锌-空气电池空气电极的研究.pdfVIP

中国化学与物理电源学术年会论文集 燃料电池 E 锌一空气电池空气电极研究 庄俊峰雷声刘金成 6008) (德赛能源科技有限公司，广东，惠州，51 摘要：锌一空气电池空气电极的性能直接影响着该种电池产业化的进程。传统的电极制 电流放电性能上存在着一定的缺陷。本研究对电极的材料、制作工艺进行优选和改良， 性能的实用研究上奠定了基础。 关键词：锌空气电池、空气电极成型工乏孓极化曲线。 i 1．引言 高性能金属一空气电池的研究至今已有30多年的时间，由于锌一空气电池具有容量 大，比能量高，工作电压平稳，原材料易得，价格低廉的优势，所以它的发展一直受到 世界各国的广泛关注，并成为实用化研究的目标。近年来随着便携式电子产品对高比能 量化学电源的的需求和人们环保意识的加强，开发绿色实用的锌一空气电池得到了高度 重视。 锌一空气电池的性能在一般条件下主要由正极来决定。无论是在开路还是在放电过 程中，电压的的损失主要由于空气电极造成的。空气电极反应发生在气一液一固三相界面 处。空气电极既要有大量的“气孔”使反应的氧气容易进入到电极内部各处，又要有大 量覆盖在电极内孔表面的薄膜，防止电解液渗漏，且必须与本体的电解液容易的连通， 有利于液相反应粒子和反应产物的迁移。因此，这种空气电极在透气孔中一定要具有稳 定的液气界面。德赛能源科技有限公司研发中心对此进行了深入而实际的研究。 2．原理 高比特性实用锌一空气电池的阴极是有一种新型的空气电极。它包括催化活性层、 憎水载体层、集流体导电网和防漏透气层。 空气电极的基本原理为氧在碱性介质中的还原： 02+H20+4e一40H—Eo=0．401V 3．实验 3．1药品及各成分比例 中优选出尖晶石型混合氧化剂A作为催化剂，60目镍丝网做集流体骨架，乙炔黑、活性 炭与石墨的混合物作载体，去离子水、甲醇、异丙醇制备溶剂，60％的PTFE乳液作粘合 剂。各成分比例配方：载体层：乙炔黑／活性炭55wt％，石墨7wt％，PTFE 38wt％，催化 层：乙炔黑／活性炭57wt％，PTFE24wt％，催化剂A 19wt％。分别用乙炔黑一石墨、活性 炭一石墨、乙炔黑一活性炭一石墨三种体系配制载体料。 3．2电极成型 采用涂覆热压法。将制备好的浆料按照集流体骨架一载体层一催化层的顺序均匀涂 电极厚度0．6-0．8mm。制作过程： 中国化学与物理电源学术年会论文集 燃料电池 E 糕≥d蛩铫p罐}恒蒌卜艘① 誉遂龛H署掣剥茹蚤善垤kl② ①．(i卜—叫涂覆卜—-1滚压}_—叫90。C抽真空r—叫热压合膜成型}—叫成品电极I 3．3测试 采用三电极体系CHl660a电化学工作站。测试条件：45％的KOH溶液，温度为室温， 电极面积1．0×1．0cm2，参比电极0．5X 2．0cm2的锌片，对电极3．0×3．0cm2的锌片。 4结果与讨论 4．1载体材料的影响 本文在载体材料上的研究，分别用乙炔黑一石墨、活性炭一石墨、乙炔黑一活性炭一石 墨三种体系配制载体料制作成空气电极，进行了多次电化学性能测试实验。从测试的图 象、数据结果可以看出乙炔黑一活性炭一石墨体系优于活性炭一石墨，而乙炔黑一石墨体系 的测试结果远远好于乙炔黑一活性炭一石墨体系。选用乙炔黑做载体主体，优于其它两个 体系，这与乙炔黑较大的表面积、优良的吸附性能和良好的导电性有关，同时石墨在电 极的极化过程中稳定性良好。因此，两者的混合使用是相对比较合理。 ％冀础…t。I 篡篇“1