[发明专利]锌-空气电池催化剂及制备方法和空气电极制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锌-空气电池空气电极催化剂、该催化剂的制造方法以及使用该催化剂的空气电极的制造方法，属于锌-空气电池技术领域。

背景技术

锌-空气电池具有比能量高(理论比能量高达1350Wh/kg，实际比能量已达到220Wh/kg～300Wh/kg)、工作电压平稳、安全性好、无污染等优点。

但是，现有技术生产的锌-空气电池空气电极存在着放电电流密度小、“冒汗”现象严重、使用寿命短等问题，主要表现为：

①空气电极电流密度小。锌-空气电池工作时，正极活性物质氧气必须能够在空气电极中自由地进入，同时在催化剂的作用下，在载体活性碳表面吸附，进行电化学还原，才能保证电池可靠地工作。由于现有催化剂的催化活性较低，导致空气电极的放电电流密度小。

②“冒汗”现象严重。按照传统方法制作的空气电极防水性较差，使用较短时间后，空气电极的表面便会出现一滴滴的小液滴，从而阻塞氧气进入电池内部的通道，这种现象称为“冒汗”。由于“冒汗”现象的存在会逐渐导致电池电性能的失效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锌-空气电池空气电极专用催化剂、该催化剂的制造方法以及使用该催化剂的空气电极的制造方法，从而使锌-空气电池电流密度得到大幅度的增加，同时通过对电极片进行特殊的高温热处理来提高空气电极的憎水性，从而提高锌-空气电池的使用寿命。

本发明的技术方案：一种锌-空气电池催化剂，该催化剂为C-Pb-Mn-Ni催化活性物质，含量按重量份计算如下：C：73份～80份；Pb(NO₃)₂：5份～8份；Mn(NO₃)₂：7份～9份；Ni：8份～10份。

该锌-空气电池催化剂的制备方法，把C、Ni、Pb(NO₃)₂、Mn(NO₃)₂混合均匀，在强力搅拌混合均匀的情况下，在250℃～400℃温度下焙烧即得到C-Pb-Mn-Ni催化剂，即碳-铅-锰-镍系列催化剂。

所述的C为105^#、380目的活性炭；Ni为350目镍粉。

使用前述的催化活性物质作为催化剂的空气电极的制造方法，按照重量份数计算，取C-Pb-Mn-Ni催化剂81份～86份；粘接剂：8份～12份；分散剂：6份～7份，制得粉料，将粉料进行滚片，形成厚度为1mm～2mm的膏状极片，将滚成的极片在250℃～400℃的温度范围内烧结成形，将烧结好的极片压制在金属集流体上即得空气电极。

由于本发明在C-Mn催化剂基础上添加两种金属材料，一种是Pb，用于提高催化剂的催化活性；另一种是Ni，作为散热材料。并通过Pb、Mn在活性炭与镍粉的混合载体上共沉，从而形成C-Pb-Mn-Ni催化剂，用该催化剂制成的催化层具有放电电流密度大、防水性能好、使用寿命长的特点，氧气在催化层中还原产生的热量可迅速传导到周围，从而避免了催化层局部烧蚀失效现象的产生。该催化剂不仅工艺简单，而且催化性能高、价格低。因此本发明与现有技术相比，具有锌-空气电池放电电流密度大、防水性能好、使用寿命长的优点。采用这种空气电极制作的电池具有很高的瞬时输出功率和很稳定的放电电压，大电流放电和脉冲放电性能比较好，在野外作业、航道指挥系统的航标灯电源，森林、草原灾情监测电源，无电区照明，通讯电源、无线电收发报机等设备等领域具有较好的应用前景。

具体实施方式

本发明的实施例1：按重量份计，取C：活性炭(105#，380目)材料73份、Pb(NO₃)₂：8份、Mn(NO₃)₂：9份、镍粉(350目)：10份，混合均匀，混合均匀，在强力搅拌混合均匀的情况下，在250℃～400℃的温度下焙烧即得到C-Pb-Mn-Ni催化剂。取所制得的C-Pb-Mn-Ni(碳-铅-锰-镍)催化活性物质：81份～86份；粘接剂：8份～12份；分散剂：6份～7份。按上述配比制得的粉料进行滚片，形成厚度为1mm～2mm的膏状极片，将滚成的极片在250℃～400℃的温度范围内烧结成形。将烧结好的极片压制在金属集流体上即为高性能空气电极。