專利名稱：新型空氣電極及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鋅空氣電池的電極，尤其涉及一種新型空氣電極及其制備方法。
背景技術：
鋅空氣電池具有比能量高、工作電壓平穩(wěn)、原材料廉價易得等優(yōu)點，廣泛應用于航標燈、無人觀測站、軍事設備、電力車輛、移動通訊設備等領域。鋅空氣電池是以電極電位較負的金屬鋅作負極，以空氣中的氧作正極活性物質，電解液一般采用堿性電解質水溶液?？諝怆姌O在整個鋅空氣電池系統(tǒng)中起著關鍵作用。而空氣電極性能受著制備工藝、防水透氣層性能、催化劑制備與性能和集流體等多種因素的影響?？諝怆姌O主要分為催化層、集流體、氣體擴散層、防水透氣層，目前空氣電極的制備工藝一般為將催化層、氣體擴散層、防水透氣層分別輥壓成膜后，再按照一定次序將各層薄膜和集流體排列好，通過雙輥機輥壓成空氣電極。此種空氣電極在適用過程中容易分層，破壞三相界面的形成，從而影響空氣的進入，縮短使用壽命
發(fā)明內(nèi)容
·本發(fā)明的目的是提供一種極限擴散電流密度高、電導率高、化學穩(wěn)定性好、電流分布均勻、工作壽命長的新型空氣電極及其制備方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的本發(fā)明的新型空氣電極，包括防水透氣層和催化層，所述防水透氣層與催化層設有集流體。本發(fā)明的上述的新型空氣電極的制備方法，包括步驟首先，將催化層原材料用乙醇超聲分散均勻，加入5% 35%的聚四氟乙烯乳液，攪拌成漿狀；然后，將防水透氣層放在最下層，將集流體放中間，將漿狀的催化層原材料均勻涂覆在集流體上，熱合壓制成型。由上述本發(fā)明提供的技術方案可以看出，本發(fā)明提供的新型空氣電極，由于包括防水透氣層和催化層，所述防水透氣層與催化層設有集流體，經(jīng)熱合壓制成型。具有極限擴散電流密度高、電導率高、化學穩(wěn)定性好、電流分布均勻、工作壽命長等特點。


圖I為本發(fā)明實施例提供的新型空氣電極的結構示意圖。
具體實施例方式下面將對本發(fā)明實施例作進一步地詳細描述。本發(fā)明的新型空氣電極，其較佳的具體實施方式
是包括防水透氣層和催化層，所述防水透氣層與催化層設有集流體。
所述的集流體由以下任一種或多種材料制成泡沫鎳、鎳網(wǎng)、鍍銀銅網(wǎng)、不銹鋼網(wǎng)、泡沫銅。所述的防水透氣層采用聚四氟乙烯薄膜，或者由乙炔黑、活性炭、石墨、聚四氟乙烯、乙醇混合后經(jīng)輥壓成防水透氣膜。所述的催化層原材料包括導電劑和催化劑，所述導電劑為碳材料，所述催化劑包括以下任一種或多種材料MnSO4, Mn (NO3) 2、KMnO4、CoSO4' Co (NO3) 2、CoCl2' NiSO4' Ni (NO3) 2、NiCl2、聚四氟乙烯。本發(fā)明的上述的新型空氣電極的制備方法，其較佳的具體實施方式
包括步驟
首先，將催化層原材料用乙醇超聲分散均勻，加入5% 35%的聚四氟乙烯乳液，攪拌成漿狀；然后，將防水透氣層放在最下層，將集流體放中間，將漿狀的催化層原材料均勻涂覆在集流體上，熱合壓制成型。所述熱合壓制的溫度為80-200°C，壓力為20— 150bar。本發(fā)明的新型空氣電極，具有極限擴散電流密度高、電導率高、化學穩(wěn)定性好、電流分布均勻、工作壽命長等特點。具體實施例如圖I所示，本發(fā)明熱合工藝法制作的鋅空氣電池用的新型空氣電極包括一防水透氣層I和一催化層2，中間放置有一集流體3，三者采用熱合工藝方法一體成型。所述的集流體可采用不同材料，如泡沫鎳、鎳網(wǎng)、鍍銀銅網(wǎng)、不銹鋼網(wǎng)和泡沫銅
坐寸o所述的防水透氣層可采用聚四氟乙烯薄膜或者由乙炔黑、活性炭、石墨、聚四氟乙烯、乙醇部分或全部混合后經(jīng)輥壓成防水透氣膜。所述的催化層原材料由碳材料、MnSO4,Mn(NO3)2, KMnO4, CoSO4, Co (NO3)2, CoCl2,NiSO4, Ni (NO3)2, NiCl2和聚四氟乙烯部分或全部原材料混合制成。所述空氣電極熱合工藝制作過程如下所述的催化層原材料用乙醇超聲分散均勻，加入5% 35%的聚四氟乙烯乳液，攪拌成漿狀。然后將防水透氣層放在最下層，采用鍍銀銅網(wǎng)或泡沫鎳作集流體放中間，將漿狀的催化料涂覆均勻涂覆在集流體上，熱合壓制成型。熱合的溫度為80— 200°C，壓力保持在 20—150bar。本發(fā)明鋅空氣電池空氣電極制作工藝簡單，結構合理，可用于多種用途的鋅空氣電池上,具有重要的經(jīng)濟和社會效益。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明披露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。
權利要求
1.一種新型空氣電極，其特征在于，包括防水透氣層和催化層，所述防水透氣層與催化層設有集流體。
2.根據(jù)權利要求I所述的新型空氣電極，其特征在于，所述的集流體由以下任一種或多種材料制成泡沫鎳、鎳網(wǎng)、鍍銀銅網(wǎng)、不銹鋼網(wǎng)、泡沫銅。
3.根據(jù)權利要求I所述的新型空氣電極，其特征在于，所述的防水透氣層采用聚四氟乙烯薄膜，或者由乙炔黑、活性炭、石墨、聚四氟乙烯、乙醇混合后經(jīng)輥壓成防水透氣膜。
4.根據(jù)權利要求I所述的新型空氣電極，其特征在于，所述的催化層原材料包括導電劑和催化劑，所述導電劑為碳材料，所述催化劑包括以下任一種或多種材料MnS04、Mn (NO3) 2> KMnO4、CoSO4、Co (NO3) 2、CoCl2、NiSO4、Ni (NO3) 2、NiCl2、聚四氟乙烯。
5.一種權利要求I至4任一項所述的新型空氣電極的制備方法，其特征在于，包括步驟 首先，將催化層原材料用乙醇超聲分散均勻，加入5 % 35 %的聚四氟乙烯乳液，攪拌成漿狀； 然后，將防水透氣層放在最下層，將集流體放中間，將漿狀的催化層原材料均勻涂覆在集流體上，熱合壓制成型。
6.根據(jù)權利要求5所述的新型空氣電極的制備方法，其特征在于，所述熱合壓制的溫度為 8O — 200°C，壓力為 2O — I5Obar0
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型空氣電極及其制備方法，包括防水透氣層和催化層，防水透氣層與催化層設有集流體，經(jīng)熱合壓制成型。具有極限擴散電流密度高、電導率高、化學穩(wěn)定性好、電流分布均勻、工作壽命長等特點。
文檔編號H01M4/90GK102709572SQ20121022927
公開日2012年10月3日 申請日期2012年7月3日 優(yōu)先權日2012年7月3日
發(fā)明者劉丹憲, 楊維謙 申請人:北京中航長力能源科技有限公司