[發(fā)明專利]一種鎂金屬空氣電池用防水透氣層材料的固結(jié)制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011595021.4
• 申請(qǐng)日: 2020-12-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112687897A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉慧;余琨;余鵬;宋覺(jué)敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)沙迅洋新材料科技有限公司;湖南匯動(dòng)新材料有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/88
• 分類號(hào): H01M4/88;H01M4/86;H01M12/06;H01M12/08
• 代理公司: 長(zhǎng)沙軒榮專利代理有限公司 43235
• 代理人: 叢詩(shī)洋

本發(fā)明提供了一種鎂金屬空氣電池用防水透氣層材料的固結(jié)制備方法，包括如下步驟：選取導(dǎo)電材料和粘結(jié)劑膠體材料；過(guò)篩，加入溶劑中攪拌；邊攪拌邊加入選擇好的結(jié)劑膠體材料；將攪拌后的導(dǎo)電材料和粘結(jié)劑膠體材料的混合物涂刮在電極集流體骨架表面，并干燥，得到復(fù)合體材料；將復(fù)合體材料同時(shí)加熱加壓進(jìn)行固化，卸除壓力，常溫下冷卻，得到所述防水透氣層材料。本發(fā)明所述制備方法簡(jiǎn)化了防水透氣層與集流體之間的粘結(jié)工藝，提高了防水透氣層兼具疏水和透氣的效果，簡(jiǎn)化了空氣電池防水透氣電極的制備工藝，適合規(guī)模化批量生產(chǎn)，降低了生產(chǎn)成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及新能源電池材料的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鎂金屬空氣電池用防水透氣層材料的固結(jié)制備方法。

背景技術(shù)

金屬空氣電池是以活性金屬材料作為負(fù)極，催化劑作為正極，利用兩者之間的電化學(xué)反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的電池，空氣電池的正極，一般由催化劑和防水透氣層兩部分組成，催化劑中的活性物質(zhì)與金屬負(fù)極反應(yīng)而放出電能，而空氣中的氧氣，通過(guò)防水透氣層到達(dá)催化劑中的氣-固-液三相界面維持該電化學(xué)反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行。若防水透氣層中氧氣的擴(kuò)散通道減少，或者催化劑中發(fā)生反應(yīng)的電解液進(jìn)入防水透氣層，造成氧氣擴(kuò)散通道被淹沒(méi)，都會(huì)導(dǎo)致氧氣在空氣正極中擴(kuò)散過(guò)程緩慢，電極整體性能下降。因此，防水透氣層的成分和制備技術(shù)是評(píng)判正極性能的一個(gè)重要指標(biāo)，制備性能優(yōu)良的防水透氣層材料是成功實(shí)現(xiàn)金屬空氣電池電化學(xué)放電過(guò)程的關(guān)鍵。

目前，針對(duì)金屬空氣電池防水透氣層材料的制備技術(shù)主要采用壓延工藝。該技術(shù)是將導(dǎo)電材料與防水膠混合成面團(tuán)狀，通過(guò)對(duì)輥機(jī)進(jìn)行多次軋制碾壓后獲得防水透氣膜，再與催化劑進(jìn)行復(fù)合輥壓，最終將催化劑與防水透氣材料碾壓成一體。專利CN201310745120.X中，將粉末狀導(dǎo)電碳黑、無(wú)水乙醇及防水透氣的聚四氟乙烯乳液混合加熱，不斷攪拌成膠團(tuán)，經(jīng)對(duì)輥機(jī)反復(fù)碾壓成薄片，制得防水透氣膜。這種反復(fù)輥壓的制備工藝工序長(zhǎng)。專利CN201911107418.1則采用熱合硫化法制備空氣電極防水透氣材料，將防水材料在反應(yīng)釜中高溫混合且進(jìn)行粉碎后處理，熱合硫化的空氣電極需要20～36小時(shí)的長(zhǎng)時(shí)間萃取，工藝繁瑣、工序長(zhǎng)。專利CN201711280080.0提出排水固結(jié)法制備空氣電極，將碳材料、粘膠劑和水等混合得到膏體，放入模具內(nèi)進(jìn)行固結(jié)壓實(shí)，然后再經(jīng)高溫處理后得到空氣電極，這種固結(jié)方法生產(chǎn)周期長(zhǎng)，效率較低。

目前，在空氣電池正極制備防水透氣層材料工藝復(fù)雜，防水透氣層的透氣量小，電解液容易在防水透氣層發(fā)生漏液，阻塞氧氣擴(kuò)散通道，造成電化學(xué)反應(yīng)停頓，因此，有必要提供一種能克服以上困難的空氣電池用防水透氣層材料的固結(jié)制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種鎂金屬空氣電池用防水透氣層材料的固結(jié)制備方法，其目的是為了克服傳統(tǒng)防水透氣層材料工藝復(fù)雜，防水透氣層的透氣量小，電解液容易在防水透氣層發(fā)生漏液，阻塞氧氣擴(kuò)散通道的問(wèn)題。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種鎂金屬空氣電池用防水透氣層材料的固結(jié)制備方法，包括如下步驟：

S1、選取導(dǎo)電材料和粘結(jié)劑膠體材料；

S2、將選擇好的導(dǎo)電材料進(jìn)行過(guò)篩，加入溶劑中攪拌；

S3、向S2所得混合物中邊攪拌邊加入選擇好的結(jié)劑膠體材料；

S4、將攪拌后的導(dǎo)電材料和粘結(jié)劑膠體材料的混合物涂刮在電極集流體骨架表面，并干燥，得到復(fù)合體材料；

S5、將S4所得的復(fù)合體材料同時(shí)加熱加壓進(jìn)行固化，所述加熱溫度為150℃～350℃，加壓壓力為10～30MPa，固化保溫保壓時(shí)間為15min～120min；

S6、卸除壓力，常溫下冷卻，得到所述防水透氣層材料。