[发明专利]金属-空气电极

说明书

本发明提供了一种空气电极的制备方法，包括以下步骤：1)首先将碳材料和溶剂搅拌混合均匀，再加入粘结剂和改性聚硅氧烷，搅拌混合均匀，得防水浆料；2)将催化剂、碳材料和溶剂搅拌混合均匀，再加入粘结剂和改性聚硅氧烷，搅拌混合均匀，得催化浆料；3)在集流体一面涂覆步骤1)中的防水浆料，液压成型，再在集流体另一面涂覆步骤1)中的防水浆料，液压成型，干燥得到防水透气层；4)将步骤2)中制备的催化浆料喷涂于其中一防水透气层一侧，干燥后烧结，制得空气电极。该空气电极的耐水性、透气性及防渗透性能好，且能提升空气电池的电极寿命及电性能，另，本发明还提供了一种具有上述空气电极的金属‑空气电池，提高空气电池的寿命及电性能。

技术领域

本发明涉及空气电池领域，具体涉及一种空气电极的制备方法。

背景技术

金属-空气电池是以电极电位较负的金属如镁、锌、铝、铁等作负极，以空气中的氧或纯氧作正极的活性物质。其具有比能量高、比功率大、安全环保、价格便宜等诸多优点。电池在放电过程中，金属阳极被氧化，电子通过外电路流向阴极，氧气通过空气阴极进入电解液到达反应界面发生还原反应而释放出电能。电解液一般为碱性溶液，如NaOH或KOH溶液等。金属-空气电池中的空气电极对透气性、防水性、导电性要求高，而空气电极中的防水透气层对上述要求起主导作用。现有的空气电极的制备工艺中，防水透气层不管是采取辊压工艺或是液压工艺成膜，经施工后，都需经过溶剂蒸发、浆料流动的成膜过程，由于溶剂蒸发，浆料与集流体的润湿程度不同往往造成防水层出现张力梯度，以及浆料流动性差来不及流平，从而导致防水透气层出现内部分布不均甚至龟裂纹，一旦出现这种现象，防水透气层的耐水性会下降，这也将直接导致空气电极的使用寿命下降，内部分布不均则导致空气电极在量产时无法保证生产稳定性。

因此，亟需提供一种空气电极的制备方法，使得用该制备方法制造出来的空气电极，其防水透气层的内部分布一致，从而保证空气电极量产时的品质稳定性，提升其连续工作寿命。

发明内容

本发明的目的之一在于，提供一种空气电极的制备方法，通过该方法制备的空气电极的耐水性、透气性及防渗透性能好，且能提升空气电池的电极寿命及电性能。

本发明的另一目的在于，提供一种金属-空气电池，以上述空气电极的制备方法制备出的空气电极作为正极，提升金属-空气电池的连续工作寿命及电化学性能。

为实现上述目的，本发明提供了一种空气电极的制备方法，包括以下步骤：

1）制备防水浆料，首先将碳材料和溶剂搅拌混合均匀，然后加入粘结剂和改性聚硅氧烷，再搅拌混合均匀，得到防水浆料；

2）制备催化浆料，首先将催化剂、碳材料和溶剂搅拌混合均匀，然后加入粘结剂和改性聚硅氧烷，再搅拌混合均匀，得到催化浆料；

3）在集流体一面涂覆步骤1）中制备的防水浆料，并液压成型，再在集流体另一面涂覆步骤1）中制备的防水浆料，并液压成型，干燥一段时间，得到防水透气层；

4）将步骤2）中制备的催化浆料喷涂于其中一防水透气层一侧，干燥一段时间后进行烧结，制得空气电极。

与现有技术相比，由于本发明的防水浆料中含有改性聚硅氧烷，其具有减慢防水浆料中溶剂的挥发速度，同时降低浆料粘度、提高浆料的流动性，以及降低浆料界面张力的作用，从而使得制备出的防水透气层内部分布保持均匀一致，呈现出平滑，无龟裂纹的表面；本发明的空气电极的制备方法在防水透气浆料和催化浆料的制备过程中添加微量的改性聚硅氧烷，制备方法简单，成本低；制备出的防水透气层耐水性、透气性及防渗透性能好，集流体的两侧均设有防水透气层，在通电的条件下，避免了集流体与空气或电解液的接触和反应，增强对集流体的保护，延长了集流体的使用寿命，从而提升了空气电极的工作寿命，在大量生产时，本发明制备出的防水透气层内部分布均匀一致，保证了空气电极在量产时的稳定性。