空氣擴(kuò)散電極結(jié)構(gòu)對(duì)鋅空氣扣式電池性能的影響

　　鋅空氣電池具有比容量大、比能量高、放電性能穩(wěn)定、原材料便宜易得、生產(chǎn)和使用過(guò)程均無(wú)環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)小型或微型電器來(lái)說(shuō)，扣式鋅空氣電池?zé)o疑是很理想的電池，很有發(fā)展前途。

　　但是，目前還存在放電電流密度小、漏液爬堿、電解液碳酸化以及使用壽命短等問(wèn)題。迄今國(guó)內(nèi)外關(guān)于空氣擴(kuò)散電極的結(jié)構(gòu)與扣式鋅空氣電池性能之間關(guān)系的研究報(bào)道較少。本文通過(guò)改變空氣電極的結(jié)構(gòu)測(cè)試空氣電極的透氣性能、極化曲線、放電性能等方法，較系統(tǒng)地研究了空氣擴(kuò)散電極結(jié)構(gòu)與扣式鋅空氣電池性能之間的關(guān)系。（更多電池信息，請(qǐng)查看維庫(kù)技術(shù)資料網(wǎng) http://www.dzsc.com/data）

　　1 實(shí)驗(yàn)

　　1.1 空氣擴(kuò)散電極的制備

　　1.1.1 單層膜空氣擴(kuò)散電極的制備

　　空氣擴(kuò)散電極所用的催化劑為溶膠。凝膠法制備的LiMn2-xCoxO4（X=O.01-0.5），粘接劑是同含量為60％的聚四氟乙烯（PTFE）孚L液，造孔劑為無(wú)水硫酸鈉（Na2SO4）。

　　將活性炭、乙炔黑、PTFE、無(wú)水硫酸鈉與催化劑按一定比例混合，以乙醇作分散劑，攪拌至糊狀后輥壓成型，制得催化透氣膜。把催化透氣膜與集流網(wǎng)（泡沫鎳）疊合后輥壓成型，80℃條件下干燥30mins即得單層膜空氣擴(kuò)散電極El。

　　1.1.2 雙層膜和三層膜空氣擴(kuò)散電極的制備

　　將活性炭、PTFE-孚乳液、無(wú)水硫酸鈉和催化劑按一定比例混合，以乙醇作分散劑，加熱攪拌至糊狀后輥壓成催化膜；將乙炔黑、PTFE-孚L液與無(wú)水硫酸鈉混合，以同樣的方法制成防水透氣膜；采用疊合后輥壓成型的方法制備出如圖1所示三種不同結(jié)構(gòu)的空氣擴(kuò)散電極。

　　1.2 空氣電極透氣性能的測(cè)試

　　采用圖2所示的裝置測(cè)定本文所制備的空氣擴(kuò)散電極的透氣性能?？諝怆姌O的有效面積為706mm2，進(jìn)氣口的氧氣壓力為0.15MPa。通氣后，測(cè)量在lmin內(nèi)所排出水的體積。

圖1 空氣擴(kuò)散電極結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 空氣擴(kuò)散電極的透氣性能測(cè)試裝置

　　1.3 空氣擴(kuò)散電極的電流一電壓極化曲線的測(cè)試

      采用空氣電極為工作電極，Hg／HgO電極為參比電極，鎳網(wǎng)為對(duì)電極的三電極體系，電解質(zhì)溶液為7mol／l的KOH溶液，在CHI.660B電化學(xué)工作站（上海辰華公司）測(cè)試空氣電極的穩(wěn)態(tài)電流一電壓極化曲線（電位掃描速度為5mV／s）。

　　1.4 鋅空氣扣式電池樣品的制備及其放電性能的測(cè)定

      鋅空氣扣式電池樣品采用外氧式結(jié)構(gòu)，以鋅膏為負(fù)極，堿性鋅錳電池用的復(fù)合膜為隔膜，與不同結(jié)構(gòu)的空氣擴(kuò)散電極一起分別裝配成扣式鋅空氣電池樣品。用恒阻放電法測(cè)定其放電性能，放電電阻為680Q，終止電壓為0.9V。