[發明專利]一種空氣電極及其制作方法

在審

• 申請號: 201711339272.4
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN108054472A
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發明（設計）人: 王乾
• 申請（專利權）人: 合肥伏雷科技有限公司
• 主分類號: H01M12/06
• 分類號: H01M12/06
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙) 34115
• 代理人: 王麗麗;金凱

本發明涉及一種空氣電極及其制作方法，包括集流體，所述集流體的下端設有透氣防護層，集流體的上端由下往上依次設有疏水層、反應層和催化層。本發明所述的空氣電極，所形成的A面親水性強，疏水性弱，液體可以通過介質中的孔隙通道滲入空氣電極，呈指進形向B面滲透。隨著滲透距離的增加，介質的疏水性逐漸增大，孔隙越來越小，導致滲流阻力增大，液體滲透速度越來越小，最終液體在A、B面中間的某個位置停止滲透，形成一個穩定的氣液固三相界面。這層界面既能為正極反應提供大量的場所，又能阻止液體淹沒電極，最終讓空氣電極達到高性能、長壽命的標準。

技術領域

本發明涉及一種空氣電極，具體涉及一種空氣電極及其制作方法。

背景技術

空氣電極是金屬空氣電池的正極，為氧氣提供反應場所，同時維持氣液固三相界面。現有的空氣電極結構較為簡單，通常只有單層結構，只是把一層膜和集流網復合在一起，或者將混合材料和集流網壓合在一起。這樣的簡單結構會導致空氣電極內阻大，氧氣的透過率和吸附率不能保證，電極發揮不出應有的性能。更重要的是，空氣電極中的氣液固三相界面不穩定，平衡容易被打破，液體逐步滲透淹沒固相區域，反應場所大大減小，最終導致液體滲透整個電極，電極報廢。由此帶來的一系列問題，導致金屬空氣電池無法長期穩定的工作，無法真正實現燃料更換模式。

發明內容

本發明的目的在于提供一種空氣電極及其制作方法，能夠維持三相界面平衡、保證電極的性能優異可靠。

為實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：

一種空氣電極，包括集流體，所述集流體的下端設有透氣防護層，集流體的上端由下往上依次設有疏水層、反應層和催化層。

作為上述技術方案的進一步改進：

所述集流體為泡沫鎳、不銹鋼網、鎳網、銅網、鍍鎳銅網或者鍍錫銅網制成。

所述催化層由30～50wt%活性炭、30～40wt%催化劑、10～30wt%石墨和10～20wt%粘接劑組成。

所述反映層由30～50wt%活性炭、20～40wt%催化劑、10～30wt%石墨和20～30wt%粘接劑組成。

所述疏水層由10～30wt%活性炭、40～60wt%炭黑和30～50wt%粘接劑組成。

所述透氣防護層由70～80wt%炭黑和20～30wt%粘接劑組成。

所述粘結劑采用固含量為30%～60%的聚四氟乙烯乳液或聚偏氟乙烯乳液。

所述催化劑為氧化錳、碳載銀或碳載鉑。

一種空氣電極的制作方法，包括如下步驟：

（1）選取30～50wt%活性炭、30～40wt%催化劑及10～30wt%石墨混合后再與10～20wt%粘接劑混合制成催化層漿料；

（2）選取30～50wt%活性炭、20～40wt%催化劑、10～30wt%石墨混合后再與20～30wt%粘接劑混合制成反映層漿料備用；

（3）選取10～30wt%活性炭與40～60wt%炭黑混合后再加入30～50wt%粘接劑混合制成疏水層漿料備用；

（4）選取70～80wt%炭黑與20～30wt%粘接劑混合制成透氣防護層漿料備用；

（5）將催化層漿料、反應層漿料、疏水層漿料依次噴涂在集流體的上表面，將透氣防護層漿料噴涂在集流體的下表面制成空氣電極，所述空氣電極的厚度為0.8～1.2mm。

一種空氣電極的制作方法，包括如下步驟：

（A1）選取30～50wt%活性炭、30～40wt%催化劑及10～30wt%石墨混合后再與10～20wt%粘接劑混合制成催化層漿料；