[發明專利]空氣電極及其制備方法和設備

無效

• 申請號: 200610153117.9
• 申請日: 2006-12-08
• 公開（公告）號: CN101197444A
• 公開（公告）日: 2008-06-11
• 發明（設計）人: 李玉冰;朱志堅;董俊卿
• 申請（專利權）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M4/94;H01M4/90;H01M4/88;H01M12/06
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司
• 代理人: 王鳳桐;王敬波

技術領域

本發明涉及一種空氣電極及其制備方法和設備，該空氣電極通常用于金屬空氣電池，例如鋅-空氣電池。

背景技術

目前，空氣電極主要是由集流體、催化層和防水透氣層組成，其中催化層是通過將催化劑、活性炭、乙炔黑和聚四氟乙烯溶液用乙醇和水混合制備成漿狀物，然后涂在泡沫鎳上，然后烘干的方法制備而成，或者是通過將催化劑、活性炭、乙炔黑和聚四氟乙烯溶液用乙醇和水混合制備成漿狀物后烘干并多次輥壓成薄片狀后和泡沫鎳輥壓到一起的方法制備而成。在催化層中，活性炭和乙炔黑用作導電劑，聚四氟乙烯則用作粘結劑。防水透氣層是將活性炭、乙炔黑、造孔劑和粘結劑聚四氟乙烯乳液用乙醇和水溶解而成的漿狀物，采用和催化層相同的制備方法制備而成。

這種方法存在的問題是每片空氣電極上催化劑漿料涂布的均勻性和一致性都不理想，即每片電極上催化活性物質的量差異性大，涂布均勻程度低，造成了電池性能的離散性差。另外，在涂布方法中由于粘結的需要而采用60％的聚四氟乙烯乳液作為粘結劑，從而增加了電池的內阻。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種能有效降低電池內阻的空氣電極。

本發明的另一個目的是提供一種空氣電極的制備方法，該方法能夠克服現有技術中不同空氣電極上催化劑涂布的差異性大，從而造成電池性能的離散性大的缺點。

本發明的再一個目的是提供一種空氣電極的制備設備，通過該設備能夠方便地通過本發明的方法制得本發明的空氣電極。

根據本發明的一個方面，提供一種空氣電極，該空氣電極包括集流體、催化層和防水透氣層，其中所述催化層為催化劑和導電劑的混合物。

由于在催化層中不含有粘結劑如聚四氟乙烯，所以與使用傳統的空氣電極的金屬空氣電池相比，使用本發明的空氣電極的金屬空氣電池能夠有效降低電池內阻。

根據本發明的另一個方面，提供一種空氣電極的制備方法，該該方法包括在集流體上負載催化層并設置防水透氣層，所述負載催化層的方法包括將集流體置于振動狀態下的粉末中，使得粉末吸附在集流體的兩側上，然后將吸附有粉末的集流體輥壓，所述粉末為催化劑和導電劑的混合物。

在催化層粉末振動過程中，將集流體放置到催化層粉末中，催化層粉末將會通過分子間的吸附力(范德華力)而吸附到集流體上，然后通過輥輪對吸附有催化層粉末的集流體進行輥壓，最后將防水透氣層包覆到集流體上即可制得本發明的空氣電極。因此，通過該方法可以方便地制得本發明的空氣電極。并且，與現有技術中通過涂漿方法將催化層涂覆到集流體上或者通過層壓方法將催化層壓制到集流體上的情況相比，在本發明中，由于采用的催化層材料可以經過球磨機的高速研磨混合，分散均勻，并且混合后的粉料能夠在集流體分散更均勻，所以通過本發明的方法制得的不同空氣電極上的催化劑的量差異性小，因此電池性能的離散性好。

現有的空氣電極的催化層中含有電阻很大的粘結劑，而本發明提供的空氣電極不含有粘結劑，因此，采用本發明提供的空氣電極的電池具有較小的內阻。

根據本發明的再一個方面，提供一種空氣電極的制備設備，所述設備包括粉料箱和振動器，所述粉料箱具有可開閉的出口，所述振動器安裝在所述粉料箱上。

通過本發明的空氣電極的制備設備，可以方便地實現本發明的上述方法，輕松制得本發明的上述空氣電極。并且，本發明的空氣電極的制備設備結構簡單、成本低、容易實現。

附圖說明

圖1是本發明的空氣電極的制備設備的一種實施例的示意圖；

圖2是用于軟化本發明的空氣電極的軟化輥的一種實施例的示意圖。

具體實施方式

下面，通過具體的實施方式對本發明進行詳細說明。

本發明提供的一種空氣電極，該空氣電極包括集流體、催化層和防水透氣層，所述催化層為催化劑和導電劑的混合物。

所述空氣電極的一般組成為本領域技術人員所公知，通常包括集流體、催化層和防水透氣層。催化層和防水透氣層通常分別位于集流體的兩側。在本發明中，為了增加發電效率，可以在集流體的兩側均負載有催化層。防水透氣層則僅設置在集流體的一側。即，當集流體的一側負載有催化層時，防水透氣層則負載在集流體的另一側上；當集流體的兩側均負載有催化層時，防水透氣層則負載在一側的催化層的外面。

負載在集流體上的催化層的量可以為0.01～0.06克/厘米²，優選為0.04克/厘米²。