CN107342423B - 空气电极极片及其制备方法和空气电池 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种空气电极极片及其制备方法和空气电池，空气电极极片包括导电骨架、催化剂层和胶水层；导电骨架为泡沫状；催化剂层为粉末层，催化剂层贴于导电骨架外部；胶水层为网状并包裹所述导电骨架层和催化剂层，且胶水层为固态。空气电极极片及其制备方法和空气电池本发明空气电极极片及其制备方法和空气电池，空气电极由导电骨架结合催化剂和胶水构成，结构稳固、防水性能好，导致该空气电极使用寿命长；而且通过该方法能够快速高效的制备构成上述空气电极的极片。

Description

空气电极极片及其制备方法和空气电池

技术领域

本发明涉及到金属空气电池领域，特别是涉及到一种空气电极极片及其制备方法和空气电池。

背景技术

目前，金属空气电池由正极的空气电极、负极金属、电解液构成。其中空气电极是决定电池性能的关键因素。当前技术制造的空气电极虽然具有催化性能，但是寿命不长；究其原因是因为电解液完全覆盖催化剂的活性点位。因此，要延长空气电池的寿命，就要阻止电解液完全覆盖催化剂表面。

现有空气电极生产技术是将催化剂、粘结剂、导电剂、增稠剂这几种物质一起搅拌均匀，然后涂布烘干制作成空气电极。这样做不但防水效果差，而且内阻高。用的材料也较多。

发明内容

本发明的主要目的为提供一种能够生产出使用寿命较高的空气电极极片及该空气电极极片的制备方法和具有该空气电极极片的空气电池。

本发明提出一种空气电极极片，空气电极极片包括导电骨架、催化剂层和胶水层；导电骨架为泡沫状；催化剂层为粉末层，催化剂层贴于导电骨架外部；胶水层为网状并包裹所述导电骨架层和催化剂层，且胶水层为固态。

进一步地，导电骨架为泡沫状的导电物质；导电物质为镍、碳或铁。

进一步地，胶水耐酸碱且耐热，其耐热温度范围为200℃以上。

进一步地，胶水为苯橡胶或聚四氟乙烯。

还揭示了一种上述的空气电极极片的制备方法，包括以下步骤：

将催化剂粉末和水一起搅拌均匀，形成混合物；

将混合物过滤得到浆状物；

将浆状物涂布在导电骨架上；

将涂布有浆状物的导电骨架烘干形成第一阶段的极片；

将第一阶段的极片侵入胶水混合物中，在第一阶段的极片上附着胶水；

将附有胶水的第一阶段的极片取出后烘干，得到烘干的第二阶段的极片。

进一步地，将附有胶水的第一阶段的极片取出后烘干，得到烘干的第二阶段的极片的步骤之后还包括：

将烘干的第二阶段的极片压薄，得到第三阶段的极片。

进一步地，按体积，胶水混合物包括胶水20-25％和分散剂0.5-1％，其余为水。

还揭示了一种空气电池，其正极端包括一个或多个上述的空气电极极片。

本发明空气电极极片及其制备方法和空气电池，空气电池的正极包括一个或多个空气电极极片，空气电极极片由导电骨架结合催化剂和胶水构成，结构稳固、防水性能好，导致该空气电极使用寿命长；而且通过空气电极极片的制备方法能够快速高效的制备构成上述的空气电极极片。

附图说明

图1是本发明中空气电极极片截面结构示意图；

图2是本发明中空气电极极片的制备方法一实施例的步骤示意图；

图3是本发明中空气电极极片的制备方法另一实施例的步骤示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1，本发明揭示了空气电极极片一实施例，空气电极包括一个或多个空气电极极片，空气电极极片包括导电骨架1、催化剂层2和胶水层3；导电骨架1为泡沫状；催化剂层2为粉末层，催化剂层2贴于导电骨架1外部；胶水层3为网状包裹所述导电骨架1和催化剂层2，且胶水层3为固态。

泡沫状的导电骨架1即具备导电性能，又有利于与催化剂层2的粉末连接，而且质量轻，利用减轻空气电池的重量。

胶水层3网格装束缚催化剂层2，即可以增强空气电极的耐水性能，还可以满足了催化剂层2的工作需求(与水和氧气接触)，与过去的空气电极相比其防水性能增强，使用寿命更长。

在一些实施例中，导电骨架1为泡沫状的导电物质；导电物质为镍、碳或铁。

在本实施例中，胶水层3耐酸碱且耐热，其耐热温度范围为200℃以上，以适应空气电极的工作环境要求。

在本实施例中，构成胶水层3的胶水可以为苯橡胶或聚四氟乙烯，可以满足耐酸碱且在200℃以上耐热的条件。

参照图2，本发明还揭示了空气电极极片的制备方法，其一实施例包括以下步骤：

S1、将催化剂粉末和水一起搅拌均匀，形成混合物；

S2、将混合物过滤得到浆状物；

S3、将浆状物涂布在导电骨架1上；

S4、将涂布有浆状物的导电骨架1烘干形成第一阶段的极片；

S5、将第一阶段的极片侵入胶水混合物中，第一阶段的极片上附着胶水；

S6、将附有胶水的第一阶段的极片取出后烘干，得到烘干的第二阶段的极片。

采用该方法生产空气电极的极片，方法操作简单，生产效率高。

在上述步骤S1中，催化剂成粉末状，不但方便催化剂在空气电池工作时快速反应，而且可以方便将催化剂附着到电极上。

在上述步骤S2中，浆状物更容易附着到物体上，浆状物通过过滤的方式得到，简单方便。

在上述步骤S3中，部分浆状物可以通过缝隙侵入导电骨架1，催化剂与导电骨架1连接紧密；其中涂布是指将糊状聚合物、熔融态聚合物或聚合物熔液涂布于纸、布、塑料薄膜、固体条等上制得复合材料的方法。

在上述步骤S4中，第一阶段的极片为导电骨架1上附着催化剂的条形固体，第一阶段的极片中催化剂包裹导电骨架1构成催化剂层2。

在上述步骤S5中，第一阶段的极片侵入胶水混合物中后，胶水混合物包括胶水、水和分散剂，干燥的第一阶段的极片极易吸附胶水混合物中的胶水，分散剂使胶水均匀分散到水中，第一阶段的极片吸附的胶水较均匀。

在上述步骤S6中，烘干第一阶段的极片，其外侧的胶水凝固为网状分布的胶水层3；胶水层3能够增强极片的防水性能，步骤S6中得到的第二阶段的极片已经可以一片或者多片组合构成空气电池的空气电极，该空气电极为空气电池的正极。

参照图3，在本实施例中，步骤S6之后还包括：

S7、将烘干的第二阶段的极片压薄，得到第三阶段的极片。

在上述步骤S7中，将第二阶段的极片压薄可以减少极片内各组成间的空隙使各组成间接触更紧密，减少极片的电阻，还增强了极片的强度，而且还能使胶水层3粘贴更紧密；因此第三阶段的极片的导电性能优于第二阶段的极片，一片或者多片第三阶段的极片组合构成空气电池的空气电极。

在一些实施例中，按体积，胶水混合物包括胶水20-25％和分散剂0.5-1％，其余为水。

在本实施例中，按体积，胶水混合物包括胶水20％和分散剂1％，其余为水；胶水受分散剂的作用混合在水中，当经过步骤S4加工后的第一阶段的极片放入胶水混合物中后，干燥的第一阶段的极片吸水同时也将胶水吸附到表面，胶水成网状覆盖于极片表面，由于胶水有粘性，胶水吸附在极片上不易脱落，在经过烘干处理后胶水停留在极片的表面束缚极片的催化剂层2使催化剂层2中的催化剂不易脱落，使极片防水性能大大增强。

在一些实施例中，导电骨架1为泡沫状的导电物质；导电物质为镍、碳或铁；导电骨架1既具有导电性能，又具有耐酸碱性能，便于空气电极的工作。

本发明还公开了一种空气电池，其正极端包括一个或多个空气电极极片。

本发明空气电极极片及其制备方法和空气电池，空气电池的正极包括一个或多个空气电极极片，空气电极极片由导电骨架结合催化剂和胶水构成，结构稳固、防水性能好，导致该空气电极使用寿命长；而且通过空气电极极片的制备方法能够快速高效的制备构成上述的空气电极极片。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种空气电极极片，其特征在于，空气电极极片包括导电骨架、催化剂层和胶水层；

所述导电骨架为泡沫状；

所述催化剂层为粉末层，所述粉末层贴于所述导电骨架外部；

所述胶水层为网状并包裹所述导电骨架层和催化剂层，且所述胶水层为固态。

2.根据权利要求1所述的空气电极极片，其特征在于，所述导电骨架为泡沫状的导电物质；所述导电物质为镍、碳或铁。

3.根据权利要求1所述的空气电极极片，其特征在于，所述胶水层耐酸碱且耐热，其耐热温度范围为200°C以上。

4.根据权利要求3所述的空气电极极片，其特征在于，构成所述胶水层的胶水为苯橡胶或聚四氟乙烯。

5.一种权利要求1-4任一项所述空气电极极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将所述催化剂粉末和水一起搅拌均匀，形成混合物；

将所述混合物过滤得到浆状物；

将所述浆状物涂布在所述导电骨架上；

将涂布有浆状物的所述导电骨架烘干形成第一阶段的极片；

将所述第一阶段的极片侵入胶水混合物中，在所述第一阶段的极片上附着所述胶水；

将附有所述胶水的所述第一阶段的极片取出后烘干，得到烘干的第二阶段的极片。

6.根据权利要求5所述的空气电极极片的制备方法，其特征在于，所述将附有所述胶水的所述第一阶段的极片取出后烘干，得到烘干的第二阶段的极片的步骤之后还包括：

将烘干的所述第二阶段的极片压薄，得到第三阶段的极片。

7.根据权利要求5所述的空气电极极片的制备方法，其特征在于，按体积，所述胶水混合物包括胶水20-25%和分散剂0.5-1%，其余为水。

8.一种空气电池，其特征在于，其正极端包括一个或多个权利要求1-4任一项所述的空气电极极片。

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