其中，所述第二预设浓度为0.01-0.1 mol/L，所述第五预设时间为6-48 h；
在氩气氛围中在第三预设温度下进行煅烧第六预设时间，其中，所述第三预设温度为400-500 ℃，所述第六预设时间为1-3 h；
将预设数量的生长于集流体的碳包覆的富氧空缺钴氧化物片材在第一预设热压温度和第一预设热压压力下热压成一体作为催化层，其中，所述预设数量为1-5片，所述第一预设热压温度为50-100℃，所述第一预设热压压力为0.1-1.0 MPa；
将催化层置于第二预设浓度的PTFE乳液或Nafion溶液中浸泡第七预设时间，然后干燥，其中，所述第二预设浓度为1-10%，所述预设浸泡时间为30-120 min；
重复浸泡干燥操作达第二预设次数，然后在第四预设温度下进行煅烧第八预设时间，其中，所述第二预设次数为1-5次，所述第四预设温度为150-350 ℃，所述第八预设时间为30-120min；
将处理后的催化层与疏水扩散层在第二预设热压温度和第二预设热压压力下热压成一体得到空气电极，其中，所述第二预设热压温度为50-100℃，所述第二预设热压压力为0.1-1.0 MPa。
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