[发明专利]一种空气阴极及其制备方法以及一种金属空气电池

权利要求书

1.一种空气阴极，其特征在于，包括：

集流层；

复合于所述集流层一侧的功能层，所述功能层由一层或多层的功能单层复合而成，所述功能单层由聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚硅氧烷、邻苯基苯酚和聚砜中一种或多种制备而成；

复合于所述集流层另一侧的气体扩散层，所述气体扩散层由导电支撑体材料与疏水材料复合而成，所述导电支撑体材料选自炭毡、石墨毡、金属网或金属泡沫，所述疏水材料选自聚四氟乙烯，

所述气体扩散层的制备方法为：

将导电支撑体浸渍于疏水材料的浆料中后，烧结，得到气体扩散层；

所述烧结的温度为280℃～380℃；所述烧结的时间为1～120min；

复合于所述气体扩散层的催化剂层。

2.根据权利要求1所述的空气阴极，其特征在于，所述功能层的厚度为5～1000μm，所述功能层的平均孔径为1～500nm。

3.根据权利要求1所述的空气阴极，其特征在于，所述集流层选自镍网、泡沫镍、铜网、泡沫铜、不锈钢网或不锈钢泡沫。

4.根据权利要求1所述的空气阴极，其特征在于，所述催化剂层中的催化剂选自单一催化剂或单一催化剂与碳材料的复合催化剂，所述单一催化剂选自锰氧化物、钙钛矿型催化剂、尖晶石型催化剂和银基贵金属催化剂中的一种或多种。

5.一种如权利要求1所述的空气阴极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

在集流层/气体扩散层/催化剂层的复合层的集流层一侧压制功能层，得到空气阴极，所述气体扩散层由导电支撑体材料与疏水材料复合而成，所述导电支撑体材料选自炭毡、石墨毡、金属网或金属泡沫，所述疏水材料选自聚四氟乙烯；

所述功能层选自聚四氟乙烯膜、聚偏氟乙烯膜、聚硅氧烷膜、邻苯基苯酚膜和聚砜膜中一种或多种。

6.一种如权利要求1所述的空气阴极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将功能性物质分散于溶剂中，得到功能性浆料，所述功能性物质选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚硅氧烷、邻苯基苯酚和聚砜中的一种或多种；

在集流层/气体扩散层/催化剂层的复合层的集流层一侧涂覆功能性浆料，干燥后烧结，得到空气阴极，所述气体扩散层由导电支撑体材料与疏水材料复合而成，所述导电支撑体材料选自炭毡、石墨毡、金属网或金属泡沫，所述疏水材料选自聚四氟乙烯。

7.一种如权利要求1所述的空气阴极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

A)将功能性物质分散于溶剂中，得到功能性浆料，所述功能性物质选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚硅氧烷、邻苯基苯酚和聚砜中的一种或多种；

在集流层/气体扩散层/催化剂层的复合层的集流层一侧涂覆功能性浆料，干燥后烧结，得到集流层/气体扩散层/催化剂层/功能单层的复合层，所述气体扩散层由导电支撑体材料与疏水材料复合而成，所述导电支撑体材料选自炭毡、石墨毡、金属网或金属泡沫，所述疏水材料选自聚四氟乙烯；

B)在所述功能单层的一侧压制一层或多层功能单层，得到空气阴极，所述功能单层选自聚四氟乙烯膜、聚偏氟乙烯膜、聚硅氧烷膜、聚乙烯膜、聚丙烯膜、邻苯基苯酚膜和聚砜膜中一种或多种。

8.根据权利要求5或权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述压制的压力为0.1～50Mpa，温度为20～250℃，时间为1～30分钟。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤A)中，所述干燥的温度为20～180℃，干燥的时间为0.1～100小时；所述烧结的温度为150～380℃，烧结的时间为1～120分钟。

10.一种金属空气电池，其特征在于，包括：

金属阳极、电解液及空气阴极；

所述空气阴极选自权利要求1～4所述的空气阴极或权利要求5～9所述的制备方法制备得到的空气阴极。