[发明专利]准固态电解质PVA‑锌‑空气电池有效
申请号: | 201410171564.1 | 申请日: | 2014-04-25 |
公开(公告)号: | CN103985923B | 公开(公告)日: | 2017-02-15 |
发明(设计)人: | 王连卫;谭强;徐少辉 | 申请(专利权)人: | 华东师范大学;上海华鼎科技教育设备有限公司 |
主分类号: | H01M12/06 | 分类号: | H01M12/06 |
代理公司: | 上海伯瑞杰知识产权代理有限公司31227 | 代理人: | 吴泽群 |
地址: | 200062 上*** | 国省代码: | 上海;31 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 固态 电解质 pva 空气 电池 | ||
1.一种准固态电解质PVA-锌-空气电池,其特征在于:它包括发生还原反应的空气电极、氧化反应的锌电极、电解液和收容空气电极、锌电极和电解液的电池外壳;所述的电解液为冻状固态的PVA-KOH-H2O碱性聚合物,在空气电极和锌电极之间设置有电池隔膜。
2.根据权利要求1所述的一种准固态电解质PVA-锌-空气电池,其特征在于:所述的空气电极为层状结构,从左至右依次为防水透气层、集流层(泡沫镍)和催化层;每层上用造孔剂制作若干孔隙,为氧气输送通道;其制备步骤如下:
1)制备防水透气层:取乙炔黑、活性炭、造孔剂按比例1:1:1.5均匀搅拌混合,然后逐滴加入40%~60%质量分数为60%PTFE乳液,均匀搅拌待用;
2)制备催化层:取乙炔黑、活性炭、造孔剂以及二氧化锰按比例1:9:15:10均匀搅拌混合,然后逐滴加入40%~60%质量分数为60%PTFE乳液,均匀搅拌待用;
3)然后分别在泡沫镍的两侧均匀涂抹步骤1)和步骤2)所制得的产物,待均匀涂抹好之后,在真空干燥箱中或热台上120~150℃热处理30~60分钟;
4)用粉末压片机压片成型,厚度为1~2mm,即为空气电极;制备好空气电极后放在恒温干燥箱中备用。
3.根据权利要求2所述的一种准固态电解质PVA-锌-空气电池,其特征在于:所述的造孔剂为碳酸氢钠或无水硫酸钠。
4.根据权利要求3所述的一种准固态电解质PVA-锌-空气电池,其特征在于:所述的造孔剂为无水硫酸钠时,需放入40~60℃的水中造孔,造孔剂为碳酸氢铵时,在热台上120~150℃热处理30~60分钟造孔。
5.根据权利要求2所述的一种准固态电解质PVA-锌-空气电池,其特征在于:所述的催化层的外侧可加入适量碳纳米管。
6.根据权利要求1所述的一种准固态电解质PVA-锌-空气电池,其特征在于:所述PVA-KOH-H2O碱性聚合物的制作方法,包括以下步骤:
1)称取一定量聚乙烯醇颗粒,按1:40-1:50与水混合,水浴加热搅拌,水浴温度为88-95℃,搅拌50-70分钟,聚乙烯醇透明颗粒逐渐消失,同时水逐渐变得透明且粘稠;
2)待透明颗粒完全溶解,再继续水浴加热8-20分钟,蒸发掉多余的水分,使PVA含水量为60%-70%;
3)逐滴加入40%~60%预先配制好的6-7mol/L的KOH;得到PVA溶液;
4)将步骤3)的PVA溶液放置于室温下让其自然冷却,PVA溶液逐渐变成冻状固体,在其没有完全变成冻状固体时,把它滴入到电池外壳中,进行最后后续的封装。
7.根据权利要求1所述的一种准固态电解质PVA-锌-空气电池,其特征在于:所述锌电极的制备方法,其步骤为:
1)以锌粉为材料,添加2%~5%的粘结剂与造孔剂,并加入3%~5%缓蚀剂减少锌的自腐蚀;
2)均匀搅拌后压片成型,然后压片厚度约为1~1.5mm;放在密封干燥处备用。
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