[發明專利]用于金屬/空氣電池的正極和制造該正極的方法

有效

• 申請號: 201611181590.8
• 申請日: 2016-12-20
• 公開（公告）號: CN106898779B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: O·賴瑙爾;M·斯塔爾德;F·組里格
• 申請（專利權）人: 斯沃奇集團研究和開發有限公司
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M4/88;H01M12/06
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 唐秀玲;林柏楠

1.用于金屬/空氣電池的正極(1)，其包含至少一個在活性材料中產生且具有空氣側(A)和金屬側(M)的活性層(2)，集電體(3)，和在疏水性材料中產生且沉積到活性層(2)的空氣側(A)上的疏水性膜(4)，其特征在于所述疏水性材料具有多孔結構，且所述疏水性材料滲透到活性層(2)的空氣側(A)中以在疏水性膜(4)與活性層(2)之間形成疏水性材料在活性材料中的互相穿透區(Z)，其中存在疏水性材料的濃度梯度，其在空氣進入正極的進入方向上降低，互相穿透區Z中疏水性材料的濃度在空氣進入正極的進入方向上從100％變成0％，疏水性材料的多孔結構具有纖維互連固體結點的矩陣的形式，結點與纖維之間的空間形成微孔，微孔具有30-100μm的平均尺寸。

2.根據權利要求1的正極，其特征在于疏水性膜具有0.2g/cm³至0.5g/cm³的密度。

3.根據權利要求1的正極，其特征在于疏水性材料為擠出，然后膨脹的氟化聚合物。

4.根據權利要求1的正極，其特征在于互相穿透區在活性層總厚度的10-25％的厚度上延伸。

5.根據權利要求1的正極，其特征在于活性材料包含至少一種粘合劑、一種催化劑和導電顆粒。

6.制造用于金屬/空氣電池的正極的方法，所述正極包含至少一個在活性材料中產生且具有空氣側(A)和金屬側(M)的活性層(2)，集電體(3)，和在疏水性材料中產生且沉積到活性層(2)的空氣側(A)上的疏水性膜(4)，所述疏水性材料具有多孔結構且所述疏水性材料滲透到活性層(2)的空氣側(A)中以在疏水性膜(4)與活性層(2)之間形成疏水性材料在活性材料中的互相穿透區(Z)，其中存在疏水性材料的濃度梯度，其在空氣進入正極的進入方向上降低，疏水性材料的多孔結構具有纖維互連固體結點的矩陣的形式，結點與纖維之間的空間形成微孔，微孔具有30-100μm的平均尺寸，所述方法包括步驟：

a)制備糊形式的活性層(2)的活性材料，

b)將步驟a)中所得糊沉積到集電體(3)上，

c)將在疏水性材料中產生且具有多孔結構的疏水性膜(4)沉積到步驟b)中所得糊上，

d)在步驟c)中所得裝配上施加壓力以在疏水性膜(4)與活性層(2)之間形成疏水性材料在活性材料中的互相穿透區(Z)，其中存在疏水性材料的濃度梯度，其在空氣進入正極的進入方向上降低。

7.根據權利要求6的方法，其中步驟d)中施加的壓力小于或等于相當于150N/mm的線性荷載的壓力。

8.制造用于金屬/空氣電池的正極的方法，所述正極包含至少一個在活性材料中產生且具有空氣側(A)和金屬側(M)的活性層(2)，集電體(3)，和在疏水性材料中產生且沉積到活性層(2)的空氣側(A)上的疏水性膜(4)，所述疏水性材料具有多孔結構且所述疏水性材料滲透到活性層(2)的空氣側(A)中以在疏水性膜(4)與活性層(2)之間形成疏水性材料在活性材料中的互相穿透區(Z)，其中存在疏水性材料的濃度梯度，其在空氣進入正極的進入方向上降低，疏水性材料的多孔結構具有纖維互連固體結點的矩陣的形式，結點與纖維之間的空間形成微孔，微孔具有30-100μm的平均尺寸，所述方法包括步驟：

a′)制備糊形式的活性層(2)的活性材料，

b′)將步驟a′)中所得第一層糊沉積到集電體(3)上，

c′)將壓力施加于步驟b’)中所得裝配上，

d′)將第二層糊沉積到步驟c’)中所得裝配上，

e′)將在疏水性材料中產生且具有多孔結構的疏水性膜(4)沉積到如步驟d’)中所得第二層糊上，

f′)在步驟e’)中所得裝配上施加壓力以在疏水性膜(4)與活性層(2)之間形成疏水性材料在活性材料中的互相穿透區(Z)，其中存在疏水性材料的濃度梯度，其在空氣進入正極的進入方向上降低。

9.根據權利要求8的方法，其中步驟c’)中施加的壓力相當于250N/mm至500N/mm的線性荷載。