[發明專利]金屬空氣電池用陰極及其制備方法

有效

• 申請號: 201110421438.3
• 申請日: 2011-12-15
• 公開（公告）號: CN103165902A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 孫公權;王二東;舒朝著;王素力;谷順學
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M8/02;H01M4/88
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

1.一種金屬空氣電池用陰極，其特征在于：包括依次疊合設置的催化層、疏水擴散層和集流層；

催化層由催化劑和憎水劑混合而成，以碳載錳氧化物為催化劑，PTFE為憎水劑；

疏水擴散層為經PTFE乳液憎水化處理后的碳纖維氈；集流層為泡沫鎳。

2.如權利要求1所述陰極，其特征在于：所述碳載錳氧化物為MnO/C、Mn₃O₄/C、Mn₂O₃/C、MnO₂/C中的一種或二種以上的混合物，催化層中催化劑擔載量為2-10mg?cm^-2，PTFE含量為10-40％。

3.如權利要求1所述陰極，其特征在于：碳纖維氈的厚度為2-10mm；PTFE占疏水擴散層總質量的40-85％。

4.一種權利要求1、2或3所述陰極的制備方法，其特征在于：包括以下三個步驟，

(1)疏水擴散層的制備：

a.以水為溶劑配置濃度為10-50％的PTFE乳液；

b.選用厚度為2-10mm的碳纖維氈，并對其稱重；

c.將上述步驟(1)b所述碳纖維氈浸漬于上述步驟(1)a配置好的PTFE乳液中，取出后在30℃-200℃下烘干，稱重并計算PTFE含量；

d.重復上述步驟(1)c至PTFE含量達40-85％，即得疏水擴散層；

(2)催化層的制備：

a.于乙醇中加入碳載錳氧化物催化劑，攪拌使之混合均勻后，逐滴加入濃度40-60％的PTFE乳液，攪拌使之混合均勻以形成催化劑漿液；

b.采用刷涂、或刮涂、或噴涂、或滾壓的方法將上述步驟(2)a所得催化劑漿液涂布于步驟(1)所得疏水擴散層上，至催化劑載量為1-10mg?cm^-2后，于340℃-360℃條件下高溫燒結30-60分鐘，得基于疏水擴散層的催化層；

(3)陰極的制備：

a.剪裁與碳纖維氈相同形狀和尺寸的泡沫鎳，并將其置于步驟(2)所得催化層的疏水擴散層表面；

b.于5-20MPa的壓強下將上述步驟(3)a中放置好的泡沫鎳和催化層于80℃-200℃壓合1-10min，取出后得金屬空氣電池用陰極。

5.如權利要求4所述陰極的制備方法，其特征在于：步驟(2)a中所述碳載錳氧化物為MnO/C、Mn₃O₄/C、Mn₂O₃/C、MnO₂/C中的一種或二種以上的混合物。

6.如權利要求4所述陰極的制備方法，其特征在于：步驟(2)a中每100毫升乙醇加入碳載錳氧化物的質量為20-50毫克。

7.如權利要求4所述陰極的制備方法，其特征在于：步驟(2)a所述催化劑漿液中，PTFE與碳載錳氧化物催化劑的質量比為1∶9-2∶3。