[發明專利]一種用于金屬空氣電池陰極的催化劑層以及金屬空氣電池

有效

• 申請號: 201710565212.8
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN107317041B
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發明（設計）人: 張利強;周奇棟;李永峰
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M4/92;H01M4/88;H01M12/06;H01M12/08
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 姚亮;沈金輝

1.一種用于金屬空氣電池陰極的催化劑層，其特征在于，所述催化劑層由形狀記憶聚合物基底和負載于基底上的催化劑薄膜組成；

所述形狀記憶聚合物基底處于具有1％-40％的預設拉伸形變量或收縮形變量的狀態；此時，所述催化劑薄膜處于被賦予1％-8％的壓應變或拉應變的狀態；

所述催化劑層是采用以下制備方法獲得的：

對形狀記憶聚合物基底進行變形和記憶處理，得到具有潛在預設拉伸形變量或收縮形變量的形狀記憶聚合物基底；

在上述具有潛在預設拉伸形變量或收縮形變量的形狀記憶聚合物基底上制備催化劑薄膜，制得自由態催化劑層；

在一定條件環境下，對上述自由態催化劑層中的基底進行形變調控，從而使形狀記憶聚合物基底產生預設的拉伸形變量或收縮形變量，并維持于該狀態；此時，催化劑薄膜被賦予壓應變或拉應變，制得所述用于金屬空氣電池陰極的催化劑層。

2.根據權利要求1所述的用于金屬空氣電池陰極的催化劑層，其特征在于，

所述形狀記憶聚合物為熱致型記憶聚合物、光致型記憶聚合物、電致型記憶聚合物、磁致型記憶聚合物或pH敏感性記憶聚合物。

3.根據權利要求2所述的用于金屬空氣電池陰極的催化劑層，其特征在于，所述熱致型記憶聚合物為交聯聚乙烯形狀記憶材料；

所述光致型記憶聚合物為苯乙烯形狀記憶材料；

所述電致型記憶聚合物為摻雜石墨烯的聚已內酯形狀記憶材料；

所述磁致型記憶聚合物為摻雜Fe₃O₄的聚已內酯形狀記憶材料。

4.根據權利要求1所述的用于金屬空氣電池陰極的催化劑層，其特征在于，所述催化劑層中還設有導電膜，所述導電膜包裹于形狀記憶聚合物基底裸露部分的外部，且導電膜的端部延伸至與所述催化劑薄膜相接觸。

5.根據權利要求2所述的用于金屬空氣電池陰極的催化劑層，其特征在于，所述催化劑層中還設有導電膜，所述導電膜包裹于形狀記憶聚合物基底裸露部分的外部，且導電膜的端部延伸至與所述催化劑薄膜相接觸。

6.根據權利要求3所述的用于金屬空氣電池陰極的催化劑層，其特征在于，所述催化劑層中還設有導電膜，所述導電膜包裹于形狀記憶聚合物基底裸露部分的外部，且導電膜的端部延伸至與所述催化劑薄膜相接觸。

7.根據權利要求1-6任一項所述的用于金屬空氣電池陰極的催化劑層，其特征在于，所述催化劑薄膜為金屬納米薄膜，所述金屬為Pt、Pd、Ni、Co、Au、Ag或Pb。

8.根據權利要求7所述的用于金屬空氣電池陰極的催化劑層，其特征在于，當所述金屬納米薄膜為Pt、Pd、Ni或Co的納米薄膜時，所述形狀記憶聚合物基底具有預設的拉伸形變量，所述催化劑薄膜被賦予壓應變；

當所述金屬納米薄膜為Au、Ag或Pb的納米薄膜時，所述形狀記憶聚合物基底具有預設的收縮形變量，所述催化劑薄膜被賦予拉應變。

9.權利要求1-8任一項所述的用于金屬空氣電池陰極的催化劑層的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

對形狀記憶聚合物基底進行變形和記憶處理，得到具有潛在預設拉伸形變量或收縮形變量的形狀記憶聚合物基底；

在上述具有潛在預設拉伸形變量或收縮形變量的形狀記憶聚合物基底上制備催化劑薄膜，制得自由態催化劑層；

在一定條件環境下，對上述自由態催化劑層中的基底進行形變調控，從而使形狀記憶聚合物基底產生預設的拉伸形變量或收縮形變量，并維持于該狀態；此時，催化劑薄膜被賦予壓應變或拉應變，制得所述用于金屬空氣電池陰極的催化劑層。

10.一種金屬空氣電池陰極，其特征在于，所述金屬空氣電池陰極包含防水層、集流體以及權利要求1-8任一項所述的催化劑層。