锌空气电池空气电极的研究

４ ． 空气电极电化学性能测试 ４ 采用稳态极化曲 ． １ 线测试催化剂的活性和空气电 极的极化性能。 测试条件：参比电极 （ ／ 汞 氧化汞电 ，辅助电极 （ 极） 锌板） ，电解液 （ 重 １ 比 ． ４的 Ｋ Ｈ溶液） Ｏ ，研究电极表观尺寸 （ｃ ｌ ） 采用经典的三电极体系。 Ｉ ｍＸ ， ｃ ｍ ４ 空气电 ． ２ 极粘在壳体上， 将做好的 锌电 极包覆好隔膜装在壳体中组成电 池。
相结构的二氧化锰。 ２ ． 空气电极的制备
空气电极采用三相结构： 催化层十 骨架＋ 导电 防水层， 形成具有良 好透气性和防水性 的结构，易于氧气进入，形成气、 液、固三相反应场所。 ２ 将不同晶 ． １ 相结构的二氧化锰与活性炭、 石墨按照一定比 例混合均匀， 在充分搅拌的 条件下加入聚四氟乙 烯乳液， 使各种组分粘结在一 起成膏状， 用双辊压机反复压制成所
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锌一 空气电池空气电极的研究
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潘凯红，张晶，杨海 （ 中国电子科技集团公司第十八研究所，天津，３０８ ） ０３１
突出 特点使得世界上许多发达国家投入大量资金进行研究， 希望得到清洁的动力电源， 发展电动汽车取代燃油车辆，在一定程度上解决环境污染、地球大气热效应问 题。 由于锌空气电池能量密度仍主要受限制于空气电极的高极化反应，这主要是因为氧 气的缓慢电 催化还原。 因此门 空气电 极的主要研究方向是选择不同 物质替代铂催化剂的 研究，例如铂以外的一些贵金属、以及一些金属氧化物，如钙钦矿型氧化物、 尖晶石型 氧化物等。 铂催化剂的替代物中， 二氧化锰以其价廉和对氧还原的高催化活性最吸引人。 本文探索了 不同晶 相结构的二氧化锰的催化活性１
实验
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１ ． 二氧化锰催化剂的制备 将商品电 解二氧化锰用气流粉碎机粉碎， 得到ｄ ５ ＝６ Ａ 产品。 （． １． ｍ的 ０ ） ｌ 将粉碎后的电解二氧化锰放在高温烘箱中， 通过不同温度热处理， 得到三种不同晶
３ ． ｝
图５ 不同晶相二氧化锰催化剂电极电位与电流密度关系 １ 态二氧化锰作为催化剂表现出 ．ｐ 较好的电 化学性能。 ２ 经过气流粉碎得到的催化剂粒度大大降低，对氧还原的催化活性有了明显的提高 使得气体扩散电极的性能提高，更加适合在大电流密度条件下工作。
结论
３ ．采用千混 法彻备电 箱化荆亩王艺 单， 性强， 产业化发展。 极 绷 实用 便于
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图 ２ 样品 ２的 Ｘ Ｄ图 Ｒ
需极片。
２ ． ２导电骨架是空气电极的结构支架，同时将电极反应产生的电 流汇集导出，因此需要 具有一定的强度和良 好的导电 性，同时具有很好的化学稳定性。 ２ 采用憎水的聚四氟乙烯材料制备防水透气层． ． ３ 使得空气进入电池体系扩散到催化层， 并防止电解液中的水分渗出。 ３ 征与测试 表
采用日 ｉａ ｄ ａ 型Ｘ射线 ｇ ｕｍｘ 本ｒ ｋ 衍射仪对 进行Ｘ Ｄ测试， 样品 Ｒ 测试条 ＣＫ 辐 件： ｕａ 射， 管电压为４ｋ ，电 ０Ｖ 流为 １ ｍ ， ０ Ａ 扫描速率为８ ｉ＇ 扫描角度范围为。 ０。 ０ ＂ ｎ ， ｍ － 一ｇ ，
流密 度达到１ ｍ ／ ８ Ａｃ ０ 扩时，电 位为０４Ｖ 极性能 极电 ．８ ，电 ８ 最好。
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图 ３样品 ３的 Ｘ Ｄ图 Ｒ
２ ．用标准三电极体系测试电极性能，所得阴极极化曲线如图 ４所示，可以看出，０ 态 二氧化锰 ， 线斜率最大， 曲 氧阴极还原过程的极化最小， 对氧还原的催化效果最好。
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图４ 不同晶相结构的二氧化锰氧电极极化曲线 １Ｙ ｐ ． 态二氧化锰 ２ Ｙ ＋ ． 态二氧化锰 ３０ ． 态二氧化锰 ３ ．测量电池电 位与电流密度的关系，如图 ５ 所示，ｐ 态二氧化锰制成的空气电极在电
结果与讨论
１ ．由Ｘ Ｄ图 １ 看出， Ｒ － ３ 经过高温处理的二氧化锰晶相结构， 样品 １ 态， 为Ｙ 样品２ 为 ０ 为 丫 ０ 态，样品３ ＋ 态，采用硝酸锰烧结得到的是ｐ 态。
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