[發(fā)明專利]金屬空氣電池膜電極的制備方法及金屬空氣電池膜電極

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201811308036.0
• 申請日: 2018-11-05
• 公開（公告）號: CN109524697A
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏德興;李寧;林梓彬
• 申請（專利權(quán)）人: 東莞市中航華訊衛(wèi)星技術(shù)有限公司
• 主分類號: H01M8/1004
• 分類號: H01M8/1004;H01M12/06;H01M4/88;H01M4/86
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 張艷美;金宏望

本發(fā)明提供了一種金屬空氣電池膜電極的制備方法，于集流體的一面依次進(jìn)行：將防水漿料涂覆于集流體并進(jìn)行烘干處理制成防水層、固定網(wǎng)狀材料和涂覆催化劑漿料并干燥處理制成催化層；再于集流體的另一面貼附防水透氣膜，并熱壓處理和熱處理。本發(fā)明的金屬空氣電池膜電極的制備方法包括了固定網(wǎng)狀材料這一步驟，使制成的金屬空氣電池膜電極的內(nèi)部具有網(wǎng)狀材料，網(wǎng)狀材料的機(jī)械強(qiáng)度高，網(wǎng)狀材料能增強(qiáng)金屬空氣電池膜電極的機(jī)械性能，抑制防水層的體積膨脹保證防水性，延長金屬空氣電池膜電極的使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池膜電極技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種金屬空氣電池膜電極的制備方法及金屬空氣電池膜電極。

背景技術(shù)

金屬空氣電池是一種以能催化空氣中的氧氣反應(yīng)的材料為正極材料，金屬材料為負(fù)極，堿或鹽水為電解液的化學(xué)電源，根據(jù)通常的分類，金屬空氣電池可分為鋰空氣電池、鎂空氣電池、鋁空氣電池、鋅空氣電池、鐵空氣電池等，金屬空氣電池具有較高的理論比能量，且原材料豐富，成本低廉，是一種有前景的可再充電電池。金屬空氣電池的壽命主要取決于膜電極的壽命，膜電極主要由防水透氣膜、集流體、防水層、催化層組成，但是，金屬空氣電池的膜電極經(jīng)成型處理后，尤其是以泡沫鎳為集流體的膜電極經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)后機(jī)械性能明顯降低，變得易脆易變形，使用壽命大大縮短，這嚴(yán)重阻礙金屬空氣電池的大規(guī)模應(yīng)用。

因此，為了克服金屬空氣電池膜電極經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后出現(xiàn)的機(jī)械性能下降的問題，急需對金屬空氣電池膜電極的結(jié)構(gòu)及制備方法進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種經(jīng)過優(yōu)化改進(jìn)的金屬空氣電池膜電極制備方法及金屬空氣電池膜電極，以解決現(xiàn)有的金屬空氣膜電極經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)后出現(xiàn)的機(jī)械性能低、易脆易變形、使用壽命短等問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種金屬空氣電池膜電極的制備方法，于集流體的一面依次進(jìn)行：將防水漿料涂覆于集流體并進(jìn)行烘干處理制成防水層、固定網(wǎng)狀材料和涂覆催化劑漿料并干燥處理制成催化層；再于集流體的另一面貼附防水透氣膜，并熱壓處理和熱處理。

較佳地，本發(fā)明將碳粉、聚四氟乙烯乳液和溶劑混合攪拌處理制成防水漿料，攪拌速度可以是2000-5000rad/min，具體為2000rad/min、5000rad/min、3000rad/min或4000rad/min。在防水漿料中，聚四氟乙烯乳液占碳粉和聚四氟乙烯乳液總重量的40-80％，溶劑包括異丙醇和水，聚四氟乙烯乳液可占碳粉和聚四氟乙烯乳液總重量的40％、80％、50％或70％，異丙醇占溶劑體積的20-50％，可以是20％、50％、30％或40％。

較佳地，本發(fā)明將催化劑、導(dǎo)電劑、聚四氟乙烯乳液和水混合攪拌處理制成催化劑漿料，攪拌速度可為2500-5000rad/min，具體地，攪拌速度可為2500rad/min、5000rad/min、3500rad/min或4000rad/min，以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，催化劑漿料包括5-10％催化劑、4-12％導(dǎo)電劑、5-20％聚四氟乙烯乳液和余量水。優(yōu)選的，催化劑選自碳載鉑、碳載銀和碳載二氧化錳中的一種或多種，導(dǎo)電劑選自導(dǎo)電炭黑、石墨、石墨烯和碳納米管中的一種或多種，催化劑可以為5％、10％或7％，導(dǎo)電劑可以為4％、12％、9％或6％，聚四氟乙烯乳液可以為5％、20％、15％或10％，余量是水。

較佳地，熱壓處理為在40-120℃下熱壓成型。可采用對輥機(jī)在40℃、120℃、80℃或100℃下熱壓成型，且熱壓處理前防水透氣膜的邊沿至集流體的邊沿的距離為1-3mm，對輥機(jī)在熱壓過程中會產(chǎn)生作用于防水透氣膜和集流體的剪切作用，該剪切作用使防水透氣膜和集流體的相對位置產(chǎn)生變化，讓防水透氣膜的邊沿至集流體的邊沿的距離為1-3mm以減少對輥機(jī)熱壓處理的不利影響，成型后金屬空氣電池膜電極的厚度為0.5-2mm。

較佳地，熱處理為在氮?dú)饣驓鍤鈿夥障拢?00-380℃下燒結(jié)。燒結(jié)溫度可為200℃、380℃、250℃、300℃或350℃。