一种镁海水电池的空气阴极的制备方法.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CN107171000A(43)申请公布日2017.09.15(21)申请号201710281902.0(22)申请日2017.04.26(71)申请人宁波大学地址315211浙江省宁波市江北区风华路818号(72)发明人许芬苗鹤袁金良蔡真亮赵加佩张迪徐利华周桢浩刘豪杰(74)专利代理机构宁波奥圣专利代理事务所(普通合伙)33226代理人周珏(51)Int.Cl.H01M6/34(2006.01)H01M4/88(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图1页(54)发明名称一种镁海水电池的空气阴极的制备方法(57)摘要本发明公开了一种镁海水电池的空气阴极的制备方法，其包括以下步骤：取已制备的催化层，并取泡沫镍作为集流层；制备扩散用的膏状物质：取碳黑、聚四氟乙烯乳液和造孔剂；然后将碳黑和聚四氟乙烯乳液及造孔剂置于作为分散剂的乙醇中搅拌至膏状；再除去乙醇得到扩散用的膏状物质；将扩散用的膏状物质注塑到作为集流层的泡沫镍内部的空洞中；将注塑有扩散用的膏状物质的集流层与催化层叠压在一起，形成双层一体结构；利用造孔法使双层一体结构中的造孔剂分解，完成造孔，得到空气阴极；优点是工艺简单、成本低，制备的空气阴极在长期海水冲蚀下失效率低，且放电电流密度高，从而能够提高镁海水电池的电性能。CN107171000ACN107171000A权利要求书1/1页1.一种镁海水电池的空气阴极的制备方法，其特征在于包括以下步骤：①取已制备的催化层，并取泡沫镍作为集流层；②制备扩散用的膏状物质：取质量百分比为38％～42％的碳黑、质量百分比为58％～62％的聚四氟乙烯乳液，并取碳黑和聚四氟乙烯乳液的总质量的2％～4％的造孔剂；然后将碳黑和聚四氟乙烯乳液及造孔剂置于作为分散剂的乙醇中搅拌至膏状；再除去乙醇得到扩散用的膏状物质；③将扩散用的膏状物质注塑到作为集流层的泡沫镍内部的空洞中；④将注塑有扩散用的膏状物质的集流层与催化层叠压在一起，形成双层一体结构；⑤利用造孔法使双层一体结构中的造孔剂分解，完成造孔，至此制备得到空气阴极。2.根据权利要求1所述的一种镁海水电池的空气阴极的制备方法，其特征在于所述的泡沫镍的厚度为1毫米～2毫米。3.根据权利要求1所述的一种镁海水电池的空气阴极的制备方法，其特征在于所述的步骤②中取质量百分比为40％的碳黑、质量百分比为60％的聚四氟乙烯乳液，并取碳黑和聚四氟乙烯乳液的总质量的3％的造孔剂。4.根据权利要求1至3中任一项所述的一种镁海水电池的空气阴极的制备方法，其特征在于所述的步骤②中的造孔剂为氯化钠、碳酸氢铵、石蜡粉或淀粉；所述的步骤⑤中的利用造孔法使双层一体结构中的造孔剂分解的具体过程为：如果造孔剂采用氯化钠，则利用溶解造孔法，即将双层一体结构完全浸没于蒸馏水中，使双层一体结构中的氯化钠完全溶解出，完成造孔；如果造孔剂采用碳酸氢铵，则利用热分解造孔法，即将双层一体结构置于70℃以上的干燥环境中，使双层一体结构中的碳酸氢铵完全热分解完，完成造孔；如果造孔剂采用石蜡粉，则利用加热造孔法，即将双层一体结构静置于200℃的干燥环境中，使双层一体结构中的石蜡粉完全熔化流出，完成造孔；如果造孔剂采用淀粉，则利用碳化造孔法，即将双层一体结构置于350℃的环境中烧制，使双层一体结构中的淀粉完全碳化，完成造孔。2CN107171000A说明书1/6页一种镁海水电池的空气阴极的制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种电池的制备技术，尤其是涉及一种镁海水电池的空气阴极的制备方法。背景技术[0002]镁海水电池以镁为阳极、以空气中的氧气为阴极活性物质，其实质是以海水(浓度为3.5％的氯化钠溶液)为电解液，其阳极反应、阴极反应和电池反应的表示如下：--[0003]阳极反应：Mg+2OH＝M(OH)2+2e--[0004]阴极反应：O2+2H2O+4e＝4OH[0005]电池反应：Mg+1/2O2+H2O＝Mg(OH)2[0006]由于空气中的氧气是取之不尽的，且其在镁海水电池中不占体积和重量，因此与传统的电池(如锌锰干电池)相比，镁海水电池具有成本低、无污染、原料丰富、安全性好、可控温度范围广、放电电压平稳、高比能量等一系列优点，市场前景非常明朗。镁海水电池的理论质量比能量为6700Wh/kg，实际质量比能量也能达到400Wh/kg，远高于目前市场上已有的电池(如锂电池)。[0007]现有的镁海水电池的空气阴极包括三层，分别为依次压合在一起的催化层、集流层和扩散层，或为依次压合在一起的催化层、扩散层和集流层；催化层是将碳黑、催化剂和聚四氟乙烯乳液在作为分散剂的乙醇中长时间搅拌至膏状，然后除去乙醇得到膏状物质，再通过轧膜机辊压膏状物质形成的膜，其中，乙醇仅为搅拌获得膏状物质提