[发明专利]具有包括电极活性物质纳米球的多孔性薄膜层的不溶性阳极及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种不溶性阳极及其制造方法，尤其涉及一种如下的不溶性阳极及其制造方法，在由能够实现阳极氧化的金属形成的阳极基板形成包括所述金属的粉末烧结体和电极活性物质纳米球的多孔性薄膜层，从而借助于电极活性物质纳米球而降低电极的电阻，且可以作为反应场所和电子通道而被提供，从而改善阳极的寿命和功能。

背景技术

目前为止，虽然价格昂贵，但是因相比可溶性(soluable)阳极(anode)可以进行高容量和均匀的作业，而在电解工艺中使用着不干涉镀覆反应的不溶性阳极，并且呈现着增加其使用的趋势。

现有技术中，作为不溶性阳极而使用了铅或铅合金，但是溶出的铅会导致环境污染以及膜的质量降低等问题。因此，正尝试着开发一种能够代替铅系阳极的干净的不溶性阳极，其中尤其有使用钛(Ti)的钛系阳极。

在钛(Ti)阳极基板涂覆铱(Ir)或钌(Ru)氧化物等活性物质的电极因为对产生氧气或氯气时需要的的过电压较小且电极的寿命长，所以被称为形稳型阳极(Dimensionally Stable Anode；DSA)，并被广泛地用于从水溶液生产氯气或氧气的目的。

图1是模式化地示出根据现有技术的DSA制造工艺的流程的图，参考图1，可以在钛(Ti)阳极基板上涂覆液态的Ir或者Ru前体后，通过干燥和热处理而在钛基板上涂覆作为电极活性物质的IrO₂或者RuO₂。在此情况下，存在难以通过一次的前体涂覆而制造所需厚度的缺点，因此会通过重复前体涂覆、干燥或高温下的热处理而执行制造最终所需厚度的工序。为了制造在产品中实际使用的几μm～50μm厚度的电极活性物质，需要重复5～8次，甚至20次以上的涂覆和热处理工序，因此高厚度的电极活性物质层不仅因重复作业而增加作业时间，也会因使用高价的催化剂材料而导致产品价格上升。

为了解决上述问题，韩国专利申请第10-2007-7015579号中公开了如下的方法：在形成由球状钛(TiO₂)粉末烧结体组成的多孔质层后，遍及多孔质层的表面和内部而形成电极活性物质层，从而提高了耐久性并较大程度地减少了高价电极活性物质的使用量(参考图2)。

但是，具有所述DSA结构的产品的性能由电压值而决定，所述电压值由相对施加的电流值的产品电阻而决定，因此所使用的材料的电阻值是重要的考虑因素。即，二氧化钛(TiO₂)的电阻为0.29～3Wcm，其显著地高于IrO₂的电阻(大约30mWcm)，并且实际上由二氧化钛粉末形成的多孔薄膜的电阻存在着因为高界面张力而变得相比材料本身的电阻而高很多的问题。

发明内容

技术问题

本发明为了解决上述问题而提出，其目的在于，提供一种在多孔性薄膜层形成电极活性物质纳米球而具有有效的DSA结构的不溶性阳极。

并且，本发明的另一目的在于，提供所述不溶性阳极的制造方法。

技术方案

根据用于解决上述问题的本发明的一方面，提供一种具有包括电极活性物质纳米球的多孔性薄膜层的不溶性电极，其特征在于，包括：

阳极基板，由可实现阳极氧化的金属形成；

多孔性薄膜层，包括所述金属的粉末烧结体和电极活性物质纳米球；以及

电极活性物质涂层，形成于所述多孔性薄膜层内外部的表面，

其中，所述多孔性薄膜层包括：60～90体积％的所述金属的粉末烧结体，以及10～40体积％的电极活性物质纳米球。

并且，根据本发明的另一方面，提供一种具有包括电极活性物质纳米球的多孔性薄膜层的不溶性阳极的制造方法，其特征在于，

所述不溶性阳极通过在由可实现阳极氧化的金属形成的阳极基板上涂覆所述金属的粉末烧结体和高分子纳米球后进行热处理，然后在涂覆电极活性物质前体后进行热处理而制造，

所述制造的不溶性阳极包括：阳极基板，由可实现阳极氧化的金属形成；多孔性薄膜层，包括所述金属的粉末烧结体和电极活性物质纳米球；以及电极活性物质涂层，形成于所述多孔性薄膜层内外部的表面。

有益效果