本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種空氣電極及其制備方法，該電極包括依次熱壓貼合的催化層、第一防水碳粉層、集流體層和第二防水碳粉層，所述防水碳粉層包含乙炔黑、高密度低壓聚乙烯；所述催化層包含活性炭、乙炔黑和高密度低壓聚乙烯。該電極的制備方法將防水碳粉層與催化層的制備工藝一體化，并且將傳統(tǒng)的催化膜改制成催化粉。本發(fā)明專利技術(shù)的空氣電極本防水碳粉層與催化層貼合的較牢固，在長(zhǎng)期的放電循環(huán)過(guò)程中，空氣電極上的防水碳粉層與催化層不易分離，從而也延長(zhǎng)了電池的循環(huán)使用壽命。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于電化學(xué)
，尤其涉及。
技術(shù)介紹
目前，鋅空氣電池產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程中比較成熟的空氣電極制造，是以熱壓性空氣電極為主。其中空氣電極包括防水層、催化層、集流體三部分。防水層一般是由導(dǎo)電碳黑和氯化乙烯或樹(shù)脂合成；催化層一般由催化劑、分散液、和造孔劑合成之后，將輥碾機(jī)加熱至750C ±10°C后，輥碾成膜；集流體是有金屬網(wǎng)或泡沫狀金屬片制成。之后用熱壓機(jī)將防水層、集流體、防水層、膜狀催化層按順序重疊平鋪熱合成型。這種空氣電極制作工藝簡(jiǎn)單，便于批量化而且成本低廉。但是在長(zhǎng)期的放電循環(huán)過(guò)程中，平均循環(huán)使用< 200次，就會(huì)出現(xiàn)空氣電極上的防水層與催化層會(huì)產(chǎn)生分離現(xiàn)象，導(dǎo)致空氣電極有效放電面積減小影響整體電池放電能力和容量，同時(shí)也縮短了電池的循環(huán)使用壽命。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)旨在克服以上現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種防水層與催化層不易分離的空氣電極，進(jìn)而提聞電極的循環(huán)使用壽命。本專利技術(shù)的另一目的是提供一種空氣電極的制備方法。本專利技術(shù)解決技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案本專利技術(shù)的空氣電極，包括依次熱壓貼合的催化層、第一防水碳粉層、集流體層和第二防水碳粉層，所述防水碳粉層包含乙炔黑和高密度低壓聚乙烯；所述催化層包含活性碳、乙炔黑和高密度低壓聚乙烯。進(jìn)一步地，所述集流體層上至少設(shè)置一個(gè)引出極耳。能夠?qū)⒖諝怆姌O的電流有效的導(dǎo)出，并方便與外部相連。進(jìn)一步地,所述空氣電極的各層總厚度為I. 5 7mm。本專利技術(shù)的空氣電極的制備方法為將粉狀催化層、粉狀第一防水碳粉層、集流體和粉狀第二防水碳粉層順序重疊平鋪后，用熱壓機(jī)熱壓貼合。本專利技術(shù)所述的空氣電極的制備方法，具體包括如下步驟a、防水碳粉的制備11)、將乙炔黑、高密度低壓聚乙烯和煤油按重量比(6 8) I (10 20)的比例混合；12)、將步驟11)中制得的混合物在溫度90 145°C下再次混合；13)步驟12)中制得的混合物中的部分煤油排出，使混合物中煤油含量按重量計(jì)降至15 50% ；14)步驟13)中排油后的混合物粉碎、過(guò)篩制得防水碳粉；b、催化粉的制備21)、將活性碳與乙炔黑按重量比(2 4) I進(jìn)行混合后，粉碎得混合物I ;22)、將混合物I與催化劑按重量比I : (O. 9 I. 2)得混合物II，將混合物II、高密度低壓聚乙烯、煤油按重量比(7 9) I (14 16)的比例混合，得混合物III ;23)將混合物III中的部分煤油排出，使混合物中煤油含量降至15 50%得混合物IV ；24)將混合物IV粉碎、過(guò)篩制得催化粉；C、熱合空氣電極將粉狀催化層、粉狀第一防水碳粉層、集流體和粉狀第二防水碳粉層順序重疊平鋪后，用熱壓機(jī)在壓力35 55kg/mm2，溫度為180 220°C下熱壓貼合；d、萃取造孔將步驟c中熱壓貼合后的空氣電極中的煤油萃取出去并造孔、干燥制得所述空氣電極。進(jìn)一步地，步驟c中熱壓貼合時(shí)防水碳粉的總重量與催化粉的重量比為10 I。進(jìn)一步地，步驟11)中將乙炔黑、高密度低壓聚乙烯和煤油按重量比7 I 15的比例混合。進(jìn)一步地，步驟22)中將混合物I與催化劑按重量比I : I混合得混合物11，將混合物II、高密度低壓聚乙烯、煤油按重量比8 I 15的比例混合，得混合物III。進(jìn)一步地,步驟21)中，活性碳與乙炔黑重量比為3 I。進(jìn)一步地，步驟c中所述的熱壓貼合，被壓物所受力為35 55kg/mm2，保壓10分鐘，熱壓溫度為180 220°C。進(jìn)一步地，所述過(guò)篩均過(guò)30目篩。本專利技術(shù)的有效效果如下本專利技術(shù)的空氣電極由于防水碳粉層和催化層都含有高密度低壓聚乙烯，組分高密度低壓聚乙烯在空氣電極里起到粘接作用，并且將催化粉與防水碳粉直接熱壓貼合，兩層由于熱壓完全融為一體，連接牢固，不易分離，所以能夠大大的提高空氣電極的使用壽命，平均循環(huán)使用壽命在350次以上。附圖說(shuō)明圖I為本專利技術(shù)空氣電極的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本專利技術(shù)空氣電極的主視結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)記示意為1 :催化層；2 :第一防水碳粉層；3 :引出極耳；4 :集流體層；5 第二防水碳粉層。具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述，以下實(shí)施方式用于解釋本專利技術(shù)，但不用來(lái)限制本專利技術(shù)的保護(hù)范圍。實(shí)施例I如圖I、圖2所示，本實(shí)施例的空氣電極，包括依次熱壓貼合的催化層I、第一防水碳粉層2、集流體層4和第二防水碳粉層5，所述集流體層4上設(shè)置一個(gè)引出極耳3。本實(shí)施例中的空氣電極的制備方法如下a、防水碳粉的制備11)將乙炔黑(焦作市和興化學(xué)工業(yè)有限公司，型號(hào)50%壓縮量乙炔黑)與高密度低壓聚乙烯(北京東方石油化工有限公司助劑二廠，型號(hào)LD0020(30目))和煤油依次按重量比7 I 15的比例混合；12)用加熱器將步驟11)中所得混合物加熱至100°C，并不停攪拌混合物，I小時(shí)后停止加熱，繼續(xù)攪拌20分鐘，之后常溫冷卻至環(huán)境溫度；13)將降至環(huán)境溫度的混合物放在油壓機(jī)上排出煤油，使混合物中的煤油含量降M 42% ；14)將上步驟加工完成的混合物用粉碎機(jī)粉碎之后過(guò)30目篩，得到粒度小于30目的粉末，防水碳粉制備完畢。b、催化粉的制備21)將型活性碳(邵武市保衡化工有限公司，型號(hào)BH-V型椰殼活性炭)與乙炔黑按重量比3 I的比例進(jìn)行混合，放入球磨機(jī)中球磨24小時(shí)之后取出；22)將上步驟的混合物與催化劑按重量比I : I的比例進(jìn)行混合，將混合物與高密度低壓聚乙烯和煤油按重量比8 I 15的比例進(jìn)行混合；23)將上一個(gè)步驟制得的混合物中的部分煤油排出，使混合物中煤油含量降至42% (按重量計(jì))；24)將上步驟加工完成的混合物用粉碎機(jī)粉碎之后過(guò)30目篩，得到粒度小于30目的粉末，催化粉制備完畢。C、熱合空氣電極將防水碳粉、集流體(金屬網(wǎng)或金泡沫狀金屬帶)、防水碳粉、催化粉順序重疊平鋪，其中防水碳粉總重量與催化粉總重量比為10 1，之后用熱壓機(jī)加壓，被壓物所受力為40kg/mm2，保壓10分鐘，其中熱壓機(jī)的上、下板溫度為200°C，熱壓機(jī)泄壓，取出被壓物修邊后，得到防水催化一體的空氣電極。d、萃取造孔(1)將空氣電極完全浸泡與丙酮中48小時(shí)，萃取出催化防水一體空氣電極中的煤油；(2)浸泡48小時(shí)后,取出催化防水一體的空氣電極,并放入電熱鼓風(fēng)干燥箱中(鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)溫度設(shè)定為70°C )鼓風(fēng)干燥10小時(shí)后取出，得到制作完畢的催化防水一體空氣電極。經(jīng)試驗(yàn)，本實(shí)施例制得的空氣電極，循環(huán)使用壽命370次。實(shí)施例2本實(shí)施例的空氣電極，包括依次熱壓貼合的催化層I、第一防水碳粉層2、集流體層4和第二防水碳粉層5，所述集流體層4上設(shè)置兩個(gè)個(gè)引出極耳3。本實(shí)施例中的空氣電極的制備方法如下a、防水碳粉的制備11)將乙炔黑(焦作市和興化學(xué)工業(yè)有限公司，型號(hào)50%壓縮量乙炔黑)與高密度低壓聚乙烯(北京東方石油化工有限公司助劑二廠，型號(hào)LD0020(30目))和煤油依次按重量比6 I 20的比例混合；12)用加熱器將步驟11)中所得混合物加熱至90°C，并不停攪拌混合物，I小時(shí)后停止加熱，繼續(xù)攪拌20分鐘，之后常溫冷卻至環(huán)境溫度；13)將降至環(huán)境溫度的混合物放在油壓機(jī)上排出煤油，使混合物中的煤油含量降至 15% ；14)將上步驟加工完成的混合物用粉碎機(jī)粉碎之后過(guò)50目篩，得到粒度50目以下的粉末，防本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種空氣電極，包括依次熱壓貼合的催化層、第一防水碳粉層、集流體層和第二防水碳粉層，其特征在于：所述防水碳粉層包含乙炔黑和高密度低壓聚乙烯；所述催化層包含活性碳、乙炔黑和高密度低壓聚乙烯。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉偉春，劉鵬飛，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京九能京通新能源科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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