本發明涉(she)(she)及(ji)一(yi)(yi)種電池(chi)的(de)制(zhi)備(bei)(bei)技術，尤其是涉(she)(she)及(ji)一(yi)(yi)種鎂海水電池(chi)的(de)空氣陰極的(de)制(zhi)備(bei)(bei)方法。
背景技術：
鎂(mei)海水電(dian)池以鎂(mei)為(wei)(wei)陽(yang)極、以空氣(qi)中的氧氣(qi)為(wei)(wei)陰(yin)(yin)極活性物質(zhi)(zhi)，其實質(zhi)(zhi)是以海水(濃度為(wei)(wei)3.5％的氯化鈉溶(rong)液)為(wei)(wei)電(dian)解(jie)液，其陽(yang)極反(fan)應(ying)、陰(yin)(yin)極反(fan)應(ying)和電(dian)池反(fan)應(ying)的表示如下：
陽極反應：mg+2oh-＝m(oh)2+2e-
陰極反應：o2+2h2o+4e-＝4oh-
電池反應：mg+1/2o2+h2o＝mg(oh)2
由于空氣中(zhong)的氧氣是取(qu)之不盡(jin)的，且其在鎂海(hai)(hai)水(shui)電(dian)池中(zhong)不占體積和重量(liang)，因此與傳統的電(dian)池(如鋅錳干電(dian)池)相比，鎂海(hai)(hai)水(shui)電(dian)池具有成本低(di)、無污染、原料豐富、安(an)全性(xing)好、可控溫度范圍廣、放(fang)電(dian)電(dian)壓平穩、高比能(neng)(neng)量(liang)等一系列優點，市(shi)場(chang)前景(jing)非常(chang)明朗。鎂海(hai)(hai)水(shui)電(dian)池的理論質(zhi)量(liang)比能(neng)(neng)量(liang)為(wei)6700wh/kg，實際(ji)質(zhi)量(liang)比能(neng)(neng)量(liang)也能(neng)(neng)達到400wh/kg，遠高于目前市(shi)場(chang)上已有的電(dian)池(如鋰電(dian)池)。
現(xian)有(you)(you)的(de)(de)(de)(de)(de)鎂(mei)海水電(dian)(dian)(dian)池的(de)(de)(de)(de)(de)空(kong)氣(qi)(qi)陰(yin)極包括(kuo)三層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，分(fen)(fen)別為(wei)依次(ci)壓(ya)(ya)合(he)在(zai)(zai)一起(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)催化(hua)(hua)(hua)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)、集流(liu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)和擴(kuo)(kuo)散(san)(san)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，或為(wei)依次(ci)壓(ya)(ya)合(he)在(zai)(zai)一起(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)催化(hua)(hua)(hua)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)、擴(kuo)(kuo)散(san)(san)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)和集流(liu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)；催化(hua)(hua)(hua)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)是(shi)將碳黑(hei)、催化(hua)(hua)(hua)劑和聚四(si)氟乙(yi)(yi)烯乳液在(zai)(zai)作為(wei)分(fen)(fen)散(san)(san)劑的(de)(de)(de)(de)(de)乙(yi)(yi)醇(chun)(chun)中(zhong)長(chang)時間(jian)攪(jiao)拌至(zhi)膏(gao)狀(zhuang)(zhuang)，然后除去(qu)乙(yi)(yi)醇(chun)(chun)得(de)到膏(gao)狀(zhuang)(zhuang)物(wu)(wu)質(zhi)，再通過(guo)軋膜(mo)機(ji)(ji)輥壓(ya)(ya)膏(gao)狀(zhuang)(zhuang)物(wu)(wu)質(zhi)形成的(de)(de)(de)(de)(de)膜(mo)，其中(zhong)，乙(yi)(yi)醇(chun)(chun)僅(jin)為(wei)攪(jiao)拌獲(huo)得(de)膏(gao)狀(zhuang)(zhuang)物(wu)(wu)質(zhi)提供環境條件，乙(yi)(yi)醇(chun)(chun)在(zai)(zai)催化(hua)(hua)(hua)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)制備(bei)過(guo)程中(zhong)揮發，使催化(hua)(hua)(hua)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)中(zhong)不(bu)含(han)(han)有(you)(you)乙(yi)(yi)醇(chun)(chun)成分(fen)(fen)；集流(liu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)是(shi)厚度(du)為(wei)1毫米～2毫米的(de)(de)(de)(de)(de)鎳網；擴(kuo)(kuo)散(san)(san)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)是(shi)將碳黑(hei)和聚四(si)氟乙(yi)(yi)烯乳液在(zai)(zai)作為(wei)分(fen)(fen)散(san)(san)劑的(de)(de)(de)(de)(de)乙(yi)(yi)醇(chun)(chun)中(zhong)長(chang)時間(jian)攪(jiao)拌至(zhi)膏(gao)狀(zhuang)(zhuang)，然后除去(qu)乙(yi)(yi)醇(chun)(chun)得(de)到膏(gao)狀(zhuang)(zhuang)物(wu)(wu)質(zhi)，再通過(guo)軋膜(mo)機(ji)(ji)輥壓(ya)(ya)膏(gao)狀(zhuang)(zhuang)物(wu)(wu)質(zhi)形成的(de)(de)(de)(de)(de)膜(mo)，其中(zhong)，乙(yi)(yi)醇(chun)(chun)僅(jin)為(wei)攪(jiao)拌獲(huo)得(de)膏(gao)狀(zhuang)(zhuang)物(wu)(wu)質(zhi)提供環境條件，乙(yi)(yi)醇(chun)(chun)在(zai)(zai)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)制備(bei)過(guo)程中(zhong)揮發，使擴(kuo)(kuo)散(san)(san)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)中(zhong)不(bu)含(han)(han)有(you)(you)乙(yi)(yi)醇(chun)(chun)成分(fen)(fen)。這種結構(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)空(kong)氣(qi)(qi)陰(yin)極存(cun)在(zai)(zai)以(yi)下(xia)問(wen)題：1)由(you)(you)于催化(hua)(hua)(hua)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)和擴(kuo)(kuo)散(san)(san)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)均為(wei)膜(mo)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，然而(er)(er)制膜(mo)工藝比(bi)較復雜(za)，且制膜(mo)工藝要求比(bi)較高，因(yin)此可(ke)能存(cun)在(zai)(zai)50％左(zuo)右的(de)(de)(de)(de)(de)材料(liao)被浪(lang)費；2)由(you)(you)于催化(hua)(hua)(hua)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)、集流(liu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)和擴(kuo)(kuo)散(san)(san)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)是(shi)靠壓(ya)(ya)力壓(ya)(ya)合(he)在(zai)(zai)一起(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)，而(er)(er)鎂(mei)海水電(dian)(dian)(dian)池是(shi)以(yi)海水為(wei)電(dian)(dian)(dian)解液的(de)(de)(de)(de)(de)，即(ji)鎂(mei)海水電(dian)(dian)(dian)池是(shi)長(chang)期(qi)浸于海水中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)，因(yin)此這種壓(ya)(ya)合(he)在(zai)(zai)一起(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)三層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)結構(gou)在(zai)(zai)海水的(de)(de)(de)(de)(de)長(chang)期(qi)沖蝕下(xia)兩兩脫離的(de)(de)(de)(de)(de)機(ji)(ji)率(lv)很高，也即(ji)在(zai)(zai)長(chang)期(qi)海水沖蝕下(xia)這種結構(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)空(kong)氣(qi)(qi)陰(yin)極的(de)(de)(de)(de)(de)失效率(lv)較高；3)這種結構(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)空(kong)氣(qi)(qi)陰(yin)極的(de)(de)(de)(de)(de)放(fang)電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)流(liu)密度(du)還有(you)(you)待提高。
技術實現要素：
本發明所要解決的(de)技術問題是提供一種工(gong)藝簡單(dan)、成本低的(de)鎂(mei)海(hai)水電(dian)池(chi)的(de)空氣(qi)陰(yin)極的(de)制備方法，其(qi)制備的(de)空氣(qi)陰(yin)極在長(chang)期海(hai)水沖(chong)蝕(shi)下(xia)失(shi)效(xiao)率低，且放電(dian)電(dian)流(liu)密度高，從而能(neng)夠提高鎂(mei)海(hai)水電(dian)池(chi)的(de)電(dian)性能(neng)。
本發(fa)明解決(jue)上(shang)述技術(shu)問題(ti)所采(cai)用的(de)技術(shu)方案為(wei)：一種鎂海水電池的(de)空(kong)氣陰極的(de)制備方法，其特征在于包括以下步(bu)驟：
①取(qu)(qu)已制備的催(cui)化層，并(bing)取(qu)(qu)泡沫鎳作為(wei)集流層；
②制備擴(kuo)散用的膏狀物(wu)質(zhi)：取質(zhi)量百(bai)分(fen)比為38％～42％的碳黑、質(zhi)量百(bai)分(fen)比為58％～62％的聚四氟乙烯(xi)乳液，并取碳黑和聚四氟乙烯(xi)乳液的總質(zhi)量的2％～4％的造孔(kong)劑；然后將碳黑和聚四氟乙烯(xi)乳液及造孔(kong)劑置(zhi)于(yu)作為分(fen)散劑的乙醇(chun)中攪拌至膏狀；再除去乙醇(chun)得到擴(kuo)散用的膏狀物(wu)質(zhi)；
③將擴(kuo)散用的膏狀物(wu)質注塑到作(zuo)為集流層的泡沫鎳(nie)內部(bu)的空(kong)洞(dong)中；
④將注塑有擴散用的膏狀物(wu)質的集(ji)流層與催化層疊壓(ya)在(zai)一起，形成雙(shuang)層一體結(jie)構；
⑤利用造孔法使雙層一(yi)體(ti)結構中(zhong)的造孔劑分解，完成造孔，至此制(zhi)備得(de)到空氣陰極。
所述的泡(pao)沫鎳(nie)的厚度為(wei)1毫米～2毫米。
所述的步驟②中取質量百(bai)分比為40％的碳黑(hei)、質量百(bai)分比為60％的聚四(si)氟(fu)乙(yi)烯乳(ru)液，并取碳黑(hei)和聚四(si)氟(fu)乙(yi)烯乳(ru)液的總質量的3％的造孔劑。
所述(shu)的步驟②中的造孔劑為(wei)氯化鈉(na)、碳酸(suan)氫銨、石蠟粉或淀(dian)粉；
所述的(de)步驟⑤中的(de)利(li)用造孔(kong)(kong)法使雙層一體結構(gou)中的(de)造孔(kong)(kong)劑(ji)分(fen)解的(de)具體過程(cheng)為：
如果造孔劑采用氯化鈉，則利用溶解造孔法，即將雙層一體結構完全浸沒于蒸餾水中，使雙層一體結構中的氯化鈉完全溶解出，完成造孔，即使得氯化鈉所在空間產生孔隙，為空氣進入提供通道；一般將雙層一體結構浸沒于蒸餾水中30分鐘左右就能完全溶解出氯化鈉；蒸餾水可由現有的不與氯化鈉反應，并能溶解掉氯化鈉的溶液替代；在室溫、常壓環境下，用電解池三電極體系，采用zf-3恒電位儀、zf-4電位掃描信號發生器、f-10數據采集存儲器對制備的空氣陰極進行穩態電流-電壓極化曲線的測試，結果表明，制備的空氣陰極在1.0v電位下的放電電流密度為45ma·cm-2。
如果造孔劑采用碳酸氫銨，則利用熱分解造孔法，即將雙層一體結構置于70℃以上的干燥環境中，使雙層一體結構中的碳酸氫銨完全熱分解完，完成造孔，即使得碳酸氫銨所在空間產生孔隙，為空氣進入提供通道；一般將雙層一體結構置于70℃以上的干燥環境中5分鐘左右就能完全熱分解完碳酸氫銨；碳酸氫銨的熱分解表示為：
如果造孔劑采用石蠟粉，則利用加熱造孔法，即將雙層一體結構靜置于200℃的干燥環境中，使雙層一體結構中的石蠟粉完全熔化流出，完成造孔，即使得石蠟粉所在空間產生孔隙，為空氣進入提供通道；一般將雙層一體結構靜置于200℃的干燥環境中5分鐘左右就能完全熔化石蠟粉；在室溫、常壓環境下，用電解池三電極體系，采用zf-3恒電位儀、zf-4電位掃描信號發生器、zf-10數據采集存儲器對制備的空氣陰極進行穩態電流-電壓極化曲線的測試，結果表明，制備的空氣陰極在1.0v電位下的放電電流密度為46.5ma·cm-2。
如果造孔劑采用淀粉，則利用碳化造孔法，即將雙層一體結構置于350℃的環境中燒制，使雙層一體結構中的淀粉完全碳化，完成造孔，即使得淀粉所在空間產生孔隙，為空氣進入提供通道；在室溫、常壓環境下，用電解池三電極體系，采用zf-3恒電位儀、zf-4電位掃描信號發生器、zf-10數據采集存儲器對制備的空氣陰極進行穩態電流-電壓極化曲線的測試，結果表明，制備的空氣陰極在1.0v電位下的放電電流密度為48ma·cm-2。
與現有技(ji)術相比(bi)，本發明的優點在于：
1)僅需制作以(yi)膜形式出現的催化層即可，無需制作擴(kuo)散層，減(jian)少了(le)制膜工序，因(yin)此大大降低了(le)材料(liao)的浪費。
2)雖然催化層與注塑有(you)擴(kuo)散用的膏狀物質的集流層也是疊(die)壓在一(yi)起的，但只有(you)一(yi)個界(jie)(jie)面接(jie)觸，大大降低(di)了在海水的長(chang)期沖(chong)蝕下接(jie)觸界(jie)(jie)面相脫離的機(ji)率，從而有(you)效地降低(di)了制備得到的空氣(qi)陰(yin)極的失效率。
3)雖(sui)然增加了造孔劑，但造孔劑的原料(liao)成(cheng)本低(di)，且省去了擴散層的制作，因此大大降(jiang)低(di)了制備成(cheng)本。
4)由于(yu)(yu)造孔(kong)劑在擴(kuo)散用的(de)膏狀物(wu)質(zhi)中分(fen)(fen)布(bu)均勻(yun)，因此制(zhi)備(bei)得(de)到的(de)空氣陰極的(de)微孔(kong)的(de)分(fen)(fen)布(bu)容易控制(zhi)，分(fen)(fen)布(bu)更加均勻(yun)，這有利于(yu)(yu)氧氣向催化反應(ying)發生的(de)位置即反應(ying)活化點(dian)的(de)擴(kuo)散，并增大了氣(氧氣)、液(電解(jie)液)、固(gu)(陽極)三相(xiang)界面的(de)有效面積，進而(er)提高了制(zhi)備(bei)得(de)到的(de)空氣陰極的(de)放電電流密(mi)度，從而(er)提高了電極效能(neng)。
5)可(ke)通過采用不同的(de)(de)造孔(kong)(kong)劑，來控制制備得到的(de)(de)空氣陰(yin)極中的(de)(de)微孔(kong)(kong)的(de)(de)大小；可(ke)通過改變造孔(kong)(kong)劑的(de)(de)用量，來控制制備得到的(de)(de)空氣陰(yin)極中的(de)(de)微孔(kong)(kong)的(de)(de)分布密度(du)。
6)造孔劑通過溶(rong)解或(huo)熱分解或(huo)加熱或(huo)碳(tan)化(hua)除去，不會影響制備(bei)得(de)到的(de)(de)(de)空氣陰極的(de)(de)(de)表(biao)觀形(xing)貌和內(nei)部結(jie)構，因此能夠有效(xiao)保證制備(bei)得(de)到的(de)(de)(de)空氣陰極的(de)(de)(de)性能。
附圖說明
圖1為(wei)本發(fa)明的鎂海水電池的空氣陰極的制備方法的過程示意圖。
具體實施方式
以(yi)下結合附(fu)圖實施例對(dui)本發明作進一步詳細(xi)描述。
實施例一：
本實施(shi)例提出的一種鎂(mei)海(hai)水電池的空(kong)氣陰(yin)極的制備方法，其(qi)過程示(shi)意(yi)圖如圖1所示(shi)，其(qi)包(bao)括以下步驟：
①取已制備的(de)催化層，并取厚度(du)為(wei)1.5毫米(mi)的(de)泡(pao)沫鎳作為(wei)集流層。
在此，催(cui)(cui)化層的(de)制備過程(cheng)為(wei)：將質量(liang)百分(fen)(fen)比(bi)(bi)為(wei)40％的(de)碳(tan)黑、質量(liang)百分(fen)(fen)比(bi)(bi)為(wei)20％的(de)催(cui)(cui)化劑(如(ru)二氧化錳與碳(tan)黑的(de)混合(he)物(wu)、銀與碳(tan)黑的(de)混合(he)物(wu))和質量(liang)百分(fen)(fen)比(bi)(bi)為(wei)40％的(de)濃度(du)為(wei)60％的(de)聚四氟乙(yi)烯(ptfe)乳液置(zhi)于作(zuo)為(wei)分(fen)(fen)散劑的(de)乙(yi)醇中，并長(chang)時間攪拌至膏(gao)狀(zhuang)；然后除(chu)去乙(yi)醇得(de)到膏(gao)狀(zhuang)物(wu)質；再通過軋膜機輥壓膏(gao)狀(zhuang)物(wu)質形成厚(hou)度(du)為(wei)0.3mm的(de)膜，該膜作(zuo)為(wei)催(cui)(cui)化層。
②制備擴(kuo)散用(yong)的(de)(de)膏狀(zhuang)物(wu)質：取(qu)質量(liang)百分比(bi)為(wei)40％的(de)(de)碳黑(hei)、質量(liang)百分比(bi)為(wei)60％的(de)(de)濃(nong)度為(wei)60％的(de)(de)聚四氟乙(yi)烯(xi)乳(ru)液(ye)，并取(qu)碳黑(hei)和聚四氟乙(yi)烯(xi)乳(ru)液(ye)的(de)(de)總質量(liang)的(de)(de)3％的(de)(de)造(zao)孔劑；然(ran)后將碳黑(hei)和聚四氟乙(yi)烯(xi)乳(ru)液(ye)及造(zao)孔劑置于作為(wei)分散劑的(de)(de)乙(yi)醇中攪拌(ban)至膏狀(zhuang)；再除去乙(yi)醇得到擴(kuo)散用(yong)的(de)(de)膏狀(zhuang)物(wu)質。
在此，造孔(kong)劑選用氯化(hua)鈉。
③將擴散用的膏狀物質注塑到作為集流層的泡沫鎳內部的空洞中。
④將注塑(su)有擴散(san)用的膏狀物質的集流層(ceng)(ceng)與催化(hua)層(ceng)(ceng)疊壓(ya)在一(yi)起，形成雙(shuang)層(ceng)(ceng)一(yi)體結構。
⑤利用(yong)造(zao)孔(kong)法使雙層一體(ti)結(jie)構(gou)中(zhong)的(de)造(zao)孔(kong)劑分解(jie)(jie)，完成造(zao)孔(kong)，至此(ci)制(zhi)備(bei)得到空(kong)氣陰極，具體(ti)過程為：利用(yong)溶解(jie)(jie)造(zao)孔(kong)法，即將雙層一體(ti)結(jie)構(gou)完全(quan)(quan)浸沒于(yu)蒸(zheng)餾水中(zhong)，使雙層一體(ti)結(jie)構(gou)中(zhong)的(de)氯化(hua)鈉(na)完全(quan)(quan)溶解(jie)(jie)出(chu)，完成造(zao)孔(kong)，即使得氯化(hua)鈉(na)所在(zai)空(kong)間(jian)產生孔(kong)隙，為空(kong)氣進入提(ti)供(gong)通道。
在此(ci)，一(yi)(yi)般將雙(shuang)層(ceng)一(yi)(yi)體結構浸沒于蒸餾水中(zhong)30分鐘左右(you)就能(neng)完全溶(rong)解出氯化(hua)(hua)鈉(na)；蒸餾水可由現有的不(bu)與氯化(hua)(hua)鈉(na)反(fan)應，并(bing)能(neng)溶(rong)解掉(diao)氯化(hua)(hua)鈉(na)的溶(rong)液(ye)替代。
在室溫、常壓環境下，用電解池三電極體系，采用zf-3恒電位儀、zf-4電位掃描信號發生器、f-10數據采集存儲器對制備的空氣陰極進行穩態電流-電壓極化曲線的測試，結果表明，制備的空氣陰極在1.0v電位下的放電電流密度為45ma·cm-2。
實施例二：
本實施例提出的一種鎂海水電池的空氣陰極的制備方法，其過(guo)程示意(yi)圖(tu)如圖(tu)1所示，其包(bao)括以下步(bu)驟：
①取(qu)已制(zhi)備的(de)催化層，并取(qu)厚度為2毫米的(de)泡沫鎳作為集流層。
在(zai)此，催化層(ceng)(ceng)的(de)(de)制備過程為(wei)：將質量百分(fen)比(bi)為(wei)45％的(de)(de)碳(tan)黑、質量百分(fen)比(bi)為(wei)20％的(de)(de)催化劑(如(ru)二氧(yang)化錳與碳(tan)黑的(de)(de)混(hun)(hun)合物(wu)、銀與碳(tan)黑的(de)(de)混(hun)(hun)合物(wu))和質量百分(fen)比(bi)為(wei)35％的(de)(de)濃度為(wei)60％的(de)(de)聚四氟乙烯乳液置于作為(wei)分(fen)散劑的(de)(de)乙醇中，并長(chang)時間攪拌(ban)至膏狀；然后除(chu)去乙醇得到膏狀物(wu)質；再通過軋膜機輥(gun)壓膏狀物(wu)質形成厚度為(wei)0.3mm的(de)(de)膜，該膜作為(wei)催化層(ceng)(ceng)。
②制備擴(kuo)散用的(de)(de)膏(gao)狀(zhuang)物質(zhi)：取(qu)質(zhi)量(liang)百分(fen)(fen)比(bi)為42％的(de)(de)碳(tan)黑(hei)、質(zhi)量(liang)百分(fen)(fen)比(bi)為58％的(de)(de)濃度為60％的(de)(de)聚四(si)(si)氟乙烯乳(ru)液，并取(qu)碳(tan)黑(hei)和(he)聚四(si)(si)氟乙烯乳(ru)液的(de)(de)總質(zhi)量(liang)的(de)(de)2％的(de)(de)造孔(kong)劑(ji)；然(ran)后將碳(tan)黑(hei)和(he)聚四(si)(si)氟乙烯乳(ru)液及造孔(kong)劑(ji)置于(yu)作為分(fen)(fen)散劑(ji)的(de)(de)乙醇(chun)(chun)中攪(jiao)拌至膏(gao)狀(zhuang)；再除去(qu)乙醇(chun)(chun)得到(dao)擴(kuo)散用的(de)(de)膏(gao)狀(zhuang)物質(zhi)。
在此，造(zao)孔劑選用碳酸(suan)氫銨。
③將擴散(san)用(yong)的(de)膏狀物質(zhi)注塑到(dao)作為(wei)集流層的(de)泡(pao)沫鎳內部的(de)空(kong)洞中。
④將注塑(su)有(you)擴散(san)用的膏狀(zhuang)物質的集(ji)流層與催化層疊壓在一(yi)起，形成雙(shuang)層一(yi)體結構。
⑤利用(yong)造孔法使(shi)(shi)雙(shuang)層(ceng)(ceng)一體結構(gou)中(zhong)的造孔劑(ji)分解，完(wan)成造孔，至此(ci)制備得(de)到空氣(qi)陰極(ji)，具(ju)體過程(cheng)為(wei)：利用(yong)熱分解造孔法，即將(jiang)雙(shuang)層(ceng)(ceng)一體結構(gou)置于70℃以上的干燥環境中(zhong)，使(shi)(shi)雙(shuang)層(ceng)(ceng)一體結構(gou)中(zhong)的碳(tan)酸(suan)氫銨(an)完(wan)全熱分解完(wan)，完(wan)成造孔，即使(shi)(shi)得(de)碳(tan)酸(suan)氫銨(an)所(suo)在空間產生孔隙，為(wei)空氣(qi)進入(ru)提供通道(dao)。
在此，一般將雙層一體結構置于70℃以上的干燥環境中5分鐘左右就能完全熱分解完碳酸氫銨；碳酸氫銨的熱分解表示為：
在室溫、常壓環境下，用電解池三電極體系，采用zf-3恒電位儀、zf-4電位掃描信號發生器、zf-10數據采集存儲器對制備的空氣陰極進行穩態電流-電壓極化曲線的測試，結果表明，制備的空氣陰極在1.0v電位下的放電電流密度為43ma·cm-2。
實施例三：
本實(shi)施(shi)例提出的一種鎂海(hai)水電池(chi)的空氣(qi)陰極(ji)的制備方法，其過程示意圖如圖1所示，其包括以下(xia)步(bu)驟：
①取(qu)已(yi)制備的催化(hua)層，并取(qu)厚度為1毫米的泡(pao)沫鎳作為集流層。
在此(ci)，催化層(ceng)的(de)(de)(de)制備過程為(wei)：將質(zhi)量百(bai)分(fen)比(bi)為(wei)35的(de)(de)(de)碳(tan)黑(hei)、質(zhi)量百(bai)分(fen)比(bi)為(wei)25％的(de)(de)(de)催化劑(ji)(如二(er)氧(yang)化錳(meng)與碳(tan)黑(hei)的(de)(de)(de)混(hun)(hun)合(he)(he)物、銀(yin)與碳(tan)黑(hei)的(de)(de)(de)混(hun)(hun)合(he)(he)物)和質(zhi)量百(bai)分(fen)比(bi)為(wei)40％的(de)(de)(de)濃度(du)(du)為(wei)60％的(de)(de)(de)聚四氟乙烯乳液置于(yu)作為(wei)分(fen)散劑(ji)的(de)(de)(de)乙醇(chun)中，并長時間攪拌至膏(gao)狀(zhuang)；然后除去乙醇(chun)得到膏(gao)狀(zhuang)物質(zhi)；再通過軋膜機輥壓膏(gao)狀(zhuang)物質(zhi)形成厚度(du)(du)為(wei)0.3mm的(de)(de)(de)膜，該膜作為(wei)催化層(ceng)。
②制(zhi)備擴(kuo)散用(yong)的膏(gao)(gao)(gao)狀(zhuang)物(wu)質(zhi)：取質(zhi)量(liang)百分(fen)比為(wei)(wei)38％的碳(tan)黑(hei)(hei)、質(zhi)量(liang)百分(fen)比為(wei)(wei)62％的濃度(du)為(wei)(wei)60％的聚(ju)(ju)四氟乙烯乳液，并取碳(tan)黑(hei)(hei)和聚(ju)(ju)四氟乙烯乳液的總質(zhi)量(liang)的4％的造孔劑；然后將碳(tan)黑(hei)(hei)和聚(ju)(ju)四氟乙烯乳液及造孔劑置于作(zuo)為(wei)(wei)分(fen)散劑的乙醇中攪拌至膏(gao)(gao)(gao)狀(zhuang)；再除去乙醇得到(dao)擴(kuo)散用(yong)的膏(gao)(gao)(gao)狀(zhuang)物(wu)質(zhi)。
在此，造孔(kong)劑選用(yong)石(shi)蠟粉(fen)。
③將擴散用(yong)的膏狀物質注塑到作為集流(liu)層的泡沫鎳內(nei)部的空洞中。
④將注塑有擴散用的膏狀(zhuang)物(wu)質的集(ji)流層(ceng)與催化層(ceng)疊壓在一起，形(xing)成(cheng)雙層(ceng)一體(ti)結構。
⑤利用(yong)造(zao)(zao)孔(kong)(kong)法使雙層一(yi)體結(jie)(jie)構中的(de)造(zao)(zao)孔(kong)(kong)劑分(fen)解，完(wan)成(cheng)造(zao)(zao)孔(kong)(kong)，至(zhi)此制(zhi)備(bei)得到空(kong)(kong)氣陰極，具體過(guo)程為(wei)：利用(yong)加熱造(zao)(zao)孔(kong)(kong)法，即將雙層一(yi)體結(jie)(jie)構靜置(zhi)于(yu)200℃的(de)干燥環(huan)境(jing)中，使雙層一(yi)體結(jie)(jie)構中的(de)石蠟粉(fen)完(wan)全(quan)熔化流出，完(wan)成(cheng)造(zao)(zao)孔(kong)(kong)，即使得石蠟粉(fen)所(suo)在空(kong)(kong)間產生孔(kong)(kong)隙(xi)，為(wei)空(kong)(kong)氣進入提供(gong)通道。
在此，一(yi)般將雙(shuang)層一(yi)體結構靜置于200℃的干燥(zao)環境中5分(fen)鐘左(zuo)右就能完全熔化石蠟粉。
在室溫、常壓環境下，用電解池三電極體系，采用zf-3恒電位儀、zf-4電位掃描信號發生器、zf-10數據采集存儲器對制備的空氣陰極進行穩態電流-電壓極化曲線的測試，結果表明，制備的空氣陰極在1.0v電位下的放電電流密度為46.5ma·cm-2。
實施例四：
本實施例提出的一種鎂海水電池的空氣陰極的制備(bei)方法，其過(guo)程(cheng)示意(yi)圖如圖1所(suo)示，其包括以下步驟：
①取已(yi)制(zhi)備的催(cui)化(hua)層，并取厚度為1.8毫米的泡(pao)沫鎳作為集流(liu)層。
在(zai)此，催化層的(de)(de)制備過程為(wei)：將質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)百(bai)分(fen)比(bi)為(wei)42％的(de)(de)碳(tan)黑(hei)、質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)百(bai)分(fen)比(bi)為(wei)22％的(de)(de)催化劑(ji)(如二(er)氧(yang)化錳與碳(tan)黑(hei)的(de)(de)混合物、銀(yin)與碳(tan)黑(hei)的(de)(de)混合物)和質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)百(bai)分(fen)比(bi)為(wei)36％的(de)(de)濃度(du)為(wei)60％的(de)(de)聚四氟(fu)乙(yi)(yi)(yi)烯(xi)乳液置于作為(wei)分(fen)散(san)劑(ji)的(de)(de)乙(yi)(yi)(yi)醇中(zhong)，并(bing)長時間攪拌至膏(gao)狀(zhuang)；然后除去乙(yi)(yi)(yi)醇得到膏(gao)狀(zhuang)物質(zhi)(zhi)(zhi)；再通(tong)過軋(ya)膜機輥(gun)壓膏(gao)狀(zhuang)物質(zhi)(zhi)(zhi)形成厚(hou)度(du)為(wei)0.3mm的(de)(de)膜，該(gai)膜作為(wei)催化層。
②制(zhi)備擴散(san)用的(de)(de)膏(gao)(gao)狀(zhuang)物質(zhi)(zhi)：取質(zhi)(zhi)量百分比為39％的(de)(de)碳黑、質(zhi)(zhi)量百分比為61％的(de)(de)濃度(du)為60％的(de)(de)聚(ju)四(si)氟(fu)(fu)乙(yi)烯(xi)乳液，并(bing)取碳黑和聚(ju)四(si)氟(fu)(fu)乙(yi)烯(xi)乳液的(de)(de)總(zong)質(zhi)(zhi)量的(de)(de)3.5％的(de)(de)造孔(kong)劑(ji)；然后將(jiang)碳黑和聚(ju)四(si)氟(fu)(fu)乙(yi)烯(xi)乳液及(ji)造孔(kong)劑(ji)置于作為分散(san)劑(ji)的(de)(de)乙(yi)醇(chun)中(zhong)攪拌至膏(gao)(gao)狀(zhuang)；再(zai)除去乙(yi)醇(chun)得到擴散(san)用的(de)(de)膏(gao)(gao)狀(zhuang)物質(zhi)(zhi)。
在(zai)此，造(zao)孔劑選用淀粉(fen)。
③將擴(kuo)散用的(de)(de)膏狀(zhuang)物質注塑到作為集流(liu)層的(de)(de)泡(pao)沫(mo)鎳內部的(de)(de)空洞(dong)中。
④將(jiang)注塑有擴(kuo)散用(yong)的膏(gao)狀物質的集流(liu)層與催化層疊壓在一起(qi)，形成雙層一體結(jie)構。
⑤利用(yong)造孔(kong)法使(shi)雙(shuang)層(ceng)一(yi)體結(jie)(jie)構中(zhong)的造孔(kong)劑分解，完(wan)成造孔(kong)，至此制備得到空(kong)氣(qi)陰(yin)極，具體過程為：利用(yong)碳化造孔(kong)法，即將雙(shuang)層(ceng)一(yi)體結(jie)(jie)構置于350℃的環(huan)境中(zhong)燒制，使(shi)雙(shuang)層(ceng)一(yi)體結(jie)(jie)構中(zhong)的淀粉(fen)完(wan)全碳化，完(wan)成造孔(kong)，即使(shi)得淀粉(fen)所在空(kong)間產生孔(kong)隙，為空(kong)氣(qi)進入提供通(tong)道。
在室溫、常壓環境下，用電解池三電極體系，采用zf-3恒電位儀、zf-4電位掃描信號發生器、zf-10數據采集存儲器對制備的空氣陰極進行穩態電流-電壓極化曲線的測試，結果表明，制備的空氣陰極在1.0v電位下的放電電流密度為48ma·cm-2。
上述(shu)造(zao)(zao)(zao)孔技術采用(yong)了溶解或熱(re)(re)分(fen)解或加熱(re)(re)或碳化(hua)的(de)方(fang)法，均優于現(xian)有的(de)造(zao)(zao)(zao)孔方(fang)法。如采用(yong)金(jin)屬造(zao)(zao)(zao)孔機(ji)運用(yong)機(ji)械方(fang)法進行造(zao)(zao)(zao)孔，金(jin)屬造(zao)(zao)(zao)孔機(ji)包括(kuo)箔(bo)(bo)材(cai)(cai)(cai)放卷(juan)裝置(zhi)(zhi)、造(zao)(zao)(zao)孔裝置(zhi)(zhi)、箔(bo)(bo)材(cai)(cai)(cai)收卷(juan)裝置(zhi)(zhi)、第(di)一送料(liao)(liao)(liao)輥和(he)第(di)二(er)送料(liao)(liao)(liao)輥，箔(bo)(bo)材(cai)(cai)(cai)放卷(juan)裝置(zhi)(zhi)位(wei)(wei)于造(zao)(zao)(zao)孔裝置(zhi)(zhi)的(de)前方(fang)，箔(bo)(bo)材(cai)(cai)(cai)收卷(juan)裝置(zhi)(zhi)位(wei)(wei)于造(zao)(zao)(zao)孔裝置(zhi)(zhi)的(de)后(hou)方(fang)，第(di)一送料(liao)(liao)(liao)輥位(wei)(wei)于箔(bo)(bo)材(cai)(cai)(cai)放卷(juan)裝置(zhi)(zhi)和(he)造(zao)(zao)(zao)孔裝置(zhi)(zhi)之(zhi)間(jian)，第(di)二(er)送料(liao)(liao)(liao)輥位(wei)(wei)于箔(bo)(bo)材(cai)(cai)(cai)收卷(juan)裝置(zhi)(zhi)和(he)造(zao)(zao)(zao)孔裝置(zhi)(zhi)之(zhi)間(jian)；在(zai)箔(bo)(bo)材(cai)(cai)(cai)上制造(zao)(zao)(zao)微孔，箔(bo)(bo)材(cai)(cai)(cai)上被刺破(po)的(de)地(di)方(fang)形成微孔，由于金(jin)屬造(zao)(zao)(zao)孔機(ji)將漿料(liao)(liao)(liao)涂布在(zai)金(jin)屬后(hou)粘結強度較差，經多次循環后(hou)會造(zao)(zao)(zao)成活性物質局部脫離基片，容量(liang)急劇(ju)將低(di)，會嚴重影響(xiang)電池壽命，在(zai)電池產業(ye)推(tui)廣方(fang)面具有一定難度。
又如加熱(re)煮(zhu)沸(fei)蒸餾(liu)水(shui)(shui)溶(rong)解無機鹽(yan)的(de)造(zao)孔方(fang)法，其在擴散層中(zhong)加入無機鹽(yan)造(zao)孔劑(ji)，將得到的(de)空(kong)氣(qi)陰(yin)極(ji)利用(yong)在蒸餾(liu)水(shui)(shui)中(zhong)加熱(re)煮(zhu)沸(fei)的(de)方(fang)法進(jin)(jin)行處理(li)，使無機鹽(yan)溶(rong)解；其工藝(yi)繁雜、耗時長(chang)、所需設備(bei)多、成本高(gao)，難以進(jin)(jin)行大規模工業化生產，且在煮(zhu)沸(fei)回流(liu)萃取造(zao)孔過程(cheng)中(zhong)，高(gao)溫的(de)蒸餾(liu)水(shui)(shui)或酸溶(rong)液會對空(kong)氣(qi)陰(yin)極(ji)的(de)表(biao)觀形貌(mao)和內部結(jie)構造(zao)成一定程(cheng)度的(de)破壞，從而會降低(di)電極(ji)性能。
再如加(jia)熱酸溶(rong)液(ye)溶(rong)解金屬粉(fen)末的(de)造孔(kong)方法，其在(zai)擴散(san)層中(zhong)加(jia)入(ru)金屬粉(fen)末造孔(kong)劑(ji)，將(jiang)得到的(de)空(kong)(kong)氣陰(yin)(yin)極利用在(zai)酸溶(rong)液(ye)中(zhong)加(jia)熱的(de)方法進行(xing)處理，使金屬粉(fen)末溶(rong)解；其工藝(yi)繁(fan)雜(za)、耗時長、所需(xu)設備多(duo)、成本高，難以進行(xing)大(da)(da)規模工業化(hua)生產(chan)，且以金屬粉(fen)末為造孔(kong)劑(ji)，所得空(kong)(kong)氣陰(yin)(yin)極中(zhong)的(de)微(wei)孔(kong)的(de)大(da)(da)小(xiao)和分布難以控制，微(wei)孔(kong)的(de)尺(chi)寸(cun)大(da)(da)小(xiao)不(bu)一、分布不(bu)均，所形成氣、液(ye)、固三(san)相界面(mian)的(de)有效(xiao)面(mian)積較小(xiao)，空(kong)(kong)氣陰(yin)(yin)極的(de)放電(dian)(dian)電(dian)(dian)流(liu)密度較小(xiao)，電(dian)(dian)極效(xiao)能低下。