CN1260843C - 锌空气电池空气扩散电极的造孔方法及其造孔剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种锌空气电池空气扩散电极的造孔方法，是在锌空气电池空气扩散电极的防水透气膜、催化膜中添加造孔剂，在70～250℃的温度下加热5～30min使造孔剂发生热分解或热降解来对防水透气膜、催化膜进行造孔；所述的造孔剂是聚乙二醇、有机铵盐或无机铵盐化合物；本发明方法有效地提高空气扩散电极的质量和放电电流密度，提高锌空气电池的电性能。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种热分解造孔方法及其造孔剂，适用于锌空气电池空气扩散电极的造孔工艺。它属于化学电源领域。
二、背景技术
锌空气电池是以锌为负极活性物质，空气中的氧气为正极活性物质，在电催化剂的催化作用下两电极的活性物质发生化学反应而产生电能的一种电池。以常用的碱性锌空气电池为例，其电极反应和电池反应表示如下：
正极反应
负极反应
电池反应
由于空气中的氧气是取之不尽的，并且其在电池中不占体积和重量，所以该电池与传统的干电池(含碱性锌锰电池)相比，具有比能量高、使用寿命长、放电性能平稳、原料便宜易得、性能价格比高等优点，有着巨大的市场前景。锌空气电池的理论质量比能量为1350Wh·kg-1，实际质量比能量也达到200～440Wh·kg-1。然而，由于锌空气电池的放电电流密度偏小，不能满足较大功率电子电器的使用要求，从而限制了它的应用范围和市场。锌空气电池空气扩散电极的催化膜和防水透气膜中孔径大小适当、分布均匀的微孔，对于改善空气扩散电极的电性能、提高锌空气电池的放电电流密度有重要的作用。迄今关于在锌空气电池空气扩散电极的催化膜和防水透气膜中添加造孔剂来增大电池放电电流密度的方法，主要是采用加热蒸馏水溶解无机盐造孔剂(详见美国专利4279709)或加热酸溶液溶解金属粉末造孔剂(详见日本专利10189005、日本专利10189012)的方法来进行造孔的。然而，传统的造孔方法和造孔剂存在如下问题：
1.加热煮沸蒸馏水溶解无机盐或加热酸溶液溶解金属粉末的回流萃取方法，工艺繁杂，耗时长，占用设备多，成本高，难于进行大规模工业化生产。
2.以无机盐或金属粉末为造孔剂，所得空气扩散电极微孔的大小和分布难以控制，所得微孔的尺寸大小不一、分布不均匀，所形成的气、液、固三相反应界面较少，空气扩散电极放电的电流密度较小。
3.在煮沸回流萃取造孔过程中，高温的蒸馏水或酸溶液会对空气扩散电极的表观形貌和内部结构造成一定程度的破坏；煮沸造孔之后会造成空气扩散电极中膜尺寸收缩或膜与集流体的粘结结构被部分剥离，从而损害空气扩散电极的质量和性能，使电极的合格率低，单个电极的平均成本较高。
三、发明内容
本发明的目的在于针对现有背景技术存在的缺点，提供一种简易、高效的热分解造孔方法及其造孔剂，从而有效地提高空气扩散电极的质量和放电电流密度，提高锌空气电池的电性能。
本发明的热分解造孔方法是在锌空气电池空气扩散电极的防水透气膜、催化膜中添加造孔剂，在70～250℃的温度下加热5～30min使造孔剂发生热分解或热降解来对防水透气膜、催化膜进行造孔。
所述的造孔剂是聚乙二醇、有机铵盐或无机铵盐类化合物，更具体是聚乙二醇(分子量为200～2000)、碳酸氢铵、碳酸铵、乙二酸铵、硫酸铵、硫酸氢铵、磷酸铵、磷酸氢铵、磷酸二氢铵、硝酸铵、氯化铵其中一种或一种以上的混合物。
本发明造孔剂的造孔机理是：
(1)聚乙二醇类化合物的热分解反应造孔机理：
聚乙二醇的热分解反应是一个自动催化过程。在反应初期，聚乙二醇受热后其C-O键首先断裂产生自由基。这些自由基引发的链支化就是使反应呈现自动催化的原因：
产生的自由基继续发生连锁反应使主链降解断裂生成小分子。当降解断裂生成的小分子最终完全被氧化分解成二氧化碳和水时，热分解氧化反应才停止：
(2)有机铵盐或无机铵盐类化合物的热分解反应造孔机理：
式中，M代表碳酸氢根(HCO3 -)、碳酸根(CO3 2-)、乙二酸根(C2O4 2-)、硫酸根(SO4 2-)、硫酸氢根(HSO4 -)、磷酸根(PO4 3-)、磷酸氢根(HPO4 2-)、磷酸二氢根(H2PO4 -)、硝酸根(NO3 -)、氯离子(Cl-)等，x＝1，2，3，4。
由上述(1)、(2)部分可见，热分解法造孔剂的热分解(或称热降解)产物包括气态的二氧化碳、水或氨气。正是这些气态产物生成的过程中对空气扩散电极的催化膜和防水透气膜有效地进行造孔的。
本发明的锌空气电池空气扩散电极的热分解造孔方法具体地包括如下步骤：
1.催化膜的制备：把12～16wt％的碳黑、12～16wt％的乙炔黑、25～32wt％的催化剂、25～32wt％(对固含量)的粘结剂、4～26wt％的造孔剂等与适量的分散剂乙醇相混合，在50～70℃下加热搅拌至形成糊状后辊压成型而制得(注：分散剂乙醇在加热搅拌、辊压成型和加热分解造孔过程中受热挥发，最终的空气扩散电极催化膜中不再含有乙醇成分。)。
2.防水透气膜的制备：把25～30wt％的乙炔黑、50～66wt％的粘结剂、4～25wt％的造孔剂等与适量的分散剂乙醇相混合，在50～70℃下加热搅拌至形成糊状后辊压成型而制得(注：分散剂乙醇在加热搅拌、辊压成型和热分解造孔过程中受热挥发，最终的空气扩散电极防水透气膜中不再含有乙醇成分。)。
3.空气扩散电极的制备：按由内到外依次为催化膜、防水透气膜和集流体的顺序将三者叠合辊压成圆筒型的空气扩散电极。集流体可以是泡沫镍、泡沫合金或者金属网。
4.热分解法造孔：将上述制得的空气扩散电极于70～250℃下加热5～30min使空气扩散电极催化膜和防水透气膜中的造孔剂受热发生分解而造孔。
本造孔方法主要是通过改变所用造孔剂的相对重量百分比含量(注：用聚乙二醇为造孔剂时还需考虑其分子量的大小)来控制所制空气扩散电极微孔的大小和分布的。
空气扩散电极中催化膜和防水透气膜所用的催化剂为尖晶石型晶态结构的LiMn2-xCoxO4(x＝0.01～0.50)，所用的粘结剂是固含量为60％的聚四氟乙烯(PTFE)乳液。催化膜、防水透气膜和空气扩散电极的制备均在室温、常压下进行。
本发明的锌空气电池空气扩散电极的热分解造孔方法及其造孔剂与背景技术的相比具有如下的优点：
1.造孔过程中不需要高温煮沸回流萃取的繁杂环节，工艺简单易行，工艺过程得到简化，耗时较短，占用设备较少，生产成本较低，易于进行大规模工业化生产。
2.以低分子量、低分解温度的有机化合物或无机化合物为造孔剂，所得空气扩散电极微孔的大小和分布容易控制，所得微孔的尺寸大小更加均一、分布更加均匀，所成的气、液、固三相反应界面更多，空气扩散电极的放电电流密度较大。
3.热分解法造孔过程无煮沸回流萃取环节，不会使空气扩散电极的表观形貌和内部结构受到破坏，不会造成空气扩散电极中膜的尺寸变化或膜与集流体的粘结结构被剥离，从而有利于保证空气扩散电极的质量和性能，使电极的合格率较高，单个电极的平均成本较低。
4.热分解法造孔过程中可以通过改变所用造孔剂的相对重量百分比含量(注：用聚乙二醇类化合物为造孔剂时还需加上考虑通过改变聚乙二醇造孔剂分子量的大小)来控制所制空气扩散电极微孔的大小和分布。
四、附图说明
图1是本发明与现有背景技术的空气扩散电极的稳态电流-电压极化曲线的对比图。
图1中，各编号含义如下：
1-以聚乙二醇为造孔剂，采用热分解造孔工艺所得空气扩散电极的电流-电压极化曲线。
2-以乙二酸铵为造孔剂，采用热分解造孔工艺所得空气扩散电极的电流-电压极化曲线。
3-以硫酸钠为造孔剂，采用加热煮沸蒸馏水溶解造孔剂的传统造孔工艺所得空气扩散电极的电流-电压极化曲线。
4-以铁粉末为造孔剂，采用加热稀硫酸溶液溶解造孔剂的传统造孔工艺所得空气扩散电极的电流-电压极化曲线。
为了比较采用热分解造孔工艺与传统造孔工艺所得空气扩散电极的电性能，我们在温度、湿度、其它原料组成配比等都相同的情况下，分别以硫酸钠、铁粉末为造孔剂，采用加热溶解造孔剂的传统造孔工艺制备了空气扩散电极；再分别以聚乙二醇、乙二酸铵为造孔剂，采用热分解造孔方法制备了空气扩散电极。并对所得的四种空气扩散电极分别进行了稳态电流-电压极化曲线测试，实验结果如图1所示。由图1可见，采用传统造孔工艺所得空气扩散电极在0.9V电位下的放电电流密度仅为130～150mA.cm-2(见图1中的曲线3和4)，而采用本发明的热分解造孔方法所得空气扩散电极在0.9V电位下的放电电流密度可高达180～210mA.cm-2(见图1中的曲线1和2)。
五、具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例1：
把16wt％的碳黑、16wt％的乙炔黑、32wt％的催化剂、32wt％(对固含量)的粘结剂、4wt％的造孔剂乙二酸铵等与适量的分散剂乙醇相混合，在50℃下加热搅拌至形成糊状后辊压成型，得催化膜。把30wt％的乙炔黑、66wt％(对固含量)的粘结剂、4wt％的造孔剂乙二酸铵等与适量的分散剂乙醇相混合，在50℃下加热搅拌至形成糊状后辊压成型，得防水透气膜。按由内到外依次为催化膜、防水透气膜和泡沫镍合金集流体的顺序将三者叠合辊压成圆筒型的空气扩散电极。将空气扩散电极于70℃下干燥30min，进行热分解法造孔。
所用的催化剂为尖晶石型晶态结构的LiMn1.99Co0.01O4，所用的粘结剂是固含量为60％的聚四氟乙烯乳液。催化膜、防水透气膜和空气扩散电极的制备均在室温、常压下进行。
在室温、常压下，用电解池三电极体系，采用ZF-3恒电位仪、ZF-4电位扫描信号发生器、ZF-10数据采集存贮器对所得空气扩散电极进行稳态电流-电压极化曲线的测试结果表明，其在0.9V电位下的放电电流密度为195mA.cm-2。
实施例2：
把12wt％的碳黑、12wt％的乙炔黑、25wt％的催化剂、25wt％(对固含量)的粘结剂、26wt％的造孔剂碳酸氢铵等与适量的分散剂乙醇相混合，在70℃下加热搅拌至形成糊状后辊压成型，得催化膜。把25wt％的乙炔黑、50wt％(对固含量)的粘结剂、25wt％的造孔剂碳酸氢铵等与适量的分散剂乙醇相混合，在70℃下加热搅拌至形成糊状后辊压成型，得防水透气膜。按由内到外依次为催化膜、防水透气膜和镍网集流体的顺序将三者叠合辊压成圆筒型的空气扩散电极。将空气扩散电极于250℃下干燥5min，进行热分解法造孔。
所用的催化剂为尖晶石型晶态结构的LiMn1.5Co0.5O4，所用的粘结剂是固含量为60％的聚四氟乙烯乳液。催化膜、防水透气膜和空气扩散电极的制备均在室温、常压下进行。
在室温、常压下，用电解池三电极体系，采用ZF-3恒电位仪、ZF-4电位扫描信号发生器、ZF-10数据采集存贮器对所得空气扩散电极进行稳态电流-电压极化曲线的测试结果表明，其在0.9V电位下的放电电流密度为180mA.cm-2。
实施例3：
把13wt％的碳黑、13wt％的乙炔黑、26wt％的催化剂、26wt％(对固含量)的粘结剂、22wt％的造孔剂碳酸铵等与适量的分散剂乙醇相混合，在55℃下加热搅拌至形成糊状后辊压成型，得催化膜。把26wt％的乙炔黑、55wt％(对固含量)的粘结剂、19wt％的造孔剂碳酸铵等与适量的分散剂乙醇相混合，在55℃下加热搅拌至形成糊状后辊压成型，得防水透气膜。按由内到外依次为催化膜、防水透气膜和泡沫镍集流体的顺序将三者叠合辊压成圆筒型的空气扩散电极。将空气扩散电极于110℃下干燥25min，进行热分解法造孔。
所用的催化剂为尖晶石型晶态结构的LiMn1.85Co0.15O4，所用的粘结剂是固含量为60％的聚四氟乙烯乳液。催化膜、防水透气膜和空气扩散电极的制备均在室温、常压下进行。
在室温、常压下，用电解池三电极体系，采用ZF-3恒电位仪、ZF-4电位扫描信号发生器、ZF-10数据采集存贮器对所得空气扩散电极进行稳态电流-电压极化曲线的测试结果表明，其在0.9V电位下的放电电流密度为185mA.cm-2。
实施例4：
把15wt％的碳黑、15wt％的乙炔黑、30wt％的催化剂、30wt％(对固含量)的粘结剂、10wt％的造孔剂硫酸铵等与适量的分散剂乙醇相混合，在60℃下加热搅拌至形成糊状后辊压成型，得催化膜。把28wt％的乙炔黑、55wt％(对固含量)的粘结剂、17wt％的造孔剂硫酸铵等与适量的分散剂乙醇相混合，在60℃下加热搅拌至形成糊状后辊压成型，得防水透气膜。按由内到外依次为催化膜、防水透气膜和泡沫镍集流体的顺序将三者叠合辊压成圆筒型的空气扩散电极。将空气扩散电极于130℃下干燥20min，进行热分解法造孔。
所用的催化剂为尖晶石型晶态结构的LiMn1.80Co0.20O4，所用的粘结剂是固含量为60％的聚四氟乙烯乳液。催化膜、防水透气膜和空气扩散电极的制备均在室温、常压下进行。
在室温、常压下，用电解池三电极体系，采用ZF-3恒电位仪、ZF-4电位扫描信号发生器、ZF-10数据采集存贮器对所得空气扩散电极进行稳态电流-电压极化曲线的测试结果表明，其在0.9V电位下的放电电流密度为195mA.cm-2。
实施例5：
把13wt％的碳黑、13wt％的乙炔黑、30wt％的催化剂、30wt％(对固含量)的粘结剂、14wt％的造孔剂硫酸氢铵等与适量的分散剂乙醇相混合，在65℃下加热搅拌至形成糊状后辊压成型，得催化膜。把29wt％的乙炔黑、55wt％(对固含量)的粘结剂、16wt％的造孔剂硫酸氢铵等与适量的分散剂乙醇相混合，在65℃下加热搅拌至形成糊状后辊压成型，得防水透气膜。按由内到外依次为催化膜、防水透气膜和泡沫镍集流体的顺序将三者叠合辊压成圆筒型的空气扩散电极。将空气扩散电极于140℃下干燥20min，进行热分解法造孔。
所用的催化剂为尖晶石型晶态结构的LiMn1.75Co0.25O4，所用的粘结剂是固含量为60％的聚四氟乙烯乳液。催化膜、防水透气膜和空气扩散电极的制备均在室温、常压下进行。
在室温、常压下，用电解池三电极体系，采用ZF-3恒电位仪、ZF-4电位扫描信号发生器、ZF-10数据采集存贮器对所得空气扩散电极进行稳态电流-电压极化曲线的测试结果表明，其在0.9V电位下的放电电流密度为200mA.cm-2。
实施例6：
把14wt％的碳黑、14wt％的乙炔黑、30wt％的催化剂、30wt％(对固含量)的粘结剂、12wt％的造孔剂磷酸铵等与适量的分散剂乙醇相混合，在70℃下加热搅拌至形成糊状后辊压成型，得催化膜。把26wt％的乙炔黑、52wt％的粘结剂、22wt％(对固含量)的造孔剂磷酸铵等与适量的分散剂乙醇相混合，在70℃下加热搅拌至形成糊状后辊压成型，得防水透气膜。按由内到外依次为催化膜、防水透气膜和泡沫镍集流体的顺序将三者叠合辊压成圆筒型的空气扩散电极。将空气扩散电极于150℃下干燥15min，进行热分解法造孔。
所用的催化剂为尖晶石型晶态结构的LiMn1.70Co0.30O4，所用的粘结剂是固含量为60％的聚四氟乙烯乳液。催化膜、防水透气膜和空气扩散电极的制备均在室温、常压下进行。
在室温、常压下，用电解池三电极体系，采用ZF-3恒电位仪、ZF-4电位扫描信号发生器、ZF-10数据采集存贮器对所得空气扩散电极进行稳态电流-电压极化曲线的测试结果表明，其在0.9V电位下的放电电流密度为205mA.cm-2。
实施例7：
把15wt％的碳黑、15wt％的乙炔黑、30wt％的催化剂、30wt％(对固含量)的粘结剂、10wt％的造孔剂磷酸氢铵等与适量的分散剂乙醇相混合，在65℃下加热搅拌至形成糊状后辊压成型，得催化膜。把27wt％的乙炔黑、55wt％(对固含量)的粘结剂、18wt％的造孔剂磷酸氢铵等与适量的分散剂乙醇相混合，在65℃下加热搅拌至形成糊状后辊压成型，得防水透气膜。按由内到外依次为催化膜、防水透气膜和泡沫镍集流体的顺序将三者叠合辊压成圆筒型的空气扩散电极。将空气扩散电极于160℃下干燥20min，进行热分解法造孔。
所用的催化剂为尖晶石型晶态结构的LiMn1.65Co0.35O4，所用的粘结剂是固含量为60％的聚四氟乙烯乳液。催化膜、防水透气膜和空气扩散电极的制备均在室温、常压下进行。
在室温、常压下，用电解池三电极体系，采用ZF-3恒电位仪、ZF-4电位扫描信号发生器、ZF-10数据采集存贮器对所得空气扩散电极进行稳态电流-电压极化曲线的测试结果表明，其在0.9V电位下的放电电流密度为182mA.cm-2。
实施例8：
把16wt％的碳黑、16wt％的乙炔黑、31wt％的催化剂、31wt％(对固含量)的粘结剂、6wt％的造孔剂磷酸二氢铵等与适量的分散剂乙醇相混合，在55℃下加热搅拌至形成糊状后辊压成型，得催化膜。把28wt％的乙炔黑、58wt％(对固含量)的粘结剂、14wt％的造孔剂磷酸二氢铵等与适量的分散剂乙醇相混合，在55℃下加热搅拌至形成糊状后辊压成型，得防水透气膜。按由内到外依次为催化膜、防水透气膜和泡沫镍集流体的顺序将三者叠合辊压成圆筒型的空气扩散电极。将空气扩散电极于170℃下干燥6min，进行热分解法造孔。
所用的催化剂为尖晶石型晶态结构的LiMn1.60Co0.40O4，所用的粘结剂是固含量为60％的聚四氟乙烯乳液。催化膜、防水透气膜和空气扩散电极的制备均在室温、常压下进行。
在室温、常压下，用电解池三电极体系，采用ZF-3恒电位仪、ZF-4电位扫描信号发生器、ZF-10数据采集存贮器对所得空气扩散电极进行稳态电流-电压极化曲线的测试结果表明，其在0.9V电位下的放电电流密度为185mA.cm-2。
实施例9：
把15wt％的碳黑、15wt％的乙炔黑、31wt％的催化剂、31wt％(对固含量)的粘结剂、8wt％的造孔剂硝酸铵等与适量的分散剂乙醇相混合，在60℃下加热搅拌至形成糊状后辊压成型，得催化膜。把29wt％的乙炔黑、61wt％(对固含量)的粘结剂、10wt％的造孔剂硝酸铵等与适量的分散剂乙醇相混合，在60℃下加热搅拌至形成糊状后辊压成型，得防水透气膜。按由内到外依次为催化膜、防水透气膜和泡沫镍集流体的顺序将三者叠合辊压成圆筒型的空气扩散电极。将空气扩散电极于180℃下干燥10min，进行热分解法造孔。
所用的催化剂为尖晶石型晶态结构的LiMn1.55Co0.45O4，所用的粘结剂是固含量为60％的聚四氟乙烯乳液。催化膜、防水透气膜和空气扩散电极的制备均在室温、常压下进行。
在室温、常压下，用电解池三电极体系，采用ZF-3恒电位仪、ZF-4电位扫描信号发生器、ZF-10数据采集存贮器对所得空气扩散电极进行稳态电流-电压极化曲线的测试结果表明，其在0.9V电位下的放电电流密度为190mA.cm-2。
实施例10：
把14wt％的碳黑、12wt％的乙炔黑、30wt％的催化剂、26wt％(对固含量)的粘结剂、18wt％的造孔剂氯化铵等与适量的分散剂乙醇相混合，在65℃下加热搅拌至形成糊状后辊压成型，得催化膜。把26wt％的乙炔黑、65wt％(对固含量)的粘结剂、9wt％的造孔剂氯化铵等与适量的分散剂乙醇相混合，在65℃下加热搅拌至形成糊状后辊压成型，得防水透气膜。按由内到外依次为催化膜、防水透气膜和泡沫镍集流体的顺序将三者叠合辊压成圆筒型的空气扩散电极。将空气扩散电极于190℃下干燥15min，进行热分解法造孔。
所用的催化剂为尖晶石型晶态结构的LiMn1.70Co0.30O4，所用的粘结剂是固含量为60％的聚四氟乙烯乳液。催化膜、防水透气膜和空气扩散电极的制备均在室温、常压下进行。
在室温、常压下，用电解池三电极体系，采用ZF-3恒电位仪、ZF-4电位扫描信号发生器、ZF-10数据采集存贮器对所得空气扩散电极进行稳态电流-电压极化曲线的测试结果表明，其在0.9V电位下的放电电流密度为185mA.cm-2。
实施例11：
把14wt％的碳黑、14wt％的乙炔黑、32wt％的催化剂、30wt％(对固含量)的粘结剂、5wt％的造孔剂碳酸氢铵、5wt％的造孔剂乙二酸铵等与适量的分散剂乙醇相混合，在65℃下加热搅拌至形成糊状后辊压成型，得催化膜。把28wt％的乙炔黑、64wt％(对固含量)的粘结剂、4wt％的造孔剂碳酸氢铵、4wt％的造孔剂乙二酸铵等与适量的分散剂乙醇相混合，在65℃下加热搅拌至形成糊状后辊压成型，得防水透气膜。按由内到外依次为催化膜、防水透气膜和泡沫镍集流体的顺序将三者叠合辊压成圆筒型的空气扩散电极。将空气扩散电极于200℃下干燥10min，进行热分解法造孔。
所用的催化剂为尖晶石型晶态结构的LiMn1.80Co0.20O4，所用的粘结剂是固含量为60％的聚四氟乙烯乳液。催化膜、防水透气膜和空气扩散电极的制备均在室温、常压下进行。
在室温、常压下，用电解池三电极体系，采用ZF-3恒电位仪、ZF-4电位扫描信号发生器、ZF-10数据采集存贮器对所得空气扩散电极进行稳态电流-电压极化曲线的测试结果表明，其在0.9V电位下的放电电流密度为200mA.cm-2。
实施例12：
把14wt％的碳黑、14wt％的乙炔黑、28wt％的催化剂、28wt％(对固含量)的粘结剂、16wt％的造孔剂聚乙二醇等与适量的分散剂乙醇相混合，在60℃下加热搅拌至形成糊状后辊压成型，得催化膜。把27wt％的乙炔黑、58wt％(对固含量)的粘结剂、15wt的造孔剂聚乙二醇等与适量的分散剂乙醇相混合，在60℃下加热搅拌至形成糊状后辊压成型，得防水透气膜。按由内到外依次为催化膜、防水透气膜和泡沫镍集流体的顺序将三者叠合辊压成圆筒型的空气扩散电极。将空气扩散电极于120℃下干燥20min，进行热分解法造孔。
所用的催化剂为尖晶石型晶态结构的LiMn1.90Co0.10O4，所用的粘结剂是固含量为60％的聚四氟乙烯乳液。催化膜、防水透气膜和空气扩散电极的制备均在室温、常压下进行。
在室温、常压下，用电解池三电极体系，采用ZF-3恒电位仪、ZF-4电位扫描信号发生器、ZF-10数据采集存贮器对所得空气扩散电极进行稳态电流-电压极化曲线的测试结果表明，其在0.9V电位下的放电电流密度为210mA.cm-2。
Claims (3)
1、一种锌空气电池空气扩散电极的造孔方法，其特征在于在锌空气电池空气扩散电极的防水透气膜、催化膜中添加造孔剂，在70～250℃的温度下加热5～30min使造孔剂发生热分解或热降解来对防水透气膜、催化膜进行造孔；所述的造孔剂是聚乙二醇、有机铵盐或无机铵盐化合物。
2、根据权利要求1所述的锌空气电池空气扩散电极的造孔方法，其特征在于所述造孔剂是分子量为200～2000的聚乙二醇、碳酸氢铵、碳酸铵、乙二酸铵、硫酸铵、硫酸氢铵、磷酸铵、磷酸氢铵、磷酸二氢铵、硝酸铵、氯化铵其中一种或一种以上的混合物。
3、根据权利要求1或2所述的锌空气电池空气扩散电极的造孔方法，其特征在于包括如下步骤：
(1).催化膜的制备：把12～16wt％的碳黑、12～16wt％的乙炔黑、25～32wt％的催化剂、25～32wt％对固含量的粘结剂、4～26wt％的造孔剂与分散剂乙醇相混合，在50～70℃下加热搅拌至形成糊状后辊压成型，所述催化膜所用的催化剂为尖晶石型晶态结构的LiMn2-xCoxO4，其中x＝0.01～0.50，所用的粘结剂是固含量为60％的聚四氟乙烯乳液；
(2).防水透气膜的制备：把25～30wt％的乙炔黑、50～66wt％对固含量的聚四氟乙烯乳液粘结剂、4～25wt％的造孔剂与分散剂乙醇相混合，在50～70℃下加热搅拌至形成糊状后辊压成型；
(3).空气扩散电极的制备：按由内到外依次为催化膜、防水透气膜和集流体的顺序将三者叠合辊压成圆筒型的空气扩散电极；所述集流体是泡沫镍、泡沫合金、或金属网；
(4).热分解法造孔：将上述制得的空气扩散电极于70～250℃下加热5～30min使空气扩散电极催化膜和防水透气膜中的造孔剂受热发生分解而造孔。
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