[发明专利]一种被动式钾空气电池

摘要

一种被动式钾空气电池，以憎水泡沫钾负极为钾电池负极，以复合催化正极为钾电池正极，以溶质为双三氟甲基磺酰亚胺钾、溶剂为离子液体1-乙基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐配制电解液，其中憎水泡沫钾负极材料是将泡沫钾材料在室温下浸泡在聚四氟乙烯乳液中，真空干燥，得到产品；复合催化正极是将二氧化锰、异丙醇和水混合，配制成二氧化锰浆料，通过喷涂的方式将二氧化锰浆料涂覆到金箔网上表面，真空干燥，与碳纸热压，制成产品；优点是：该被动式钾空气电池无需外辅设备，结构简单、携带方便，可以避免负极腐蚀和放电产物堵塞空气电极孔道，具有良好比能量与循环性能的被动式钾空气电池。

主权项

一种被动式钾空气电池，包括不锈钢壳体和设置在不锈钢壳体的顶部和底部的绝缘盖板，在不锈钢壳体内绝缘盖板的中部依次设有钾电池负极、第一隔膜、电解液、第二隔膜、钾电池正极，所述钾电池负极与靠近钾电池负极的不锈钢壳体之间留有氩气腔室并在该侧的不锈钢壳体上设有氩气阀门，所述钾电池正极与靠近钾电池正极的不锈钢壳体之间留有空气腔室并在该侧的不锈钢壳体上设有空气阀门，其特征是：所述钾电池负极为憎水泡沫钾负极，所述钾电池正极为复合催化正极；所述的憎水泡沫钾负极的制备步骤为：（1）、将粒度为100nm～1μm的高纯石墨分散在去离子水中，配制成石墨质量百分比含量为10%～20%胶体溶液导电胶；（2）、将聚氨酯海绵与步骤（1）配制的导电胶在室温下超声波分散120 min～180 min，分散功率为600W～800W，所述聚氨酯与导电胶中高纯石墨的质量比为8:1～10:1；然后放入真空干燥箱中，在50℃～70℃下烘干30 min后，放入马弗炉中，在110℃～130℃下固化3 h～5 h，得到导电胶‑聚氨酯海绵材料；（3）将硫酸钾、氯化钾和硼酸溶于去离子水中配制成硫酸钾浓度为100 g/L～300 g/L、氯化钾浓度为10 g/L～50 g/L、硼酸浓度为20 g/L～30 g/L的电沉积槽液，调pH值至4.5～5.0；将导电胶‑聚氨酯海绵材料放入装有电沉积槽液的电沉积槽中进行电沉积，通200mA～2A电流，在50℃～70℃下进行恒电流电沉积30min～60min；（4）将经电沉积的导电胶‑聚氨酯海绵材料放入管式炉中，在50℃～55℃下氧化处理60 min～120 min，然后向管式炉中通入氢气，在45℃～50℃氢气氛围下还原烧结30 min～60 min，得到泡沫钾材料；（5）将泡沫钾材料在室温下浸泡在质量分数为4 %～6 %的聚四氟乙烯乳液中30 min～60 min，然后在40℃～50℃下真空干燥3 h～5h，得到憎水泡沫钾负极材料；所述复合催化正极的具体制备步骤为：将二氧化锰、异丙醇和水混合，配制成二氧化锰浆料，所述二氧化锰与异丙醇的质量比为1:18～1:20、二氧化锰与水的质量比为1:9～1:10，通过喷涂的方式将二氧化锰浆料涂覆到金箔网上表面，在120℃～135℃下真空干燥60min～120min，与碳纸热压，制成二氧化锰与金复合多孔的复合催化正极材料；所述电解液，溶质为双三氟甲基磺酰亚胺钾，溶剂为离子液体1‑乙基‑3‑丁基咪唑六氟磷酸盐，其中，溶质与溶剂的质量比为1:8～1:10。