[發明專利]可吸附CO2

在審

• 申請號: 202110248603.3
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN113013422A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 吳繼昌;呼繼梅;陳冬芬;林梓彬
• 申請（專利權）人: 蔚藍（廣東）新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M4/86;H01M12/06
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 張艷美;侯柏龍

本發明公開了一種可吸附CO₂的金屬?空氣電池正極膜的制備方法，包括步驟：(1)將CO₂吸收劑與溶劑混合并進行攪拌得到吸收液；(2)將PTFE加入吸收液中進行攪拌得到乳液；(3)將乳液噴涂于集流體的一側，集流體的另一側噴涂催化劑；(4)將步驟(3)噴涂后的集流體進行輥壓，然后置于氬氣氣氛爐中燒結得到金屬?空氣電池正極膜。該金屬?空氣電池正極膜具有高孔隙率與良好的疏水性，且具有CO₂捕捉能力，有效隔絕CO₂進入電池內部與電解液反應，降低碳酸化的發生，降低電解液中碳酸鹽的含量，減緩電解液老化，達到提高金屬?空氣電池二次啟動性能并延長其使用壽命。本發明還提供一種采用上述方法制備的空氣電池正極膜。

技術領域

本發明涉及金屬-空氣電池技術領域，更具體地涉及一種可吸附CO₂的金屬-空氣電池正極膜及其制備方法。

背景技術

隨著儲能設備技術的快速發展，各式各樣的電子設備開始大量普及，人們對化學電源的要求也隨之增加，對其功能化要求也有所提高。因此，目前市場急需一種具備高比能量且安全的環境友好型電池。金屬-空氣電池，如鋅空電池(ZABs)，是以空氣作為負極活性物質，金屬為正極的活性物質，環境中源源不斷的空氣經過電池中的活性正極膜，使得氧氣被還原，并輸出能量，所以金屬-空氣電池的容量僅取決于金屬的消耗量，這使得金屬-空氣電池具備高綠色、比容量、放電電壓平穩、價格低廉等優勢，因而成為目前儲能領域的研發熱點之一，具有廣泛的開發、應用前景。

盡管金屬-空氣電池作為目前便攜式儲能設備的研發熱點，與其他類型電池相比有著無法比擬的優勢，但其敞開式體系會在運行時造成諸多問題。當金屬-空氣電池在環境空氣中運行時，空氣中的CO₂(400ppm)會與堿性電解質發生反應，形成碳酸鹽，碳酸鹽的產生會使得電解液老化從而縮短電池壽命，且堿性電解液濃度越高，碳酸鹽對電池壽命影響越大，原因如下：(1)降低了電解質的電導率，(2)堵塞了孔隙，降低了空氣電極的活性表面，(3)降低了氣體擴散層的疏水性，導致空氣電極泄漏。因此，需要在空氣進入電池前將CO₂捕捉，從而延長金屬-空氣電池的使用壽命。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種可吸附CO₂的金屬-空氣電池正極膜的制備方法，制得的金屬-空氣電池正極膜疏水性強，具備在常溫下捕捉空氣中CO₂的能力，降低電解液中碳酸鹽的形成并防止電解液滲漏，達到延長金屬-空氣電池的放電時長以及提高二次啟動性能。

本發明的目的之二是提供一種采用上述制備方法制得的金屬-空氣電池正極膜。

為了實現上述目的，本發明公開了一種可吸附CO₂的金屬-空氣電池正極膜的制備方法，包括步驟：

(1)將CO₂吸收劑與溶劑混合并進行攪拌得到吸收液；

(2)將PTFE加入吸收液中進行攪拌得到乳液；

(3)將乳液噴涂于集流體的一側，集流體的另一側噴涂催化劑；

(4)將步驟(3)噴涂后的集流體進行輥壓，然后置于氬氣氣氛爐中燒結得到金屬-空氣電池正極膜。

與現有技術相比，該金屬-空氣電池正極膜的制備方法中，采用CO₂吸收劑與PTFE并借助溶劑形成乳液，在集流體一側噴涂乳液，經過燒結后形成含可吸附CO₂的吸濾層的金屬-空氣電池正極膜，該金屬-空氣電池正極膜具有高孔隙率與良好的疏水性，并且具有CO₂捕捉能力，有效隔絕CO₂進入電池內部與電解液反應，降低碳酸化的發生，大大降低電解液中碳酸鹽的含量，減緩電解液老化，從而達到提高金屬-空氣電池二次啟動性能并延長其使用壽命。