一种基于柔性空气正极的铝空电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于柔性空气正极的铝空电池及其制备方法，所述方法包括如下步骤：用电池隔膜包裹铝空电池负极，叠放整齐后塞进柔性空气正极薄膜制成的开口口袋；将装有铝空电池负极和电池隔膜的开口口袋塞进多孔外包装体；加入碱性电解液粉末或碱性脱水电解液凝胶薄片；在柔性空气正极和铝片负极顶部安装电流引出线；密封包装后贴好标签得到铝空电池。本发明专利技术提高了铝空电池本身的重量能量密度，达到了轻量化目的；采用较薄的铝空电池负极，可以进行一定程度的变形，适应特殊场景的要求；采用了碱性电解液，可以实现更高的输出功率密度，最高可达200mA/cm2,可以满足很多实际工况的需要。的需要。的需要。

【技术实现步骤摘要】
一种基于柔性空气正极的铝空电池及其制备方法


[0001]本专利技术涉及金属
‑
空气电池制造
，具体涉及一种基于柔性空气正极的铝空电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]现有的铝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、亲水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。但是，现有技术存在以下缺点：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。
[0003]中国专利202210195967.4提供了一种基于柔性空气正极的镁空电池及其制备方法，但是该专利中的结构局限于镁空电池，这种结构的镁空电池只能使用中性电解液，实际上的功率密度很低，一般不高于10mA/cm2,在实际应用中很难推广，实际市场价值不高。

技术实现思路

[0004]为了解决柔目前业内铝空电池的低功率密度、低能量密度的问题，本专利技术提供一种基于柔性空气正极的铝空电池的制备方法，包括如下步骤：
[0005]用电池隔膜包裹铝空电池负极；
[0006]将隔膜包裹好的铝空电池负极叠放整齐后塞进柔性空气正极薄膜制成的开口口袋；
[0007]将装有铝空电池负极和电池隔膜的开口口袋塞进多孔外包装体；
[0008]加入碱性电解液粉末或碱性脱水电解液凝胶薄片；
[0009]在柔性空气正极和铝片负极顶部安装电流引出线；
[0010]密封包装后贴好标签得到铝空电池。
[0011]较佳的，柔性空气正极薄膜制成的开口口袋的制作步骤如下：对折柔性空气正极薄膜，使得亲水面朝内后连接其外侧和底侧成开口口袋。
[0012]较佳的，所述铝空电池负极由由1系、3系、5系或6系铝合金轧制而成。
[0013]较佳的，所述铝空电池负极由1050、3005、5052或6063等牌号的铝合金制成。
[0014]较佳的，所述铝空电池负极的厚度为0.2
‑
2mm。
[0015]较佳的，所述电解液粉末由固态氢氧化钠或氢氧化钾颗粒以及加缓蚀剂混合而成。
[0016]较佳的，所述电解液粉末注水后的浓度为0.5
‑
5mol/L。
[0017]较佳的，所述电解液粉末注水后的浓度为为4mol/L。
[0018]较佳的，所述柔性空气正极薄膜为采用浮动催化气相合成法制备的碳纳米管膜，和/或，所述空气正极薄膜为碳化后得到的柔性碳布或碳纤维膜。
[0019]本专利技术还提供一种基于柔性空气正极的铝空电池，采用上述方法制备获得。
[0020]本专利技术用单层的柔性空气正极代替了4层结构的刚性空气正极，大大降低了空气正极的重量，提高了铝空电池本身的重量能量密度，达到了轻量化目的；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，达到了高催化活性的目的；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，达到了高导电性的目的；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，防水性好；基于柔性空气正极的铝空电池如果采用较薄的负极(如1mm以下的单片厚度)，就可以进行一定程度的变形，可适应特殊场景的要求；由于采用了碱性电解液，可以实现更高的输出功率密度，最高可达200mA/cm2,可以满足很多实际工况的需要。
附图说明
[0021]图1为实施例中基于柔性空气正极的铝空电池的制备方法流程图；
[0022]图2为基于柔性空气正极的铝空电池的结构示意图；
[0023]其中，包括1为电池负极、2为电池隔膜、3为电解液、4为柔性空气正极、5为多孔外包装。
具体实施方式
[0024]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做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。
[0025]实施例1
[0026]本实施例提供一种基于柔性空气正极的铝空电池的制备方法，如图1所示，包括如下步骤：
[0027]S110、对折柔性空气正极薄膜，所述柔性空气正极薄膜为碳化后得到的柔性碳布或碳纤维膜，使得柔性空气正极薄膜亲水面朝内后，沿外侧和底侧采用胶水粘接或缝纫连接，制备成开口口袋；
[0028]S120、将制备铝空电池的负极(铝片，典型地由1系、3系、5系或6系铝合金轧制而成，本实施例中选用3005牌号铝合金)包裹电池隔膜(典型地由适用于碱性电解质的PP、PE、玻璃纤维等材料制成)并进行尺寸对齐，叠放整齐后一起塞进柔性空气正极薄膜口袋，所述铝空电池负极的厚度为0.2
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1mm；
[0029]S130、将装有负极和电池隔膜的开口口袋塞进防水透气外包装壳体或袋体(典型的由多孔塑料、多孔透气纸、无纺布或化纤布料材料制成)；
[0030]S140、对准电池隔膜注入电解液粉末，所述电解液粉末由固态的氢氧化钠或氢氧化钾颗粒、加缓蚀剂如ZnO、Na2SnO3等混合而成，加入的电解液粉末注水后氢氧化钠或氢氧化钾的浓度为4mol/L；
[0031]S150、在柔性空气正极和铝片负极顶部安装电流引出线，可以用导电胶连接；
[0032]S160、电池密封包装后贴好标签，铝空电池制备完成，注水即可开始发电工作。
[0033]实施例2
[0034]本实施例提供一种基于柔性空气正极的铝空电池的制备方法，如图2所示，包括如下步骤：
[0035]S210、对折空气正极薄膜，所述空气正极薄膜经浮动催化气相合成法，即FCCVD法制备的碳纳米管膜，使得亲水面朝内后，沿外侧和底侧采用胶水粘接或缝纫连接，制备成开口口袋；
[0036]S220、将制备铝空电池负极(铝片，典型地由1系、3系、5系或6系铝合金轧制而成，本实施例中选用6063牌号铝合金)进行尺寸对齐，叠放整齐后一起塞进柔性空气正极薄膜口袋，所述铝空电池负极的厚度为0.2
‑
1mm；
[0037]S230、将装有铝空电池负极的开口口袋塞进防水透气外包装壳体或袋体(典型的由多孔塑料、多孔透气纸、无纺布或化纤布料材料制成)；
[0038]S240、对准电池隔膜加入脱水电解液凝胶薄片；
[0039]S250、在柔性空气正极和铝片负极顶部安装电流引出线，可以用导电胶连接；
[0040]S260、电池密封包装后贴好标签，铝空电池制备完成，注水即可开始发电工作。
[0041]实施例3
[0042]本实施例采用实施例1的方法制备获得铝空电池，如图2所示，包括电池负极1、电池隔膜2、电解液3、柔性空气正极4、多孔外包装5。
[0043]尽管本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于柔性空气正极的铝空电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：用电池隔膜包裹铝空电池负极，叠放整齐后塞进柔性空气正极薄膜制成的开口口袋；将装有铝空电池负极和电池隔膜的开口口袋塞进多孔外包装体；加入碱性电解液粉末或碱性脱水电解液凝胶薄片；在柔性空气正极和铝片负极顶部安装电流引出线；密封包装后贴好标签得到铝空电池。2.如权利要求1所述的基于柔性空气正极的铝空电池的制备方法，其特征在于，柔性空气正极薄膜制成的开口口袋的制作步骤如下：对折柔性空气正极薄膜，使得亲水面朝内后连接其外侧和底侧成开口口袋。3.如权利要求1所述的基于柔性空气正极的铝空电池的制备方法，其特征在于，所述铝空电池负极由由1系、3系、5系或6系铝合金轧制而成。4.如权利要求3所述的基于柔性空气正极的铝空电池的制备方法，其特征在于，所述铝空电池负极优选由1050、3005、5052或6063牌号的铝合金制成。5.如权利要求1或3所述的基于柔性空气正极...

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