CN110931811A - 一种Li/SOCl2电池正极催化材料NiPc/AC的制备方法 - Google Patents

一种Li/SOCl2电池正极催化材料NiPc/AC的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种Li/SOCl2电池正极催化材料NiPc/AC的制备方法，分别取邻苯二甲酸酐、沥青焦活性炭、尿素、六水合氯化镍和四水合钼酸铵混合后研磨，得混合物；将混合物置于坩埚中固相烧结，冷却至室温，得粗产物；将粗产物研磨后纯化并干燥，得Li/SOCl2电池正极催化材料NiPc/AC。其制备的正极催化材料对Li/SOCl2电池具有优异的催化性能。

Description

一种Li/SOCl2电池正极催化材料NiPc/AC的制备方法
技术领域
本发明属于电池电极催化材料技术领域，涉及一种Li/SOCl2电池正极催化材料NiPc/AC的制备方法。
背景技术
Li/SOCl2电池是目前实际应用中比能量最高的一种原电池。Li/SOCl2电池具有比能量高、工作电压高、储存寿命长、使用温度范围宽和年自放电率低等优点，广泛应用于航天航空、石油开采、医疗设备、电子式智能电表、电子烟等军事和民用领域。目前Li/SOCl2电池存在的主要问题是作为正极的SOCl2的还原速度慢且反应过程中锂离子迁移至碳正极表面生成致密的LiCl钝化膜导致电池实际输出比能量远小于理论比能量。过渡金属酞菁配合物(MPc)具有大环共轭体系和优异的稳定性，是一类理想的Li/SOCl2电池催化材料。MPc作为Li/SOCl2电池正极催化材料时，表现出较高的电催化性能。MPc与SOCl2之间是表面配位催化，MPc的中心金属离子是其活性位点，活性位点暴露越多，催化活性越高。然而通常MPc呈现大的块体结构，不利于充分反应。另外，MPc常因导电性不好等问题，导致材料的催化性能较差。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种对Li/SOCl2电池催化性能优良的Li/SOCl2电池正极催化材料NiPc/AC的制备方法。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种Li/SOCl2电池正极催化材料NiPc/AC的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：分别取0.40～1.20g的邻苯二甲酸酐、0.04～0.12g的沥青焦活性炭、0.60～1.40g的尿素、0.202～1.01g的六水合氯化镍和0.06～0.14g的四水合钼酸铵混合后研磨，得混合物；
步骤2：将混合物置于坩埚中在110～290℃下固相烧结，冷却至室温，得粗产物；
步骤3：将粗产物研磨后纯化并干燥，得Li/SOCl2电池正极催化材料NiPc/AC。
进一步的，步骤1中沥青焦活性炭的比表面积为1400m2/g。
进一步的，步骤2中固相烧结为自室温以5～9℃/min的升温速率升至110～150℃并保温10～50min，然后再以5～9℃/min的升温速率升至210～290℃并保温1.5～3.5h。
进一步的，步骤3中纯化为采用超纯水洗涤。
进一步的，步骤3中干燥为在60～100℃下干燥12～24h。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供的一种Li/SOCl2电池正极催化材料NiPc/AC的制备方法，以沥青焦活性炭为模板，邻苯二甲酸酐、六水合氯化镍和尿素为原料，四水合钼酸铵为催化剂，制备Li/SOCl2电池正极催化材料NiPc/AC；利用沥青焦活性炭大的比表面积、高的导电性且表面含有丰富的官能团，诱导NiPc纳米化生长在沥青焦活性炭上，充分暴露活性位点的同时提高催化材料的电子传导能力；NiPc纳米棒原位生长在沥青焦活性炭表面，有效防止了NiPc的堆积，NiPc与沥青焦活性炭的协同效应有利于反应电子的转移，从而提高NiPc/AC对Li/SOCl2电池的催化活性；制备过程简单易控、成本较低、放大效应小、环保和安全等优点，有利于规模化生产。
附图说明
图1为所制备出的催化材料的IR图谱；
图2为所制备出的催化材料的SEM图；
图3为所制备出的催化材料用于Li/SOCl2电池的放电电压-时间曲线。
具体实施方式
下面给出具体的实施例。
实施例1
一种Li/SOCl2电池正极催化材料NiPc/AC的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：分别取0.80g的邻苯二甲酸酐、0.08g比表面积为1400m2/g的沥青焦活性炭、1.00g的尿素、0.606g的六水合氯化镍和0.10g的四水合钼酸铵混合后置于研钵中充分研磨均匀，得混合物；
步骤2：将混合物置于坩埚中并置入马弗炉中，然后自室温以7℃/min的升温速率升至130℃并保温30min，然后再以7℃/min的升温速率升至250℃并保温2.5h进行固相烧结，冷却至室温，得粗产物；
步骤3：将粗产物研磨后采用超纯水反复洗涤纯化，然后在80℃下干燥18h，得Li/SOCl2电池正极催化材料NiPc/AC。
由图1可以看出，NiPc/AC的红外光谱在916cm-1表现出典型的NiPc中的Ni-N键的振动峰，在729cm-1表现出强的N-H振动峰。NiPc/AC的红外光谱也出现了对应于NiPc的C-H(1090cm-1)、C＝C(1531cm-1)和C＝N(1607cm-1)等吸收峰。
由图2可以看出，NiPc/AC是纳米棒结构，分布均匀，尺寸大小一致，截面边长约为200nm，长度约为数百纳米。NiPc纳米棒原位生长在AC表面，可以有效防止NiPc堆积。
由图3可以看出，NiPc/AC催化的Li/SOCl2电池电压平台提高，平均放电电压提高了0.06V，放电时间延长了60s，比能量提高了10％，说明加入NiPc/AC催化材料有利于提升Li/SOCl2电池的电压平台和延长放电时间。
实施例2
一种Li/SOCl2电池正极催化材料NiPc/AC的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：分别取1.00g的邻苯二甲酸酐、0.10g比表面积为1400m2/g的沥青焦活性炭、1.20g的尿素、0.808g的六水合氯化镍和0.12g的四水合钼酸铵混合后置于研钵中充分研磨均匀，得混合物；
步骤2：将混合物置于坩埚中并置入马弗炉中，然后自室温以8℃/min的升温速率升至140℃并保温40min，然后再以8℃/min的升温速率升至270℃并保温3h进行固相烧结，冷却至室温，得粗产物；
步骤3：将粗产物研磨后采用超纯水反复洗涤纯化，然后在90℃下干燥21h，得Li/SOCl2电池正极催化材料NiPc/AC。
实施例3
一种Li/SOCl2电池正极催化材料NiPc/AC的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：分别取0.60g的邻苯二甲酸酐、0.06g比表面积为1400m2/g的沥青焦活性炭、0.80g的尿素、0.404g的六水合氯化镍和0.08g的四水合钼酸铵混合后置于研钵中充分研磨均匀，得混合物；
步骤2：将混合物置于坩埚中并置入马弗炉中，然后自室温以6℃/min的升温速率升至130℃并保温10min，然后再以6℃/min的升温速率升至230℃并保温2h进行固相烧结，冷却至室温，得粗产物；
步骤3：将粗产物研磨后采用超纯水反复洗涤纯化，然后在70℃下干燥15h，得Li/SOCl2电池正极催化材料NiPc/AC。
实施例4
一种Li/SOCl2电池正极催化材料NiPc/AC的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：分别取0.40g的邻苯二甲酸酐、0.04g比表面积为1400m2/g的沥青焦活性炭、0.60g的尿素、0.202g的六水合氯化镍和0.06g的四水合钼酸铵混合后置于研钵中充分研磨均匀，得混合物；
步骤2：将混合物置于坩埚中并置入马弗炉中，然后自室温以5℃/min的升温速率升至120℃并保温10min，然后再以5℃/min的升温速率升至210℃并保温1.5h进行固相烧结，冷却至室温，得粗产物；
步骤3：将粗产物研磨后采用超纯水反复洗涤纯化，然后在60℃下干燥12h，得Li/SOCl2电池正极催化材料NiPc/AC。
实施例5
一种Li/SOCl2电池正极催化材料NiPc/AC的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：分别取1.20g的邻苯二甲酸酐、0.12g比表面积为1400m2/g的沥青焦活性炭、1.40g的尿素、1.01g的六水合氯化镍和0.14g的四水合钼酸铵混合后置于研钵中充分研磨均匀，得混合物；
步骤2：将混合物置于坩埚中并置入马弗炉中，然后自室温以9℃/min的升温速率升至150℃并保温50min，然后以9℃/min的升温速率升至290℃并保温3.5h进行固相烧结，冷却至室温，得粗产物；
步骤3：将粗产物研磨后采用超纯水反复洗涤纯化，然后在100℃下干燥24h，得Li/SOCl2电池正极催化材料NiPc/AC。

Claims (5)

1.一种Li/SOCl2电池正极催化材料NiPc/AC的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：分别取0.40～1.20g的邻苯二甲酸酐、0.04～0.12g的沥青焦活性炭、0.60～1.40g的尿素、0.202～1.01g的六水合氯化镍和0.06～0.14g的四水合钼酸铵混合后研磨，得混合物；
步骤2：将混合物置于坩埚中在110～290℃下固相烧结，冷却至室温，得粗产物；
步骤3：将粗产物研磨后纯化并干燥，得Li/SOCl2电池正极催化材料NiPc/AC。
2.根据权利要求1所述的一种Li/SOCl2电池正极催化材料NiPc/AC的制备方法，其特征在于，所述步骤1中沥青焦活性炭的比表面积为1400m2/g。
3.根据权利要求1所述的一种Li/SOCl2电池正极催化材料NiPc/AC的制备方法，其特征在于，所述步骤2中固相烧结为自室温以5～9℃/min的升温速率升至110～150℃并保温10～50min，然后再以5～9℃/min的升温速率升至210～290℃并保温1.5～3.5h。
4.根据权利要求1所述的一种Li/SOCl2电池正极催化材料NiPc/AC的制备方法，其特征在于，所述步骤3中纯化为采用超纯水洗涤。
5.根据权利要求1所述的一种Li/SOCl2电池正极催化材料NiPc/AC的制备方法，其特征在于，所述步骤3中干燥为在60～100℃下干燥12～24h。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112968162A (zh) * 2021-02-01 2021-06-15 陕西科技大学 四吡啶并卟啉镍、四吡啶并卟啉铜、活性炭Li/SOCl2电池正极催化材料及制备方法
CN112968161A (zh) * 2021-02-01 2021-06-15 陕西科技大学 一种四吡啶并卟啉镍/活性炭Li/SOCl2电池碳正极催化材料及其制备方法
RU2751536C1 (ru) * 2020-12-22 2021-07-14 Акционерное общество "Литий-Элемент" Способ приготовления положительной активной массы для литий-тионилхлоридных источников тока

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103480414A (zh) * 2013-04-23 2014-01-01 西北大学 一种亚酞菁键合氧化石墨烯制备方法及其应用
CN103623866A (zh) * 2013-05-09 2014-03-12 西北大学 金属酞菁配合物催化剂的制备方法及其用途
CN109830699A (zh) * 2018-12-27 2019-05-31 陕西科技大学 一种单核氟取代双金属酞菁配合物/活性炭锂亚硫酰氯电池催化材料及其制备方法
CN110233267A (zh) * 2019-07-08 2019-09-13 陕西科技大学 酞菁钴/酞菁铜/沥青焦活性炭催化材料及用该催化材料制备锂亚硫酰氯电池正极片的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103480414A (zh) * 2013-04-23 2014-01-01 西北大学 一种亚酞菁键合氧化石墨烯制备方法及其应用
CN103623866A (zh) * 2013-05-09 2014-03-12 西北大学 金属酞菁配合物催化剂的制备方法及其用途
CN109830699A (zh) * 2018-12-27 2019-05-31 陕西科技大学 一种单核氟取代双金属酞菁配合物/活性炭锂亚硫酰氯电池催化材料及其制备方法
CN110233267A (zh) * 2019-07-08 2019-09-13 陕西科技大学 酞菁钴/酞菁铜/沥青焦活性炭催化材料及用该催化材料制备锂亚硫酰氯电池正极片的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YAN GAO，LIANGTING CHEN，MENGKAI QUAN等: "A series of new Phthalocyanine derivatives with large conjugated system as catalysts for the Li/SOCl2 battery", 《JOURNAL OF ELECTROANALYTICAL CHEMISTRY》 *
YAN GAO，SIWEN LI，XIAO WANG等: "Binuclear metal phthalocyanines bonding with carbon nanotubes as catalyst for the Li/SOCl2 battery", 《JOURNAL OF ELECTROANALYTICAL CHEMISTRY》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2751536C1 (ru) * 2020-12-22 2021-07-14 Акционерное общество "Литий-Элемент" Способ приготовления положительной активной массы для литий-тионилхлоридных источников тока
CN112968162A (zh) * 2021-02-01 2021-06-15 陕西科技大学 四吡啶并卟啉镍、四吡啶并卟啉铜、活性炭Li/SOCl2电池正极催化材料及制备方法
CN112968161A (zh) * 2021-02-01 2021-06-15 陕西科技大学 一种四吡啶并卟啉镍/活性炭Li/SOCl2电池碳正极催化材料及其制备方法

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