一種空氣電極和金屬空氣電池的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及長(zhǎng)壽命金屬空氣電池領(lǐng)域，具體地，涉及一種空氣電極和金屬空氣電池。本實(shí)用新型公開(kāi)了一種空氣電極，該空氣電極為膜結(jié)構(gòu)，所述膜結(jié)構(gòu)包括依次輥壓層疊的多個(gè)電極膜(1)，還公開(kāi)了一種金屬空氣電池，該金屬空氣電池包括作為正極的空氣電極，其中，所述空氣電極為上述空氣電極。因此，本實(shí)用新型的空氣電極可用于低功率小型設(shè)備(例如小型時(shí)鐘)中，具有使用壽命長(zhǎng)，使用方便，無(wú)需更換電解液，只要更換負(fù)極即可實(shí)現(xiàn)機(jī)械充電等優(yōu)點(diǎn)。并且，本實(shí)用新型中，無(wú)需復(fù)雜的電極制備工藝，只需將多層相同的膜輥壓即可得到柔韌性較好的空氣電極，因此，制備工藝也較簡(jiǎn)單。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種空氣電極和金屬空氣電池
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及長(zhǎng)壽命金屬空氣電池領(lǐng)域，具體地，涉及一種空氣電極和金屬空氣電池。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬空氣電池具有比容量大、比能量高、放電性能穩(wěn)定、原材料便宜易得、生產(chǎn)和使用過(guò)程均無(wú)環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景和發(fā)展前途。目前報(bào)道的空氣電極通常采用多層膜結(jié)構(gòu)外加金屬網(wǎng)作為集流體，并且，現(xiàn)有技術(shù)中，空氣電極的多層膜結(jié)構(gòu)分別通過(guò)不同的膜層來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的功能，例如該多層膜結(jié)構(gòu)包括輥壓在集流體兩側(cè)的防水層，以及輥壓在防水層一側(cè)的氣體擴(kuò)散層，且現(xiàn)有的金屬空氣電池采用的電解液為中性電解液或者堿性電解液(例如氫氧化鉀)，需要定期更換電解液，且堿性電解液導(dǎo)致電池的安全性不高。即現(xiàn)有技術(shù)中的空氣電極存在結(jié)構(gòu)、制備和使用工藝復(fù)雜、使用壽命較短等諸多缺陷。
[0003]因此，現(xiàn)在急需一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命較長(zhǎng)以及使用方法較簡(jiǎn)單的空氣電極和金屬空氣電池。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命較長(zhǎng)以及使用方法較簡(jiǎn)單的空氣電極和金屬空氣電池。
[0005]因此，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種空氣電極，該空氣電極為膜結(jié)構(gòu)，所述膜結(jié)構(gòu)包括依次輥壓層疊的多個(gè)電極膜。
[0006]優(yōu)選地，所述空氣電極的厚度為0.4-0.6mm。
[0007]優(yōu)選地，所述電極膜的厚度為0.2-0.3mm。
[0008]優(yōu)選地，所述電極膜的數(shù)量為2-8。
[0009]更優(yōu)選地，所述電極膜的數(shù)量為2-3。
[0010]優(yōu)選地，所述電極膜為催化電極膜。
[0011]另一方面，本實(shí)用新型提供了一種金屬空氣電池，該金屬空氣電池包括作為正極的空氣電極，其中，所述空氣電極為上述空氣電極。
[0012]優(yōu)選地，該金屬空氣電池還包括:電解液和作為負(fù)極的金屬電極。
[0013]優(yōu)選地，所述金屬電極為鎂電極或鋁電極。
[0014]優(yōu)選地，所述電解液為水或鹽水。
[0015]本實(shí)用新型中將電極膜輥壓層疊所形成的膜結(jié)構(gòu)直接作為空氣電極，而無(wú)需金屬網(wǎng)作為集流體，從而能夠提高金屬空氣電池的柔韌性和使用壽命。因此，本實(shí)用新型的空氣電極可用于低功率小型設(shè)備(例如小型時(shí)鐘)中，具有使用壽命長(zhǎng)，使用方便，無(wú)需更換電解液，只要更換負(fù)極即可實(shí)現(xiàn)機(jī)械充電等優(yōu)點(diǎn)。并且，本實(shí)用新型中，無(wú)需復(fù)雜的電極制備工藝，只需將多層相同的膜輥壓即可得到柔韌性較好的空氣電極，因此，制備工藝也較簡(jiǎn)單。
[0016]本實(shí)用新型一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所述電極膜含有催化劑、碳材料和粘結(jié)劑時(shí)，可以使得電極膜同時(shí)具有催化和氣體擴(kuò)散的功能，從而更能夠簡(jiǎn)化制備工藝。
[0017]本實(shí)用新型的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0018]附圖是用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與下面的【具體實(shí)施方式】一起用于解釋本實(shí)用新型，但并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。在附圖中:
[0019]圖1是本實(shí)用新型一種【具體實(shí)施方式】的空氣電極。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實(shí)施方式】?jī)H用于說(shuō)明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限制本實(shí)用新型。
[0021]在本文中所披露的范圍的端點(diǎn)和任何值都不限于該精確的范圍或值，這些范圍或值應(yīng)當(dāng)理解為包含接近這些范圍或值的值。對(duì)于數(shù)值范圍來(lái)說(shuō)，各個(gè)范圍的端點(diǎn)值之間、各個(gè)范圍的端點(diǎn)值和單獨(dú)的點(diǎn)值之間，以及單獨(dú)的點(diǎn)值之間可以彼此組合而得到一個(gè)或多個(gè)新的數(shù)值范圍，這些數(shù)值范圍應(yīng)被視為在本文中具體公開(kāi)。
[0022]本實(shí)用新型提供了一種空氣電極，如圖1所示，該空氣電極為膜結(jié)構(gòu)，所述膜結(jié)構(gòu)包括依次輥壓層疊的多個(gè)電極膜I。
[0023]優(yōu)選地，所述空氣電極的厚度為0.4-0.6mm，從而能夠顯著提高空氣電極的透氣性。
[0024]優(yōu)選地，所述電極膜I的厚度為0.2-0.3mm，其中，多個(gè)電極膜的厚度可以相同也可以不同，進(jìn)一步優(yōu)選為相同。
[0025]優(yōu)選地，所述電極膜I的數(shù)量為2-8，更優(yōu)選為2-3，從而能夠顯著提高電極膜所形成的膜結(jié)構(gòu)空氣電極的強(qiáng)度。如圖1所示，本實(shí)用新型一種【具體實(shí)施方式】的空氣電極為兩個(gè)電極膜1I和102輥壓層疊而成的膜結(jié)構(gòu)。
[0026]本實(shí)用新型的電極膜可以為本領(lǐng)域各種常規(guī)的電極膜。所述電極膜可以為催化電極膜，優(yōu)選地，所述催化電極膜可以為含有催化劑、碳材料和粘結(jié)劑的電極膜。其中，催化劑、碳材料和粘結(jié)劑可以為本領(lǐng)域常規(guī)的可以商購(gòu)的種類(lèi)。例如碳材料種類(lèi)可以為活性炭和乙炔黑，活性炭和乙炔黑的重量比可以為1:3-5，其中，活性炭可以購(gòu)自北京金希爾機(jī)電設(shè)備有限公司，牌號(hào)為Norit活性炭，乙炔黑可以購(gòu)自焦作市和興化學(xué)工業(yè)有限公司。粘結(jié)劑可以為固含量為60%的聚四氟乙烯乳液，購(gòu)自上海三愛(ài)富新材料股份有限公司，牌號(hào)為FR301B。催化劑可以為本領(lǐng)域各種常規(guī)的催化劑，例如可以為氧化猛。
[0027]本實(shí)用新型中，上述電極膜的制備方法可以包括:將上述催化劑、上述碳材料和上述粘結(jié)劑(以固含量計(jì))按照重量比1:4-4.5:1-1.5在有機(jī)溶劑中進(jìn)行混合，然后輥壓成膜，再使用有機(jī)溶劑浸漬輥壓成的電極膜10_12h，室溫干燥。有機(jī)溶劑可以為無(wú)水乙醇和/或丙酮，相對(duì)于10g催化劑和碳材料，有機(jī)溶劑的用量為500-600g。
[0028]本實(shí)用新型中，將上述電極膜進(jìn)行輥壓即可得到膜結(jié)構(gòu)的空氣電極。
[0029]本實(shí)用新型中，輥壓的方法可以為本領(lǐng)域常規(guī)的方法，例如其條件可以包括:轉(zhuǎn)速為15-20r/min。
[0030]另一方面，本實(shí)用新型提供了一種金屬空氣電池，該金屬空氣電池包括作為正極的空氣電極，其中，所述空氣電極為上述空氣電極。
[0031]本實(shí)用新型中，該金屬空氣電池還可以包括:電解液和作為負(fù)極的金屬電極。
[0032]本實(shí)用新型中，所述金屬電極為本領(lǐng)域常規(guī)的金屬電極，例如可以為鎂電極或鋁電極。
[0033]本實(shí)用新型中，所述電解液為本領(lǐng)域常規(guī)的電解液，優(yōu)選為水或鹽水，當(dāng)使用水或鹽水作為電解液時(shí)，能夠保證電池的安全性，并且可以避免更換電解液，進(jìn)而能夠延遲電池的使用壽命。
[0034]本實(shí)用新型的金屬空氣電池中，電解液為水或鹽水，金屬電極和空氣電極的一端浸漬在電解液中，從而可以形成簡(jiǎn)易的電池結(jié)構(gòu)。另外，在實(shí)際使用時(shí)，還可以按照常規(guī)方法將上述簡(jiǎn)易電池結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)，以形成完整的電池結(jié)構(gòu)，例如小型低功率的紐扣電池等。
[0035]以上詳細(xì)描述了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡(jiǎn)單變型，這些簡(jiǎn)單變型均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0036]另外需要說(shuō)明的是，在上述【具體實(shí)施方式】中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過(guò)任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本實(shí)用新型對(duì)各種可能的組合方式不再另行說(shuō)明。
[0037]此外，本實(shí)用新型的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本實(shí)用新型的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本實(shí)用新型所公開(kāi)的內(nèi)容。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種空氣電極，其特征在于，該空氣電極為膜結(jié)構(gòu)，所述膜結(jié)構(gòu)包括依次輥壓層疊的多個(gè)電極膜(I)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣電極，其特征在于，所述空氣電極的厚度為0.4-0.6_。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣電極，其特征在于，所述電極膜(I)的厚度為0.2-0.3_。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣電極，其特征在于，所述電極膜(I)的數(shù)量為2-8。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的空氣電極，其特征在于，所述電極膜(I)的數(shù)量為2-3。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的空氣電極，其特征在于，所述電極膜(I)為催化電極膜。7.—種金屬空氣電池，其特征在于，該金屬空氣電池包括作為正極的空氣電極，其中，所述空氣電極為權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的空氣電極。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的金屬空氣電池，其特征在于，該金屬空氣電池還包括:電解液和作為負(fù)極的金屬電極。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的金屬空氣電池，其特征在于，所述金屬電極為鎂電極或鋁電極。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的金屬空氣電池，其特征在于，所述電解液為水或鹽水。
【文檔編號(hào)】H01M12/06GK205645985SQ201620249055
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年3月29日
【發(fā)明人】鄭樹(shù)會(huì), 安清華, 劉丹憲
【申請(qǐng)人】新材料與產(chǎn)業(yè)技術(shù)北京研究院