[其他]扣式锌空气电池空气电极制作工艺

说明书

本发明属于化学电源。

扣式锌空气电池具有比能量高、材料来源丰富、成本低等优点，是近年来发展的一种具有较好应用前景的微型电池。这种电池的空气电极的制作工艺，在已有技术，例如天津大学的发明专利申请CN85100016“扣式空气电池中空气电极的工艺”、《电池》1986年第三期等文献中已经提出过。这些已有技术中，空气电极通常是由不锈钢（或镍）金属集流网、催化层和防水透气层组成的，其中催化层是以银或二氧化锰为催化剂，以活性炭为主体，加入少量粘结剂聚四氟乙烯乳剂构成的，防水透气层是由多孔聚乙烯或高度纤维化的聚四氟乙烯构成。具体制作工艺虽有多种，但迄今为止，用这种已有技术制作的扣式锌空气电池，其公称电压仅为1.40V，15kΩ负荷电压为1.20V～1.35V，仅能在助听器之类的微型电器上获得应用，而有着广阔市场的微型计算器和电子手表等微型电器要求电池公称电压为1.5V，工作电压大于1.35V。因而现有技术制作的扣式锌空气电池不能在微型计算器和电子手表中获得应用。而且这些现有技术中空气电极的制作工艺也较复杂，工序多，成本高。现有技术中没有发现与本发明相同的工艺。

本发明的目的在于针对上述问题，提供一种空气电极新工艺方法，使扣式锌空气电池开路电压稳定在1.5V以上，4.7kΩ负荷电压在1.35V以上。

本发明的空气电极直接由催化层与防水透气层构成，催化层由载体导电材料（胶体石墨、乙炔黑，活性炭）和催化剂（二氧化锰）组成，防水透气层采用多层聚四氟乙烯薄膜组成。本发明的空气电极中的催化层是采用下述工艺方法制得的：将100克电解二氧化锰，加入0～20克胶体石墨粉、0～10克乙炔黑、0～20克活性炭、1～5克聚四氟乙烯粉料倒入球磨坛中，连续球磨数小时后，加入少量1∶1的氢氧化钾溶液或蒸馏水，然后加压成形，压力不能过大，压成不同直径的圆形或其它形式的片状，即制得催化层。

本发明中的防水透气层是采用市售0.15毫米厚的普通聚四氟乙烯薄膜，多层叠合冲制成与催化层外型尺寸相同的片状而制成的。

本发明的另一特点是不采用金属集流网，直接将制得的催化层和防水层薄片分别装入电池的钢壳体内，使催化层与钢壳体直接接触，借助压力使接触良好。

本发明采用的空气电极制作工艺，大幅度改善了扣式锌空气电池的微安级放电性能，提高了电池的开路电压和放电电压，可使电池的开路电压稳定在1.5V以上，在4.7kΩ负荷时放电电压稳定在1.35V以上，从而使扣式锌空气电池接近了锌银电池的电压性能，比碱锰扣式电池具有更好的电压特性和更大的容量，扩大了扣式锌空气电池的应用范围，可以取代锌银扣式电池和碱锰扣式电池，节约大量贵金属白银。还可以减少工序，简化生产工艺，提高工效，降低成本。采用本发明制造的扣式锌空气电池可用于计算器、电子手表等微型电器中。

图1是采用本发明方法制得的空气电极的JQF6m₂扣式锌空气电池在5.1kΩ定电阻负荷连续放电时测得的电压曲线。电池的开路电压为1.56V，放电电压平稳段为1.38V。

采用本发明的方法，以JQF6m₂规格的扣式锌空气电池为例，将按上述工艺制得的催化层压成厚度为1.5+0.1毫米、直径φ11.0毫米的圆片，防水透气层冲制成直径φ11.0毫米的圆片，然后将二种薄片分别装入φ11.6×5.4毫米电池壳体内，使催化层与壳体接触，再加上适当压力使接触良好，即可制得JQF6m₂规格的扣式锌空气电池的空气电极。如果将催化层和防水透气层冲制成其它厚度、直径的圆片，就可制得不同直径规格的扣式锌空气电池的空气电极。