[发明专利]一种铁氮碳催化剂金属空气电池阴极催化层的制备方法

摘要

本发明公开了一种可用于金属空气的铁氮碳催化剂阴极催化层的制备方法。在导电的短切碳纤维中加入铁氮碳催化剂、造孔剂和有机溶剂进行混合，并在冰浴条件下搅拌30～60分钟，制成含铁氮碳催化剂的催化层浆料，然后加入聚合物粘结剂在50～90℃水浴条件下搅拌，直至聚合物粘结剂絮凝，将催化层浆料调成膏状物；在40～90℃将膏状物在加温滚压机上反复滚压多次，每次都逐渐减小辊轴间隙，直至最终得到厚度在0.1～0.4mm范围内的催化层薄膜；在200到400℃的范围内烧结催化层薄膜约0.5～4小时，最终得到具有憎水性的金属空气电池阴极催化层。本制备方法简单，适合批量化生产。本工艺制备的金属空气电池阴极催化层具有高活性、高稳定性，催化层厚度很薄且可控，具有丰富的孔结构，改善了气体传质效果，提高了铁氮碳催化剂的利用率，有利于金属空气电池系统的高度集成。

主权项

一种铁氮碳催化剂金属空气电池阴极催化层的制备方法：所述金属空气电池的空气阴极催化层包括催化剂、导电碳材料、憎水粘结剂。其特征在于：所述铁氮碳催化剂金属空气电池阴极催化层是由催化剂、导电碳材料、憎水粘结剂、有机溶剂、造孔剂混合成的膏状物在滚压机上滚压成薄膜，经热处理而成。具体制作工艺为：1).催化层浆料的制备：(1)将一定量的导电碳材料放入烧杯中，(2)接着加入6～8倍导电碳材料体积的有机溶剂，并在冰浴条件下搅拌30～60分钟，获得导电碳材料均匀悬浮分布的浆液，(3)加入催化剂，并在冰浴条件下搅拌30～60分钟，所加入催化剂质量为导电碳材料的质量的1/10～1/2，(4)加入造孔剂，并在冰浴条件下搅拌15～30分钟，所加入造孔剂质量为催化剂和导电碳材料的总质量的1/4～1/2；2).加入憎水的聚合物粘结剂，在50～90℃水浴条件下搅拌，直至聚合物粘结剂絮凝不与烧杯壁粘连为止，将催化层浆料调成膏状物。所加憎水的聚合物粘结剂的质量为催化剂和导电碳材料的总质量的1/6～1/2；3).将膏状物在加温双辊滚压机上反复滚压10～15次，滚压机的温度为40～90℃，每次都逐渐减小辊轴间隙，直至最终得到厚度在0.1～0.4mm范围内的催化层薄膜；4).将催化层薄膜在200到400℃的范围内烧结约0.5～4小时，最终得到具有憎水性的金属空气电池阴极催化层。