專利名稱：鋅空氣電池正極的成型涂片裝置及該正極的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋅空氣電池的成型涂片裝置及制備方法，尤其是涉及鋅空氣電池正極成型涂片裝置及該正極的制備方法。
背景技術(shù)：
鋅空氣電池，以空氣中的氧氣作為正極活性物質(zhì)，鋅作為負(fù)極活性物質(zhì)的電池，鋅空氣電池的主要特點(diǎn)是比能量高、工作電壓平穩(wěn)、性能穩(wěn)定、原材料豐富、價(jià)格低廉和無環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)，目前鋅空氣電池的空氣電極常用的制備方法有兩種一是先分別將防水透氣層料漿和催化層料漿在輥壓機(jī)上上經(jīng)過反復(fù)輥壓纖維化后，分別形成片狀物，然后再和集流體壓在一起，這種方法在制備催化層和防水透氣層薄片時比較復(fù)雜，并且制備工藝可操作性差，薄片易破裂，不易大規(guī)模生產(chǎn)，如中國專利01107406.X；二是將催化層和防水透氣層配成糊狀物，然后涂在泡沫鎳上，后烘干而成，這種方法采用純手工操作，很難制備涂布均勻的空氣電極，放電容量低，并且生產(chǎn)效率不高，不利于大規(guī)模生產(chǎn)，如《電池》-2004年4月，電池Vol.34，No2，87～89，黃偉國等，鋅空電池氧還原電極催化劑的研究。

發(fā)明內(nèi)容
本明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)中涂片不均勻、手工操作工藝不穩(wěn)定的缺點(diǎn)，提供一種涂片均勻并適于大規(guī)模生產(chǎn)電池的鋅空氣電池正極的成型涂片裝置。
本發(fā)明還提供一種利用上述裝置均勻涂片成型的鋅空氣電池正極的制備方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種鋅空氣電池正極的成型涂片裝置，該裝置包括一控制裝置，該裝置盛裝涂布的漿料并控制涂片漿料的流出；一傳送裝置，該傳送裝置對應(yīng)控制裝置的漿料流出位置，并帶動需涂布的泡沫鎳移動；一輥壓機(jī)，對涂布完的泡沫鎳輥壓成型。
所述的控制裝置包括料斗和出料口，料斗可盛涂片用的漿料，出料口位于料斗的下端并可調(diào)節(jié)漿料流出的速度。
所述的涂片漿料的流出速度是通過調(diào)節(jié)出料口的大小控制。
所述的輥壓機(jī)兩輥間的距離為可調(diào)設(shè)計(jì)，調(diào)節(jié)兩輥的距離可控制電極的厚度。
本發(fā)明還提供一種鋅空氣電池正極的制備方法，包括混料、涂片成型、燒結(jié)和裁片，其特征在于涂片成型步驟包括當(dāng)載于傳送裝置上的泡沫鎳移動到控制裝置的下方時，涂片漿料自控制裝置的出料口流出并涂布在泡沫鎳上的步驟。
所述的涂片成型是先在一側(cè)涂防水透氣層，烘干后，翻轉(zhuǎn)泡沫鎳，再在另一側(cè)涂催化層。
所述的混料是采用球磨機(jī)混料的方法，將固體漿料混合均勻，加入聚四氟乙烯PTFE和去離子水后，用超聲波分散均勻。
所述的混料是采用球磨機(jī)混料的方法，將固體漿料混合均勻，加入聚四氟乙烯PTFE和無水乙醇后，用攪拌器分散均勻。
所述的鋅空氣電池正極是圓柱形鋅空氣電池和方形鋅空氣電池的正極。
本發(fā)明所述的鋅空氣電池的成型涂片裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，本發(fā)明的制備方法是通過所述的控制裝置控制涂片漿料流出的速度，當(dāng)傳送裝置載著泡沫鎳勻速移動到控制裝置的下方時，控制裝置中的漿料可均勻地涂到泡沫鎳上，采用這種方法克服了現(xiàn)有技術(shù)中涂片不均勻的缺點(diǎn)，同時簡化了生產(chǎn)工藝，大大提高了生產(chǎn)效率，從而為鋅空氣電池的大規(guī)模生產(chǎn)提供了條件，并且這種方法簡單易行，制備的空氣電極適應(yīng)性強(qiáng)，可廣泛應(yīng)用于圓柱型和方形鋅空氣電池的生產(chǎn)。
本發(fā)明通過涂片裝置先涂防水透氣層再涂催化層，是由于泡沫鎳是一種多孔結(jié)構(gòu)，易依附其他物質(zhì)，當(dāng)防水透氣層先涂時，防水透氣層料漿就會先進(jìn)入泡沫鎳內(nèi)部，占據(jù)大部分孔隙，這樣可以提高防水透氣層的防水效果，催化層僅僅在電池表面起催化作用，不進(jìn)入泡沫鎳內(nèi)部，對電極的性能沒有影響。


圖1是本發(fā)明的鋅空氣電池正極的制備工藝流程示意圖；圖2是本發(fā)明空氣電極制備中所用的涂片機(jī)示意圖。
具體實(shí)施例實(shí)施例1如圖2所示，本發(fā)明所述的一種鋅空氣電池正極的涂片裝置，包括控制裝置4、傳送裝置2和輥壓機(jī)3，控制裝置包括料斗和出料口，料斗中盛有涂片用的漿料5，漿料5流出的速度由出料口的大小控制，當(dāng)傳送裝置帶動電池正極用的泡沫鎳1移動到控制裝置4漿料流出的位置時，控制裝置4中的漿料通過出料口流出并均勻涂布到泡沫鎳上，傳送裝置2帶動涂布后的泡沫鎳?yán)^續(xù)移動，通過輥壓機(jī)3的兩輥輥壓后成型，電池正極的厚度是通過兩輥間的距離來調(diào)節(jié)。
實(shí)施例21、空氣電極料漿的制備(1)防水透氣層料漿的制備將質(zhì)量比為1∶1∶1的活性炭、乙炔黑和無水硫酸鈉加入到球磨機(jī)球磨30分鐘，使其混合均勻，加入去離子水，與固體總的質(zhì)量比為5∶1，然后加入濃度為60％PTFE乳液，其中PTFE乳液中固體的質(zhì)量占料漿中固體總質(zhì)量的25％，用玻璃棒攪拌均勻后，放入超聲波發(fā)生器中超聲5分鐘，使其分散均勻。
(2)催化層料漿的制備將質(zhì)量比為3∶2∶2∶1.5的催化劑，催化劑可為MnO2或MnO2-Co、活性炭、乙炔黑、無水硫酸鈉加入到球磨機(jī)中球磨30分鐘，加入去離子水，去離子水的質(zhì)量為固體總質(zhì)量的5倍，攪拌均勻后加入濃度為60％PTFE乳液，其中PTFE乳液中固體的質(zhì)量占料漿中固體總質(zhì)量的15％，用玻璃棒攪拌均勻后，放入超聲波發(fā)生器中超聲5分鐘。
2、將上述制得的鋅空氣正極漿料在涂片裝置上涂片成型并制得鋅空氣電池的正極，制備工藝流程見圖1。
首先調(diào)節(jié)所述控制裝置4下方出料口的大小和根據(jù)所需電極厚度來調(diào)節(jié)輥壓機(jī)3兩輥間的距離，再將上述制得的防水透氣層漿料5裝入控制裝置4中，傳送裝置2載著電池正極的泡沫鎳1勻速移動，漿料5從控制裝置4以均勻地流出，當(dāng)泡沫鎳勻速動到控制裝置4下方時，控制裝置中的漿料5均勻地涂到泡沫鎳1上，泡沫鎳1繼續(xù)向前勻速移動，進(jìn)入輥壓機(jī)3，在輥壓機(jī)3兩輥的輥壓下，得到厚度確定的一側(cè)電極，在150℃烘干，翻轉(zhuǎn)泡沫鎳，將漿料換為催化層料漿，再用上述方法涂泡沫鎳的另一側(cè)電極，將涂好片的電極在350℃的溫度下燒結(jié)，再根據(jù)需要，將空氣電極裁成需要的尺寸。
實(shí)施例31、空氣電極料漿的制備(1)防水透氣層料漿的制備將質(zhì)量比為1∶3∶1.5的活性炭、乙炔黑和無水硫酸鈉加入到球磨機(jī)內(nèi)球磨30分鐘，混合均勻。加入無水乙醇，90℃加熱，并用磁力攪拌器攪拌，邊攪拌邊加入濃度為60％的PTFE乳液，其中PTFE乳液中固體的質(zhì)量占料漿中固體總質(zhì)量的45％，繼續(xù)加入乙醇，用磁力攪拌器攪拌15分鐘。
(2)催化層料漿的制備將質(zhì)量比為2∶3∶1∶1的催化劑，催化劑為自制的LiMn1.5Co0.5O4、活性炭、乙炔黑、無水硫酸鈉，球磨機(jī)中球磨30分鐘，加入無水乙醇，于磁力攪拌器上攪拌，邊攪拌邊加入濃度為60％PTFE乳液，其中PTFE乳液中固體的質(zhì)量占料漿中固體總質(zhì)量的20％。
2、涂片成型及制備鋅空氣電池正極所述裝置與方法步驟與實(shí)施例1相同實(shí)施例4采用實(shí)施1所述的涂片裝置及用該裝置制備的鋅空氣電池正極用于制備了圓柱型鋅空氣電池，并用BS9300測試儀檢測了電池的性能。
采用SC型電池的鋼殼，外部打16個直徑為0.6mm的孔，以保證空氣的進(jìn)入，隔膜采用聚乙烯輻射接枝膜，負(fù)極采用合金鋅粉、粘結(jié)劑、緩釋劑、堿液等配成鋅膏，將空氣電極裁成3.5×6.5cm2的片，卷好放入鋼殼內(nèi)，點(diǎn)焊，使空氣電極與外殼接觸好；然后將負(fù)極鋅膏放入到卷成筒的隔膜內(nèi)，在蓋帽上焊一根集流體鋼帶，然后將蓋帽上套上密封圈，與鋼殼密封，絕緣，該方法制備的鋅空氣電池，放電容量可達(dá)6200mAh，放電平臺可達(dá)1.2V。
實(shí)施例5采用實(shí)施2所述的涂片裝置及用該裝置制備的鋅空氣電池正極用于制備了方型鋅空氣電池，并用BS9300測試儀檢測了電池的性能。
將空氣電極裁成4×7cm2的片，制備方形鋅-空氣電池，負(fù)極采用銅帶作為集流體，點(diǎn)鋼帶作為極耳，將合金鋅粉、粘結(jié)劑、緩釋劑、堿液等配成鋅膏涂到銅帶上，外包袋式隔膜，正負(fù)極疊加即得方形電池，并采用疊片式結(jié)構(gòu)制備了方形電池組，外殼采用鉛酸電池外殼，外部打孔，正負(fù)極極耳從頂蓋處引出，制備的方形鋅空氣電池組放電平臺可達(dá)3.6V，放電容量4000mAh。
權(quán)利要求
1.一種鋅空氣電池正極的成型涂片裝置，其特征在于包括一控制裝置，該裝置盛裝涂布的漿料并控制涂布的漿料的流出；一傳送裝置，該傳送裝置對應(yīng)控制裝置的漿料流出位置，并帶動需涂布的泡沫鎳移動；一輥壓機(jī)，對涂布完的泡沫鎳輥壓成型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成型涂片裝置，其特征在于所述的控制裝置包括料斗和出料口，料斗可盛涂片用的漿料，出料口位于料斗的下端并可調(diào)節(jié)漿料流出的速度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的成型涂片裝置，其特征在于所述的涂片漿料的流出速度是通過調(diào)節(jié)出料口的大小控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的成型涂片裝置，其特征在于所述的輥壓機(jī)兩輥間的距離為可調(diào)設(shè)計(jì)，調(diào)節(jié)兩輥的距離可控制電極的厚度。
5.一種鋅空氣電池正極的制備方法，包括混料、涂片成型、燒結(jié)和裁片，其特征在于涂片成型步驟包括當(dāng)載于傳送裝置上的泡沫鎳移動到控制裝置的下方時，涂片漿料自控制裝置的出料口流出并涂布在泡沫鎳上的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋅空氣電池正極的制備方法，其特征在于所述的涂片成型是先在一側(cè)涂防水透氣層，烘干后，翻轉(zhuǎn)泡沫鎳，再在另一側(cè)涂催化層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋅空氣電池正極的制備方法，其特征在于所述的混料是采用球磨機(jī)混料的方法，將固體漿料混合均勻，加入PTFE和去離子水后，用超聲波分散均勻。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋅空氣電池正極的制備方法，其特征在于所述的混料是采用球磨機(jī)混料的方法，將固體漿料混合均勻，加入PTFE和無水乙醇后，用攪拌器分散均勻。
9.根據(jù)權(quán)利要求5-8中任一的鋅空氣電池正極的制備方法，其特征在于所述的鋅空氣電池正極的制備方法是可用于圓柱形鋅空氣電池和方形鋅空氣電池正極的制備方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋅空氣電池正極的涂片成型裝置及用該裝置制備正極的方法，所述的涂片裝置包括控制裝置、傳送裝置和輥壓機(jī)，控制裝置中漿料流出的速度由出料口的大小控制，當(dāng)傳送裝置帶動電池正極用的泡沫鎳移動到控制裝置漿料流出的位置時，控制裝置中的漿料通過出料口流出并均勻涂布到泡沫鎳上，輥壓機(jī)可對涂布完的泡沫鎳輥壓成型；采用上述的涂片成型裝置制備鋅空氣電池的正極，能均勻涂片，空氣電極性能好。該方法簡化了生產(chǎn)工藝，大大提高了生產(chǎn)效率，適應(yīng)鋅空氣電池的大規(guī)模生產(chǎn)，并且這種方法制備的空氣電極適應(yīng)性強(qiáng)，可廣泛應(yīng)用于圓柱型和方形鋅空氣電池的生產(chǎn)。
文檔編號B05C1/00GK101075669SQ20061006080
公開日2007年11月21日 申請日期2006年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月18日
發(fā)明者李玉冰, 董俊卿 申請人:比亞迪股份有限公司