[發明專利]一種金屬空氣電池納米銀氧電極的制備方法及金屬空氣電池

有效

• 申請號: 202010675262.3
• 申請日: 2020-07-14
• 公開（公告）號: CN111883784B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 闕奕鵬;齊敏杰;雷少帆;殷思思
• 申請（專利權）人: 超威電源集團有限公司
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M4/90;H01M12/06;H01M12/08;B82Y40/00
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發明公開了一種金屬空氣電池納米銀氧電極的制備方法及金屬空氣電池，涉及金屬空氣電池技術領域，包括草酸銀制備、催化碳粉制備、催化膠團制備、催化層制備、壓制、草酸銀分解、致孔；本發明通過混料的方式將草酸銀作為催化碳粉的一部分用以制備催化層，并且，在氧電極壓制之后，再通過熱分解的方式分解草酸銀制備得到納米銀顆粒，采用該方法制備得到的催化層中納米銀顆粒分散均勻，催化層整體催化活性高。

技術領域

本發明涉及金屬空氣電池技術領域，尤其涉及一種金屬空氣電池納米銀氧電極的制備方法及金屬空氣電池。

背景技術

金屬空氣電池是金屬為負極活性物質，用空氣電極為正極組成的一種新型電池。金屬空氣電池比能量高，工作電壓平穩，容量大，無污染，原材料來源豐富易得，價格低廉有其它化學電源不可替代優勢，被稱為“面向21世紀的綠色能源”。金屬空氣電池核心問題是氧電極，目前，現有技術中制備得到的金屬空氣電池氧電極的可逆性小，電化學極化較大，降低空氣電極反應過程中的極化效應成為了阻擋金屬空氣電池大規模使用的主要障礙。

例如，一種在中國專利文獻上公開的“金屬空氣電池膜電極的制備方法及金屬空氣電池膜電極”，其公告號CN109509938A，其公開了一種金屬空氣電池膜電極的制備方法，包括如下步驟：(1)將催化防水漿料涂覆于第一集流體的表面，經燒結處理制成催化防水層；(2)在第二集流體的表面沉積第一催化劑制成集流體催化層；(3)將防水透氣膜、經步驟(1)處理的第一集流體和經步驟(2)處理的第二集流體依次疊放，進行熱壓處理。然而，該發明的制備方法中將金屬Ag直接沉積于集流體上形成催化層，但納米銀Ag材料混在催化層中容易團聚，分散性差，容易導致最后制備得到的氧電極電化學極化較大。

發明內容

本發明是為了克服目前現有技術中制備得到的金屬空氣電池氧電極的可逆性小，電化學極化較大等問題，提出了一種金屬空氣電池納米銀氧電極的制備方法及金屬空氣電池。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種金屬空氣電池納米銀氧電極的制備方法，其特征在于，包括以下制備步驟：

（1）草酸銀制備：將草酸溶于水中，滴加硝酸銀，攪拌后洗滌、過濾、烘干，得草酸銀；

（2）催化碳粉制備：將草酸銀和碳導電劑混合、分篩，得催化碳粉；

（3）催化膠團制備：將催化碳粉和致孔劑置于溶劑中攪拌加熱，隨后加入粘結劑，至溶劑揮發后保溫、冷卻，制備得到催化膠團；

（4）催化層制備：將催化膠團進行反復折疊輥軋，隨后置于粘結劑乳液中浸泡制備得到催化層；

（5）壓制：將防水透氣膜、催化層、集流體烘干后進行壓制、烘干，制備得到壓制電極；

（6）草酸銀分解：將壓制電極置于加熱環境下進行草酸銀分解；

（7）致孔：將分解處理后的電極進行加熱溶解致孔，烘干后制備得到金屬空氣電池納米銀氧電極。

本發明制備得到的氧電極為三層結構，依次為防止電解液泄漏和提供氧氣擴散通道的防水透氣膜層、用于氧氣還原的催化層和由金屬網制備得到的起到電子導電的集流體層，在制備過程中，其中，催化層為氧電極的核心所在，在制備過程中，本發明首先制備得到草酸銀，并與碳導電劑混合制備得到催化碳粉，隨后在催化碳粉中混入致孔劑與粘結劑，待溶劑完全析出后，取出已經初步纖維化的催化膠團進行反復的折疊輥壓制備得到催化層，隨后通過熱壓的方式將防水透氣膜、催化層和集流體壓制得到電極，之后，采用熱分解的方式，將壓制電極置于加熱環境下進行草酸銀分解，此時，草酸銀分解產生二氧化碳和納米銀，納米銀能夠提供氧氣還原的場所，降低氧還原的反應自由能，隨后，通過加熱除溶解去致孔劑進行造孔，制備得到了多孔結構催化層。