[發(fā)明專利]一種新型可充金屬空氣電池氧電極及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110332490.1
• 申請日: 2011-10-28
• 公開（公告）號: CN102509806A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王貴欣;閆康平;趙強;關(guān)鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M8/02;H01M4/88
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種新型可充金屬空氣電池氧電極，其特征在于：所述的氧電極由氣體微通道（1）、氣體分布板（2）、電極集流體（3）、孔碳材料（4）、陣列材料（5）和隔膜（6）組成，其中，氣體微通道（1）和氣體分布板（2）可以由透氧膜替換，氣體微通道（1）、氣體分布板（2）和空氣電極集流體（3）可以兩個或三個耦合在一起，孔碳材料與陣列材料組成三維結(jié)構(gòu)電極，其與催化劑及電解液構(gòu)成陰極反應(yīng)室，氣體和金屬離子分別經(jīng)氣體分布板和隔膜進入陰極反應(yīng)室。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型可充金屬空氣電池氧電極，其特征在于：

（1）?所述的透氧膜指允許氧離子或氧單質(zhì)透過的有機膜或無機膜；

（2）?所述的陣列材料指中空結(jié)構(gòu)的管狀材料，管徑為2?~?5000?nm；

（3）?所述的孔碳材料指比表面積不低于100?m²/g的碳材料，孔隙率不低于30%。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型可充金屬空氣電池氧電極，其特征在于：所述的氣體微通道指由疏水材料或表面經(jīng)過疏水處理的材料構(gòu)成的透氣孔，對水的接觸角大于80o，孔隙率不低于50%，孔徑不大于1?μm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型可充金屬空氣電池氧電極，其特征在于：所述的氣體分布板指不銹鋼網(wǎng)、銅網(wǎng)、鎳網(wǎng)、銀網(wǎng)、鉑網(wǎng)、鈦網(wǎng)、陶瓷膜、碳膜、碳布中的一種或幾種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型可充金屬空氣電池氧電極，其特征在于：所述的電極集流體指銅網(wǎng)、不銹鋼網(wǎng)、鎳網(wǎng)、銀網(wǎng)、鉑網(wǎng)、鈦網(wǎng)、孔鋁、石墨烯、碳膜、碳布中的一種或幾種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型可充金屬空氣電池氧電極，其特征在于：所述的隔膜指聚乙烯微孔膜、聚丙烯微孔膜、聚丙烯腈膜、纖維素?zé)o紡布、聚酰亞胺納米纖維膜、聚砜膜、及基于這些膜的改性膜和復(fù)合膜。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型可充金屬空氣電池氧電極，其特征在于包括：

A、氣路的制作

?（1）?將所述的氣體微通道與氣體分布板組成陰極反應(yīng)室外氣路；

?（2）?將所述的陣列材料組成陰極反應(yīng)室內(nèi)氣路；

B、三維結(jié)構(gòu)電極的制作

（1）??將所述的陣列材料固定在氣體分布板上，陣列材料的中空管取向與氣流方向平行；

（2）?將所述的孔碳材料或擔(dān)載催化劑的孔碳材料組裝在陣列材料之間形成三維結(jié)構(gòu)電極；

C、陰極反應(yīng)室的制作

（1）?將所述的氣體分布板傾斜放置，傾角為0?~?80o；

（2）?將步驟B制備的三維結(jié)構(gòu)電極固定在所述的氣體分布板上；?

（3）?將所述的電極集流體放置在氣體分布板之上；

（4）?將所述的電解液注入步驟（2）固定的三維結(jié)構(gòu)電極中；

（5）?將步驟（4）制備的電極上方組裝離子隔膜。

8.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的新型可充金屬空氣電池氧電極，其特征在于：所述的陣列材料的管徑為5?~?3000?nm，指碳納米管、碳纖維、金屬氧化物管、聚噻吩管、聚吡咯管、聚苯胺管、及基于這些材料的復(fù)合物管或衍生物管。

9.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的新型可充金屬空氣電池氧電極，其特征在于：所述的孔碳材料的比表面積為200?~?3000?m²/g，指石墨烯、炭黑、活性炭、洋蔥碳、泡沫碳、玻璃碳、碳纖維、碳納米管、碳膜、碳布中的一種或幾種。