CN112599790A - 一种空气电极的冷压制备方法 - Google Patents

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袁柱
纪继坤
李凤民
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Tianjin Xianzhong New Energy Technology Co ltd
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Abstract

本发明公开了一种空气电极的冷压制备方法，属于空气电池技术领域，其特征在于，至少包括如下步骤：S1、将集流体、疏水层和催化层自下而上依次放入模具；S2、在所述催化层上放置至少一层塑料薄膜；S3、在所述塑料薄膜上放置至少一块金属网；S4、在设计压力下进行压合；S5、泄压后，移除金属网和塑料薄膜，得到表面布满规则沟槽结构的空气电极。本发明能够在催化层形成规则沟槽，不需要更改压合模具，只需要在催化层之上增设一个金属网，即可通过压合使催化层表面形成规则的沟槽结构，增大空气电极与电解液的接触面积，提升空气电极电化学性能。

Description

一种空气电极的冷压制备方法
技术领域
本发明属于空气电池技术领域，具体涉及一种空气电极的冷压制备方法。
背景技术
众所周知，空气电极是金属-空气电池的重要组成部分，其电化学性能直接决定着金属-空气电池的性能。增大空气电极与电解液的接触面积，可以使催化层形成更多的三相界面，能有效的降低电极的极化电位，提升电池体系的电化学性能。因此，如果能通过一些技术措施，增加催化层与电解液接触面的粗糙度，例如设计微小凸起或沟槽，就可以增加空气电极与电解液的接触面积，进而提升空气电极的电化学性能。目前空气电极的制备工艺主要采用压合法，即先分别制备出疏水层、催化层和集流体之后，再在一定压力下，通过冷压或热压法，将疏水层、催化层和集流体压合制备出空气电极。压合操作时，压强一般在5-30MPa，这样高的压力下催化层将被压的非常平滑。特别是对于采用辊压工艺制备的催化层，本身粗糙度就很小，再经压合后，粗糙度更低。因此，开发一种可以增加催化层粗糙度的压合技术，对于提升空气电极的电化学性能具有重要意义。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提出一种空气电极的冷压制备方法，能够在催化层形成规则沟槽，不需要更改压合模具，只需要在催化层之上增设一个金属网，即可通过压合使催化层表面形成规则的沟槽结构，增大空气电极与电解液的接触面积，提升空气电极电化学性能。
本发明的目的是提供一种空气电极的冷压制备方法，包括如下步骤：
S1、将集流体、疏水层和催化层自下而上依次放入模具；
S2、在所述催化层上放置至少一层塑料薄膜；
S3、在所述塑料薄膜上放置至少一块金属网；
S4、在设计压力下进行压合；
S5、泄压后，移除金属网和塑料薄膜，得到表面布满规则沟槽结构的空气电极。
优选地，所述塑料薄膜的材质为PE、PP或PVC中的一种。
优选地，所述金属网的目数为10目-150目。
优选地，所述集流体为集流镍网(2)。
优选地，所述金属网为铜网(6)或镍网。
优选地，在所述集流体的下方设置有疏水层(3)。
优选地，所述铜网(6)为20目，设计压力为10MPa，压合时长为5min。
优选地，所述镍网为40目，设计压力为20MPa，压合时长为10min。
本申请的有益效果是：
本发明通过在催化层上增加塑料薄膜和金属网，无需更改原有模具和压合参数，即可在催化层表面形成规则的网状沟槽，增加催化层与电解液的接触面积，从而降低空气电极的极化电位，提高空气电极的电化学性能。
本发明通过在催化层上设置塑料薄膜，能够很好地保护催化层，防止催化层和金属网压合。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为空气电极压合叠放结构示意图。
图中：1、压合模具下模块；2、集流镍网；3、疏水层；4、催化层；5、塑料薄膜；6、铜网；7、压合模具上模块。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。
此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
请参阅图1，一种空气电极的冷压制备方法，包括如下步骤：
S1、将集流体、疏水层和催化层自下而上依次放入模具；
S2、在所述催化层上放置至少一层塑料薄膜；
S3、在所述塑料薄膜上放置至少一块金属网；
S4、在设计压力下进行压合；
S5、泄压后，移除金属网和塑料薄膜，得到表面布满规则沟槽结构的空气电极。
第一优选实施例：
将集流镍网2放置到压合模具下模块1上，在集流镍网2上再依次放置疏水层3、催化层4，在催化层4上放置塑料薄膜5，所述塑料薄膜5的材质为PE、PP或PVC中的一种。再在塑料薄膜5上放置一块10目-150目的铜网6，优选的是20目，最后压上压合模具上模块7。将压合模具整体移至压力机，以10MPa的压强压合5min。泄压后，移除压合模具，再移除铜网6和塑料薄膜5，得到表面布满规则沟槽的空气电极成品。
第二优选实施例：
将疏水层3放置到压合模具下模块上，再疏水层3上方依次放置集流镍网2、疏水层3、催化层4。然后，在催化层4上放置一块PE材质的塑料薄膜5，再在塑料薄膜5上放置一块40目的镍网，最后压上压合模具上模块。将压合模具整体移至压力机，以20MPa的压强压合10min。泄压后，移除压合模具，再移除40目镍网和塑料薄膜，得到表面布满规则沟槽的空气电极成品。
工作原理：
本发明通过在催化层上增加塑料薄膜和金属网，在压合的过程中，即可在催化层表面形成规则的网状沟槽，进而增加催化层与电解液的接触面积，从而降低空气电极的极化电位，提高空气电极的电化学性能。
本发明通过在催化层上设置塑料薄膜，能够很好地保护催化层，防止催化层和金属网压合。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种空气电极的冷压制备方法，其特征在于，至少包括如下步骤：
S1、将集流体、疏水层和催化层自下而上依次放入模具；
S2、在所述催化层上放置至少一层塑料薄膜；
S3、在所述塑料薄膜上放置至少一块金属网；
S4、在设计压力下进行压合；
S5、泄压后，移除金属网和塑料薄膜，得到表面布满规则沟槽结构的空气电极。
2.根据权利要求1所述空气电极的冷压制备方法，其特征在于，所述塑料薄膜的材质为PE、PP或PVC中的一种。
3.根据权利要求1所述空气电极的冷压制备方法，其特征在于，所述金属网的目数为10目-150目。
4.根据权利要求1所述空气电极的冷压制备方法，其特征在于，所述集流体为集流镍网(2)。
5.根据权利要求1-4任一项所述空气电极的冷压制备方法，其特征在于，所述金属网为铜网(6)或镍网。
6.根据权利要求5所述空气电极的冷压制备方法，其特征在于，在所述集流体的下方设置有疏水层(3)。
7.根据权利要求5所述空气电极的冷压制备方法，其特征在于，所述铜网(6)为20目，设计压力为10MPa，压合时长为5min。
8.根据权利要求5所述空气电极的冷压制备方法，其特征在于，所述镍网为40目，设计压力为20MPa，压合时长为10min。
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