空气扩散电极结构对锌空气扣式电池性能的影响

　　锌空气电池具有比容量大、比能量高、放电性能稳定、原材料便宜易得、生产和使用过程均无环境污染等优点，对小型或微型电器来说，扣式锌空气电池无疑是很理想的电池，很有发展前途。

　　但是，目前还存在放电电流密度小、漏液爬碱、电解液碳酸化以及使用寿命短等问题。迄今国内外关于空气扩散电极的结构与扣式锌空气电池性能之间关系的研究报道较少。本文通过改变空气电极的结构测试空气电极的透气性能、极化曲线、放电性能等方法，较系统地研究了空气扩散电极结构与扣式锌空气电池性能之间的关系。（更多电池信息，请查看维库技术资料网 http://www.dzsc.com/data）

　　1 实验

　　1.1 空气扩散电极的制备

　　1.1.1 单层膜空气扩散电极的制备

　　空气扩散电极所用的催化剂为溶胶。凝胶法制备的LiMn2-xCoxO4（X=O.01-0.5），粘接剂是同含量为60％的聚四氟乙烯（PTFE）孚L液，造孔剂为无水硫酸钠（Na2SO4）。

　　将活性炭、乙炔黑、PTFE、无水硫酸钠与催化剂按一定比例混合，以乙醇作分散剂，搅拌至糊状后辊压成型，制得催化透气膜。把催化透气膜与集流网（泡沫镍）叠合后辊压成型，80℃条件下干燥30mins即得单层膜空气扩散电极El。

　　1.1.2 双层膜和三层膜空气扩散电极的制备

　　将活性炭、PTFE-孚乳液、无水硫酸钠和催化剂按一定比例混合，以乙醇作分散剂，加热搅拌至糊状后辊压成催化膜；将乙炔黑、PTFE-孚L液与无水硫酸钠混合，以同样的方法制成防水透气膜；采用叠合后辊压成型的方法制备出如图1所示三种不同结构的空气扩散电极。

　　1.2 空气电极透气性能的测试

　　采用图2所示的装置测定本文所制备的空气扩散电极的透气性能。空气电极的有效面积为706mm2，进气口的氧气压力为0.15MPa。通气后，测量在lmin内所排出水的体积。

图1 空气扩散电极结构示意图

图2 空气扩散电极的透气性能测试装置

　　1.3 空气扩散电极的电流一电压极化曲线的测试

      采用空气电极为工作电极，Hg／HgO电极为参比电极，镍网为对电极的三电极体系，电解质溶液为7mol／l的KOH溶液，在CHI.660B电化学工作站（上海辰华公司）测试空气电极的稳态电流一电压极化曲线（电位扫描速度为5mV／s）。

　　1.4 锌空气扣式电池样品的制备及其放电性能的测定

      锌空气扣式电池样品采用外氧式结构，以锌膏为负极，碱性锌锰电池用的复合膜为隔膜，与不同结构的空气扩散电极一起分别装配成扣式锌空气电池样品。用恒阻放电法测定其放电性能，放电电阻为680Q，终止电压为0.9V。