[发明专利]便携式高效铝氧动力电池及其制作方法

说明书

本发明公开一种便携式高效铝氧动力电池及其制作方法，该方法包括以下制作步骤：将钙钛矿型锰氧化物、二氧化锰、导电剂、聚四氟乙烯乳液混合，用水分散打成浆料，将浆料涂覆在镍网两面烘干，通过反复辊压制得氧催化电极；采用铝合金金属片制作铝阳极板；将氢氧化钾、环糊精混合后制备成胶体电解质，通过辊压呈片状；将ABS与PC混合制备该动力电池的外壳；将氧催化电极以及铝阳极固定在外壳的电极反应腔中，将片状胶体电解质设置在氧催化电极与铝阳极之间；向外壳中注水之后，电极反应腔内氧催化电极、铝阳极以及胶体电解质之间形成电池通路，氧催化电极外侧的固态氧片缓慢释放氧气，为电池氧还原反应提供氧气，完成铝氧电池的发电过程。

技术领域

本发明涉及铝空气电池的技术领域，尤其涉及一种便携式高效铝氧动力电池及其制作方法。

背景技术

目前市面上使用的一次性电池能量密度低、电压不稳定、使用寿命短；随着技术的不断发展，对电池的要求也越来越高，近年来随着无人机市场的快速发展，现有的电池已不能满足市场的需求，而铝-空气电池是一种新型的具有高能量的化学电源，该类电池具备能量密度大、放电时间长、电压平稳、安全性能好、无污染、材料来源广泛、质量轻等众多优点，因而在各种水下电源、便携式电源、备用电源中已经有较为广泛的应用。

另外，一次性铝-空气电池具有使用寿命较长的优点，因此在合理价格范围内，将会大量被用到移动通讯设备中去。铝-空气电池符合电池行业的社会需求和发展趋势，其应用范围也将会延伸到各种社会领域中去。然而，目前的铝-空气电池主要采用银做催化剂，虽然催化活性很高，但是成本也很高，不适宜大规模生产；且所使用的电解液都为腐蚀性液体，不便于携带、贮存；铝阳极在电解液中容易产生析氢反应；氧催化电极通常是摄取空气中的氧气，限制了其应用范围。

发明内容

针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种工艺简单、成本低廉以及电池重量轻的便携式高效铝氧动力电池及其制作方法。

为了达到上述目的，本发明一种便携式高效铝氧动力电池，包括以下制作步骤：

氧催化电极的制作：将钙钛矿型锰氧化物、二氧化锰、导电剂、聚四氟乙烯乳液按比例混合，用溶剂分散打成浆料，将浆料涂覆在镍网两面烘干；在催化层的一面喷涂一层氧气扩散层，然后将聚四氟乙烯膜贴在上面，通过反复辊压制得氧催化电极；

铝阳极制作：采用铝合金金属片制作铝阳极板；

片状胶体电解质的生成：将氢氧化钾、环糊精混合后制备成胶体电解质，通过辊压呈片状；

固态氧片生成：将过氧碳酸钠与缓蚀剂、固化剂按比例混合，反复辊压成片状；

外壳的制作：采用ABS与PC混合原料经精密模具注塑成型制备电池的外壳；

动力电池的组装：将氧催化电极以及铝阳极固定在外壳的电极反应腔中，将片状胶体电解质设置在氧催化电极与铝阳极之间；将固态氧片设置在氧催化电极外侧空腔内组成单体电池；各单体电池按照电压要求组装成电池组；将整个电池组套装在外壳之内；

向外壳中注水之后，电极反应腔内氧催化电极、铝阳极以及胶体电解质进入反应状态，氧催化电极位置的氧气得到电子转换成氢氧根离子，铝阳极上的铝单质失去电子转换成正价铝离子，完成发电过程。

其中，该制作方法还包括生成固态氧片的过程，将过氧碳酸钠与缓蚀剂、固化剂按比例混合，反复辊压成固态氧片，固态氧片固定在外壳的氧气供应腔中，向电堆里面加水后固态氧片产生氧气。

其中，所述外壳包括多个电极反应腔以及多个氧气供应腔，电极反应腔与氧气供应腔间隔排布，每个电极反应腔中包括两块氧催化电极、两块胶体电解质以及一块铝阳极，相邻电极反应腔中的一块氧催化电极共用一块固态氧片，在反应过程中固态氧片释放的氧气分别移动到两边电极反应腔的氧催化电极上获取电子。