[發明專利]一種氣體擴散電極的制備方法、以及其應用

在審

• 申請號: 202111487368.1
• 申請日: 2021-12-06
• 公開（公告）號: CN114361476A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 趙長明
• 申請（專利權）人: 安徽熵卡科技有限公司
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M12/06
• 代理公司: 深圳市世紀恒程知識產權代理事務所 44287
• 代理人: 陳文斌

1.一種氣體擴散電極的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S10、在集流層原料表面涂設導電聚合物分散液，然后烘干，得到集流層；

S20、在所述集流層的一側涂設疏水透氣層原料，然后烘干，得到疏水透氣層；

S30、在所述集流層的另一側涂設催化層原料，然后烘干，得到催化層；

S40、將所述疏水透氣層、集流層和催化層組成的復合層材料在100～150℃下進行熱壓處理，然后在200～400℃下燒結1～3h，得到氣體擴散電極。

2.如權利要求1所述的氣體擴散電極的制備方法，其特征在于，在步驟S10中：

所述集流層原料為金屬絲網或泡沫金屬；和/或，

所述導電聚合物分散液中的導電聚合物包括聚苯胺、聚吡咯和聚乙炔中的至少一種；和/或，

所述集流層上負載的導電聚合物質量為1～2.5mg/cm²。

3.如權利要求1所述的氣體擴散電極的制備方法，其特征在于，在步驟S20之前，還包括以下步驟：

將碳材料粉碎過篩后，將其與溶劑混勻，得到混合溶液；

將所述混合溶液進行打漿處理，得到粒徑小于15μm的碳材料漿料；

將疏水聚合物和造孔劑加入到所述碳材料漿料中，在12000～20000rpm下打漿2～5h，得到粒徑小于15μm的漿料；

將所述漿料在50～90℃下烘烤至糊狀物，得到疏水透氣層原料。

4.如權利要求3所述的氣體擴散電極的制備方法，其特征在于，所述碳材料包括導電炭黑、碳納米管和乙炔黑中的至少一種；和/或，

所述溶劑包括水、無水乙醇、正丙醇和異丙醇中的至少一種；和/或，

所述疏水聚合物包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟苯乙烯和四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物中的至少一種；和/或，

所述造孔劑包括硫酸鈉、草酸銨、碳酸氫銨、碳酸鋰中的至少一種。

5.如權利要求3所述的氣體擴散電極的制備方法，其特征在于，所述疏水聚合物的質量為所述碳材料質量的40～80％；和/或，

所述造孔劑的質量為所述碳材料質量的10～20％。

6.如權利要求1所述的氣體擴散電極的制備方法，其特征在于，在步驟S30之前，還包括以下步驟：

將催化劑、碳材料粉碎過篩后，將其與溶劑混勻，得到第一溶液；

將所述第一溶液進行打漿處理，得到粒徑小于15μm的混合漿料；

將疏水聚合物和造孔劑加入到所述混合漿料中，在12000～20000rpm下打漿2～5h，得到粒徑小于15μm的催化層漿料；

將所述催化層漿料在50～90℃下烘烤至糊狀物，得到催化層原料。

7.如權利要求6所述的氣體擴散電極的制備方法，其特征在于，所述催化劑包括二氧化錳催化劑；和/或，

所述碳材料包括導電炭黑、碳納米管和乙炔黑中的至少一種；和/或，

所述溶劑包括水、無水乙醇、正丙醇和異丙醇中的至少一種；和/或，

所述疏水聚合物包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟苯乙烯和四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物中的至少一種；和/或，

所述造孔劑包括硫酸鈉、草酸銨、碳酸氫銨、碳酸鋰中的至少一種；和/或，

所述催化劑與所述碳材料的質量之比為1.5～5：1；和/或，

所述疏水聚合物的質量為所述碳材料和催化劑總質量的20～40％；和/或，

所述造孔劑的質量為所述碳材料和催化劑總質量的10～20％。

8.如權利要求1所述的氣體擴散電極的制備方法，其特征在于，在步驟S40中：

所述熱壓處理中，熱壓壓力為1.5～5MPa，熱壓時間為5～10min。

9.一種金屬空氣電池，其特征在于，包括氣體擴散電極，所述氣體擴散電極由權利要求1至8任意一項所述的氣體擴散電極的制備方法制得。

10.一種電化學制氧的方法，其特征在于，以水和二氧化碳為反應原料，在陽極上電解產生O₂的同時，CO₂在陰極催化劑的作用下發生電化學反應，

其中，所述陰極為氣體擴散電極，所述氣體擴散電極由權利要求1至8任意一項所述的氣體擴散電極的制備方法制得。