[发明专利]一种多孔高性能的金属燃料电池氧电极制作方法

说明书

本发明涉及一种多孔高性能的金属燃料电池氧电极制作方法，该方法是使用易挥发的分散剂替代造孔剂，将防水层与集流体和催化层在成型模具中一体成型。与现有技术相比，通过本发明所述方法制备的氧电极，在室温下以35ma/cm²的电流密度进行放电测试，可以工作6000小时以上，而不出现渗液；通过本发明所述方法制备的氧电极，其放电的电流密度可超过500mA/cm²。

技术领域

本发明涉及一种金属燃料电池氧电极，尤其是涉及一种多孔高性能的金属燃料电池氧电极制作方法。

背景技术

金属燃料电池是一种利用金属与氧进行电化学反应后产生电能的装置，通常有镁空气燃料电池、铝空气燃料电池、锂空气燃料电池和锌空气燃料电池等。

这类燃料电池由金属电极、隔膜、电解液、氧电极和外壳组成，其中的氧电极是很重要的部件，它往往决定着燃料电池的性能和工作寿命，因此是金属燃料电池研发过重中重点研发的对象。

氧电极主要由1)防水层、2)催化层、3)集流体三部分组成。

目前，对于氧电极的制作，主要采用以下制作方法：

1.制作防水层材料，即将防水层物料与粘结剂、少量溶剂和造孔剂等均匀混合后，经过滚轴4滚压成片状待用，如图1所示；

2.制作催化层材料，即将催化剂与载体、粘结剂、少量溶剂和造孔剂等均匀混合后，也经过滚轴4滚压成片状待用，如图2所示；

3.将滚压好的防水层和催化层与集流体一起，以三明治的方式经过滚轴4滚压成型，如图3所示。

4.经过以上3.所得到的电极再进行热处理，即可制备好气电极。

这种方法所制备的氧电极，通常存在以下不足：

1.电极孔隙率低，氧气透过性低；

2.由于孔隙低，催化层的催化效果差，电池放电性能不高；

3.电极的孔径和气孔分布不均匀，也好进行控制；

4.孔径和气孔分布不均匀，易造成防水层防水性能不佳。

5.这种以三明治方式压合成的电极，容易造成防水层与催化层从集流体处分层开，降低电极的寿命。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种多孔高性能的金属燃料电池氧电极制作方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种多孔高性能的金属燃料电池氧电极制作方法，其特征在于，该方法是使用易挥发的分散剂替代造孔剂，将防水层与集流体和催化层在成型模具中一体成型。

所述的方法具体包括以下步骤：

(1)将催化层物料分散到分散剂中，加入粘结剂，均匀搅拌分散；

(2)将防水层物料分散到分散剂中，加入粘结剂，均匀搅拌分散；

(3)在一底部有过滤孔的成型模具底部先铺上一张滤纸；

(4)将分散好的催化层物料倒入成型模具内，并均匀摊开，可让大部分的分散剂过滤掉；

(5)在沉积后的催化层上放上电极的集流体，并均匀竖直的植上短纤维；

(6)将分散好的防水层物料倒入成型模具内，并均匀摊开，并滤掉过多的分散剂；

(7)取出成型模具内的极片进行热处理，让分散剂完全挥发形成空气电极片。

所述的分散剂包括乙醇、丙醇或异丙醇；

步骤(1)所述的催化层物料与分散剂的比为10～150g：1L；