[發明專利]一種基于泡沫基金屬電極的柔性可拉伸鋅空氣電池及制備

有效

• 申請號: 202010462225.4
• 申請日: 2020-05-27
• 公開（公告）號: CN111916761B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 鐘澄;曲盛祥;韓曉鵬;鄧意達;胡文彬
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M4/90;H01M12/06
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李慧;郭國中

1.一種基于泡沫基金屬電極的柔性可拉伸鋅空氣電池，其特征在于，包括泡沫基金屬電極和電解質薄膜；所述泡沫基金屬電極包括泡沫基金屬陽極和泡沫基金屬陰極；所述電解質薄膜設置在泡沫基金屬陽極和泡沫基金屬陰極之間；

所述泡沫基金屬陽極為鍍鋅泡沫電極，泡沫基金屬陰極為鍍鎳泡沫電極；

所述鍍鋅泡沫電極包括鍍銅/鎳泡沫層和設置在鍍銅/鎳泡沫層外側的鍍鋅層，所述鍍銅/鎳泡沫層為鍍銅/鎳海綿層；

所述電解質薄膜選自聚丙烯酸堿性水凝膠；

所述鍍銅/鎳海綿層的制備方法包括以下步驟：

A1、將海綿薄膜剪成小片，經過超聲清洗后干燥完全；

A2、將干燥后的海綿薄膜粘在橡膠薄膜上，然后固化，得粘合好的海綿-橡膠薄膜；

A3、將粘合好的海綿-橡膠薄膜在SnCl₂鹽酸溶液中真空浸漬10-60 min，取出后再在PdCl₂鹽酸溶液中真空浸漬10-60 min，取出，冷凍干燥，得表面活化的海綿-橡膠薄膜；

A4、將表面活化的海綿-橡膠薄膜浸泡在化學鍍銅溶液或鍍鎳溶液中，使表面沉積金屬銅或鎳，形成鍍銅層或鍍鎳層，得鍍銅/鎳海綿層。

2.根據權利要求1所述的基于泡沫基金屬電極的柔性可拉伸鋅空氣電池，其特征在于，步驟A1中，所述海綿薄膜為聚氨酯海綿薄膜，厚度為0.1-1mm；

步驟A2中，所述橡膠薄膜為Ecoflex橡膠薄膜，厚度為0.5-1.5mm；

所述Ecoflex橡膠薄膜采用將Ecoflex-0030硅橡膠A、B液按1：1重量比混合攪拌成Ecoflex前驅體液，將Ecoflex前驅體液倒入模具中，放入50-80 °C烘箱1 h，交聯固化得到；

步驟A3中，所述SnCl₂鹽酸溶液的濃度為30-100mM；所述PdCl₂鹽酸溶液的濃度為1-5mM；

步驟A4中，浸泡溫度為30-40℃、浸泡時間為2-8h。

3.根據權利要求1所述的基于泡沫基金屬電極的柔性可拉伸鋅空氣電池，其特征在于，所述鍍鋅泡沫電極的制備方法包括以下步驟：以鍍銅/鎳泡沫層為陰極、鋅板為陽極組成兩電極電鍍體系，在電流為20-200mA下電鍍20-120min，形成鍍鋅層，即得。

4.根據權利要求1所述的基于泡沫基金屬電極的柔性可拉伸鋅空氣電池，其特征在于，所述鍍鎳泡沫電極包括鍍鎳泡沫層和設置在鍍鎳泡沫層外的催化劑層；所述鍍鎳泡沫層選自泡沫鎳薄膜層、鍍鎳海綿層中的任一種。

5.根據權利要求4所述的基于泡沫基金屬電極的柔性可拉伸鋅空氣電池，其特征在于，所述鍍鎳海綿層的制備方法包括以下步驟：以鍍銅/鎳泡沫層為陰極、鎳板為陽極組成兩電極電鍍體系，在電流為20-200mA下電鍍20-120min，形成鍍鎳層，即得；

所述鍍銅/鎳泡沫層的制備方法包括以下步驟：

B1、將海綿薄膜剪成小片，經過超聲清洗后干燥完全；

B2、將干燥后的海綿薄膜粘在橡膠薄膜上，然后固化，得粘合好的海綿-橡膠薄膜；

B3、將粘合好的海綿-橡膠薄膜在SnCl₂鹽酸溶液中真空浸漬10-60 min，取出后再在PdCl₂鹽酸溶液中真空浸漬10-60 min，取出，冷凍干燥，得表面活化的海綿-橡膠薄膜；

B4、將表面活化的海綿-橡膠薄膜浸泡在化學鍍銅溶液或鍍鎳溶液中，使表面沉積金屬銅或金屬鎳，形成鍍銅層或鍍鎳層，得鍍銅/鎳海綿層。