[发明专利]一种锌/空气电池用锌电极及其制备

说明书

一种锌/空气电池用锌电极，包括中间压合有集流体的板状锌电极；所述板状锌电极中具有多孔结构，所述板状锌电极的孔隙率为30％‑85％％；所述板状锌电极中的孔的孔径为0.1‑200μm。所述锌电极中含有掺杂金属，所述掺杂金属为In、Bi、Al、Ca、Fe、Cu中一种或两种以上的混合物或合金，所述掺杂金属占锌与掺杂金属总质量的1％‑5％。所述锌电极的制备方法，包括加入氯化钠、氯化钾、聚甲基丙烯酸甲酯、氟硼酸钾等造孔剂的膏体的制备和板状锌电极的烧结制备。与现有技术相比，本发明所述一种锌/空气电池用锌电极，显著增强电极机械强度，提高锌阳极高比功率放电能力。

技术领域

本发明涉及锌/空气电池技术领域，尤其涉及锌/空气电池用锌电极。

背景技术

锌/空气电池是一种以金属锌作为阳极活性物质，空气中氧气作为阴极活性物质，碱性氢氧化钾溶液为电解质溶液的电化学反应装置。锌/空气电池具有比能量高、价格低廉、绿色环保、安全性高等众多优点。

锌具有一系列优良性能，包括低平衡电位、电化学可逆性、水溶液中的稳定性、较佳传导率、低成本等众多优点。锌电极是锌/空气电池的核心部件之一。锌电极极易钝化，在电极表面形成抑制层而由活性状态转化为非活性状态，降低电极大电流放电能力。针对现有技术的不足，本发明所述一种锌/空气电池用锌电极，提高电极大电流放电能力，并显著增强电极机械强度。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，采用以下具体方案来实现：

一种锌/空气电池用锌电极，其为中间压合有集流体的板状锌电极；所述板状锌电极的锌电极材料中具有多孔结构，所述板状锌电极的孔隙率为30-85％；所述板状锌电极中的孔的孔径为0.1-200μm。孔隙率过大，电极机械强度不佳，电子电导降低，孔隙率过小，电极放电性能不佳。

所述集流体为金属网或金属片中一种或两种以上，所述金属为铜、镍、银中一种或两种以上的合金。

所述锌电极材料中含有掺杂金属，所述掺杂金属为In、Bi、Al、Ca、Fe、Cu中一种或两种以上的混合物或合金，所述掺杂金属占锌与掺杂金属总质量的1％-5％。

所述金属网为拉伸金属网、冲孔金属网、泡沫金属网、编织金属网中的一种。

所述板状锌电极的厚度cm与板面面积cm²的比为1:20-1:5，集流体处于锌电极材料中。

所述锌电极的制备方法，包括以下步骤，

(1)锌粉预处理：将锌粉在浓度为0.001-5mol/L的助熔剂中浸渍3-10min，在真空条件下，温度30-100℃条件下烘干5-30min；

(2)膏体的制备：将锌粉材料与造孔剂以质量比1:5-4:5混合，于混合物中加入锌粉材料质量1-6倍的分散剂，以及1％-10％锌粉材料质量的助熔剂，搅拌至混合物为粘稠状，即得膏体；锌粉材料为锌粉或含有掺杂金属粉末的锌粉；

(3)板状锌电极的制备：将步骤(2)所得膏体一部分填充于一板状模具底部，于已填充有部分膏体的模具中置入一集流体，进一步将步骤(2)所得膏体其余部分置于所述模具中压合；将填充满膏体的模具置于一高温设备中进行高温烧结；将烧结后的压合有集流体的膏体从所述模具中取出，得板状锌电极；

(4)板状锌电极的后处理：将步骤(3)所得板状锌电极于去离子水中浸渍0.5-3h去除造孔剂。造孔剂在电极烧结过程中起到一定的占位作用，在电极烧结过程中或烧结成型后易于从电极中去除。

步骤(1)所述锌粉的粒径为150-200目；