[发明专利]可吸附CO2

说明书

本发明公开了一种可吸附CO₂的金属‑空气电池正极膜的制备方法，包括步骤：(1)将CO₂吸收剂与溶剂混合并进行搅拌得到吸收液；(2)将PTFE加入吸收液中进行搅拌得到乳液；(3)将乳液喷涂于集流体的一侧，集流体的另一侧喷涂催化剂；(4)将步骤(3)喷涂后的集流体进行辊压，然后置于氩气气氛炉中烧结得到金属‑空气电池正极膜。该金属‑空气电池正极膜具有高孔隙率与良好的疏水性，且具有CO₂捕捉能力，有效隔绝CO₂进入电池内部与电解液反应，降低碳酸化的发生，降低电解液中碳酸盐的含量，减缓电解液老化，达到提高金属‑空气电池二次启动性能并延长其使用寿命。本发明还提供一种采用上述方法制备的空气电池正极膜。

技术领域

本发明涉及金属-空气电池技术领域，更具体地涉及一种可吸附CO₂的金属-空气电池正极膜及其制备方法。

背景技术

随着储能设备技术的快速发展，各式各样的电子设备开始大量普及，人们对化学电源的要求也随之增加，对其功能化要求也有所提高。因此，目前市场急需一种具备高比能量且安全的环境友好型电池。金属-空气电池，如锌空电池(ZABs)，是以空气作为负极活性物质，金属为正极的活性物质，环境中源源不断的空气经过电池中的活性正极膜，使得氧气被还原，并输出能量，所以金属-空气电池的容量仅取决于金属的消耗量，这使得金属-空气电池具备高绿色、比容量、放电电压平稳、价格低廉等优势，因而成为目前储能领域的研发热点之一，具有广泛的开发、应用前景。

尽管金属-空气电池作为目前便携式储能设备的研发热点，与其他类型电池相比有着无法比拟的优势，但其敞开式体系会在运行时造成诸多问题。当金属-空气电池在环境空气中运行时，空气中的CO₂(400ppm)会与碱性电解质发生反应，形成碳酸盐，碳酸盐的产生会使得电解液老化从而缩短电池寿命，且碱性电解液浓度越高，碳酸盐对电池寿命影响越大，原因如下：(1)降低了电解质的电导率，(2)堵塞了孔隙，降低了空气电极的活性表面，(3)降低了气体扩散层的疏水性，导致空气电极泄漏。因此，需要在空气进入电池前将CO₂捕捉，从而延长金属-空气电池的使用寿命。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种可吸附CO₂的金属-空气电池正极膜的制备方法，制得的金属-空气电池正极膜疏水性强，具备在常温下捕捉空气中CO₂的能力，降低电解液中碳酸盐的形成并防止电解液渗漏，达到延长金属-空气电池的放电时长以及提高二次启动性能。

本发明的目的之二是提供一种采用上述制备方法制得的金属-空气电池正极膜。

为了实现上述目的，本发明公开了一种可吸附CO₂的金属-空气电池正极膜的制备方法，包括步骤：

(1)将CO₂吸收剂与溶剂混合并进行搅拌得到吸收液；

(2)将PTFE加入吸收液中进行搅拌得到乳液；

(3)将乳液喷涂于集流体的一侧，集流体的另一侧喷涂催化剂；

(4)将步骤(3)喷涂后的集流体进行辊压，然后置于氩气气氛炉中烧结得到金属-空气电池正极膜。

与现有技术相比，该金属-空气电池正极膜的制备方法中，采用CO₂吸收剂与PTFE并借助溶剂形成乳液，在集流体一侧喷涂乳液，经过烧结后形成含可吸附CO₂的吸滤层的金属-空气电池正极膜，该金属-空气电池正极膜具有高孔隙率与良好的疏水性，并且具有CO₂捕捉能力，有效隔绝CO₂进入电池内部与电解液反应，降低碳酸化的发生，大大降低电解液中碳酸盐的含量，减缓电解液老化，从而达到提高金属-空气电池二次启动性能并延长其使用寿命。