[發明專利]空氣電極生產設備及方法

在審

• 申請號: 202011265210.5
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112271305A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 徐獻芝
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;B05B15/25;B05B16/20;B05C5/02;B05C11/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周天宇

本發明提供一種空氣電極生產設備及方法，設備包括：擠料涂布機構(3)和噴涂機構(13)，擠料涂布機構(3)用于在集流體上涂布防水層，噴涂機構(13)用于在防水透氣層上噴涂催化層，集流體沿工作平面被依次涂布上防水層，噴涂上催化層，進而得到空氣電極。通過本發明的空氣電極生產設備及方法，可自動化高效連續生產高質量防水透氣的空氣電極。

技術領域

本發明涉及金屬燃料電池電極技術領域，尤其涉及一種空氣電極生產設備及方法。

背景技術

金屬燃料電池的研究在當下受到國內外的普遍關注，其通過消耗負極金屬產生電能的形式相比較鉛蓄、鋰離子電池更接近于傳統的化石能源的供給和使用方式。因此，被認為是未來最能夠替代化石能源的一種新能源形式，但是當下金屬燃料電池發展還處于起步階段，國內外能夠將其商業化的企業屈指可數，其核心問題在于空氣電極的開發與制造。

目前來說，公開的空氣電極制備工藝多從本身的制備過程出發，往往存在制備工藝過程復雜，細節難以把控等問題，且在空氣電極開發過程中沒有考慮后端生產如何實現的問題，因此，多數報道的空氣電極制備工藝僅限于實驗室制備。

偶有報道的關于空氣電極的生產設備，多采用噴涂加真空抽濾的方式除去防水透氣層、催化層中的溶液，再進行輥壓得到空氣電極的技術方案。但是對于空氣電極來說，由于防水透氣層在空氣電極內起到防水、耐腐蝕的作用，所以一般需要達到一定的厚度，以噴涂方式制備的防水透氣層在技術上往往厚度較低，造成空氣電極防水性不足，穩定性差。或者采用將催化層粉料混合后以振動的方式進料滾壓得到催化層膜，該技術方案存在粉料振動方式的連續性較差，當催化層粉料中存在多種材料可能會導致材料分層，同時在敞開的環境中生產容易造成粉塵飛揚。

由于空氣電極的配套生產設備及技術還尚未發展，對于部分已經商業化的空氣電極往往采用其他類型(如鋰電、鉛蓄、氫氧)的電池生產設備由人工多步完成，這就造成生產效率低下，同時空氣電極生產是由多步完成的，人為控制因素過多會進一步導致得到的空氣電極質量參差不齊。以上問題都嚴重的阻礙了金屬燃料電池的發展和商業化推進。

發明內容

(一)要解決的技術問題

針對于現有的技術問題，本發明提供一種空氣電極生產設備及方法，用于至少部分解決以上技術問題。

(二)技術方案

本發明提供一種空氣電極生產設備，包括：擠料涂布機構3，包括：第一內部腔體4，程控式液壓裝置5和出料槽6，其中，第一內部腔體4中設有活塞41，活塞41將第一內部腔體4隔離成上空腔和下空腔，程控式液壓裝置5通過伸縮桿51與活塞41連接，含有粘結劑的防水層漿料裝在下空腔中，出料槽6開設在下空腔的壁上，擠料涂布機構3用于在集流體上涂布防水層；噴涂機構13，包括：第二內部腔體15，噴涂裝置16，電動位移裝置17，第一加熱裝置18，其中，噴涂裝置16安裝在電動位移裝置17上，電動位移裝置17和第一加熱裝置18位于工作平面的一側或分別位于工作平面的兩側，噴涂機構13用于在防水透氣層上噴涂催化層，防水透氣層由防水層干燥得到；其中，工作平面為集流體的加工平面，集流體沿工作平面被加工得到空氣電極。

可選地，空氣電極生產設備還包括第一輥壓機構8，第一輥壓機構8由至少兩個連續排布的豎式輥壓機組成，每個豎式輥壓機上設置縫隙調節裝置9，豎式輥壓機的雙輥間的縫隙沿著集流體的行進方向逐級遞減。

可選地，空氣電極生產設備還包括隧道爐10，隧道爐10包括：第二傳送機構12，第二加熱裝置25，程序設定裝置26，其中，第二加熱裝置25和第二傳送機構12位于工作平面的一側或分別位于工作平面的兩側。

可選地，隧道爐10還包括熱風輸送裝置11，熱風輸送裝置11用于將第二加熱裝置25產生的熱量輸送到工作平面上。