[發(fā)明專利]鋅-空氣電池催化劑及制備方法和空氣電極制造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710078028.7
• 申請日: 2007-11-28
• 公開（公告）號: CN101453023A
• 公開（公告）日: 2009-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林甘紅;張云朋;魏俊華;王慶杰;王琦
• 申請（專利權(quán)）人: 梅嶺化工廠
• 主分類號: H01M4/90
• 分類號: H01M4/90;B01J21/18;B01J23/755;B01J37/00;H01M4/88;H01M12/06
• 代理公司: 貴陽中新專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 吳無懼

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋅-空氣電池空氣電極催化劑、該催化劑的制造方法以及使用該催化劑的空氣電極的制造方法，屬于鋅-空氣電池技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鋅-空氣電池具有比能量高(理論比能量高達(dá)1350Wh/kg，實際比能量已達(dá)到220Wh/kg～300Wh/kg)、工作電壓平穩(wěn)、安全性好、無污染等優(yōu)點。

但是，現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的鋅-空氣電池空氣電極存在著放電電流密度小、“冒汗”現(xiàn)象嚴(yán)重、使用壽命短等問題，主要表現(xiàn)為：

①空氣電極電流密度小。鋅-空氣電池工作時，正極活性物質(zhì)氧氣必須能夠在空氣電極中自由地進(jìn)入，同時在催化劑的作用下，在載體活性碳表面吸附，進(jìn)行電化學(xué)還原，才能保證電池可靠地工作。由于現(xiàn)有催化劑的催化活性較低，導(dǎo)致空氣電極的放電電流密度小。

②“冒汗”現(xiàn)象嚴(yán)重。按照傳統(tǒng)方法制作的空氣電極防水性較差，使用較短時間后，空氣電極的表面便會出現(xiàn)一滴滴的小液滴，從而阻塞氧氣進(jìn)入電池內(nèi)部的通道，這種現(xiàn)象稱為“冒汗”。由于“冒汗”現(xiàn)象的存在會逐漸導(dǎo)致電池電性能的失效。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種鋅-空氣電池空氣電極專用催化劑、該催化劑的制造方法以及使用該催化劑的空氣電極的制造方法，從而使鋅-空氣電池電流密度得到大幅度的增加，同時通過對電極片進(jìn)行特殊的高溫?zé)崽幚韥硖岣呖諝怆姌O的憎水性，從而提高鋅-空氣電池的使用壽命。

本發(fā)明的技術(shù)方案：一種鋅-空氣電池催化劑，該催化劑為C-Pb-Mn-Ni催化活性物質(zhì)，含量按重量份計算如下：C：73份～80份；Pb(NO₃)₂：5份～8份；Mn(NO₃)₂：7份～9份；Ni：8份～10份。

該鋅-空氣電池催化劑的制備方法，把C、Ni、Pb(NO₃)₂、Mn(NO₃)₂混合均勻，在強力攪拌混合均勻的情況下，在250℃～400℃溫度下焙燒即得到C-Pb-Mn-Ni催化劑，即碳-鉛-錳-鎳系列催化劑。

所述的C為105^#、380目的活性炭；Ni為350目鎳粉。

使用前述的催化活性物質(zhì)作為催化劑的空氣電極的制造方法，按照重量份數(shù)計算，取C-Pb-Mn-Ni催化劑81份～86份；粘接劑：8份～12份；分散劑：6份～7份，制得粉料，將粉料進(jìn)行滾片，形成厚度為1mm～2mm的膏狀極片，將滾成的極片在250℃～400℃的溫度范圍內(nèi)燒結(jié)成形，將燒結(jié)好的極片壓制在金屬集流體上即得空氣電極。

由于本發(fā)明在C-Mn催化劑基礎(chǔ)上添加兩種金屬材料，一種是Pb，用于提高催化劑的催化活性；另一種是Ni，作為散熱材料。并通過Pb、Mn在活性炭與鎳粉的混合載體上共沉，從而形成C-Pb-Mn-Ni催化劑，用該催化劑制成的催化層具有放電電流密度大、防水性能好、使用壽命長的特點，氧氣在催化層中還原產(chǎn)生的熱量可迅速傳導(dǎo)到周圍，從而避免了催化層局部燒蝕失效現(xiàn)象的產(chǎn)生。該催化劑不僅工藝簡單，而且催化性能高、價格低。因此本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有鋅-空氣電池放電電流密度大、防水性能好、使用壽命長的優(yōu)點。采用這種空氣電極制作的電池具有很高的瞬時輸出功率和很穩(wěn)定的放電電壓，大電流放電和脈沖放電性能比較好，在野外作業(yè)、航道指揮系統(tǒng)的航標(biāo)燈電源，森林、草原災(zāi)情監(jiān)測電源，無電區(qū)照明，通訊電源、無線電收發(fā)報機等設(shè)備等領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景。

具體實施方式

本發(fā)明的實施例1：按重量份計，取C：活性炭(105#，380目)材料73份、Pb(NO₃)₂：8份、Mn(NO₃)₂：9份、鎳粉(350目)：10份，混合均勻，混合均勻，在強力攪拌混合均勻的情況下，在250℃～400℃的溫度下焙燒即得到C-Pb-Mn-Ni催化劑。取所制得的C-Pb-Mn-Ni(碳-鉛-錳-鎳)催化活性物質(zhì)：81份～86份；粘接劑：8份～12份；分散劑：6份～7份。按上述配比制得的粉料進(jìn)行滾片，形成厚度為1mm～2mm的膏狀極片，將滾成的極片在250℃～400℃的溫度范圍內(nèi)燒結(jié)成形。將燒結(jié)好的極片壓制在金屬集流體上即為高性能空氣電極。