具有包括电极活性物质纳米球的多孔性薄膜层的不溶性阳极及其制造方法技术

本发明专利技术公开一种不溶性阳极及其制造方法，更为具体地，公开一种具有包括电极活性物质纳米球的多孔性薄膜层的不溶性阳极及其制造方法，包括：阳极基板，由能够实现阳极氧化的金属形成；多孔性薄膜层，包括所述金属的粉末烧结体和电极活性物质纳米球；涂层，形成于所述多孔性薄膜层内外部的表面。根据本发明专利技术的不溶性阳极通过形成包括电极活性物质纳米球的多孔性薄膜层，相比现有的不溶性阳极，可以显著地表现为低电阻(lowresistivity)，所述电极活性物质纳米球可以作为电子通道或反应物的有效反应场所而被提供，因此能够使反应物容易通过薄膜层内部，从而不仅可以提高不溶性阳极的效率，也可以提高寿命。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种不溶性阳极及其制造方法，尤其涉及一种如下的不溶性阳极及其制造方法，在由能够实现阳极氧化的金属形成的阳极基板形成包括所述金属的粉末烧结体和电极活性物质纳米球的多孔性薄膜层，从而借助于电极活性物质纳米球而降低电极的电阻，且可以作为反应场所和电子通道而被提供，从而改善阳极的寿命和功能。
技术介绍
目前为止，虽然价格昂贵，但是因相比可溶性(soluable)阳极(anode)可以进行高容量和均匀的作业，而在电解工艺中使用着不干涉镀覆反应的不溶性阳极，并且呈现着增加其使用的趋势。现有技术中，作为不溶性阳极而使用了铅或铅合金，但是溶出的铅会导致环境污染以及膜的质量降低等问题。因此，正尝试着开发一种能够代替铅系阳极的干净的不溶性阳极，其中尤其有使用钛(Ti)的钛系阳极。在钛(Ti)阳极基板涂覆铱(Ir)或钌(Ru)氧化物等活性物质的电极因为对产生氧气或氯气时需要的的过电压较小且电极的寿命长，所以被称为形稳型阳极(Dimensionally Stable Anode；DSA)，并被广泛地用于从水溶液生产氯气或氧气的目的。图1是模式化地示出根据现有技术的DSA制造工艺的流程的图，参考图1，可以在钛(Ti)阳极基板上涂覆液态的Ir或者Ru前体后，通过干燥和热处理而在钛基板上涂覆作为电极活性物质的IrO2或者RuO2。在此情况下，存在难以通过一次的前体涂覆而制造所需厚度的缺点，因此会通过重复前体涂覆、干燥或高温下的热处理而执行制造最终所需厚度的工序。为了制造在产品中实际使用的几μm～50μm厚度的电极活性物质，需要重复5～8次，甚至20次以上的涂覆和热处理工序，因此高厚度的电极活性物质层不仅因重复作业而增加作业时间，也会因使用高价的催化剂材料而导致产品价格上升。为了解决上述问题，韩国专利申请第10-2007-7015579号中公开了如下的方法：在形成由球状钛(TiO2)粉末烧结体组成的多孔质层后，遍及多孔质层的表面和内部而形成电极活性物质层，从而提高了耐久性并较大程度地减少了高价电极活性物质的使用量(参考图2)。但是，具有所述DSA结构的产品的性能由电压值而决定，所述电压值由相对施加的电流值的产品电阻而决定，因此所使用的材料的电阻值是重要的考虑因素。即，二氧化钛(TiO2)的电阻为0.29～3Wcm，其显著地高于IrO2的电阻(大约30mWcm)，并且实际上由二氧化钛粉末形成的多孔薄膜的电阻存在着因为高界面张力而变得相比材料本身的电阻而高很多的问题。
技术实现思路
技术问题本专利技术为了解决上述问题而提出，其目的在于，提供一种在多孔性薄膜层形成电极活性物质纳米球而具有有效的DSA结构的不溶性阳极。并且，本专利技术的另一目的在于，提供所述不溶性阳极的制造方法。技术方案根据用于解决上述问题的本专利技术的一方面，提供一种具有包括电极活性物质纳米球的多孔性薄膜层的不溶性电极，其特征在于，包括：阳极基板，由可实现阳极氧化的金属形成；多孔性薄膜层，包括所述金属的粉末烧结体和电极活性物质纳米球；以及电极活性物质涂层，形成于所述多孔性薄膜层内外部的表面，其中，所述多孔性薄膜层包括：60～90体积％的所述金属的粉末烧结体，以及10～40体积％的电极活性物质纳米球。并且，根据本专利技术的另一方面，提供一种具有包括电极活性物质纳米球的多孔性薄膜层的不溶性阳极的制造方法，其特征在于，所述不溶性阳极通过在由可实现阳极氧化的金属形成的阳极基板上涂覆所述金属的粉末烧结体和高分子纳米球后进行热处理，然后在涂覆电极活性物质前体后进行热处理而制造，所述制造的不溶性阳极包括：阳极基板，由可实现阳极氧化的金属形成；多孔性薄膜层，包括所述金属的粉末烧结体和电极活性物质纳米球；以及电极活性物质涂层，形成于所述多孔性薄膜层内外部的表面。有益效果所述根据本专利技术的不溶性阳极通过形成包括电极活性物质纳米球的多孔性薄膜层，相比现有的不溶性阳极，可以显著地表现为低电阻(low resistivity)。尤其，所述电极活性物质纳米球可以作为电子通道而被提供，并且可以在内部包括气孔，因此能够作为反应物的有效的反应场所而被提供，所以可以使反应物容易通过薄膜层内部，从而不仅可以提高不溶性阳极的效率，也可以提高寿命。并且，根据本专利技术的方法，在制造不溶性阳极时，可以减少用于得到电极活性物质的所需厚度的重复的作业时间，因此具有提高生产性和经济性的效果。附图说明图1示出根据现有技术的DSA制作工艺的流程的示意图。图2是示出包括根据现有技术的多孔性薄膜层的DSA制造工艺的图。图3是示出本专利技术的不溶性阳极的示例的示意图。图4是模式化而示出包括根据本专利技术的一实施例的电极活性物质纳米球的多孔性薄膜层的形成所伴随的电子通道或者反应场所的效果。图5a、图5b是示出根据本专利技术的一实施例的不同的倍率下通过扫描式电子显微镜(SEM)而对包括电极活性物质纳米球的多孔性薄膜层以及不包括电极活性物质纳米球的多孔性薄膜层的表面分析的照片。图6、图7是模式化而示出根据本专利技术的一实施例的不溶性阳极的制造工艺的图。符号说明10：基板 20：金属的粉末烧结体30：电极活性物质 40：高分子纳米球50：电极活性物质纳米球具体实施方式以下，参照附图对本专利技术的不溶性阳极及其制造方法的内容进行详细的说明。为了将本专利技术的思想充分地传递给本领域的从业人员而提供下文中说明的附图。因此，本专利技术不限于以下示出的附图，并且可以以其他形态具体化。此时，当使用的技术术语和科学术语在没有其他定义时，具有本专利技术的所属
中具有基本知识的人员能够通常理解的含义，并且下述的说明和附图中省略了可能不必要地模糊本专利技术的宗旨的公知功能和构成。图3是示出本专利技术的不溶性阳极的示例的示意图，根据本专利技术的不溶性阳极的特征在于，在多孔性薄膜层包括电极活性物质纳米球，并且在所述多孔性薄膜层的内外部表面涂覆有电极活性物质。因此，根据本专利技术的一方面，提供一种具有包括电极活性物质纳米球的多孔性薄膜层的不溶性阳极，其特征在于，包括：阳极基板，由可进行实现阳极氧化的金属形成；多孔性薄膜层，包括所述金属的粉末烧结体和电极活性物质纳米球；电活性物质涂层，形成于所述多孔性薄膜层内外部的表面，其中，所述多孔性薄膜层包括60～90体积％的所述金属的粉末烧结体，以及10～40体积％的电极活性物质纳米球。所述本专利技术的不溶性阳极利用与阳极基板相同金属的粉末烧结体形成多孔性薄膜层，从而具有非常大的表面积(40～80m2g-1)，因此即使形成厚度较薄的电极活性物质涂层，相比将电极活性物质作为现有的二维平面的形态而采用的情形，可以具有更宽的反应场所，并且在形成所述多孔性薄膜层时还包括电极活性物质纳米球，从而可以相比金属的粉末烧结体而具有相对更低的电阻，因此具有能够防止电极性能低下的特征。此时，如图3(a)所示，所述多孔性薄膜层可以包括内部由所述电极活性物质充满的纳米球，或者如图3(b)所示，可以包括在内部的一部分具有气孔的电极活性物质纳米球。与此相关地，图4示出形成不包括电极活性物质纳米球的多孔性薄膜层的情形，以及形成有包括所述电极活性物质纳米球的多孔性薄膜层的情形，参考所述图4，在不包括电极活性物质纳米球的情况(a)下，电子的移本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不溶性阳极，其具有包括电极活性物质纳米球的多孔性薄膜层，其特征在于，包括：阳极基板，由能够实现阳极氧化的金属形成；多孔性薄膜层，包括所述金属的粉末烧结体和电极活性物质纳米球；涂层，形成于所述多孔性薄膜层内外部的表面，其中，所述多孔性薄膜层包括：60～90体积％的所述金属的粉末烧结体，以及10～40体积％的电极活性物质纳米球。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.07 KR 10-2014-00540001.一种不溶性阳极，其具有包括电极活性物质纳米球的多孔性薄膜层，其特征在于，包括：阳极基板，由能够实现阳极氧化的金属形成；多孔性薄膜层，包括所述金属的粉末烧结体和电极活性物质纳米球；涂层，形成于所述多孔性薄膜层内外部的表面，其中，所述多孔性薄膜层包括：60～90体积％的所述金属的粉末烧结体，以及10～40体积％的电极活性物质纳米球。2.如权利要求1所述的不溶性阳极，其特征在于，所述电极活性物质纳米球在内部的一部分包括气孔。3.如权利要求1所述的不溶性阳极，其特征在于，所述金属的粉末烧结体或者电极活性物质纳米球的直径为50～1000nm。4.如权利要求1所述的不溶性阳极，其特征在于，所述多孔性薄膜层的厚度为1～50μm。5.如权利要求1所述的不溶性阳极，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴光石，尹大镇，金元镕，
申请(专利权)人：韩国生产技术研究院，
类型：发明
国别省市：韩国;KR