可优化金属空气电池阴极的双功能薄膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种可优化金属空气电池阴极的双功能薄膜的制备方法，其包括以下步骤：1）制备第一墨水，基于聚乙烯亚胺PEI作为二氧化碳吸附剂；2）制备第二墨水，基于氧化锡或氧化锌纳米分散液作为氧气吸附剂；3）基于同轴静电纺丝工艺，将第一墨水作为内层或外层打印墨水，将第二墨水作为外层或内层打印墨水；4）设定同轴静电纺丝参数，并进行同轴静电纺丝；5）将同轴静电纺丝制备的纤维薄膜在滚筒上静置0.5

【技术实现步骤摘要】
可优化金属空气电池阴极的双功能薄膜的制备方法


[0001]本专利技术具体涉及一种可优化金属空气电池阴极的双功能薄膜的制备方法, 涉及金属空气电池领域。

技术介绍

[0002]金属空气电池（如：锌空气电池、铝空气电池、钠空气电池等）以空气中的氧气作为活性物质。伴随着氧气的吸入，空气中的二氧化碳难免通过阴极进入电池。进入电池内的二氧化碳易于电解质反应生成碳酸盐，降低电解质电导率，副产物在阴极堆积，降低电池电化学性能。因此，对于金属空气电池而言，抑制二氧化碳极为重要。
[0003]目前，基于现有研究，金属空气电池抑制二氧化碳有两种策略。其一，在阴极添加二氧化碳抑制粉剂或颗粒，避免过多二氧化碳进入电池内部；其二，在阴极表面增加氧气吸附层（如活性炭等），增加氧气吸附量，以此减少二氧化碳的进入,以上两种策略一定程度上能够辅助阴极抑制二氧化碳，但是效果有限。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种可优化金属空气电池阴极的双功能薄膜的制备方法, 可有效提高空气阴极二氧化碳抑制率和氧气吸附量，减缓阴极二氧化碳腐蚀，提高电池电化学性能。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种可优化金属空气电池阴极的双功能薄膜的制备方法，其包括以下步骤：1）制备第一墨水，选用聚乙烯亚胺PEI作为二氧化碳吸附剂，选用聚丙烯腈PAN、聚偏二氟乙烯PVDF、聚苯乙烯PS中的任意一种作为辅助剂，选用N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺DMAc、丙酮AC、四氢呋喃THF中的任意一种或多种作为有机溶剂，其中二氧化碳吸附剂、辅助剂、有机溶剂的质量比为1.5
‑
2：1
‑
2.5：5.5
‑
7.5；2）制备第二墨水，选用氧化锡或氧化锌纳米分散液作为氧气吸附剂，选用聚丙烯腈PAN、聚偏二氟乙烯PVDF、聚苯乙烯PS中的任意一种作为辅助剂，选用N,N
‑
二甲基甲酰胺DMF、二甲基乙酰胺DMAc、丙酮AC、四氢呋喃THF中的一种或多种作为有机溶剂，其中氧气吸附剂、辅助剂、有机溶剂的质量比为1.5
‑
2：1
‑
2.5：5.5
‑
7.5；3）基于同轴静电纺丝工艺，将第一墨水作为内层或外层打印墨水，将第二墨水作为外层或内层打印墨水；4）设定同轴静电纺丝参数，并进行同轴静电纺丝；5）将同轴静电纺丝制备的纤维薄膜在滚筒上静置0.5
‑
3h固化，固化后放入70
‑
90摄氏度干燥箱干燥1
‑
3h。
[0006]步骤3）中选择内径为1.2
‑
2.5mm的针头作为同轴静电纺丝喷头的外层针头，内径为0.5
‑
2.0mm的针头作为内层针头。
[0007]同轴静电纺丝参数如下：
针头调至距离收集滚筒10
‑
15cm；纺丝机滚筒转速为300
‑
800rpm；外层溶液流速0.5
‑
1.5ml/h，内层溶液流速0.2
‑
0.8ml/h，纺丝电压8
‑
18kV。
[0008]本专利技术的有益效果：相比于传统二氧化碳抑制薄膜，本专利技术所述的薄膜具有二氧化碳抑制和亲氧吸附双重功能，可有效抑制阴极腐蚀，增大氧气进气量，有效提升金属空气电池的电化学性能。
附图说明
[0009]图1是二氧化碳的吸附量曲线图。
[0010]图2是氧气的吸附量曲线图。
具体实施方式
[0011]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0012]需要说明，本专利技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0013]如图所示，本专利技术公开了一种可优化金属空气电池阴极的双功能薄膜的制备方法，其包括以下步骤：1）制备第一墨水，选用聚乙烯亚胺PEI作为二氧化碳吸附剂，选用聚丙烯腈PAN、聚偏二氟乙烯PVDF、聚苯乙烯PS中的任意一种作为辅助剂，选用N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺DMAc、丙酮AC、四氢呋喃THF中的任意一种或多种作为有机溶剂，其中二氧化碳吸附剂、辅助剂、有机溶剂的质量比为1.5
‑
2：1
‑
2.5：5.5
‑
7.5；2）制备第二墨水，选用氧化锡或氧化锌纳米分散液作为氧气吸附剂，选用聚丙烯腈PAN、聚偏二氟乙烯PVDF、聚苯乙烯PS中的任意一种作为辅助剂，选用N,N
‑
二甲基甲酰胺DMF、二甲基乙酰胺DMAc、丙酮AC、四氢呋喃THF中的一种或多种作为有机溶剂，其中氧气吸附剂、辅助剂、有机溶剂的质量比为1.5
‑
2：1
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2.5：5.5
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7.5；3）基于同轴静电纺丝工艺，将第一墨水作为内层或外层打印墨水，将第二墨水作为外层或内层打印墨水；选择内径为1.2
‑
2.5mm的针头作为同轴静电纺丝喷头的外层针头，内径为0.5
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2.0mm的针头作为内层针头。
[0014]4）设定同轴静电纺丝参数，并进行同轴静电纺丝；同轴静电纺丝参数如下：针头调至距离收集滚筒10
‑
15cm；纺丝机滚筒转速为300
‑
800rpm；外层溶液流速0.5
‑
1.5ml/h，内层溶液流速0.2
‑
0.8ml/h，纺丝电压8
‑
18kV。
[0015]5）将同轴静电纺丝制备的纤维薄膜在滚筒上静置0.5
‑
3h固化，固化后放入70
‑
90摄氏度干燥箱干燥1
‑
3h。
[0016]实施例将聚乙烯亚胺PEI、聚偏二氟乙烯PVDF和N,N
‑
二甲基甲酰胺DMF按照质量比1.5:2:6.5配制成均一混合溶液作为第一墨水。将氧化锡纳米分散液、聚丙烯腈PAN、N,N
‑
二甲基甲
酰胺DMF按照质量比1.5:2:6.5配制成均一混合溶液作为第二墨水。将第一墨水作为内层溶液，第二墨水作为外层溶液。
[0017]利用注射泵，内层墨水流率为0.7ml/h，外层墨水流率为1.5ml/h。
[0018]静电纺丝电压为10kV，针头距离收集基板尺寸为12cm，纺丝机滚筒速度为500rpm。
[0019]静电纺丝完成后，纤维本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可优化金属空气电池阴极的双功能薄膜的制备方法，其特征在于：其包括以下步骤：1）制备第一墨水，选用聚乙烯亚胺PEI作为二氧化碳吸附剂，选用聚丙烯腈PAN、聚偏二氟乙烯PVDF、聚苯乙烯PS中的任意一种作为辅助剂，选用N,N
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二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺DMAc、丙酮AC、四氢呋喃THF中的任意一种或多种作为有机溶剂，其中二氧化碳吸附剂、辅助剂、有机溶剂的质量比为1.5
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2：1
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2.5：5.5
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7.5；2）制备第二墨水，选用氧化锡或氧化锌纳米分散液作为氧气吸附剂，选用聚丙烯腈PAN、聚偏二氟乙烯PVDF、聚苯乙烯PS中的任意一种作为辅助剂，选用N,N
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二甲基甲酰胺DMF、二甲基乙酰胺DMAc、丙酮AC、四氢呋喃THF中的一种或多种作为有机溶剂，其中氧气吸附剂、辅助剂、有机溶剂的质量比为1.5
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2：1
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2.5：5.5
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7.5；3）基于同轴静电纺丝工...

【专利技术属性】
技术研发人员：左雨欣，冯君艳，于影，左春柽，
申请(专利权)人：嘉兴南湖学院，
类型：发明
国别省市：