一种防水透气膜及其制备方法、应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114335587A(43)申请公布日2022.04.12(21)申请号202111678825.5(22)申请日2021.12.31(71)申请人合肥综合性国家科学中心能源研究院（安徽省能源实验室）地址230000安徽省合肥市包河区滨湖卓越城文华园9号楼(72)发明人刘汉康周天培黄清源马桂鑫叶陈毕文团吴长征谢毅(74)专利代理机构北京科迪生专利代理有限责任公司11251代理人李晓莉(51)Int.Cl.H01M8/0213(2016.01)H01M12/06(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图2页(54)发明名称一种防水透气膜及其制备方法、应用(57)摘要本发明公开了一种防水透气膜及其制备方法、应用。其中，所述防水透气膜包含防水性粘结剂和具有导电性的碳材料。所述制备方法包括：S1合浆，将碳粉、粘结剂、成膜剂以及溶剂均匀分散调制成混合浆料；S2涂布，将浆料涂抹至基底上，使用刮刀均匀涂布成膜；S3固化，将涂布后的膜放入凝固浴中进行固化，然后膜从基底上揭掉，移入水中浸泡除去残留液，最后得到的湿膜再进行晾干处理；S4热处理，晾干后的膜放入马弗炉中进行热处理，即可得到防水透气膜。本发明的制备工艺简单、成本低廉、易批量化生产，具有良好的商业化前景；本发明方法得到的防水透气膜具有较好的防水性和导电性，用于金属空气电池中具有优异的电池性能表现。CN114335587ACN114335587A权利要求书1/1页1.一种防水透气膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：合浆，将碳粉、粘结剂、成膜剂以及溶剂均匀分散调制成混合浆料；S2：涂布，将浆料涂抹至基底上，使用刮刀均匀涂布成膜；S3：固化，将涂布后的膜放入凝固浴中进行固化，放入水中浸泡清洗，然后将膜从基底上分离，得到湿膜，最后将得到的湿膜再进行晾干处理；S4：热处理，将晾干后的膜放入马弗炉中进行热处理，即可得到防水透气膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述碳粉选自乙炔黑、超导炭黑、卡博特导电碳黑、科琴黑、VulcanXC‑72、石墨和碳纳米管中的一种或多种；所述粘结剂选自聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、乙烯‑四氟乙烯共聚物、全氟乙烯丙烯共聚物和全氟磺酸树脂中的一种或多种；所述成膜剂选自聚酰亚胺、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、丙烯酸树脂和丁二烯树脂中的一种或多种；所述溶剂选自去离子水、无水乙醇和N‑甲基吡咯烷酮中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述碳粉与粘结剂按重量比比例为1：(0.4‑2.5)，成膜剂与粘结剂按重量比比例为1：(1‑8)。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤是S1中，所述混合浆料所用调浆时间为6‑15h，所述混合浆料的粘度为3000‑12000mPa·s。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述基底为玻璃板或金属板。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述刮刀厚度控制在0.4‑1.5mm。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述凝固浴选自硫酸钠溶液、碳酸钠溶液、硫酸铵溶液、硫酸钾溶液、氯化钠溶液和硫酸铜溶液中的一种或多种。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述凝固浴中固化时间0.5‑4h，在水中浸泡清洗的时间为1‑5min，晾干处理时间为6‑12h；优选地，步骤S4中，所述膜的热处理温度为300‑350℃，热处理时间0.5h。9.如权利要求1‑8任一项所述的方法制备的防水透气膜。10.权利要求9所述的防水透气膜在金属空气电池中的应用。2CN114335587A说明书1/6页一种防水透气膜及其制备方法、应用技术领域[0001]本发明涉及金属空气电池技术领域，尤其涉及一种防水透气膜及其制备方法、应用。背景技术[0002]金属空气电池是一种以金属作为阳极活性物及空气中的氧气作为阴极活性物的电化学装置，电解质一般为水系碱性体系、水系中性盐体系及非水有机体系等。在金属阳极一侧发生金属的腐蚀氧化反应，在空气阴极一侧发生氧气的还原反应，其具有放电电压平稳、理论能量密度高、金属阳极反应动力学速率高，电池制作过程简单及安全性高等优点。[0003]金属空气电池的电化学性能主要取决于空气电极，其中防水透气膜作为正极氧的扩散通道，并且还要具有防水性，阻止内部电解液的渗出，因此防水透气膜是影响空气电极性能的关键因素之一。[0004]传统防水透气膜的制备工艺是将导电碳材料与PTFE混合成糊状或团状，然后反复使用辊压机进行辊压制备成膜，但是这种工艺操作繁琐，耗费大量时间和人力，很难实现自动化生产，严重制约了金属空气电池的工业化应用。发明内容[0005