[實用新型]一種具有導(dǎo)電疏水膨體聚四氟乙烯膜的金屬空氣電池正極部件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202020404766.7
• 申請日: 2020-03-26
• 公開（公告）號: CN211480186U
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭祥;張云;丁榮華;黃彐全;李炳健
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇泛亞微透科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M4/88;H01M12/08
• 代理公司: 常州市天龍專利事務(wù)所有限公司 32105
• 代理人: 翟丹丹

本實用新型公開了一種具有導(dǎo)電疏水膨體聚四氟乙烯膜的金屬空氣電池正極部件，包括：沿氧氣進入金屬空氣電池的方向依次設(shè)有導(dǎo)電疏水透氣層、金屬網(wǎng)層和催化層，導(dǎo)電疏水透氣層為導(dǎo)電疏水膨體聚四氟乙烯PTFE膜。通過上述方式，本實用新型既能確保電極良好的阻液效果，又能保證氧氣進入電極進行反應(yīng)的效果，使得金屬空氣電池的正極導(dǎo)電性能更好；此外，使用本實用新型部件的金屬空氣電池在工作過程中的耐老化和耐腐蝕的壽命遠超其他金屬空氣電池產(chǎn)品壽命期限。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種具有導(dǎo)電疏水膨體聚四氟乙烯膜的金屬空氣電池正極部件。

背景技術(shù)

金屬空氣電池的主要特點：

（1）比能量高。由于空氣電極所用活性物質(zhì)是空氣中的氧，它是用之不竭的，理論上正極的容量是無限的，加之活性物質(zhì)在電池之外，使空氣電池的理論比能量比一般金屬氧化物電極大得多，金屬空氣電池的理論比能量一般都在1000W·h/kg以上，實際比能量在100W·h/kg以上，屬于高能化學(xué)電源。下圖為部分金屬-空氣電池的性能。

（2）價格便宜。鋅-空氣電池不采用昂貴的貴金屬作電極，構(gòu)成電池材料均為常見的材料，所以價格便宜。

（3）性能穩(wěn)定。特別是鋅-空氣電池采用粉狀多孔鋅電極和堿性電液后，可以在很高的電流密度下工作，如果采用純氧代替空氣，放電性能還可以大幅度提高。根據(jù)理論計算，可使電流密度提高約20倍。

金屬空氣電池存在以下缺點。第一，電池不能密封，易造成電液干涸及上漲，影響到電池的容量和壽命，如果采用堿性電液還容易發(fā)生碳酸鹽化，增加電池的內(nèi)阻，影響放電。第二，濕貯存性能差，因為電池中的空氣擴散到負(fù)極會加快負(fù)極的自放電。第三，采用多孔鋅作負(fù)極，需要汞齊化，汞不僅危害工人健康而且污染環(huán)境，需要非汞緩蝕劑取代。

目前現(xiàn)有金屬空氣電池正極中的防水透氣層其制備工藝復(fù)雜，如文獻CN106910924中是在水中將PTFE細(xì)粉與導(dǎo)電粉末混合，過濾烘干后添加乙醇溶劑，再輥壓、熱處理使得部分高分子降解形成大孔，此方法中過濾、烘干操作比較繁瑣，同時孔的大小不好控制；文獻CN101831123中則是采用濃度為60%PTFE乳液與導(dǎo)電粉末混合，烘干后輥壓膜、收卷制備出導(dǎo)電膜，此方法過濾、烘干操作比較繁瑣，膜的透氣性不好控制；文獻CN110120531同樣采用60%PTFE乳液，用聚乙二醇為潤濕劑與成孔劑，該方案過濾、烘干操作比較繁瑣，同時孔的大小也不好控制。以上方案中過濾、烘干工序繁瑣，不利于規(guī)模化生產(chǎn)，同時膜的透氣量大小不好控制。

實用新型內(nèi)容

本實用新型主要解決的技術(shù)問題是提供一種具有導(dǎo)電疏水膨體聚四氟乙烯膜的金屬空氣電池正極部件及其制備方法，能夠提高金屬空氣電池的導(dǎo)電性能，在氧氣和水催化反應(yīng)產(chǎn)生氫氧根離子團在同等的時間內(nèi)更多的離子產(chǎn)生形成電流，產(chǎn)品的導(dǎo)電、透氣、疏水等綜合性能更好的滿足了金屬空氣電池電極的性能要求，使得金屬空氣電池?zé)o漏水現(xiàn)象。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的一個技術(shù)方案是：提供一種具有導(dǎo)電疏水膨體聚四氟乙烯膜的金屬空氣電池正極部件，包括：沿氧氣進入金屬空氣電池的方向依次設(shè)有導(dǎo)電疏水透氣層、金屬網(wǎng)層和催化層，氧氣在催化層上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)電疏水透氣層、金屬網(wǎng)層和催化層之間疊合粘性連接，所述導(dǎo)電疏水透氣層為導(dǎo)電疏水膨體聚四氟乙烯PTFE膜，該膜的微孔孔徑＜20um。

在本實用新型一個較佳實施例中，所述導(dǎo)電疏水膨體聚四氟乙烯PTFE膜的微孔孔徑＜20um。

在本實用新型一個較佳實施例中，所述金屬網(wǎng)層和催化層之間亦設(shè)有導(dǎo)電疏水透氣層，導(dǎo)電疏水透氣層粘接在金屬網(wǎng)層和催化層之間。