一种空气电极和金属空气电池的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及长寿命金属空气电池领域，具体地，涉及一种空气电极和金属空气电池。本实用新型公开了一种空气电极，该空气电极为膜结构，所述膜结构包括依次辊压层叠的多个电极膜(1)，还公开了一种金属空气电池，该金属空气电池包括作为正极的空气电极，其中，所述空气电极为上述空气电极。因此，本实用新型的空气电极可用于低功率小型设备(例如小型时钟)中，具有使用寿命长，使用方便，无需更换电解液，只要更换负极即可实现机械充电等优点。并且，本实用新型中，无需复杂的电极制备工艺，只需将多层相同的膜辊压即可得到柔韧性较好的空气电极，因此，制备工艺也较简单。
【专利说明】
一种空气电极和金属空气电池
技术领域
[0001]本实用新型涉及长寿命金属空气电池领域，具体地，涉及一种空气电极和金属空气电池。
【背景技术】
[0002]金属空气电池具有比容量大、比能量高、放电性能稳定、原材料便宜易得、生产和使用过程均无环境污染等优点，具有广阔的应用前景和发展前途。目前报道的空气电极通常采用多层膜结构外加金属网作为集流体，并且，现有技术中，空气电极的多层膜结构分别通过不同的膜层来实现不同的功能，例如该多层膜结构包括辊压在集流体两侧的防水层，以及辊压在防水层一侧的气体扩散层，且现有的金属空气电池采用的电解液为中性电解液或者碱性电解液(例如氢氧化钾)，需要定期更换电解液，且碱性电解液导致电池的安全性不高。即现有技术中的空气电极存在结构、制备和使用工艺复杂、使用寿命较短等诸多缺陷。
[0003]因此，现在急需一种结构简单、寿命较长以及使用方法较简单的空气电极和金属空气电池。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是为了克服现有技术中的上述缺陷，提供一种结构简单、寿命较长以及使用方法较简单的空气电极和金属空气电池。
[0005]因此，为了实现上述目的，本实用新型提供了一种空气电极，该空气电极为膜结构，所述膜结构包括依次辊压层叠的多个电极膜。
[0006]优选地，所述空气电极的厚度为0.4-0.6mm。
[0007]优选地，所述电极膜的厚度为0.2-0.3mm。
[0008]优选地，所述电极膜的数量为2-8。
[0009]更优选地，所述电极膜的数量为2-3。
[0010]优选地，所述电极膜为催化电极膜。
[0011]另一方面，本实用新型提供了一种金属空气电池，该金属空气电池包括作为正极的空气电极，其中，所述空气电极为上述空气电极。
[0012]优选地，该金属空气电池还包括:电解液和作为负极的金属电极。
[0013]优选地，所述金属电极为镁电极或铝电极。
[0014]优选地，所述电解液为水或盐水。
[0015]本实用新型中将电极膜辊压层叠所形成的膜结构直接作为空气电极，而无需金属网作为集流体，从而能够提高金属空气电池的柔韧性和使用寿命。因此，本实用新型的空气电极可用于低功率小型设备(例如小型时钟)中，具有使用寿命长，使用方便，无需更换电解液，只要更换负极即可实现机械充电等优点。并且，本实用新型中，无需复杂的电极制备工艺，只需将多层相同的膜辊压即可得到柔韧性较好的空气电极，因此，制备工艺也较简单。
[0016]本实用新型一种优选实施方式中，所述电极膜含有催化剂、碳材料和粘结剂时，可以使得电极膜同时具有催化和气体扩散的功能，从而更能够简化制备工艺。
[0017]本实用新型的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0018]附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中:
[0019]图1是本实用新型一种【具体实施方式】的空气电极。
【具体实施方式】
[0020]以下对本实用新型的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
[0021]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0022]本实用新型提供了一种空气电极，如图1所示，该空气电极为膜结构，所述膜结构包括依次辊压层叠的多个电极膜I。
[0023]优选地，所述空气电极的厚度为0.4-0.6mm，从而能够显著提高空气电极的透气性。
[0024]优选地，所述电极膜I的厚度为0.2-0.3mm，其中，多个电极膜的厚度可以相同也可以不同，进一步优选为相同。
[0025]优选地，所述电极膜I的数量为2-8，更优选为2-3，从而能够显著提高电极膜所形成的膜结构空气电极的强度。如图1所示，本实用新型一种【具体实施方式】的空气电极为两个电极膜1I和102辊压层叠而成的膜结构。
[0026]本实用新型的电极膜可以为本领域各种常规的电极膜。所述电极膜可以为催化电极膜，优选地，所述催化电极膜可以为含有催化剂、碳材料和粘结剂的电极膜。其中，催化剂、碳材料和粘结剂可以为本领域常规的可以商购的种类。例如碳材料种类可以为活性炭和乙炔黑，活性炭和乙炔黑的重量比可以为1:3-5，其中，活性炭可以购自北京金希尔机电设备有限公司，牌号为Norit活性炭，乙炔黑可以购自焦作市和兴化学工业有限公司。粘结剂可以为固含量为60%的聚四氟乙烯乳液，购自上海三爱富新材料股份有限公司，牌号为FR301B。催化剂可以为本领域各种常规的催化剂，例如可以为氧化猛。
[0027]本实用新型中，上述电极膜的制备方法可以包括:将上述催化剂、上述碳材料和上述粘结剂(以固含量计)按照重量比1:4-4.5:1-1.5在有机溶剂中进行混合，然后辊压成膜，再使用有机溶剂浸渍辊压成的电极膜10_12h，室温干燥。有机溶剂可以为无水乙醇和/或丙酮，相对于10g催化剂和碳材料，有机溶剂的用量为500-600g。
[0028]本实用新型中，将上述电极膜进行辊压即可得到膜结构的空气电极。
[0029]本实用新型中，辊压的方法可以为本领域常规的方法，例如其条件可以包括:转速为15-20r/min。
[0030]另一方面，本实用新型提供了一种金属空气电池，该金属空气电池包括作为正极的空气电极，其中，所述空气电极为上述空气电极。
[0031]本实用新型中，该金属空气电池还可以包括:电解液和作为负极的金属电极。
[0032]本实用新型中，所述金属电极为本领域常规的金属电极，例如可以为镁电极或铝电极。
[0033]本实用新型中，所述电解液为本领域常规的电解液，优选为水或盐水，当使用水或盐水作为电解液时，能够保证电池的安全性，并且可以避免更换电解液，进而能够延迟电池的使用寿命。
[0034]本实用新型的金属空气电池中，电解液为水或盐水，金属电极和空气电极的一端浸渍在电解液中，从而可以形成简易的电池结构。另外，在实际使用时，还可以按照常规方法将上述简易电池结构进行进一步的改进，以形成完整的电池结构，例如小型低功率的纽扣电池等。
[0035]以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
[0036]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0037]此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
【主权项】
1.一种空气电极，其特征在于，该空气电极为膜结构，所述膜结构包括依次辊压层叠的多个电极膜(I)。2.根据权利要求1所述的空气电极，其特征在于，所述空气电极的厚度为0.4-0.6_。3.根据权利要求1所述的空气电极，其特征在于，所述电极膜(I)的厚度为0.2-0.3_。4.根据权利要求1所述的空气电极，其特征在于，所述电极膜(I)的数量为2-8。5.根据权利要求4所述的空气电极，其特征在于，所述电极膜(I)的数量为2-3。6.根据权利要求1-5中任意一项所述的空气电极，其特征在于，所述电极膜(I)为催化电极膜。7.—种金属空气电池，其特征在于，该金属空气电池包括作为正极的空气电极，其中，所述空气电极为权利要求1-6中任意一项所述的空气电极。8.根据权利要求7所述的金属空气电池，其特征在于，该金属空气电池还包括:电解液和作为负极的金属电极。9.根据权利要求8所述的金属空气电池，其特征在于，所述金属电极为镁电极或铝电极。10.根据权利要求8所述的金属空气电池，其特征在于，所述电解液为水或盐水。
【文档编号】H01M12/06GK205645985SQ201620249055
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月29日
【发明人】郑树会, 安清华, 刘丹宪
【申请人】新材料与产业技术北京研究院