[发明专利]一种空气电极及其制作方法

说明书

本发明涉及一种空气电极及其制作方法，包括集流体，所述集流体的下端设有透气防护层，集流体的上端由下往上依次设有疏水层、反应层和催化层。本发明所述的空气电极，所形成的A面亲水性强，疏水性弱，液体可以通过介质中的孔隙通道渗入空气电极，呈指进形向B面渗透。随着渗透距离的增加，介质的疏水性逐渐增大，孔隙越来越小，导致渗流阻力增大，液体渗透速度越来越小，最终液体在A、B面中间的某个位置停止渗透，形成一个稳定的气液固三相界面。这层界面既能为正极反应提供大量的场所，又能阻止液体淹没电极，最终让空气电极达到高性能、长寿命的标准。

技术领域

本发明涉及一种空气电极，具体涉及一种空气电极及其制作方法。

背景技术

空气电极是金属空气电池的正极，为氧气提供反应场所，同时维持气液固三相界面。现有的空气电极结构较为简单，通常只有单层结构，只是把一层膜和集流网复合在一起，或者将混合材料和集流网压合在一起。这样的简单结构会导致空气电极内阻大，氧气的透过率和吸附率不能保证，电极发挥不出应有的性能。更重要的是，空气电极中的气液固三相界面不稳定，平衡容易被打破，液体逐步渗透淹没固相区域，反应场所大大减小，最终导致液体渗透整个电极，电极报废。由此带来的一系列问题，导致金属空气电池无法长期稳定的工作，无法真正实现燃料更换模式。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空气电极及其制作方法，能够维持三相界面平衡、保证电极的性能优异可靠。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种空气电极，包括集流体，所述集流体的下端设有透气防护层，集流体的上端由下往上依次设有疏水层、反应层和催化层。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述集流体为泡沫镍、不锈钢网、镍网、铜网、镀镍铜网或者镀锡铜网制成。

所述催化层由30～50wt%活性炭、30～40wt%催化剂、10～30wt%石墨和10～20wt%粘接剂组成。

所述反映层由30～50wt%活性炭、20～40wt%催化剂、10～30wt%石墨和20～30wt%粘接剂组成。

所述疏水层由10～30wt%活性炭、40～60wt%炭黑和30～50wt%粘接剂组成。

所述透气防护层由70～80wt%炭黑和20～30wt%粘接剂组成。

所述粘结剂采用固含量为30%～60%的聚四氟乙烯乳液或聚偏氟乙烯乳液。

所述催化剂为氧化锰、碳载银或碳载铂。

一种空气电极的制作方法，包括如下步骤：

（1）选取30～50wt%活性炭、30～40wt%催化剂及10～30wt%石墨混合后再与10～20wt%粘接剂混合制成催化层浆料；

（2）选取30～50wt%活性炭、20～40wt%催化剂、10～30wt%石墨混合后再与20～30wt%粘接剂混合制成反映层浆料备用；

（3）选取10～30wt%活性炭与40～60wt%炭黑混合后再加入30～50wt%粘接剂混合制成疏水层浆料备用；

（4）选取70～80wt%炭黑与20～30wt%粘接剂混合制成透气防护层浆料备用；

（5）将催化层浆料、反应层浆料、疏水层浆料依次喷涂在集流体的上表面，将透气防护层浆料喷涂在集流体的下表面制成空气电极，所述空气电极的厚度为0.8～1.2mm。

一种空气电极的制作方法，包括如下步骤：

（A1）选取30～50wt%活性炭、30～40wt%催化剂及10～30wt%石墨混合后再与10～20wt%粘接剂混合制成催化层浆料；