[發明專利]一種全固態鋅空氣電池及其凝膠電解質

有效

• 申請號: 201810116040.0
• 申請日: 2018-02-06
• 公開（公告）號: CN108539330B
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 苗鶴;袁金良;王洲航;王甫
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: H01M12/06
• 分類號: H01M12/06
• 代理公司: 寧波浙成知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 33268
• 代理人: 洪松

1. 一種全固態鋅空氣電池，包括：凝膠電解質、空氣正極、金屬鋅負極；所述凝膠電解質的制備步驟如下：(1)制備凝膠電解質：將丙烯酰胺單體和N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺按照10～12：1質量比混合；加水配成總濃度為4.3～5.3％的聚合物溶液；在所述聚合物溶液中加入氫氧化鉀和氫氧化鈉中的一種或幾種；在所述聚合物溶液中加入陽極緩蝕劑；在所述聚合物溶液中加入引發劑和催化劑，充分攪拌，形成均勻的漿料；將配置好的漿料注入模具中，待漿料完全固化后，脫模，待用；(2) 制備空氣正極：將集流層、疏水透氣層和催化層三個功能層壓合而成；(3) 制備金屬鋅負極：采用將金屬集流體與活性鋅負極在壓力機上壓為一體結構；(4)將凝膠電解質置于金屬鋅負極和空氣正極中間，采用絕緣裝夾，將凝膠電解質、空氣正極和金屬鋅負極進行緊固，組裝成為全固態鋅空氣電池；所述的氫氧化鉀或氫氧化鈉與上述聚合物溶液中水的質量比為1：10；所述的陽極緩蝕劑為氧化鋅和醋酸鋅中的一種或幾種；陽極緩蝕劑與聚合物溶液中水的質量比為0.03：1；所述的引發劑為過硫酸銨、過硫酸鉀與過硫酸鈉溶液中的一種或幾種；引發劑與聚合物溶液中水的質量百分比濃度為0.001～0.005；所述的催化劑為四甲基乙二胺；催化劑與聚合物溶液中水的質量百分比含量為0.001～0.005。

2.根據權利要求1所述的全固態鋅空氣電池，其特征在于，所述的疏水透氣層由疏水材料和導電碳材料構成；所述導電碳材料與疏水材料的質量比為0.4～0.5：1；所述導電碳材料為導電炭黑、活性碳、石墨烯與納米碳管中的一種或幾種；所述疏水材料為PTFE乳液、PVDF乳液中的一種或幾種。

3.根據權利要求1所述的全固態鋅空氣電池，其特征在于，所述的疏水透氣層與集流層采用為一體結構。

4.根據權利要求1所述的全固態鋅空氣電池，其特征在于，所述的催化層由導電碳材料、疏水材料和催化劑材料組成；

所述催化層的導電碳材料與疏水材料的質量百分比為0.2～2；所述催化劑材料，與催化層的導電碳材料和疏水材料的總質量的質量百分比為1：3；所述導電碳材料為導電炭黑、活性碳、石墨烯與納米碳管中的一種或幾種；所述疏水材料為PTFE乳液、PVDF乳液中的一種或幾種；所述催化劑材料為銀、氧化錳、氧化鈷、鈣鈦礦材料、尖晶石材料中的一種或幾種。

5.根據權利要求1所述的全固態鋅空氣電池，其特征在于，所述的活性鋅負極為多孔鋅網、泡沫鋅、鍍鋅鎳網、鍍鋅泡 沫鎳、鍍鋅銅網、鍍鋅泡沫銅中的一種或幾種。