[发明专利]金属空气电池用阴极及其制备方法

权利要求书

1.一种金属空气电池用阴极，其特征在于：包括依次叠合设置的催化层、疏水扩散层和集流层；

催化层由催化剂和憎水剂混合而成，以碳载锰氧化物为催化剂，PTFE为憎水剂；

疏水扩散层为经PTFE乳液憎水化处理后的碳纤维毡；集流层为泡沫镍。

2.如权利要求1所述阴极，其特征在于：所述碳载锰氧化物为MnO/C、Mn₃O₄/C、Mn₂O₃/C、MnO₂/C中的一种或二种以上的混合物，催化层中催化剂担载量为2-10mg cm^-2，PTFE含量为10-40％。

3.如权利要求1所述阴极，其特征在于：碳纤维毡的厚度为2-10mm；PTFE占疏水扩散层总质量的40-85％。

4.一种权利要求1、2或3所述阴极的制备方法，其特征在于：包括以下三个步骤，

(1)疏水扩散层的制备：

a.以水为溶剂配置浓度为10-50％的PTFE乳液；

b.选用厚度为2-10mm的碳纤维毡，并对其称重；

c.将上述步骤(1)b所述碳纤维毡浸渍于上述步骤(1)a配置好的PTFE乳液中，取出后在30℃-200℃下烘干，称重并计算PTFE含量；

d.重复上述步骤(1)c至PTFE含量达40-85％，即得疏水扩散层；

(2)催化层的制备：

a.于乙醇中加入碳载锰氧化物催化剂，搅拌使之混合均匀后，逐滴加入浓度40-60％的PTFE乳液，搅拌使之混合均匀以形成催化剂浆液；

b.采用刷涂、或刮涂、或喷涂、或滚压的方法将上述步骤(2)a所得催化剂浆液涂布于步骤(1)所得疏水扩散层上，至催化剂载量为1-10mg cm^-2后，于340℃-360℃条件下高温烧结30-60分钟，得基于疏水扩散层的催化层；

(3)阴极的制备：

a.剪裁与碳纤维毡相同形状和尺寸的泡沫镍，并将其置于步骤(2)所得催化层的疏水扩散层表面；

b.于5-20MPa的压强下将上述步骤(3)a中放置好的泡沫镍和催化层于80℃-200℃压合1-10min，取出后得金属空气电池用阴极。

5.如权利要求4所述阴极的制备方法，其特征在于：步骤(2)a中所述碳载锰氧化物为MnO/C、Mn₃O₄/C、Mn₂O₃/C、MnO₂/C中的一种或二种以上的混合物。

6.如权利要求4所述阴极的制备方法，其特征在于：步骤(2)a中每100毫升乙醇加入碳载锰氧化物的质量为20-50毫克。

7.如权利要求4所述阴极的制备方法，其特征在于：步骤(2)a所述催化剂浆液中，PTFE与碳载锰氧化物催化剂的质量比为1∶9-2∶3。