專利名稱：多層燒結(jié)結(jié)構(gòu)的空氣電極及其制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)一種構(gòu)成多層燒結(jié)結(jié)構(gòu)的空氣電極及其制法，尤指使用用途作為鋅空氣電池的陰極使用，且可防止鋅空氣電池內(nèi)部的電解液受到外在空氣環(huán)境影響的新穎空氣電極結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
利用空氣中的氧分子作為陰極反應(yīng)物的鋅空氣電池(Zn/Aircell)，由于具有高容量的比能(Specific Energy)、及放電電壓穩(wěn)定輸出的特點(diǎn)，其應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛，包括車用電池、及助聽器用電池等等，都可使用鋅空氣電池為動力供應(yīng)源，加上又具有環(huán)保和價格便宜等優(yōu)勢，已經(jīng)被視為堿性電池的替代品。
這種鋅空氣電池，使用金屬鋅(Zn)為陽極，陰極則使用空氣中的氧氣(O2)或純氧，故鋅空氣電池的陰極又稱空氣電極(air cathode)，而蓄存在鋅空氣電池內(nèi)部的電解液，則使用氫氧化鉀水溶液(KOHsolution)。而且，這種鋅空氣電池，利用空氣電極對空氣中的氧氣進(jìn)行陰極化學(xué)反應(yīng)和轉(zhuǎn)化為氫氧根離子(OH-)后，再將由鋅金屬混合物(鋅漿、鋅板或鋅箔)組成的鋅陽極氧化，而產(chǎn)生穩(wěn)定放電電壓輸出。
由于這種鋅空氣電池的空氣電極，只是作為介質(zhì)，本身并不會損耗，因此，制造鋅空氣電池時，可以增加鋅空氣電池的鋅陽極裝填量，使得鋅空氣電池的電容量和比能(Specific Energy)因此增加，并藉此達(dá)成小型化的目的。
但是，這種鋅空氣電池必須設(shè)有氣體孔道，使得空氣能夠進(jìn)入，故鋅空氣電池的殼體，是不能密封的，必須制成半開放的結(jié)構(gòu)。然而，這種半開放的結(jié)構(gòu)，就會造成鋅空氣電池非常容易受到外在空氣環(huán)境的影響，并阻礙鋅空氣電池的使用性能，和縮短鋅空氣電池的使用壽命。
尤其，目前鋅空氣電池所使用的常用空氣電極結(jié)構(gòu)，使用單層的燒結(jié)結(jié)構(gòu)，其缺點(diǎn)對于內(nèi)部鋅陽極的含水率無法長期保存。若外在的空氣環(huán)境條件為高濕度的環(huán)境時，水分會透過鋅空氣電池的空氣電極，而進(jìn)入到鋅空氣電池的內(nèi)部，這種現(xiàn)象會造成電解液稀釋和導(dǎo)致放電電壓下降；反之，若外在的空氣環(huán)境條件，當(dāng)?shù)蜐穸鹊沫h(huán)境時，鋅空氣電池內(nèi)部的電解液，就會透過空氣電極而向外散失水分，進(jìn)而造成電解液干涸和導(dǎo)致電池失效。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的，即在于提供一種構(gòu)成多層燒結(jié)結(jié)構(gòu)的空氣電極，使用用途包括可作為鋅空氣電池、燃料電池陰極或電容使用，而且利用其至少具有二層擴(kuò)散層和一層活化層的多層化隔絕結(jié)構(gòu)，達(dá)成有效減緩水分通過的目的，因此作為鋅空氣電池的陰極使用時，能夠防止鋅空氣電池內(nèi)部的電解液會受到外在空氣環(huán)境的影響，使目前鋅空氣電池的鋅陽極含水率無法長期保存的問題，可以獲得有效解決，尤其在干燥環(huán)境下，能夠促使鋅空氣電池的鋅陽極含水率保持長達(dá)一個月以上，使鋅空氣電池能夠長期維持穩(wěn)定的電性。
本發(fā)明的另一主要目的，是在提供一種空氣電極的制造方法，通過干式碳粉涂布、高壓壓合及燒結(jié)等技術(shù)，制造一種多層燒結(jié)結(jié)構(gòu)的高密度空氣電極，使這種空氣電極作為鋅空氣電池的陰極使用時，可防止電池內(nèi)部的電解液受到外在空氣環(huán)境影響，并使鋅空氣電池的鋅陽極含水率能夠長期保持，尤其在干燥環(huán)境下，能夠促使鋅空氣電池能夠長期維持穩(wěn)定的電性利用率。
本發(fā)明中的多層燒結(jié)結(jié)構(gòu)的空氣電極包括以下的構(gòu)成多層迭層結(jié)構(gòu)由至少一層基材、二層擴(kuò)散層、和一層活化層上下迭合構(gòu)成，其中，上述基材作為空氣電極的電流收集器，由金屬絲網(wǎng)或金屬發(fā)泡網(wǎng)制成，而且上述基材的上下兩側(cè)，分別迭置有一層由疏水性碳材燒結(jié)制成的擴(kuò)散層，而迭置在上述基材一側(cè)的擴(kuò)散層的外側(cè)，則迭置至少一層活化層，而且每層活化層由附著有過渡金屬氧化物觸媒的親水性碳材燒結(jié)制成。
本發(fā)明中的多層燒結(jié)結(jié)構(gòu)的空氣電極制法，包括以下步驟a.以金屬發(fā)泡網(wǎng)或金屬絲網(wǎng)為基材，制成空氣電極的電流收集器；b.使用乙炔還原碳黑或煉焦碳黑等疏水性碳粉或碳材，與聚四氟乙烯水性懸浮溶液黏合劑及去離子水，按2∶1∶50或者3∶1∶50比例混合；對混合聚四氟乙烯黏著劑的疏水性碳粉進(jìn)行烘干作業(yè)；完成烘干后，將混合聚四氟乙烯黏著劑的疏水性碳粉均勻涂布于步驟a的基材的上下兩側(cè)，構(gòu)成一層擴(kuò)散層；再以高壓加壓使疏水性碳粉密合；
對附著有疏水性碳粉的該基材，施以200-400℃高溫加熱燒結(jié)20-40分鐘，使混合聚四氟乙烯黏著劑的疏水性碳粉，被燒結(jié)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的固定碳粉，構(gòu)成空氣電極的擴(kuò)散層，再以輾壓機(jī)調(diào)整擴(kuò)散層的厚度；c.使用乙炔還原碳黑、煉焦碳黑、納米碳管或納米碳號角等親水性碳粉或碳材，與聚四氟乙烯黏著劑及過渡金屬氧化物觸媒粉末，按4∶1∶1或3∶1∶2比例混合，再加入水、甲醇或異丙醇作為溶劑，均勻混合成混合漿料；再以噴槍噴涂或其它涂布方式將混合漿料涂布于基材上側(cè)的擴(kuò)散層表面上，構(gòu)成一層活化層；對附著有擴(kuò)散層及活化層的該基材，施以200-400℃高溫加熱燒結(jié)10-60分鐘，使混合聚四氟乙烯黏著劑及過渡金屬氧化物觸媒粉末的親水性碳粉，被燒結(jié)成含有過渡金屬氧化物觸媒粉末的固定碳粉，并構(gòu)成空氣電極的活化層，再以輾壓機(jī)調(diào)整活化層的厚度，制成迭層狀的多層燒結(jié)結(jié)構(gòu)的空氣電極。


圖1是本發(fā)明所示的空氣電極的第一種迭層狀多層燒結(jié)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明所示的空氣電極的第二種迭層狀多層燒結(jié)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明所示的空氣電極的第三種迭層狀多層燒結(jié)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明所示的空氣電極的制造流程圖。
圖5是本發(fā)明所示的空氣電極的IV電性分析圖。
圖6是鋅空氣電池使用本發(fā)明所示的空氣電極為陰極，與使用比較例的常用單面空氣電極為陰極，經(jīng)置于溫度25℃，濕度20RH％之干燥空氣中7天后，所測得的鋅空氣電池的的鋅陽極含水率變化圖。
圖7是鋅空氣電池使用本發(fā)明所示的空氣電極為陰極，與使用比較例的一般習(xí)用單面空氣電極為陰極，經(jīng)置于溫度25℃，濕度20RH％之干燥空氣中7天后，所測得的鋅空氣電池的的鋅陽極利用率變化圖。
組件符號簡單說明空氣電極.........10基材...............11擴(kuò)散層............12活化層............1具體實(shí)施方式
請參考圖1至圖3，本發(fā)明所示的空氣電極10構(gòu)成迭層狀的多層燒結(jié)結(jié)構(gòu)，具有減緩水分通過的效果，由一層基材11、至少二層擴(kuò)散層12、和至少一層活化層13上下迭合構(gòu)成。該空氣電極10的厚度范圍為0.8-2.0mm、密度范圍為0.1-30.0g/cm3，使用用途包括可作為鋅空氣電池、燃料電池陰極或電容使用。
本發(fā)明所示的空氣電極10，是以該基材11作為電流收集器，該基材11是以鎳網(wǎng)等金屬網(wǎng)制成，而且，金屬網(wǎng)的種類包含金屬絲網(wǎng)、金屬編織網(wǎng)或金屬發(fā)泡網(wǎng)。
該基材11的上下兩側(cè)，則分別迭置一層厚度為0.2-0.8mm的擴(kuò)散層12，或者，該基材11的下側(cè)，是構(gòu)成一層以上的擴(kuò)散層12的結(jié)構(gòu)，而且每層擴(kuò)散層12由疏水性碳材所構(gòu)成。
該擴(kuò)散層12使用疏水性碳材的目的，是當(dāng)本發(fā)明所示的空氣電極10作為鋅空氣電池的陰極使用時，該空氣電極10的擴(kuò)散層12，能夠發(fā)揮令空氣能夠擴(kuò)散進(jìn)入，但又可防止鋅空氣電池內(nèi)部的電解液成分產(chǎn)生變化，使得鋅空氣電池內(nèi)部的電解液不會受到外在空氣環(huán)境的影響，并可促進(jìn)鋅空氣電池的鋅陽極含水率能夠較長期保持。
而迭置在該基材11上側(cè)的擴(kuò)散層12的外側(cè)，迭置至少一層活化層13，而且每層活化層13由附著有觸媒的親水性碳材所構(gòu)成。
該活化層13使用由附著有觸媒的親水性碳材的目的，是當(dāng)本發(fā)明所示的空氣電極10作為鋅空氣電池的陰極使用時，利用該空氣電極10的活化層13，來催化氧氣進(jìn)行陰極化學(xué)反應(yīng)和轉(zhuǎn)化為氫氧根離子，而且經(jīng)由電解液與陽極鋅金屬反應(yīng)產(chǎn)生電流。其中，附著于該活化層13上的觸媒，可選用過渡金屬氧化物或鹽類，例如，鐵、鈷、鎳、錳等過渡金屬氧化物或鹽類。
本發(fā)明所揭示的空氣電極10，其制造流程如圖4所示，包括以下各步驟a.以金屬發(fā)泡網(wǎng)或金屬絲網(wǎng)為基材11，制成空氣電極10的電流收集器；b.制作空氣電極10的擴(kuò)散層12；b-1)使用乙炔還原碳黑或煉焦碳黑等疏水性碳粉或碳材，與聚四氟乙烯(PTFE)水性懸浮溶液黏合劑(binder)及去離子水，按2∶1∶50，或者3∶1∶50比例混合；b-2)接著，對混合聚四氟乙烯(PTFE)黏著劑的疏水性碳粉進(jìn)行烘干作業(yè)，較佳的實(shí)施例，是烘干至水分含量在4％以下；b-3)完成烘干后，將混合聚四氟乙烯(PTFE)黏著劑的疏水性碳粉均勻涂布于基材11的上下兩側(cè)，再以高壓方式加壓使疏水性碳粉密合；b-4)對步驟b-3附著有疏水性碳粉的基材11，施以200-400℃高溫加熱燒結(jié)20-40分，但較佳的實(shí)施例以300-350℃高溫加熱燒結(jié)20-40分鐘，使得混合聚四氟乙烯(PTFE)黏著劑的疏水性碳粉，被燒結(jié)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的固定碳粉，并構(gòu)成空氣電極10的擴(kuò)散層12，再以輾壓機(jī)調(diào)整擴(kuò)散層12的厚度至0.2-0.8mm；b-5)如需制成二層以上擴(kuò)散層結(jié)構(gòu)，可重復(fù)b-3、b-4步驟操作，直到制成所需多層結(jié)構(gòu)；c.制作空氣電極10的活化層13；c-1)使用乙炔還原碳黑、煉焦碳黑、納米碳管或納米碳號角等親水性碳粉或碳材，與聚四氟乙烯(PTFE)黏著劑及過渡金屬氧化物觸媒粉末，按4∶1∶1或3∶1∶2比例混合，再加入水、甲醇或異丙醇作為溶劑，均勻混合成混合漿料；其中，過渡金屬氧化物觸媒粉末，可選用鐵、鈷、鎳、錳等過渡金屬氧化物或鹽類；c-2)再以噴槍噴涂或其它涂布方式將步驟c-1的混合漿料涂布于基材11上側(cè)的擴(kuò)散層12表面上，即構(gòu)成一層活化層13；c-3)對步驟c-2附著有擴(kuò)散層12及活化層13的基材11，施以200-400℃高溫加熱燒結(jié)10-60分鐘，但較佳實(shí)施例以350-400℃高溫加熱燒結(jié)20-40分鐘，使得混合聚四氟乙烯(PTFE)黏著劑及過渡金屬氧化物觸媒粉末的親水性碳粉，被燒結(jié)成含有過渡金屬氧化物觸媒粉末的固定碳粉，并構(gòu)成空氣電極10的活化層13，再以輾壓機(jī)調(diào)整活化層13的厚度至0.2-0.8mm后，即制成一種迭層狀的多層燒結(jié)結(jié)構(gòu)的空氣電極10；c-4)如需制成二層以上活化層結(jié)構(gòu)，可重復(fù)c-2、c-3步驟操作，直到完成所需多層結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例本實(shí)施例的空氣電極10，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，以鎳網(wǎng)為基材11和構(gòu)成空氣電極10的電流收集器，該鎳網(wǎng)的上下兩側(cè)各迭置一層擴(kuò)散層12，而且該基材11上側(cè)的擴(kuò)散層12的外面，再迭置一層活化層13?？諝怆姌O10的厚度為0.8mm，密度范圍為0.1-30.0g/cm3，其中，該擴(kuò)散層12的制法為，使用疏水性煉焦碳黑與聚四氟乙烯(PTFE)黏著劑及去離子水以3∶1∶50比例混合后烘干，再涂布于鎳網(wǎng)的上下兩側(cè)，經(jīng)200℃燒結(jié)20分鐘后而制成；而該活化層13的制法為，使用親水性煉焦碳黑、聚四氟乙烯(PTFE)黏著劑、作為觸媒用途使用的過渡金屬氧化物以4∶1∶1比例混合，且加入約500倍重量的甲醇、異丙醇、去離子水混合稀釋成混合漿料，再以噴槍噴涂于鎳網(wǎng)上側(cè)的擴(kuò)散層12表面后，以400℃燒結(jié)10分鐘后制成。
接著，對本實(shí)施例的空氣電極10進(jìn)行電化學(xué)分析，包括空氣電極IV電性測試、含水率測試、及陽極放電利用率測試。根據(jù)以下的測試結(jié)果，顯示本實(shí)施例所制成的空氣電極10，作為鋅空氣電池的陰極使用時，能夠防止鋅空氣電池內(nèi)部的電解液受到外在空氣環(huán)境的影響，使得鋅空氣電池的鋅陽極含水率能夠長期保存，尤其在干燥環(huán)境下，能夠促使鋅空氣電池能夠長期維持穩(wěn)定的電性利用率。
空氣電極IV電性測試(電流密度對電位之放電掃描測試)將本實(shí)施例所制成的空氣電極10以夾具固定，加入7摩爾KOH水溶液，使用Hg/HgO電極為參考電極，Pt電極為對應(yīng)電極，以電化學(xué)分析儀掃描分析，所得IV電性圖的結(jié)果，如圖5所示。
由圖5所示的IV電性測試結(jié)果，顯示本實(shí)施例所制成的空氣電極10，在以Hg/HgO參考電極測試的工作電壓低于-0.5V時，電流密度已到達(dá)0.25A/cm2以上，所以，由本實(shí)施例所制成的空氣電極10，可以迅速催化氧氣進(jìn)行陰極化學(xué)反應(yīng)和轉(zhuǎn)化為氫氧根離子，且經(jīng)由KOH電解液與陽極金屬反應(yīng)產(chǎn)生電流。
與一般較高密度或高壓加工的空氣或氣體電極相比較，一般空氣或氣體電極會因?yàn)闅怏w孔道遭到壓縮，而導(dǎo)致外部氣體無法順利通過而導(dǎo)致電性下降，電流密度僅能到達(dá)0.025-0.080A/cm2，而本實(shí)施例所制成的空氣電極10，電流密度可達(dá)0.25A/cm2以上含水率測試使用本實(shí)施例的空氣電極10置入金屬陰極外殼，外殼直徑8cm，平均分布有32個直徑0.85mm的透氣圓孔，并與隔離膜或高分子電解質(zhì)、膠態(tài)鋅陽極、金屬陽極外殼共同組成鋅空氣電池。其中，該膠態(tài)鋅陽極由合金鋅粉、腐蝕抑制劑、界面活性劑、增黏劑、KOH水溶液以適當(dāng)比例混合攪拌而制成。
將鋅空氣電池組裝完畢后，置于溫度25℃及濕度20RH％的干燥空氣中，經(jīng)歷7天后，將鋅空氣電池分解，并使用含水率測試機(jī)來測試膠態(tài)鋅陽極的含水率(105℃，35分鐘)，測試結(jié)果如圖6所示。
而比較例選用厚度為0.3mm及0.4mm具有單層燒結(jié)結(jié)構(gòu)的空氣電極，即，一般常用的單面空氣電極，并在相同條件下制成鋅空氣電池，及在相同條件下，測試膠態(tài)鋅陽極的含水率(105℃，35分鐘)，測試結(jié)果如圖6所示。
由圖6所示的膠態(tài)鋅陽極的含水率結(jié)果，顯示本實(shí)施例所制成的空氣電極10，由于構(gòu)成迭層狀的多層燒結(jié)結(jié)構(gòu)，作為鋅空氣電池的陰極使用時，對于鋅空氣電池的鋅陽極含水率確實(shí)具有保持效果。
陽極放電利用率測試使用與測試膠態(tài)鋅陽極含水率相同的鋅空氣電池，置于溫度25℃及濕度20RH％的干燥空氣中，經(jīng)歷7天后，用充放電儀器在C15(200mA)的放電電流下，測試鋅空氣電池的鋅陽極放電利用率，測試結(jié)果如圖7所示。
其中，鋅陽極放電利用率按照下列的公式計(jì)算的 而比較例選用厚度為0.3mm及0.4mm具單層燒結(jié)結(jié)構(gòu)的空氣電極，即，一般常用的單面空氣電極，并在相同條件下制成鋅空氣電池，及在相同條件下，測試鋅空氣電池的鋅陽極放電利用率，測試結(jié)果如圖7所示。
由圖7所示的膠態(tài)鋅陽極放電利用率之結(jié)果，顯示本實(shí)施例所制成的空氣電極10，由于構(gòu)成迭層狀的多層燒結(jié)結(jié)構(gòu)，對于延長鋅空氣電池放置于干燥空氣環(huán)境中的利用率確有幫助。
權(quán)利要求
1.一種多層燒結(jié)結(jié)構(gòu)的空氣電極，其特征為上述多層迭層結(jié)構(gòu)由至少一層基材、二層擴(kuò)散層、和一層活化層上下迭合構(gòu)成，其中，上述基材作為空氣電極的電流收集器，由金屬絲網(wǎng)或金屬發(fā)泡網(wǎng)制成，而且上述基材的上下兩側(cè)，分別迭置有一層由疏水性碳材燒結(jié)制成的擴(kuò)散層，而迭置在上述基材一側(cè)的擴(kuò)散層的外側(cè)，則迭置至少一層活化層，而且每層活化層由附著有過渡金屬氧化物觸媒的親水性碳材燒結(jié)制成。
2.如權(quán)利要求1所述多層燒結(jié)結(jié)構(gòu)的空氣電極，其特征為，上述空氣電極的厚度為0.8-2.0mm、密度為0.1-30.0g/cm3，作為鋅空氣電池、燃料電池陰極或電容使用。
3.如權(quán)利要求1或2所述多層燒結(jié)結(jié)構(gòu)的空氣電極，其特征為，上述基材以金屬絲網(wǎng)、金屬編織網(wǎng)或金屬發(fā)泡網(wǎng)等金屬網(wǎng)制成。
4.如權(quán)利要求1或2所述多層燒結(jié)結(jié)構(gòu)的空氣電極，其特征為，每層活化層附著的觸媒是鐵、鈷、鎳、錳等過渡金屬氧化物或鹽類。
5.如權(quán)利要求1或2所述多層燒結(jié)結(jié)構(gòu)的空氣電極，其特征為，每層擴(kuò)散層由乙炔還原碳黑或煉焦碳黑燒結(jié)制成。
6.如權(quán)利要求1或2所述多層燒結(jié)結(jié)構(gòu)的空氣電極，其特征為，每層活化層由乙炔還原碳黑、煉焦碳黑、納米碳管或納米碳號角燒結(jié)制成。
7.如權(quán)利要求1或2所述多層燒結(jié)結(jié)構(gòu)的空氣電極，其特征為，上述基材以鎳網(wǎng)制成，每層擴(kuò)散層選用乙炔還原碳黑或煉焦碳黑燒結(jié)制成，每層活化層選用乙炔還原碳黑、煉焦碳黑、納米碳管或納米碳號角燒結(jié)制成。
8.一種多層燒結(jié)結(jié)構(gòu)的空氣電極制法，其特征包括以下步驟a.以金屬發(fā)泡網(wǎng)或金屬絲網(wǎng)為基材，制成空氣電極的電流收集器；b.使用乙炔還原碳黑或煉焦碳黑等疏水性碳粉或碳材，與聚四氟乙烯水性懸浮溶液黏合劑及去離子水，按2∶1∶50或者3∶1∶50比例混合；對混合聚四氟乙烯黏著劑的疏水性碳粉進(jìn)行烘干作業(yè)；完成烘干后，將混合聚四氟乙烯黏著劑的疏水性碳粉均勻涂布于步驟a的基材的上下兩側(cè)，構(gòu)成一層擴(kuò)散層；再以高壓加壓使疏水性碳粉密合；對附著有疏水性碳粉的該基材，施以200-400℃高溫加熱燒結(jié)20-40分鐘，使混合聚四氟乙烯黏著劑的疏水性碳粉，被燒結(jié)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的固定碳粉，構(gòu)成空氣電極的擴(kuò)散層，再以輾壓機(jī)調(diào)整擴(kuò)散層的厚度；c.使用乙炔還原碳黑、煉焦碳黑、納米碳管或納米碳號角等親水性碳粉或碳材，與聚四氟乙烯黏著劑及過渡金屬氧化物觸媒粉末，按4∶1∶1或3∶1∶2比例混合，再加入水、甲醇或異丙醇作為溶劑，均勻混合成混合漿料；再以噴槍噴涂或其它涂布方式將混合漿料涂布于基材上側(cè)的擴(kuò)散層表面上，構(gòu)成一層活化層；對附著有擴(kuò)散層及活化層的該基材，施以200-400℃高溫加熱燒結(jié)10-60分鐘，使混合聚四氟乙烯黏著劑及過渡金屬氧化物觸媒粉末的親水性碳粉，被燒結(jié)成含有過渡金屬氧化物觸媒粉末的固定碳粉，并構(gòu)成空氣電極的活化層，再以輾壓機(jī)調(diào)整活化層的厚度，制成迭層狀的多層燒結(jié)結(jié)構(gòu)的空氣電極。
9.如權(quán)利要求8所述多層燒結(jié)結(jié)構(gòu)的空氣電極制法，其特征為，在步驟b對混合聚四氟乙烯黏著劑的疏水性碳粉進(jìn)行烘干作業(yè)時，烘干至水分含量在4％以下。
10.如權(quán)利要求9所述多層燒結(jié)結(jié)構(gòu)的空氣電極制法，其特征為，在步驟b對附著有疏水性碳粉的上述基材，施以300-350℃高溫加熱燒結(jié)20-40分鐘，而且在步驟c對附著有擴(kuò)散層及活化層的上述基材，施以350-400℃高溫加熱燒結(jié)20-40分鐘。
11.如權(quán)利要求10所述多層燒結(jié)結(jié)構(gòu)的空氣電極制法，其特征為，步驟c所使用的過渡金屬氧化物觸媒粉末選用鐵、鈷、鎳、錳等過渡金屬氧化物或鹽類。
12.如權(quán)利要求8至11的任一所述多層燒結(jié)結(jié)構(gòu)的空氣電極制法，其特征為，在制成二層以上擴(kuò)散層結(jié)構(gòu)時，重復(fù)操作步驟b的涂布碳粉與燒結(jié)步驟，直到制成所需多層結(jié)構(gòu)，再以輾壓機(jī)調(diào)整擴(kuò)散層的厚度；在制成二層以上活化層結(jié)構(gòu)時，重復(fù)操作步驟c的涂布漿料與燒結(jié)步驟，直到制成所需多層結(jié)構(gòu)，以制成迭層狀的多層燒結(jié)結(jié)構(gòu)的空氣電極。
全文摘要
一種空氣電極，制成多層燒結(jié)結(jié)構(gòu)，至少由一層基材、二層擴(kuò)散層、和一層活化層上下疊合構(gòu)成，其中，該基材作為空氣電極的電流收集器，以金屬絲網(wǎng)或金屬發(fā)泡網(wǎng)制成，該基材的上下兩側(cè)分別疊置有至少一層由疏水性碳材燒結(jié)制成的擴(kuò)散層，而疊置在該基材一側(cè)的擴(kuò)散層的外面，則疊置至少一層活化層，每層活化層由附著有過渡金屬氧化物觸媒的親水性碳材燒結(jié)制成；這種空氣電極的使用用途，可作為鋅空氣電池、燃料電池陰極或電容使用，尤其作為鋅空氣電池的陰極使用時，能夠防止鋅空氣電池內(nèi)部的電解液受到外在空氣環(huán)境的影響，在干燥環(huán)境下，能夠使鋅空氣電池的鋅陽極含水率保持長達(dá)一個月以上，使鋅空氣電池能長期維持穩(wěn)定的電性。
文檔編號H01M12/06GK1624961SQ200410091000
公開日2005年6月8日 申請日期2004年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月11日
發(fā)明者王貴云 申請人:南亞塑膠工業(yè)股份有限公司