[发明专利]一种气体扩散电极的制备方法、以及其应用

说明书

本发明公开一种气体扩散电极的制备方法、以及其应用，该制备方法包括以下步骤：S10、在集流层原料表面涂设导电聚合物分散液，得到集流层；S20、在集流层的一侧涂设疏水透气层原料，得到疏水透气层；S30、在集流层的另一侧涂设催化层原料，得到催化层；S40、将疏水透气层、集流层和催化层组成的复合层材料进行热压处理，然后在200～400℃下烧结，得到气体扩散电极。通过在集流层原料表面涂设导电聚合物，并将疏水透气层、集流层和催化层组成的复合层材料进行热压处理，使催化层、疏水透气层和集流层间的导电聚合物熔融粘连，从而提升了气体扩散电极的层间密合度，进而增强了气体扩散电极在强腐蚀性环境下、大电流密度运行时的稳定性。

技术领域

本发明涉及气体扩散电极技术领域，特别涉及一种气体扩散电极的制备方法、以及其应用。

背景技术

金属-空气电池具有能量密度高、比容量高、使用安全性高的优点，是一种具有极好的应用前景的新能源电池。电化学制氧/除氧技术是通过电化学反应将氧气从电解池的阴极端迁移到阳极端的新型技术，在食品保鲜、医疗保健等行业都有广阔的发展空间。在这两项技术中，气体扩散电极是其电解池的核心组件，在促进气体反应物传输及提供高效反应活性位点上都起到了至关重要的作用。

由于这两项技术中所用的电解质均为强碱性，因此对应的气体扩散电极需要有良好的耐碱腐蚀能力，使电极在强碱性环境、以及大电流密度工作时依然能够保持良好的结构稳定性。现有的气体扩散电极通常仅通过机械作用将集流层与催化层、防水透气层结合，该方法制得的气体扩散电极层间密合度欠佳，在长期于强腐蚀性环境下、以及大电流密度运行时容易发生催化层和疏水透气层的剥离甚至脱落。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种气体扩散电极的制备方法、以及其应用，旨在解决现有气体扩散电极的结构稳定性差的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种气体扩散电极的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

S10、在集流层原料表面涂设导电聚合物分散液，然后烘干，得到集流层；

S20、在所述集流层的一侧涂设疏水透气层原料，然后烘干，得到疏水透气层；

S30、在所述集流层的另一侧涂设催化层原料，然后烘干，得到催化层；

S40、将所述疏水透气层、集流层和催化层组成的复合层材料在100～150℃下进行热压处理，然后在200～400℃下烧结1～3h，得到气体扩散电极。

可选地，在步骤S10中：

所述集流层原料为金属丝网或泡沫金属；和/或，

所述导电聚合物分散液中的导电聚合物包括聚苯胺、聚吡咯和聚乙炔中的至少一种；和/或，

所述集流层上负载的导电聚合物质量为1～2.5mg/cm²。

可选地，在步骤S20之前，还包括以下步骤：

将碳材料粉碎过筛后，将其与溶剂混匀，得到混合溶液；

将所述混合溶液进行打浆处理，得到粒径小于15μm的碳材料浆料；

将疏水聚合物和造孔剂加入到所述碳材料浆料中，在12000～20000rpm下打浆2～5h，得到粒径小于15μm的浆料；

将所述浆料在50～90℃下烘烤至糊状物，得到疏水透气层原料。

可选地，所述碳材料包括导电炭黑、碳纳米管和乙炔黑中的至少一种；和/或，

所述溶剂包括水、无水乙醇、正丙醇和异丙醇中的至少一种；和/或，

所述疏水聚合物包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟苯乙烯和四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物中的至少一种；和/或，