金屬空氣電池的比容量和能量密度通常高于現(xiàn)有電池，因為電池內(nèi)部不需要儲存空氣，有望成為具有高能量密度和低成本的電化學存儲系統(tǒng)。金屬空氣電池使用純金屬作為陽極，外部氧氣(O2)的氧化還原反應作為陰極反應。在放電過程中，金屬陽極被氧化而空氣中的O2被還原。其中，鋅空氣電池(ZABs)因其使用不可燃水性電解質(zhì)和無毒鋅的固有安全性、低成本和高理論比能量密度備受人們青睞。

傳統(tǒng)的ZABs使用堿性電解質(zhì)，受到電解質(zhì)的高腐蝕性和快速碳酸化以及充電和放電循環(huán)期間鋅枝晶形成的限制。堿性電解質(zhì)碳酸化導致離子電導率降低，而鋅枝晶導致器件短路。兩者都不利于ZAB的使用壽命和可回收性。目前的研究主要集中在堿性ZABs上，但是堿性電解質(zhì)的腐蝕和碳化問題仍然沒有得到有效的解決。因此，開發(fā)中性電解質(zhì)代替堿性電解質(zhì)對于鋅?空電池的長期發(fā)展意義重大。

然而，相比于堿性電解質(zhì)，中性介質(zhì)通常具有較低的離子電導率和極低的OH?濃度，這會導致充電過程中的析氧反應(OER)和放電過程中的氧還原反應(ORR)動力學更加緩慢。因此，迫切需要開發(fā)一種適用于中性環(huán)境的高活性和耐用性雙功能催化劑，以最大限度地提高中性ZAB的性能。

所以，現(xiàn)有技術(shù)仍缺乏一種使用中性介質(zhì)電解質(zhì)、具有高活性和耐用性的柔性中性鋅空氣電池。

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種柔性中性鋅空氣電池的制備方法，其目的在于通過一種簡單有效的熱解法制備出尺寸均一的多邊形共摻雜的陰極催化材料，其對中性鋅空氣電池的陰極催化反應展現(xiàn)出優(yōu)異的電催化活性和穩(wěn)定性。同時利用常見的鹽水溶液與PVA復合制備出一種柔性電解質(zhì)。通過將該發(fā)明制備的陰極催化材料與固態(tài)電解質(zhì)復合組裝成的中性柔性鋅?空電池在放電過程中展現(xiàn)出較高的功率密度和良好的穩(wěn)定性，可滿足有關(guān)領(lǐng)域應用和發(fā)展的要求。

按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種柔性中性鋅空氣電池的制備方法，包括以下步驟：

(1)將鈷金屬有機框架材料包覆鋅金屬有機框架材料ZIF8@ZIF67熱解后摻雜非金屬原子，獲得非金屬原子摻雜的多孔氮碳；將無機鹽加入聚合物水溶液中混合均勻后冷凝獲得固態(tài)電解質(zhì)；

(2)以金屬鋅作為負極，所述非金屬原子摻雜的多孔氮碳作為正極，所述固態(tài)電解質(zhì)作為電解質(zhì)，組裝柔性中性鋅空氣電池。

本發(fā)明的優(yōu)點如下：

(1)本發(fā)明將具有核殼結(jié)構(gòu)的ZIF8@ZIF67材料熱解、摻雜便可得到一種多孔氮碳復合材料，具有獨特的電子結(jié)構(gòu)和組分，因此在中性環(huán)境下具有較高的氧還原催化活性，三電極測試時該材料于摻雜前的材料相比表現(xiàn)出較好的反應動力學能力，具體表現(xiàn)為較低的塔菲爾斜率，在固態(tài)電解質(zhì)組裝成的中性固態(tài)鋅空氣電池與商業(yè)化貴金屬催化劑相比，展現(xiàn)出了更高的功率密度，而且制備方法簡單、價格低廉，適合工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)。

(2)本發(fā)明電解質(zhì)方面利用PVA與傳統(tǒng)鹽類結(jié)合，制備出柔韌性較好、可大規(guī)模制備的固態(tài)電解質(zhì)。催化劑方面利用鈷作為金屬中心，2?甲基咪唑作為有機配體，以配位的形式組成具有周期性網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的多孔材料(ZIF67)，然后通過簡單的攪拌法獲得具有核殼結(jié)構(gòu)的ZIF8@ZIF67，最后利用熱解法將具有核殼結(jié)構(gòu)的ZIF8@ZIF67碳化成尺寸均勻、形狀規(guī)整的十二面體。由于鈷位點的存在，因此碳化過程中MOF衍生的碳表面會生長出碳納米管，增加氧還原的活性位點。

(3)MOFs衍生的碳基納米材料具有豐富的活性位點，高的比表面積和導電性，本身就是一種潛在的ORR高效催化材料,P原子的摻雜增強了離子的化學吸附和材料的導電性，從而提高了反應速率。

(4)固態(tài)電解質(zhì)有益于器件便攜和小型化，為可穿戴設備的發(fā)展具有重大意義，制備得到的氮磷共摻的多孔碳催化劑對中性電催化中展現(xiàn)出優(yōu)異的電催化活性和穩(wěn)定性，能很好的應用于燃料電池的陰極催化劑。