一种基于柔性电极的镁空电池及其制备方法技术

本发明专利技术属于金属

【技术实现步骤摘要】
一种基于柔性电极的镁空电池及其制备方法


[0001]本专利技术属于金属
‑
空气电池制造
，具体涉及一种基于柔性电极的镁空电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]现有的金属空气电池的正极都是采用传统的四层结构，包括防水透气层、空气扩散层、催化层和集流体导电层。基本上都是采用不同含量的炭黑、粘结剂如PVDF、催化剂如二氧化锰混合制成不同的活性材料，并分别涂覆在集流体上，经辊压烘干制成；
[0003]现有的金属空气电池结构复杂，制备过程繁琐；整体很重，拉低了电池整体的重量能量密度；硬质结构，无法弯曲，不能用于各种异形电池；整体电池电压平台低，开路电压普遍只有1.5
‑
1.6V，实际工作电压1.0
‑
1.2V；
[0004]对比专利“CN113178646A”公开了“一种镁空气纤维电池及其制备方法”有类似的结构。但是该结构只能用于线状电池，这种结构的电池的重量能量密度低，在实际应用中很少需要；更重要的是，这种结构的电池需要预装电解液，而预装电解液的镁空电池即使在开路状态也会由于电极自腐蚀而自动反应放电、进而迅速失效，没有实际市场价值；
[0005]基于柔性电极的镁空电池由于柔性电极本身强度低，不具备自支撑能力，所以需要制备成袋状或者附着在有一定支撑强度的基体上才能够组装进电池；
[0006]为此，本申请中提出一种基于柔性电极的镁空电池及其制备方法。

技术实现思路

[0007]为解决上述
技术介绍
中提出的问题。本专利技术提供了一种基于柔性电极的镁空电池及其制备方法，具有轻量化、高催化活性、高导电性、防水性好、可适量变形和高输出电压的特点。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于柔性电极的镁空电池，该镁空电池包括袋状结构镁空电池和支撑板结构镁空电池，其中：
[0009]所述袋状结构镁空电池包括多孔外包装、柔性电极、电解液、电池隔膜和电池负极；
[0010]所述支撑板结构镁空电池包括多孔外包装、多孔支撑片、柔性电极、电解液、电池隔膜和电池负极。
[0011]作为本专利技术一种基于柔性电极的镁空电池的制备方法优选的，所述袋状结构镁空电池制备包括如下步骤：
[0012]S1、准备好柔性电极薄膜或空气阴极薄膜；
[0013]S2、将柔性电极薄膜对折，柔性电极的亲水面朝内，沿外侧和底侧采用胶水粘接或缝纫连接，制备成开口口袋；
[0014]S3、将制备镁空电池的负极两侧放置或包裹电池隔膜，并进行尺寸对齐，叠放整齐后一起塞进柔性电极薄膜口袋；
[0015]S4、将装有负极和电池隔膜的柔性电极口袋塞进防水透气外包装壳体或袋体；
[0016]S5、对准电池隔膜注入电解液粉末；
[0017]S6、在柔性电极表面安装电流引出线，并用导电胶连接；
[0018]S7、电池封装后贴好标签，镁空电池制备完成，注水即可开始发电工作。
[0019]作为本专利技术一种基于柔性电极的镁空电池的制备方法优选的，所述S1中柔性电极薄膜或空气阴极薄膜采用FCCVD法制备的碳纳米管膜或采用静电纺丝技术制备聚合物纳米纤维，碳化后得到的柔性纳米碳纤维膜。
[0020]作为本专利技术一种基于柔性电极的镁空电池的制备方法优选的，所述S3中镁空电池的镁片由纯镁或AZ31、AZ91、AP65或其它牌号的镁合金制成；所述电池隔膜由适用于水性电解质的PP、PE、玻璃纤维材料制成。
[0021]作为本专利技术一种基于柔性电极的镁空电池的制备方法优选的，所述S4中防水透气外包装壳体或袋体由多孔塑料、多孔透气纸、无纺布或化纤布料材料制成。
[0022]作为本专利技术一种基于柔性电极的镁空电池的制备方法优选的，所述S5中电解液粉末由NaCl、乙酸钠水溶液加缓蚀剂混合而成。
[0023]作为本专利技术一种基于柔性电极的镁空电池的制备方法优选的，所述支撑板结构镁空电池制备包括如下步骤：
[0024]S1、准备好柔性电极薄膜或空气阴极薄膜和有一定支撑强度的多孔支撑薄片或薄板；
[0025]S2、将柔性电极薄膜沿四条边用胶水粘接于多孔支撑薄片上，柔性电极的憎水面朝向支撑薄片，制备成刚性正极；
[0026]S3、用防水透气材料制备成剩余两面开口的外包装壳体，将刚性正极粘接在其中一面开口处，多孔支撑薄片朝外，制备完成的外包装壳体结构；
[0027]S4、将制备镁空电池的负极的一侧放置电池隔膜，并进行尺寸对齐，叠放整齐后一起塞进制备完成的外包装壳体；
[0028]S5、对准电池隔膜注入电解液；
[0029]S6、上述电解液粉末也可以由预制的脱水电解液凝胶薄片替代，此时可以不用安装电池隔膜；
[0030]S7、在柔性电极表面安装电流引出线，可以用导电胶连接；
[0031]S8、电池封装后贴好标签，镁空电池制备完成，注水即可开始发电工作。
[0032]作为本专利技术一种基于柔性电极的镁空电池的制备方法优选的，所述S1中柔性电极薄膜或空气阴极薄膜采用FCCVD法制备的碳纳米管膜或采用静电纺丝技术制备聚合物纳米纤维，碳化后得到的柔性纳米碳纤维膜；所述S1中多孔支撑薄片或薄板为网状金属片、多孔金属、多孔透气纸或多孔纤维。
[0033]作为本专利技术一种基于柔性电极的镁空电池的制备方法优选的，所述S3中防水透气材料由多孔塑料、透气纸、无纺布或化纤布料材料制成。
[0034]作为本专利技术一种基于柔性电极的镁空电池的制备方法优选的，所述S4中镁空电池的镁片由纯镁或AZ31、AZ91、AP65或其它牌号的镁合金制成；所述S4中电池隔膜由适用于水性电解质的PP、PE、玻璃纤维材料制成。
[0035]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：采用本专利技术专利制备的镁空电池，具有轻
量化，用单层的柔性电极代替了4层结构的空气阴极，大大降低了空气阴极的重量，提高了镁空电池本身的重量能量密度；高催化活性，由于碳纳米管膜或碳纤维膜本身具有催化活性，完全可以替代传统的催化层；高导电性，碳纳米管膜或碳纤维膜本身具有导电性，可以直接替代集流体；防水性好，碳纳米管膜或碳纤维膜本身具有憎水性，可以有效防止电解液外溢；经过亲水处理的一面也可以跟电解液进行良好接触；可适量变形，基于柔性电极的镁空电池如果采用浇薄的负极(如2mm以内单片厚度)，就可以进行一定程度的变形，以适应特殊场景的要求；高输出电压，由于碳纳米管膜或碳纤维膜本身具有较高的极化活性，镁空电池单体具有更高的输出电压。基于柔性电极的镁空电池单体的开路输出电压可以高达2.5V，远高于同行的1.5V，可以实现更高的输出能量密度和功率密度。
附图说明
[0036]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0037]图1为现有技术结构示意图；
[0038]图2为本专利技术中的袋状结构镁空电池外部结构示意图；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于柔性电极的镁空电池，其特征在于，该镁空电池包括袋状结构镁空电池和支撑板结构镁空电池，其中：所述袋状结构镁空电池包括多孔外包装、柔性电极、电解液、电池隔膜和电池负极；所述支撑板结构镁空电池包括多孔外包装、多孔支撑片、柔性电极、电解液、电池隔膜和电池负极。2.根据权利要求1所述的基于柔性电极的镁空电池的制备方法，其特征在于，所述袋状结构镁空电池制备包括如下步骤：S1、准备好柔性电极薄膜或空气阴极薄膜；S2、将柔性电极薄膜对折，柔性电极的亲水面朝内，沿外侧和底侧采用胶水粘接或缝纫连接，制备成开口口袋；S3、将制备镁空电池的负极两侧放置或包裹电池隔膜，并进行尺寸对齐，叠放整齐后一起塞进柔性电极薄膜口袋；S4、将装有负极和电池隔膜的柔性电极口袋塞进防水透气外包装壳体或袋体；S5、对准电池隔膜注入电解液粉末；S6、在柔性电极表面安装电流引出线，并用导电胶连接；S7、电池封装后贴好标签，镁空电池制备完成，注水即可开始发电工作。3.根据权利要求2所述的基于柔性电极的镁空电池的制备方法，其特征在于，所述S1中柔性电极薄膜或空气阴极薄膜采用FCCVD法制备的碳纳米管膜或采用静电纺丝技术制备聚合物纳米纤维，碳化后得到的柔性纳米碳纤维膜。4.根据权利要求2所述的基于柔性电极的镁空电池的制备方法，其特征在于，所述S3中镁空电池的镁片由纯镁或AZ31、AZ91、AP65或其它牌号的镁合金制成；所述电池隔膜由适用于水性电解质的PP、PE、玻璃纤维材料制成。5.根据权利要求2所述的基于柔性电极的镁空电池的制备方法，其特征在于，所述S4中防水透气外包装壳体或袋体由多孔塑料、多孔透气纸、无纺布或化纤布料材料制成。6.根据权利要求2所述的基于柔性电极的镁空电池的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄亮国，
申请(专利权)人：浙江文镁科技有限公司，
类型：发明
国别省市：