[發明專利]一種鋰空氣電池氣體擴散層微孔層制備方法

在審

• 申請號: 202110265775.1
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN112993280A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 趙紅;唐宇;舒清柱;廖坤
• 申請（專利權）人: 大連交通大學
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M12/08
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 周瑩;李馨

本發明屬于鋰空氣電池領域，主要涉及一種鋰空氣電池氣體擴散層微孔層制備方法。本發明方法先制備混合漿料，混合漿料為25mg乙炔黑、25mg多壁碳納米管、500mg 1％的PTFE稀釋液混合后再加入到50ml乙醇中攪拌混勻，或者是50mg多壁碳納米管、500mg 1％的PTFE稀釋液混合后再加入50ml乙醇中攪拌混勻；混合漿料抽濾成膜，烘干；將膜通過相應的漿料為粘結劑粘壓在碳紙上即得。本發明方法相比傳統刮涂方法減少了人為因素的影響，相比噴涂的方法減少了操作時間和操作難度，相比絲網印刷的方法減少了對絲網印刷機器的依賴，適于大規模生產。

技術領域

本發明屬于鋰空氣電池領域，主要涉及鋰空氣電池氣體擴散層微孔層制備方法的改進。

背景技術

鋰空氣電池是利用鋰金屬與空氣中的氧氣可逆反應的高比容量電池技術。其理論能量密度上限達到11000Wh/Kg遠高于目前鋰離子電池200Wh/Kg實際能量密度。氣體擴散層在鋰空氣電池中起到支撐催化層、收集電流、傳導氣體、阻擋空氣中的水份的重要作用。對鋰空氣電池正極催化劑的性能起著重要作用。

目前氣體擴散層制備方法為在碳紙上刮涂、噴涂、絲網印刷一層作為微孔層的炭黑或碳納米管。其中微孔層擁有高導電性、低孔隙率、高疏水性，是保證氣體擴散層收集電流、傳導氣體、阻擋空氣中水份重要部分。刮涂添加微孔層方法是將碳粉漿料倒在碳紙上用刮板刮平碳粉漿料然后烘干制備微孔層，這種方法需要手工操作，人為因素較多微孔層均一性難以控制。噴涂添加微孔層方法是將碳粉漿料通過高壓噴槍噴到碳紙上烘干制備微孔層，這種方法制備微孔層均一性好但耗時長，通常要30分鐘以上，難以大規模使用。絲網印刷添加微孔層方法是采用絲網印刷機在碳紙上添加微孔層，需要相應的絲網印刷設備。因此，需要對現有的制備方法進行改進，以簡化制備過程，縮短制備時間。

發明內容

為解決現有技術存在的問題，本發明的目的是提供一種鋰空氣電池氣體擴散層微孔層制備方法。

為實現上述發明目的，本發明采用以下技術方案：

本發明提供了一種鋰空氣電池氣體擴散層微孔層制備方法，所述方法包括以下步驟：

(1)稀釋PTFE溶液：

將質量分數60％的PTFE濃縮液用去離子水稀釋，得到1％的PTFE稀釋液；

(2)制備微孔層漿料：

取25mg乙炔黑、25mg多壁碳納米管、500mg1％的PTFE稀釋液倒入50ml乙醇中，超聲攪拌，制備混合漿料；

(3)將混合漿料抽濾后成膜，烘干；

(4)在碳紙上滴加步驟(2)制備的混合漿料作為粘結劑，再將步驟(3)制備的膜壓在碳紙上粘結。

本發明還提供了一種鋰空氣電池氣體擴散層微孔層制備方法，所述方法包括以下步驟：

(1)稀釋PTFE溶液：

將質量分數60％的PTFE濃縮液用去離子水稀釋，得到1％的PTFE稀釋液；

(2)制備微孔層漿料：

取50mg多壁碳納米管、500mg1％的PTFE稀釋液倒入50ml乙醇中，超聲攪拌，制備混合漿料；

(3)將混合漿料抽濾后成膜，烘干；

(4)在碳紙上滴加步驟(2)制備的漿料作為粘結劑，再將步驟(3)制備的膜壓在碳紙上粘結。