[發明專利]一種空氣電池用電極結構及其制備方法

在審

• 申請號: 201810773920.5
• 申請日: 2018-07-15
• 公開（公告）號: CN108963271A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 周盈吉;周裕洪;余正容
• 申請（專利權）人: 四川康成博特機械制造有限公司
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M4/88;H01M12/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種空氣電池用電極結構及其制備方法，該結構按照用途不同，可分為三層疊加與五層疊加。三層疊加即二片金屬層分別與氧析出催化反應膜兩面粘合滾壓在一起，再用平板壓力機以一定壓力壓制成規定厚度的空氣電極片；五層疊加則是按鍍銀泡沫鎳網加氧析出催化膜+鍍銀泡沫鎳網+氧還原活性膜+鍍鎳泡沫鎳網的結構模式滾壓在一起，再用一定壓力下的平板壓力機壓制成規定厚度的空氣電極片。該電極片有高強度、長壽命、小電阻、高效率傳導的優勢性能。解決了現有技術中空氣電極制作成型難、強度低、電阻大、集流導電效率低等難題，克服了空氣電片不穩定、易變形、易透水、工作壽命短的缺陷。

技術領域

本發明涉及金屬空氣燃料電池陽極空氣電極技術領域，特別是涉及一種具有高強度、低內阻、高導電性的空氣電池用電極結構及其制備方法。

背景技術

金屬空氣燃料電池是一種高能量、高效率、密度大、安全不燃燒、不爆炸、無毒無害，材料來源廣泛，重量輕可循環使用的綠色能源，長期以來一直是國內外化學能源研究的重點之一。

空氣電極是金屬空氣燃料電池中的關鍵部件，空氣電極可以讓氧分子通過催化劑的激化活性，經氣相、電解液傳導氫氧根離子至陽極鋅、鋁、鎂、鋰合金表面產生化學能反應，是一種既可以透氣，又可以防水，又能收集電子、電荷、傳導電流、電壓的部件。。

如何提高空氣電極的活化反應性能，催化反應的析氧狀態。同時保證空氣電極片在堿性電解液中不變形、不松散，又能以較小電阻傳導電流電壓，收集電子電荷是難點加重點課題。優質的空氣電極片在堿性電解物質中必須保證良好的透氣性，從而達到氧化氫分解析出和氧還原的兩者需求，同時必須長期耐高溫及腐蝕浸泡又不致發生松散、疏松產生漏水、漏液等現象。同時也能完全傳導氫氧根離子對合金金屬鋅、鋁、鎂等金屬產生的電子、電荷完全收集，用最小電阻導出電流、電壓達到最佳傳輸效果，使氣、液、電三相平衡工作。

目前，傳統的金屬空氣燃料電池空氣電極的制作方式為催化反應膜+導電集流網+防水層(如圖3所示)的結構形成制作。催化物質是由聚四氟乙烯、聚乙二醇等粘接物質與催化劑混合輥壓而成。因其受電解液腐蝕、溫度升降收縮膨脹，在工作一段時間后隨著反復運動而導致結構改變而疏松最終導導致工作性能變差，漏液至工作結束，導致壽命不長效率低下。

傳統的空氣電極催化層是由導電碳黑+催化物質+造孔劑+聚四氟乙烯經輥而制成，其粘接劑特性是高疏水性和絕緣性這就導致了所制作的空氣電極具有很大內阻的特征，由于這種特征的存在，使的空氣電極吸收反應后產生的電子、電荷吸收傳導困難，又因有這種高絕緣的大電阻原因使其傳至集流網上的性能變差變弱，因電阻作用電荷導致其內耗轉化為水的升溫而增大功耗，減少了電池的轉化效率。

同時，傳統的制作工藝，因催化膜由防水性材料物質構成，無法以大壓力將空氣電極固化為板或片，產生無法保證膜表面的雜質被遮蓋等問題。

發明內容

本發明提供了一種空氣電池用電極結構及其制備方法。解決了現有技術中金屬空氣燃料電池中空氣電極對氣、液、電三相反應的平衡。破解了小電阻、高傳導、高強度、長壽命等難題。而提供了一種全新的結構形成，很好解決了空氣電極的防水性、透氣性、優異的成型性、方便性難以同時滿足的問題。達到了同時具有低電阻、高傳導、少內耗、高強度、高效率等優點，同時具有良好的穩定性，可以滿足氧析出氧還原兩種需求的空氣電極片。

本發明提供了如下方案：

一種空氣電池用電極結構，包括：

第一泡沫金屬層、氧析出催化反應層以及第二泡沫金屬層；所述第一泡沫金屬層以及所述第二泡沫金屬層各自表面均設置有惰性金屬層；所述第一泡沫金屬層包含的惰性金屬層的外部設置有第一金屬銀層；

所述第一泡沫金屬層、氧析出催化反應層以及第二泡沫金屬層由上至下依次設置，并在一定壓力下采用壓制工藝形成一體式片狀結構。