[发明专利]一种空气电极、铝-空气燃料电池及其制备方法

说明书

本发明涉及一种空气电极、铝‑空气燃料电池及其制备方法，所述空气电极包括依次叠合的催化层、防水层、集流层和空气层，所述集流层内设有空腔，所述空腔内设有与集流层电连接的极耳，所述极耳的一端伸出至集流层外。本发明的空气电极具备电化学性能稳定。

技术领域

本发明涉及一种空气电极、铝-空气燃料电池及其制备方法。

背景技术

铝-空气燃料电池原理：

它以铝合金为负极，空气电极为正极、中性或碱性水溶液为电解液，电池运行过程中通过消耗铝合金负极和空气中的氧气对外输出电能。

空气电极作为铝-空气燃料电池的正极，一面与电解液接触，一面与空气中的氧气接触，在催化剂表面形成一种气液固三相稳定的状态。在电池发电的过程中，氧气沿空气电极表面进入，在催化剂的作用下发生反应。

在铝-空电池中空气电极的性能对铝-空电池的性能起着决定性的作用。铝-空电池要求空气电极具备透气性好、透气孔分布均匀、具备良好的防渗透性、具备良好的集流能力及工艺简单。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种电化学性能稳定的空气电极；本发明的目的之二在于提供一种铝-空气燃料电池；本发明的目的之三在于提供一种空气电极的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种空气电极，包括依次叠合的催化层、防水层、集流层和空气层，所述集流层内设有空腔，所述空腔内设有与集流层电连接的极耳，所述极耳的一端伸出至集流层外。

进一步地，所述由金属网制成，所述金属为铜和/或镍。

进一步地，所述集流层呈长方体状，空腔与集流层的至少2个相互邻接的表面贯通；优选地，所述表面为集流层的端面。

进一步地，催化层、防水层、集流层和空气层的面积大小相同。

进一步地，所述空气电极的面积大小为10-300mm²。

进一步地，所述防水层和空气层的材质相同。

进一步地，所述空气层由乙炔黑和聚四氟乙烯组成，起到透气防水作用。

可选的，所述极耳由表面镀镍的铜片或表面镀锡的铜片制成，导电性好，耐腐蚀性好，且可方便加工。

可选的，所述催化层采用活性炭、催化剂、乙炔黑、石墨、粘接剂经过混料、搅拌、压粉、发酵、滚压而成。

可选的，防水层采用乙炔黑与粘接剂经过混料、搅拌、压粉、发酵、滚压而成。

可选的，集流层采用镍网、铜网等，再通过焊接、压接铜片（极耳）。

可选的，空气层用乙炔黑与粘接剂经过混料、搅拌、压粉、发酵、滚压而成。

如上所述的空气电极的制备方法，包括如下步骤：

提供防水层粗坯、催化层粗坯、集流层粗坯、空气层粗坯；

将防水层粗坯和催化层粗坯堆叠，压合，获得厚度为0.7-1.1mm的复合层粗坯，再将复合层粗坯置于55-65℃条件下烘烤1.5-2.5h，然后，进行再次压合，获得厚度为0.4-0.8mm的第一复合层；

将所述第一复合层与集流层粗坯、空气层粗坯依次压合，获得第二复合层；期间，在集流层内预留空腔；

将极耳装配到所述空腔内，并将极耳与集流层电连接，获得空气电极。

进一步地，所述催化层粗坯的制备方法包括如下步骤：