专利名称：干嵌式空气电极制造方法
技术领域：
本发明属于电化学技术和电池制造技术领域，特别是空气电极干嵌式工艺，可实 现空气电极批量化生产，并且能达到空气电极电性能均勻一致。
背景技术：
金属空气电池比能量高，工作电压平稳，容量大，无污染，原材料来源丰富易得，价 格低廉有其它化学电源不可替代优势，金属空气电池核心问题是空气电极(氧电极)，要 求空气电极具有高孔隙率，孔分布均勻，透气性好，同时具有良好防渗透能力和氧的催化能 力。如何满足以上要求制造空气电极，通过大量试验和探索，实现干嵌法制作空气电极，从 材料配比，混合材料制备，采用干嵌成型法，形成空气电极制造技术核心。
发明内容
本发明是提供一种干嵌式金属空气电池中空气电极制造方法，从基础材料选择， 材料配方，材料初制备，干嵌滚压，合成轧制，烧结成型，实现空气电极批量生产，保证空气 电极孔分布均勻一致，透气性好，憎水性高，满足动力型金属空气电池或燃料电池应用。本发明专利优点是1.金属空气电池中空气电极采用干嵌法生产的空气电极，孔隙率高，透气性能好， 功率输出特性好。单位放电密度150mA/cm2以上(对锌电极1. OV以上)。2.从材料选型，材料配方，材料合成制备，干嵌滚压合成轧制，烧结成型，实现空气 电极批量化生产，并且能保证产品的一致性。选用材料丰富易得。3.生产过程中无污染，无排放。如
图1所示，本发明专利空气电极是由1.防水层(导电层)2.集流体3.催化层 三部分组成。1.防水层由聚四氟乙烯树脂与乙炔黑导电剂等材料制成。2.集流体采用镀银铜拉网式镍拉网。3.催化层由活性炭、乙炔黑、二氧化锰、金属氧化物、聚四氟乙烯树脂等材料制成。采用干嵌法，把防水材料嵌入集流体网孔内滚压，保证集流体内部和表面两侧都 敷着上防水材料后，滚碾到0. 8mm，与催化材料一起滚压制成0. 8mm厚空气电极，放入电阻 炉中，在350°C炉温中烧结20分钟，自然冷却，干嵌法空气电极制造完成。80X50mm空气电 极两块，粘贴在8mm宽塑料壳两侧(空气电极有效面积7X4X2 = 56cm2)负极采用80g锌 粉压制成80 X 50 X 3. 5锌电极，放入贴有空气电极塑料壳中，加入浓度6N/L氢氧化钾溶液 50mL，静置20分钟后，自然条件下进行电性能测试。如图2所示1-壳体2-正极3-隔膜4-锌极5-碱液6_上盖测试结果
开路电压1. 48V
权利要求
干嵌式空气电极防水材料选择和配比方案250目乙炔黑 50％～60％JF 4TM聚四氟乙烯树脂(悬浮细粉) 30％～20％TX 10分散剂 20％在280℃ 320℃混合均质 45分钟。
2.干嵌式防水材料制备，防水材料混合均质后，在干燥箱中+75°C干燥2小时，球磨机 中球磨1小时，干嵌式防水材料制备完成。
3.催化材料选择配比方案200目活性炭65% 75%电解二氧化锰15% 10%氧化锶5% 2%JF-4TM聚四氟乙烯树脂(悬浮细粉)10% 8% TX-10分散剂5%在280 V -300 V混合均质45分钟。
4.干嵌式催化材料制备，催化材料混合均质后，在干燥箱中+75°C干燥2小时，球磨机 中球磨2小时，干嵌式催化材料制备完成。
5.20目铜镀银拉网上平铺防水材料干粉，在温度240°C对辊机上进行第一次滚碾转速 15转/分，平铺防水材料干粉，在温度350°C对辊机上进行第二次滚碾转速10转/分，防水 材料均勻地与集流体(铜拉网)粘接一体后，按厚度要求进行第三次滚碾轧制。
6.轧制好防水电极上平铺催化材料干粉，在温度280°C对辊机上进行第一次滚碾转速10 转/分，平铺催化材料干粉，在温度300°C对辊机上进行第二次滚碾，并按厚度要求轧制完成。
7.干嵌式空气电极轧制后，进行惰性气体保护下350°C电阻炉中烧结，此温度下轧制 定型(定型转速3转/分)，干嵌式空气电极制造完成。
8.按权利要求1所述干嵌式空气电极所用防水材料选择是必备方案，其中聚四氟乙烯 树脂采用悬浮干粉，可用含固量60%聚四氟乙烯乳液替代，但要添加凝固剂。
9.按权利要求2干嵌式空气电极所用防水材料制备中，工艺过程和工艺参数是关键， 合成材料带有粘性并且有初纤维化。
10.按权利要求3，4所述干嵌式空气电极所用催化材料选择、配比、制备是核心技术， 按照此配方和工艺才能使得干嵌时催化材料均勻平铺在防水层上，厚度 >密度均勻一致，也 可用预先滚制催化膜与防水层一起轧制成型。
11.按权利要求5所述，防水材料在专用送料机上平铺在铜网上，通过高温下三次滚 碾，使防水材料在聚四氟乙烯纤维作用下，铜网两侧都有防水材料包裹，并且在网孔内填充 满与铜网交联为一体。
12.权利要求6所述初步完成防水层的空气电极在专用送料机上平铺催化材料干粉， 通过一次滚碾得到，催化层平均厚度0. 20mm均勻一层，在电池工作中形成良好三相界面。
13.权利要求7所述干嵌式空气电极轧制完成后，进入电阻炉烧结，烧结过程中在轧机 上进行，轧制转速3转/分，保证干嵌式空气电极中材料密度均勻一致，同时在高温下除去 分散剂，并且能使聚四氟乙烯材 熔融交联，增加电极强度和韧性，提高干嵌式空气电极寿
全文摘要
本发明公开一种金属空气电池中空气电极(氧电极)干嵌式制造方法。金属空气电池是由空气电极(氧电极)、金属负极、碱性电解液、隔膜、外壳等部分构成，空气电极作为金属空气电池中的正极，是该电池的核心部分，空气电极放电达到一定指标，放电电流密度＞150mA/cm2、极化电位(对锌电极)＞1.0V时，金属空气电池才能达到动力型电池基本技术要求，干嵌式方法制造出的空气电极透气性高，防渗漏能力强，耐久性好，并且保证批量化生产空气电极的一致性。如图所示，本发明空气电极是由1.防水层(导电层)2.集流体3.催化层三部分组成。
文档编号H01M12/06GK101986449SQ200910157308
公开日2011年3月16日 申请日期2009年7月24日 优先权日2009年7月24日
发明者刘伟春 申请人:刘伟春