CN109378489A - 一种电池阴极膜、其制备方法及金属空气电池 - Google Patents

一种电池阴极膜、其制备方法及金属空气电池 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种电池阴极膜、其制备方法及金属空气电池，属于电池技术领域。电池阴极膜的制备方法，包括如下步骤：将集流层置于疏水浆料中浸渍后第一次干燥得到疏水层。在疏水层的一表面喷涂催化浆料并使催化浆料吸附至疏水层的内部，后第二次干燥。此制备方法制备得到的电池阴极膜可以用来做金属空气电池，电池阴极膜的催化剂层能够渗透进入疏水层的内部，使其催化效果更好，得到的金属空气电池的电学性能更佳。

Description

一种电池阴极膜、其制备方法及金属空气电池
技术领域
本发明涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种电池阴极膜、其制备方法及金属空气电池。
背景技术
金属空气电池是一种介于原电池和燃料电池的“半燃料”电池，兼具原电池和燃料电池的特点，具有容量大、比能量高、成本低等优点，被认为是未来很有发展和应用前景的新型电池材料。金属－空气电池一般由空气阴极、电解液和金属阳极组成，金属阳极为商业的高纯铝和铝合金，因此，电池阴极直接决定了电池性能。阴极包含集流层、疏水层和催化层，电池在催化层上发生氧化还原反应，三相反应界面是发生上述反应的场所，三相反应界面面积对空气电极的性能具有较大的影响。
现有技术中制备金属空气电池阴极催化剂的工艺过程太过复杂，导致金属空气电池催化剂的制备只能局限于实验室小实验阶段，很大程度上限制了催化剂量产的进程。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种电池阴极膜的制备方法，过程简单，操作方便，便于工业上生产。
本发明的第二目的在于提供一种电池阴极膜，催化剂层能够渗透进入疏水层的内部，使其催化效果更好。
本发明的第三目的在于提供一种金属空气电池，使用上述电池阴极膜，使金属空气电池的电学性能更佳。
基于上述第一目的，本发明是采用以下技术方案实现的：
一种电池阴极膜的制备方法，包括如下步骤：
将集流层置于疏水浆料中浸渍后第一次干燥得到疏水层；
在疏水层的一表面喷涂催化浆料并使催化浆料吸附至疏水层的内部，后第二次干燥。
进一步地，本发明的另一实施例中，上述在疏水层的一表面喷涂催化浆料并使催化浆料吸附至疏水层的内部，包括：在疏水层的一表面喷涂催化浆料，并对疏水层加压使催化浆料吸附至疏水层的内部。
进一步地，本发明的另一实施例中，上述在疏水层的一表面喷涂催化浆料并使催化浆料吸附至疏水层的内部，包括：在疏水层的一表面喷涂催化浆料，并通过负压吸附使催化浆料吸附至疏水层的内部。
进一步地，本发明的另一实施例中，上述在疏水层的一表面喷涂催化浆料，并通过负压吸附使催化浆料吸附至疏水层的内部，包括：将疏水层置于吸附盘上，并将催化浆料喷涂至疏水层的远离吸附盘的表面。
进一步地，本发明的另一实施例中，上述喷涂的方式是瀑布式热喷涂；
可选地，催化浆料的喷涂速度是1－10g/s；
可选地，喷涂催化浆料时，疏水层的移动速度是10－50cm/s。
进一步地，本发明的另一实施例中，上述浸渍时，集流层在疏水浆料内运动。
进一步地，本发明的另一实施例中，上述催化浆料内包括金属/MnO2催化剂，其中，金属选自Ag、Pd、La和Ce中的一种。
进一步地，本发明的另一实施例中，上述金属/MnO2催化剂的制备方法包括：将金属与锰盐混合，使用喷雾干燥的方式制备出金属/锰盐混合物，将混合物煅烧得到金属/MnO2催化剂。
基于上述第二目的，本发明是采用以下技术方案实现的：
一种电池阴极膜，由上述电池阴极膜的制备方法制备得到。
基于上述第三目的，本发明是采用以下技术方案实现的：
一种金属空气电池，包括上述电池阴极膜。
与现有技术相比，本发明的实施例提供的电池阴极膜、其制备方法及金属空气电池的有益效果包括：
将集流层在疏水浆料中浸渍的时候，疏水浆料附着在集流层的表面和集流层的孔壁表面，第一次干燥以后，在集流层的外部形成疏水层，在喷涂催化浆料的时候，疏水层表面的催化浆料喷涂地更加均匀，且由于吸附的作用，可以使催化浆料进入疏水层的孔洞内，第二次干燥以后得到催化层，由于吸附的作用，使催化剂在孔洞内和疏水层表面的喷涂都更加均匀，催化层能够均匀附着在疏水层的孔壁的表面，使得到的电池阴极膜的催化效果更好，使金属空气电池的电学性能更佳。
具体实施方式
集流层为导电网格，也就是说，集流层为片状结构，且内部具有小孔，首先将集流层浸渍在疏水浆料内，从而使疏水浆料附着在集流层的表面和集流层内的小孔的内壁得到疏水层，再通过喷涂的方式在疏水层的一表面形成催化层，由于催化层是通过喷涂的方式形成，那么，催化浆料喷涂在疏水层表面的时候，可能有一些浆料会流进疏水层内的小孔的内壁，而有一些停留在疏水层的表面，且疏水层内的小孔的内壁的远离喷涂催化剂的一端会存在没有催化浆料的情况，从而使催化层在疏水层的表面附着不均，降低催化效果，从而使得到的金属空气电池的电学性能差。
本发明通过提供一种电池阴极膜的制备方法，使疏水层在集流层的表面和集流层内的孔壁的表面附着更加均匀，且使催化层在疏水层的表面和疏水层内的孔壁的表面附着更加均匀，从而使得到的电池阴极膜的催化效果更好。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本发明实施例的电池阴极膜、其制备方法及金属空气电池进行具体说明。
电池阴极膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)、制备疏水浆料和催化浆料。
其中，疏水浆料的原料按照重量份计，包括35－70重量份的乙醇、1－5重量份的粘结剂、10－20重量份的分散剂和10－25重量份的炭黑，其中，粘结剂包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、纤维素乙醚、聚邻苯基苯酚和聚硅氧烷中的一种或多种；分散剂包括十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯比咯烷酮、脂肪酸磺烷基酰胺和琥珀酸双正乙酯磺酸钠中的一种或多种；炭黑包括VXC－72和/或VXC－72R。
疏水浆料的制备方法是：将上述乙醇、分散剂和炭黑混合并搅拌2－7h，然后加入粘结剂，持续搅拌20－60min得到疏水浆料。
催化浆料的原料按照重量份计，包括35－70重量份的乙醇、1－5重量份的粘结剂、10－20重量份的分散剂、10－25重量份的炭黑和10－35重量份的催化剂，其中，粘结剂包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、纤维素乙醚、聚邻苯基苯酚和聚硅氧烷中的一种或多种；分散剂包括十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯比咯烷酮、脂肪酸磺烷基酰胺和琥珀酸双正乙酯磺酸钠中的一种或多种；炭黑包括VXC－72和/或VXC－72R；催化剂为金属/MnO2催化剂，其中，金属选自Ag、Pd、La和Ce中的一种。
在制备催化浆料之前，需要先制备金属/MnO2催化剂，金属/MnO2催化剂的制备方法包括：将金属与锰盐混合，使用喷雾干燥的方式制备出金属/锰盐混合物，将混合物煅烧得到金属/MnO2催化剂。
由于制备催化剂的过程中使用喷雾干燥的方式，所以，得到的催化剂的比表面积更大，且使用上述制备方法得到的催化剂，比单一的催化剂的催化效果更好。
进一步地，锰盐可以包括(MnCO3、Mn(NO3)2、(CH3COO)2Mn)中的一种或多种。先将金属与锰盐混合搅拌1－2h，其中，金属占混合物的质量百分数为5％－20％，再经喷雾干燥制备出金属/锰盐混合物；再将金属/锰盐混合物在350－450℃下进行煅烧4－6h获得金属/MnO2的阴极用催化剂，通过喷雾干燥的实施，使催化剂的MnO2介孔内填充有金属，且填充更加均匀，得到的催化剂比表面积越大，催化效果越好，使最后得到的电池阴极膜的催化效果更好。
催化浆料的制备方法是：将上述乙醇、分散剂、炭黑和催化剂混合并搅拌2－7h，然后加入粘结剂，持续搅拌20－60min得到催化浆料。
(2)、将集流层置于上述疏水浆料中浸渍后第一次干燥得到疏水层，使集流层的两表面和集流层内的小孔的孔内壁上均附着有疏水浆料，疏水浆料干燥以后，形成疏水层。
集流层可以是泡沫镍、泡沫铜、纤维镍、泡沫银、不锈钢网中的一种，为内部存在小孔的片状导电网络结构。
本实施例中，浸渍时，集流层在疏水浆料内运动。可选地，将集流层浸渍在上述疏水浆料中1－3h，浸渍过程中集流层上下来回缓慢移动，以便集流层的表面和集流层内小孔的孔壁上都附着有疏水浆料。
浸渍后，取出表面附着有疏水浆料的集流层，在60－120℃的条件下干燥20－60min得到疏水层。由于在制备疏水浆料的过程中，先将乙醇、分散剂和炭黑混合搅拌均匀以后，再加入粘结剂，可以减少疏水层干燥的时间，同时，疏水层和后续的催化浆料的吸附效果更好，从而使得到的电池阴极膜的催化效果更好。
(3)、在疏水层的一表面喷涂催化浆料并使催化浆料吸附至疏水层的内部，后第二次干燥得到电池阴极膜。由于吸附的作用，可以使催化浆料进入疏水层的孔洞内，第二次干燥以后得到催化层，由于吸附的作用，使催化剂在孔洞内和疏水层表面的喷涂都更加均匀，催化层能够均匀附着在疏水层的孔壁的表面，使得到的电池阴极膜的催化效果更佳。
喷涂的方式是瀑布式热喷涂，通过瀑布式喷涂的方式进行催化浆料的喷涂，可以使喷涂的效果更好，喷涂更加均匀，使催化浆料均匀地吸附在疏水层的表面及内部的小孔的孔壁表面，使最后得到的电池阴极膜的催化效果更佳。
可选地，催化浆料的喷涂速度是1－10g/s；喷涂催化浆料时，疏水层的移动速度是10－50cm/s。喷涂的过程中，在疏水层的表面喷涂好了催化浆料以后，通过上述移动疏水层，可以使催化浆料的喷涂更加均匀。
本实施例中，将催化浆料吸附至疏水层的内部的方式可以是加压吸附或者负压吸附。可选地：在疏水层的一表面喷涂催化浆料，并对疏水层加压使催化浆料吸附至疏水层的内部。
可以将疏水层置于基板上，向疏水层的远离基板的表面喷涂催化浆料，对疏水层加压，使得疏水层表面的催化浆料朝向疏水层内部的小孔的孔壁流动，使疏水层内的小孔的孔壁表面均匀吸附有催化浆料，从而提高电池阴极膜的催化效果。
另一实施方式中，在疏水层的一表面喷涂催化浆料，并通过负压吸附使催化浆料吸附至疏水层的内部。
可以将疏水层置于带孔洞的基板上，向疏水层的远离基本的表面喷涂催化浆料，对基板的远离疏水层的一面给予负压，使疏水层表面的催化浆料朝向疏水层内部的小孔的孔壁流动，使疏水层内的小孔的孔壁表面均匀吸附有催化浆料，从而提高电池阴极膜的催化效果。
在另一实施方式中，将疏水层置于吸附盘上，并将催化浆料喷涂至疏水层的远离吸附盘的表面，吸附盘的原理与吸盘的原理一致，由于吸附盘的作用，使疏水层与吸附盘之间形成负压，从而使疏水层表面的催化浆料朝向疏水层内部的小孔的孔壁流动，使疏水层内的小孔的孔壁表面均匀吸附有催化浆料，从而提高电池阴极膜的催化效果。
在喷涂完成以后，对疏水层和催化浆料进行第二次干燥，第二次干燥在60－120℃的条件下干燥20－60min得到催化层，上述集流层、疏水层和催化层的结构模型形成了电池阴极膜。由于在制备催化浆料的过程中，先将乙醇、分散剂、催化剂和炭黑混合搅拌均匀以后，再加入粘结剂，可以减少催化层干燥的时间，同时，使疏水层和催化层之间形成交联作用，使催化层的催化效果更好，从而使得到的电池阴极膜的催化效果更好。
电池阴极膜的制备方法制备得到的电池阴极膜，上述电池阴极膜的疏水层的表面和疏水层的内部的小孔的孔壁表面均匀形成催化层，提高电池阴极膜的催化效果。
金属空气电池，包括上述电池阴极膜。使得到的金属空气电池的电学性能更佳。
实施例1
电池阴极膜的制备方法，包括如下步骤：将集流层置于疏水浆料中浸渍后第一次干燥得到疏水层。在疏水层的一表面喷涂催化浆料并使催化浆料吸附至疏水层的内部，后第二次干燥得到电池阴极膜。
实施例2
电池阴极膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)、制备疏水浆料和催化浆料
将63g的乙醇、15g的十二烷基苯磺酸钠和10g的VXC－72R混合并搅拌3h，然后加入2g的聚四氟乙烯，持续搅拌60min得到疏水浆料。
将63g的乙醇、15g的十二烷基苯磺酸钠、10g的Ag/MnO2和10g的VXC－72R混合并搅拌3h，然后加入2g的聚四氟乙烯，持续搅拌60min得到疏水浆料。
(2)、将泡沫镍浸渍于疏水浆料中运动2h，将浸渍过的集流层置于60℃的烘箱中干燥60min得到疏水层。
(3)、将疏水层置于基板上，向疏水层的远离基板的表面以喷涂速度为1g/s，疏水层的移动速度为10cm/s的条件下瀑布式热喷涂催化浆料，并对疏水层加压使催化浆料吸附至疏水层的内部，喷涂催化浆料以后，置于60℃的烘箱中干燥60min得到电池阴极膜。
实施例3
电池阴极膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)、制备Ag/MnO2催化剂
将10g的Ag和90g的MnCO3混合搅拌1.5h，再经喷雾干燥制备得到Ag/MnCO3混合物；再将Ag/MnCO3混合物在400℃下进行煅烧5h获得Ag/MnO2催化剂。
(2)、制备疏水浆料和催化浆料
将35g的乙醇、20g的十二烷基苯磺酸钠和25g的VXC－72混合并搅拌1h，然后加入5g的聚四氟乙烯，持续搅拌40min得到疏水浆料。
将35g的乙醇、20g的十二烷基苯磺酸钠、25g的Ag/MnO2和25g的VXC－72混合并搅拌1h，然后加入5g的聚四氟乙烯，持续搅拌40min得到疏水浆料。
(3)、将泡沫镍浸渍于疏水浆料中运动1h，将浸渍过的集流层置于120℃的烘箱中干燥20min得到疏水层。
(4)、将疏水层置于基板上，向疏水层的远离基板的表面以喷涂速度为10g/s，疏水层的移动速度为50cm/s的条件下瀑布式热喷涂催化浆料，并对基板的远离疏水层的一面给予负压使催化浆料吸附至疏水层的内部，喷涂催化浆料以后，置于120℃的烘箱中干燥20min得到电池阴极膜。
实施例4
电池阴极膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)、制备Ag/MnO2催化剂
将10g的Ag和90g的MnCO3混合搅拌1.5h，再经喷雾干燥制备得到Ag/MnCO3混合物；再将Ag/MnCO3混合物在400℃下进行煅烧5h获得Ag/MnO2催化剂。
(2)、制备疏水浆料和催化浆料
将70g的乙醇、10g的十二烷基苯磺酸钠和35g的VXC－72混合并搅拌7h，然后加入3g的聚四氟乙烯，持续搅拌20min得到疏水浆料。
将70g的乙醇、10g的十二烷基苯磺酸钠、35g的Ag/MnO2和35g的VXC－72混合并搅拌7h，然后加入3g的聚四氟乙烯，持续搅拌20min得到疏水浆料。
(3)、将泡沫镍浸渍于疏水浆料中运动3h，将浸渍过的集流层置于100℃的烘箱中干燥40min得到疏水层。
(4)、将疏水层置于吸附盘上，向疏水层的远离吸附盘的表面以喷涂速度为5g/s，疏水层的移动速度为20cm/s的条件下瀑布式热喷涂催化浆料，喷涂催化浆料以后，置于120℃的烘箱中干燥20min得到电池阴极膜。
实验例1
本实验例中，提供了对比例1和对比例2，部分制备方法与实施例3的内容一致，仅催化剂的制备方法不同，对比例1的催化剂是Ag粉和MnO2的简单的混合，对比例2的催化剂的制备方法与实施例3的一致，没有使用喷雾干燥的方式，而是使用烘箱中进行干燥的方式。
本实验例中，还提供了对比例3，部分制备方法与实施例3的内容一致，仅是催化浆料在喷涂的过程中没有对催化浆料进行吸附，而是直接进行喷涂。
分别测试实施例1－4和对比例1－3制备得到的电池阴极膜的单位面积上催化浆料的负载量，再将实施例1－4和对比例1－3制备得到的电池阴极膜与阳极铝板在自制测试装置中组装电池，电解液为4M的氢氧化钾水溶液，进行放电性能测试得到表1。
表1电池阴极膜的单位面积上催化浆料的负载量及电池的电学性能
负载量/mg/cm<sup>2</sup> 功率密度/mW/cm<sup>2</sup> 放电电压/V 电流密度/mA/cm<sup>2</sup>
实施例1 385 289.3 1.00 289.3
实施例2 402 299.8 1.00 299.8
实施例3 400 301.8 1.00 301.8
实施例4 398 302.5 1.00 302.5
对比例1 338 105.3 1.00 105.3
对比例2 356 156.2 1.00 156.2
对比例3 98 112.1 1.00 112.1
从表1可以看出，与实施例1－4相比，对比例3的负载量较小，说明在喷涂过程中没有经过吸附，催化浆料不能够很好的吸附在疏水层的表面，对比例1－3的功率密度较小，电流密度较小，说明Ag/MnO2催化剂不是Ag粉和MnO2粉末的简单混合，Ag/MnO2催化剂的催化效果大大高于Ag粉和MnO2的混合物的催化效果，在制备Ag/MnO2催化剂的时候，不经过喷雾干燥的方式，催化剂的催化效果明显下降，在催化浆料负载量低的情况下，电池阴极膜的催化效果也明显下降，得到的金属空气电池的电学性能下降。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种电池阴极膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将集流层置于疏水浆料中浸渍后第一次干燥得到疏水层；
在所述疏水层的一表面喷涂催化浆料并使所述催化浆料吸附至所述疏水层的内部，后第二次干燥。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在所述疏水层的一表面喷涂催化浆料并使所述催化浆料吸附至所述疏水层的内部，包括：在所述疏水层的一表面喷涂催化浆料，并对所述疏水层加压使所述催化浆料吸附至所述疏水层的内部。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在所述疏水层的一表面喷涂催化浆料并使所述催化浆料吸附至所述疏水层的内部，包括：在所述疏水层的一表面喷涂催化浆料，并通过负压吸附使所述催化浆料吸附至所述疏水层的内部。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述在所述疏水层的一表面喷涂催化浆料，并通过负压吸附使所述催化浆料吸附至所述疏水层的内部，包括：将所述疏水层置于吸附盘上，并将所述催化浆料喷涂至所述疏水层的远离所述吸附盘的表面。
5.根据权利要求1－4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述喷涂的方式是瀑布式热喷涂；
可选地，所述催化浆料的喷涂速度是1－10g/s；
可选地，喷涂所述催化浆料时，所述疏水层的移动速度是10－50cm/s。
6.根据权利要求1－4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述浸渍时，所述集流层在所述疏水浆料内运动。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述催化浆料内包括金属/MnO2催化剂，其中，所述金属选自Ag、Pd、La和Ce中的一种。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述金属/MnO2催化剂的制备方法包括：将所述金属与锰盐混合，使用喷雾干燥的方式制备出金属/锰盐混合物，将所述混合物煅烧得到所述金属/MnO2催化剂。
9.一种电池阴极膜，其特征在于，由权利要求1－8任一项所述的电池阴极膜的制备方法制备得到。
10.一种金属空气电池，其特征在于，包括权利要求9所述的电池阴极膜。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1773757A (zh) * 2004-11-09 2006-05-17 日立麦克赛尔株式会社 燃料电池、膜电极接合体和用于它们的催化剂及其制造方法
CN103000912A (zh) * 2012-12-25 2013-03-27 北京科技大学 直接甲醇燃料电池高效膜电极的制备方法
CN103326039A (zh) * 2013-06-17 2013-09-25 重庆稳能能源科技有限公司 一种空气电极用催化剂、催化层喷涂剂、空气电极及制备方法
CN203542792U (zh) * 2013-09-20 2014-04-16 廖文祥 一种陶瓷注浆成型系统
CN104069741A (zh) * 2014-07-07 2014-10-01 兰州理工大学 透氢钯复合膜制备中缺陷的修补方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1773757A (zh) * 2004-11-09 2006-05-17 日立麦克赛尔株式会社 燃料电池、膜电极接合体和用于它们的催化剂及其制造方法
CN103000912A (zh) * 2012-12-25 2013-03-27 北京科技大学 直接甲醇燃料电池高效膜电极的制备方法
CN103326039A (zh) * 2013-06-17 2013-09-25 重庆稳能能源科技有限公司 一种空气电极用催化剂、催化层喷涂剂、空气电极及制备方法
CN203542792U (zh) * 2013-09-20 2014-04-16 廖文祥 一种陶瓷注浆成型系统
CN104069741A (zh) * 2014-07-07 2014-10-01 兰州理工大学 透氢钯复合膜制备中缺陷的修补方法

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