[发明专利]一种基于气凝胶电解质的柔性铝空气电池及其制备方法

摘要

一种基于气凝胶电解质的柔性铝空气电池及其制备方法，与传统铝空气电池相比，基于气凝胶电解质的铝空气电池使用的是全固态碱性气凝胶电解质，通过丝网打印方法在玻璃基底表面打印未干漂白桦木硫酸盐浆，并冷凝干燥呈多孔气凝胶态，浸于碱性电解质溶液中使其充分吸收电解液，如同吸满水的固态海绵，可从根本上解决传统铝空气电池电解液泄漏的问题，制备完成的气凝胶铝空气电池具有良好的柔韧性。与普通凝胶固态铝空气电池相比，由于气凝胶孔隙率极高，不仅能够容纳较多的电解液，且带电离子在高孔隙率的气凝胶材料中扩散迁移率更高，电导率高于普通凝胶态电解质，因而，本发明可制备超薄柔性、高电导率的铝空气电池。

主权项

1.一种基于气凝胶电解质的柔性铝空气电池，其特征在于，所述的基于气凝胶电解质的柔性铝空气电池从上至下依次由集流体（1）、铝箔金属阳极（2）、气凝胶电解质（3）、碳膜空气阴极（4）层叠而成，所述的基于气凝胶电解质的柔性铝空气电池通过以下步骤制备：（1）将集流体与铝箔金属阳极贴合，辊压成0.03‑0.06mm的薄片；（2）气凝胶电解质的制备：通过丝网打印的方法在玻璃基板表面打印10‑15μm厚的液态凝胶，将其真空冷冻干燥至玻璃基板表面液态凝胶形成孔隙率为90%‑98%的气凝胶，配制25℃条件下pH值为14.3的KOH水溶液，并向KOH水溶液中添加0.3‑1.5g的ZnO，水浴超声振荡10‑15分钟，得到澄清透明的碱性水溶液，将玻璃基底及其表面的气凝胶共同浸润在澄清的碱性水溶液中，2‑3分钟后将气凝胶从玻璃基板表面剥离，继续浸润8‑12分钟，使气凝胶充分吸收碱性水溶液以形成气凝胶电解质；（3）碳膜空气阴极的制备：将电极材料活性炭、乙炔黑、二氧化锰MnO2、氧化锶SrO、三氧化二镧La2O3、碳纳米管、聚合物粘结剂聚偏氟乙烯PVDF，按照质量分数40 wt%、10 wt%、10 wt%、2 wt%、8 wt%、10 wt%、20 wt%混合，研磨8‑15分钟至充分混合均匀，而后加入有机溶剂N‑甲基吡咯烷酮NMP形成空气电极的悬浊液，将制备完成的悬浊液均匀地喷涂在玻璃基底表面,将喷涂后的玻璃基底浸于蒸馏水中，2‑3分钟后可轻松将电极材料从玻璃基底表面剥离，将电极材料平铺在滤纸表面，使用真空吸盘抽滤其中残留的水分及NMP溶液；（4）柔性铝空气电池的封装：在气凝胶电解质的一侧贴合碳膜空气阴极，在气凝胶电解质另一侧贴合铝箔金属电极和集流体辊压的薄片，使用聚乙烯PE薄膜封装。