[發明專利]一種空氣電極的冷壓制備方法

在審

• 申請號: 202011470987.5
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112599790A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 郅曉科;袁柱;紀繼坤;李鳳民
• 申請（專利權）人: 天津大學仁愛學院;天津先眾新能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M12/06
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司 12101
• 代理人: 蒙建軍

本發明公開了一種空氣電極的冷壓制備方法，屬于空氣電池技術領域，其特征在于，至少包括如下步驟：S1、將集流體、疏水層和催化層自下而上依次放入模具；S2、在所述催化層上放置至少一層塑料薄膜；S3、在所述塑料薄膜上放置至少一塊金屬網；S4、在設計壓力下進行壓合；S5、泄壓后，移除金屬網和塑料薄膜，得到表面布滿規則溝槽結構的空氣電極。本發明能夠在催化層形成規則溝槽，不需要更改壓合模具，只需要在催化層之上增設一個金屬網，即可通過壓合使催化層表面形成規則的溝槽結構，增大空氣電極與電解液的接觸面積，提升空氣電極電化學性能。

技術領域

本發明屬于空氣電池技術領域，具體涉及一種空氣電極的冷壓制備方法。

背景技術

眾所周知，空氣電極是金屬-空氣電池的重要組成部分，其電化學性能直接決定著金屬-空氣電池的性能。增大空氣電極與電解液的接觸面積，可以使催化層形成更多的三相界面，能有效的降低電極的極化電位，提升電池體系的電化學性能。因此，如果能通過一些技術措施，增加催化層與電解液接觸面的粗糙度，例如設計微小凸起或溝槽，就可以增加空氣電極與電解液的接觸面積，進而提升空氣電極的電化學性能。目前空氣電極的制備工藝主要采用壓合法，即先分別制備出疏水層、催化層和集流體之后，再在一定壓力下，通過冷壓或熱壓法，將疏水層、催化層和集流體壓合制備出空氣電極。壓合操作時，壓強一般在5-30MPa，這樣高的壓力下催化層將被壓的非常平滑。特別是對于采用輥壓工藝制備的催化層，本身粗糙度就很小，再經壓合后，粗糙度更低。因此，開發一種可以增加催化層粗糙度的壓合技術，對于提升空氣電極的電化學性能具有重要意義。

發明內容

本發明針對現有技術存在的不足，提出一種空氣電極的冷壓制備方法，能夠在催化層形成規則溝槽，不需要更改壓合模具，只需要在催化層之上增設一個金屬網，即可通過壓合使催化層表面形成規則的溝槽結構，增大空氣電極與電解液的接觸面積，提升空氣電極電化學性能。

本發明的目的是提供一種空氣電極的冷壓制備方法，包括如下步驟：

S1、將集流體、疏水層和催化層自下而上依次放入模具；

S2、在所述催化層上放置至少一層塑料薄膜；

S3、在所述塑料薄膜上放置至少一塊金屬網；

S4、在設計壓力下進行壓合；

S5、泄壓后，移除金屬網和塑料薄膜，得到表面布滿規則溝槽結構的空氣電極。

優選地，所述塑料薄膜的材質為PE、PP或PVC中的一種。

優選地，所述金屬網的目數為10目-150目。

優選地，所述集流體為集流鎳網(2)。

優選地，所述金屬網為銅網(6)或鎳網。

優選地，在所述集流體的下方設置有疏水層(3)。

優選地，所述銅網(6)為20目，設計壓力為10MPa，壓合時長為5min。

優選地，所述鎳網為40目，設計壓力為20MPa，壓合時長為10min。

本申請的有益效果是：

本發明通過在催化層上增加塑料薄膜和金屬網，無需更改原有模具和壓合參數，即可在催化層表面形成規則的網狀溝槽，增加催化層與電解液的接觸面積，從而降低空氣電極的極化電位，提高空氣電極的電化學性能。

本發明通過在催化層上設置塑料薄膜，能夠很好地保護催化層，防止催化層和金屬網壓合。

附圖說明