[发明专利]一种3D打印用铝空气电池铝阳极浆料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种3D打印用铝空气电池铝阳极浆料及其制备方法与应用，该浆料包括金属混合粉末以及浆液，金属混合粉末与浆液的比例为1g：0.3～1.2mL，浆液包括防氧化剂、分散剂、有机溶剂、有机粘接剂，金属混合粉末包括Sn、In、Mg，余量为纯度≥99.99％的Al，浆料粘度为1～100Pa·s；该浆料的制备方法包括以下步骤：(1)取金属粉末，将金属粉末与无水乙醇混合球磨；(2)将球磨后的混合溶液干燥至酒精完全挥发，得到干燥金属混合粉末；(3)向干燥金属混合粉末中加入抗氧化剂、分散剂、有机溶剂和有机粘接剂球磨，得到浆料；该浆料能够应用在3D打印铝空气电池铝阳极中。该浆料能够增加阳极的孔隙率、降低铝阳极的自腐蚀、性能稳定、提高阳极利用率。

技术领域

本发明涉及一种浆料及其制备方法与应用，更具体的，涉及一种3D打印用铝空气电池铝阳极浆料及其制备方法与应用。

背景技术

金属-空气电池是一种介于原电池与燃料电池之间的“半燃料”电池，具有性能优良、结构简单、其容量大、比能量高、成本低、放电稳定、安全可靠且绿色环保的特点，铝-空气电池能量密度高、电化学当量高、可循环再生且无毒无污染，在金属-空气电池领域具有明显的优势。但是，由于铝易氧化，铝阳极存在很多问题，其一，由于铝表面存在着一层钝化膜，会导致铝电极电位升高，电池电压下降；其二，铝表面的氧化膜遭到破坏后会导致大量氢气析出，导致电池自腐蚀放电严重。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能够降低铝阳极的自腐蚀、提高铝阳极的析氢过电位、提高阳极利用率的3D打印用铝空气电池铝阳极浆料，本发明的另一目的是提供该浆料的制备方法，本发明的目的是提供该浆料的应用。

技术方案：本发明所述的3D打印铝空气电池铝阳极用浆料，包括金属混合粉末以及浆液，金属混合粉末与浆液的比例为1g：0..3～1.2mL，浆液包括防氧化剂、分散剂、有机溶剂、有机粘接剂，防氧化剂和分散剂的体积比为1～3：3～1，有机溶剂和有机粘接剂的体积比为1～4：1，金属混合粉末以质量分数百分比计，包括0.05～0.25％Sn、0.05～0.25％In、0.2～0.6％Mg，余量为纯度≥99.99％的Al，浆料粘度为1～100Pa·s。

其中，金属混合粉末中各金属粉末粒径为20-100μm；防氧化剂为茶多酚、叔丁基对苯二酚、丁基羟基茴香醚或二丁基羟基甲苯；分散剂为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯或聚乙二醇；有机溶剂为苯、甲苯、甲醇或丙酮；有机粘接剂为乙基纤维素、丙烯酸铵或甲基丙烯酸铵。

本发明所述的3D打印铝空气电池铝阳极用浆料的制备方法，包括以下步骤：

(1)取金属粉末Sn、In、Mg和Al，将金属粉末与无水乙醇混合，置于球磨罐中球磨；

(2)将球磨后的混合溶液干燥至酒精完全挥发，得到干燥金属混合粉末；

(3)向干燥金属混合粉末中加入抗氧化剂、分散剂、有机溶剂和有机粘接剂，置于球磨罐中球磨，得到浆料。

其中，步骤1～3在充满氮气的密封手套箱中完成，步骤1和步骤3中球磨时使用直径为5-10mm的Si₃N₄球作为研磨介质，球磨速度为400-800r/min，步骤1 中金属粉末与无水乙醇使用量为1g：0.5～1mL。

本发明所述的3D打印铝空气电池铝阳极用浆料能够应用在3D打印铝空气电池铝阳极中。

其中，将浆料装入挤出式3D打印机料腔，依据计算机预先设计图形进行打印，所述3D打印机喷嘴直径为0.1～1.5mm，挤出速率为1～10cm³/min，打印速度为5～50mm/s，打印层厚为200～400μm，激光功率为1～20W。