[发明专利]一种锌空气液流电池用空气电极结构及其制备方法

权利要求书

1.一种用于锌空气液流电池的空气电极的制备方法，其特征在于，所述空气电极依次包括氧析出催化层、第一防水透气层、具有三维网络多孔结构的集流体层、氧还原催化层、第二防水透气层，氧析出催化层和氧还原催化层分别位于集流体的两侧，氧析出催化层靠近电解液一侧，且氧析出催化层和集流体之间还包含第一防水透气层，氧还原催化层在靠近空气一侧直接与集流体接触，且通过第二防水透气层与空气接触；催化剂层主要是由对应的催化剂、第一导电剂和粘结剂组成，防水透气层均是主要由第二导电剂、高分子憎水材料组成；

包括以下步骤：

一、氧还原催化层制备过程如下：

(1)称量所需质量的第一导电剂和氧还原催化剂于一个试剂瓶中，加入所需质量的粘结剂，再加入一定量无水乙醇形成墨水溶液；

(2)氧还原催化剂墨水溶液超声，使分散均匀；

(3)氧还原催化剂墨水溶液磁力搅拌，使混合均匀；

(4)将氧还原催化剂喷涂于集流体相应位置；

(5)将喷好氧还原催化剂墨水的集流体放入真空干燥箱，真空干燥，形成氧还原催化层；

二、防水层制备过程如下：

(1)称量所需质量第二导电剂于一个试剂瓶中，加入所需质量高分子憎水材料，并加入一定量无水乙醇形成防水层墨水溶液；

(2)溶液先超声，紧接着，磁力搅拌；

(3)将防水层墨水溶液喷涂于氧还原催化层相应位置上，以形成第二防水层；

(4)将同样份量防水层墨水溶液喷涂于集流体另一面相应位置，以形成第一防水层；

(5)将喷好防水层墨水溶液的集流体放入真空干燥箱，真空干燥；

三、氧析出催化层制备过程如下：

(1)称量所需质量的第一导电剂和氧析出催化剂于一个试剂瓶中，加入所需质量的粘结剂，再加入一定量无水乙醇形成墨水溶液；

(2)氧析出催化剂墨水溶液超声，使分散均匀；

(3)氧析出催化剂墨水溶液磁力搅拌，使混合均匀；

(4)将氧析出催化剂喷涂于集流体另一面第一防水层相应位置上；

(5)将喷好氧析出催化剂墨水溶液的集流体放入真空干燥箱，真空干燥，形成氧析出催化层；

四、最后处理

最后将步骤三得到的集流体放入管式炉，氮气保护下，常温静置，再升温到200-300℃维持20-40min，接着，升温到350-450℃维持20-40min，使PTFE熔融覆盖于所在的表面，形成防水透气层。

2.按照权利要求1所述的一种用于锌空气液流电池的空气电极的制备方法，其特征在于，第一导电剂和对应催化剂质量比为3-5:1，粘结剂为Nafion，Nafion浓度为0.1-5wt.％；对应的催化剂和粘结剂Nafion质量比为5-15:1。

3.按照权利要求1所述的一种用于锌空气液流电池的空气电极的制备方法，其特征在于，氧析出催化剂是贵金属催化剂、非贵金属氧化物催化剂或非金属催化剂；氧析出催化剂的负载量为0.1-1.5mg/cm²；

氧还原催化剂是贵金属催化剂、非贵金属氧化物催化剂或非金属催化剂；氧还原催化剂的负载量为0.1-1.5mg/cm²。

4.按照权利要求1所述的一种用于锌空气液流电池的空气电极的制备方法，其特征在于，氧析出催化剂和氧还原催化剂质量比为1-3:3。

5.按照权利要求1所述的一种用于锌空气液流电池的空气电极的制备方法，其特征在于，第二导电剂和高分子憎水材料质量比为0.5-5:1；高分子憎水材料为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯和氟化乙烯丙烯中的一种或两种以上。

6.按照权利要求1所述的一种用于锌空气液流电池的空气电极的制备方法，其特征在于，第一导电剂为碳黑、碳纳米管、石墨烯中的一种或两种以上；其中第二导电剂为乙炔黑、碳纳米管、石墨烯中的一种或两种以上。

7.按照权利要求1所述的一种用于锌空气液流电池的空气电极的制备方法，其特征在于，高分子憎水材料为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯和氟化乙烯丙烯中的一种或两种以上。

8.按照权利要求1所述的一种用于锌空气液流电池的空气电极的制备方法，其特征在于，集流体可以为碳纸、碳布、碳毡、不锈钢网、金属网、泡沫金属；集流体是疏水的或是亲水的；集流体厚度为0.1-1mm。