异型直接醇类燃料电池管状电极的涂覆方法及电极.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103418530 A (43)申请公布日 2013.12.04 CN 103418530 A *CN103418530A* (21)申请号 201310312844.5 (22)申请日 2013.07.24 B05D 1/18(2006.01) H01M 4/88(2006.01) H01M 4/86(2006.01) (71)申请人 南通大学 地址 226019 江苏省南通市崇川区啬园路 9 号 (72)发明人 倪红军 裴一 马骏 汪兴兴 李志扬 黄明宇 (74)专利代理机构 北京志霖恒远知识产权代理 事务所 ( 普通合伙 ) 11435 代理人 孟阿妮 (54)。

2、 发明名称 异型直接醇类燃料电池管状电极的涂覆方法 及电极 (57) 摘要 本发明公开了一种异型直接醇类燃料电池管 状电极的涂覆方法， 该涂覆方法包括以下步骤 ： 给浆料盒内注入浆料 ； 开启传动装置， 使所述传 动装置带动所述电极旋转 ； 然后使所述电极浸入 浆料里， 从浆料盒一端进入浆料里， 另一端旋转出 浆料， 在浆料里运行一段距离。 该带有涂覆层的电 极， 按照上述的涂覆方法涂覆得到的电极。 本发明 采用旋转涂覆的方法， 使得电极拥有良好的表面 精度。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 5 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 。

3、权利要求书1页 说明书5页 附图5页 (10)申请公布号 CN 103418530 A CN 103418530 A *CN103418530A* 1/1 页 2 1. 一种异型直接醇类燃料电池管状电极的涂覆方法， 其特征在于， 包括以下步骤 ： 给浆料盒内注入浆料 ； 开启传动装置， 使所述传动装置带动所述电极旋转 ； 然后使所述电极浸入浆料里， 从浆料盒一端进入浆料里， 另一端旋转出浆料， 在浆料里 运行一段距离。 2. 根据权利要求 1 所述的异型直接醇类燃料电池管状电极的涂覆方法， 其特征在于， 所述开启传动装置之前包括将电极固定到支撑杆上 ； 所述传动轴带动所述支撑杆旋转， 使 所述。

4、电极围绕传动轴公转的同时， 并产生自转运动。 3. 根据权利要求 1 所述的异型直接醇类燃料电池管状电极的涂覆方法， 其特征在于， 还包括 ： 干燥步骤 ： 当所述电极旋转时， 开启烘干器对涂覆有浆料的电极进行烘干 ； 或 / 和， 旋转出浆料的电极再浸入浆料里进行涂覆或更换浆料盒里的浆料后再进行涂覆。 4. 根据权利要求 3 所述的异型直接醇类燃料电池管状电极的涂覆方法， 其特征在于， 还包括将传动装置、 电极及浆料盒放入外壳内， 给所述外壳内通入惰性气体。 5. 根据权利要求 4 所述的异型直接醇类燃料电池管状电极的涂覆方法， 其特征在于， 所述干燥步骤还包括 ： 将烘干器安装在外壳上， 。

5、使所述电极的运动路线在烘干器的烘干范 围内。 6. 根据权利要求 5 所述的异型直接醇类燃料电池管状电极的涂覆方法， 其特征在于， 还包括， 调整所述烘干器的出风方向， 使出风方向对着旋转出浆料的电极。 7. 根据权利要求 1-6 任一项所述的异型直接醇类燃料电池管状电极的涂覆方法， 其特 征在于， 所述电极的表面涂覆催化层载量为 1-5mg/cm2、 扩散层载量为 1-5mg/cm2； 所述电极 浸入浆料的时间为 1-60min。 8. 根据权利要求 7 所述的异型直接醇类燃料电池管状电极的涂覆方法， 其特征在于， 所述电极浸入浆料盒的时间通过调整电机的转数， 或/和， 齿轮的传动比， 或/。

6、和， 所述电极 在浆料内的运行距离来控制。 9. 根据权利要求 3-6 任一项所述的异型直接醇类燃料电池管状电极的涂覆方法， 其 特征在于， 所述干燥的时间为 30-60min 或整个涂覆的时间， 或 / 和， 所述干燥的温度为 5-150。 10. 一种电极， 其特征在于， 按照权利要求 1-9 任一项所述的涂覆方法涂覆得到的电 极。 权 利 要 求 书 CN 103418530 A 2 1/5 页 3 异型直接醇类燃料电池管状电极的涂覆方法及电极 技术领域 0001 本发明涉及电池制作领域， 具体涉及一种异型直接醇类燃料电池管状电极的涂覆 方法及电极。 背景技术 0002 异型结构的直接甲。

7、醇燃料电池， 无需采用具有复杂流场的双极板， 不仅可以降低 成本， 减小重量和体积， 还可以解决燃料的充填以及存储难题， 并易解决燃料电池水和热的 管理问题。 因此， 异型结构的直接甲醇燃料电池在应用时具有独特的优势， 并已逐步为研究 者所重视， 异型指非平板型和无流场双极板。 0003 经常见的干电池及锂电池虽然外形也是管状， 但这些管状结构都是通过将前期处 理过的电极片裁剪、 绕卷得到的卷状结构， 管状锂电池的制备是将电极片卷绕成卷状结构 的， 而异型直接醇类燃料电池常使用烧结或加工出来的管状石墨作为电极支撑体的， 再使 用手工涂覆扩散层及催化层的方法制备管状电极， 不能通过卷绕这种方式进。

8、行批量加工。 0004 现有的电极涂覆精度不高， 得到大量表面精度高的电极是具有一定难度。 发明内容 0005 在下文中给出关于本发明的简要概述， 以便提供关于本发明的某些方面的基本理 解。应当理解， 这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关 键或重要部分， 也不是意图限定本发明的范围。 其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念， 以此作为稍后论述的更详细描述的前序。 0006 本发明实施例的目的是针对上述现有技术的缺陷， 提供一种能够使电极拥有良好 表面精度的异型直接醇类燃料电池管状电极的涂覆方法。 0007 为了实现上述目的， 本发明采取的技术方案是 ： 0008 一种。

9、异型直接醇类燃料电池管状电极的涂覆方法， 包括以下步骤 ： 0009 给浆料盒内注入浆料 ； 0010 开启传动装置， 使所述传动装置带动所述电极旋转 ； 0011 然后使所述电极浸入浆料里， 从浆料盒一端进入浆料里， 另一端旋转出浆料， 在浆 料里运行一段距离。 0012 本发明还提供一种电极， 按照上述的涂覆方法涂覆得到的电极。 0013 与现有技术相比， 本发明的有益效果是 ： 0014 本发明采用旋转涂覆的方法， 使得电极拥有良好的表面精度， 缩短电极制备时间， 降低劳动重复强度， 提高电极制备效率。 附图说明 0015 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实。

10、施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本 说 明 书 CN 103418530 A 3 2/5 页 4 发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动性的前提下， 还可 以根据这些附图获得其他的附图。 0016 图 1 为本发明实施例提供的涂覆方法可选的流程图 ； 0017 图 2 为本发明实施例提供的异型直接醇类燃料电池管状电极涂覆装置的结构示 意图 ； 0018 图 3 为本发明实施例提供的传动装置的结构示意图 ； 0019 图 4 为图 3 的侧视图 ； 0020 图 5 为本发明实施例提供的烘干装置与外壳的结构示。

11、意图 ； 0021 图 6 为图 5 的侧视图。 0022 附图标记 ： 0023 1- 涂覆机， 0024 10- 传动装置， 100- 传动连接板， 101- 电机轴， 102- 传动主轴， 103- 主动轮， 104- 从动轮， 105- 第一传动齿轮， 106- 第二传动齿轮， 0025 11- 电极支撑架， 110- 支撑架中轴， 111- 支撑杆 ； 0026 2- 浆料盒 ； 0027 3- 烘干装置 ； 0028 4- 外壳。 具体实施方式 0029 为使本发明实施例的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合本发明实施例 中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完。

12、整地描述， 显然， 所描述的实施例是 本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述 的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。 应当 注意， 为了清楚的目的， 附图和说明中省略了与本发明无关的、 本领域普通技术人员已知的 部件和处理的表示和描述。基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有付出创造 性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。 0030 一种异型直接醇类燃料电池管状电极的涂覆方法， 包括以下步骤 ： 0031 给浆料盒内注入浆料 ； 0032 开启传动装置， 使所述传动装置带动所述电极旋转。

13、 ； 0033 然后使所述电极浸入浆料里， 从浆料盒一端进入浆料里， 另一端旋转出浆料， 在浆 料里运行一段距离。 0034 本发明针对异型直接醇类燃料电池的管状电极特殊结构， 采用旋转涂覆使得电极 拥有良好的表面精度。 0035 本实施例在上述实施例的基础上， 开启传动装置之前包括将电极固定到支撑杆 上 ； 所述传动轴带动所述支撑杆旋转， 使所述电极围绕传动轴公转的同时， 并产生自转运 动。 0036 通过电极在涂覆过程中的自转， 使得涂覆在电极外表的浆料得到充分的运动， 防 止由于静止涂覆引起的浆料聚集成股等现象， 涂覆更均匀。 0037 优选的， 还包括干燥步骤， 当所述电极旋转时， 开。

14、启烘干器对涂覆有浆料的电极进 说 明 书 CN 103418530 A 4 3/5 页 5 行烘干 ； 或 / 和， 旋转出浆料的电极再浸入浆料里进行涂覆或更换浆料盒里的浆料后再进 行涂覆。 0038 在传动过程中要对电极同时进行烘干， 实现电极的短时间内烘干， 缩短电极制备 时间。 0039 优选的， 还包括将传动装置、 电极及浆料盒放入外壳内， 给所述外壳内通入惰性气 体。 0040 在外壳内充入惰性气体， 如氮气等保护气体， 保证烘干的效果。 0041 具体地， 为保证烘干效果， 所述干燥步骤还包括 ： 将烘干器安装在外壳上， 使所述 电极的运动路线在烘干器的烘干范围内。 0042 优选。

15、的， 还包括， 调整所述烘干器的出风方向， 使出风方向对着旋转出浆料的电 极。 0043 在传动装置下方预置浆料盒， 可将烘干器的出风方向调至向上， 使出风方向对着 旋转出浆料的电极， 避免将涂覆浆料烘干、 产生板结， 影响涂覆效果。 0044 所述电极的表面涂覆催化层载量为 1-5mg/cm2、 扩散层载量为 1-5mg/cm2； 或 / 和， 所述电极浸入浆料的时间为 1-60min。 0045 通过上述工艺参数的控制， 易于控制电极单次涂覆担载量及表面质量， 从而控制 整个涂覆进程， 缩短涂覆时间。 0046 本发明电极浸入浆料盒的时间通过调整电机的转数， 或 / 和， 齿轮的传动比， 。

16、或 / 和， 所述电极在浆料内的运行距离来控制。 0047 通过控制电机的转速及传动比使得过程控制的精度得到提高。 0048 通过控制其加热时间， 配合电机转动速度， 实现电极涂覆的同时完成烘干， 缩短电 极制备所需时间。 所述干燥的时间为整个涂覆时间或30-60min， 或/和， 所述干燥的温度为 5-150。 0049 本发明优选的涂覆方法 ： 0050 参见图 1 ： 0051 步骤 S101 ： 将电极固定到支撑杆上 : 0052 给浆料盒内注入浆料， 将电极固定到支撑杆上 ； 0053 步骤 S102 ： 电极自转的同时， 进行围绕装置的传动轴公转 : 0054 开启传动装置， 使所。

17、述电极围绕传动轴公转的同时， 并产生自转运动 ； 0055 步骤 S103 ： 电极涂覆 ： 0056 传动装置转动， 使电极浸入在浆料中， 电极从浆料盒一端进入浆料里， 另一端旋转 出浆料， 在浆料里运行一段距离， 进行涂覆 ； 在装置下方预置浆料盒 ； 0057 步骤 S104 ： 烘干 ： 0058 开启烘干装置， 对旋转出浆料的电极进行烘干 ； 进行烘干的电极直接再次涂覆或 更换浆料再次涂覆。 0059 本发明还提供一种电极， 按照上述的涂覆方法涂覆得到的电极。 0060 采用本发明的方法得到的带有涂覆层的电极， 0061 本发明通过旋转涂覆的方法， 更直接的实现了电极涂覆过程中电极表。

18、面精度的控 制， 利用涂覆浆料的离心运动及其围绕支撑杆表面的流动性， 使电极的表面精度得到提高。 说 明 书 CN 103418530 A 5 4/5 页 6 0062 本发明的涂覆方法具体可采用以下的装置实现 : 0063 参见图 2， 一种异型直接醇类燃料电池管状电极涂覆装置， 包括涂覆机 1 和浆料盒 2， 涂覆机 1 包括传动装置 10 和至少一个电极支撑架 11， 电极支撑架 11 连接传动装置 10， 电极支撑架 11 用于安装电极， 浆料盒 2 用于放置浆料， 所述电极通过传动装置 10 能够将浆 料涂覆在表面。 0064 本发明通过传动装置带动电极旋转， 从而使浆料盒内的浆料涂。

19、覆在电极表面， 具 有自动化生产， 生产效率高， 自动涂覆， 速度均匀可控， 因此电极表面浆料涂覆均匀。 0065 优选的， 为了时电极表面尽快干燥， 还包括烘干装置 3， 烘干装置 3 用于将涂覆浆 料后的电极表面烘干。 0066 参见图 2、 图 5 和图 6， 优选的， 还包括外壳 4， 外壳 4 内设有涂覆机 1 和浆料盒 2， 烘干装置 3 设置在外壳 4 上。 0067 为了保证烘干时， 电极支撑体处于一个密闭环境， 在传动装置外侧加一个烘干用 外壳， 外壳内可通入氮气， 保证更好的烘干效果。 0068 参见图 5 和图 6， 优选的， 烘干装置 4 包括至少一个烘干器。 0069。

20、 本发明的外壳上可以按照多个烘干器， 保证电极的运动路线在烘干器的有效烘干 范围内， 通过控制烘干温度及电极的转速， 实现电极的短时间内烘干， 缩短电极制备时间。 0070 参见图 2、 图 3 和图 4， 本实施例在上述实施例的基础上， 传动装置 10 包括与电机 轴 101 相连的第一传动齿轮 105 及与第二传动齿轮 106 相连的传动主轴 102， 传动主轴 102 连接主动轮 103， 主动轮 103 连接至少一个从动轮 104， 从动轮 104 连接电极支撑架 11。 0071 本发明的从动轮可以为多个， 每个从动轮连接一个电极支撑架。本发明的传动装 置采用齿轮传动中行星轮系的一般。

21、结构。参见图 4， 可以通过第一齿轮 105 连接电机轴， 第 一传动齿轮 105 连接传动主轴 102 上的第二传动齿轮 106， 从而带动传动主轴 102 旋转。 0072 参见图3和图4， 本实施例在上述实施例的基础上， 电极支撑架11包括至少一个支 撑架中轴 110， 支撑架中轴 110 沿着从动轮 104 径向设置， 支撑架中轴 110 的两端部均位于 从动轮 104 的外径以外。 0073 支撑架中轴为控制电极伸出半径的轴， 支撑架中轴的长度要比从动轮的齿顶圆半 径长， 即支撑架中轴伸出从动轮的齿顶圆以外， 保证需要涂覆的电极可以在浆料盒中充分 浸涂， 而从动轮的外缘不与浆料接触。。

22、 0074 参见图 2 和图 3， 优选的， 支撑架中轴 110 的至少一个端部设有支撑杆 111， 支撑杆 111 用于放置电极。 0075 放置电极的支撑杆设置在支撑架中轴的端部， 保证了从动轮不与浆料接触， 支撑 架中轴可以以中心为交叉设有多个， 每个支撑架中轴的两个端部均设有支撑杆， 这样每个 电极支撑架上可以安放多个电极， 支撑杆可以绕同一圆心布置， 只要不影响到支撑杆上电 极的涂覆厚度即可， 从而达到批量化生产的目的。 0076 参见图 3， 优选的， 为了便于制作及电极的放置， 支撑杆 111 垂直于支撑架中轴 110。 0077 参见图 2， 本发明的从动轮 104 为两个以上。

23、， 两个以上从动轮 104 分别连接传动连 接板 100 ； 或 / 和， 浆料盒 2 设置在传动主轴 102 的下方。 0078 传动连接板起到保证传动时齿轮的相对位置的作用， 传动连接板不与传动轴相 说 明 书 CN 103418530 A 6 5/5 页 7 连。 0079 传动连接板可根据需要制作成所需形状， 例如， 传动连接板 100 上设有开孔， 传动 轴 102 穿过所述开孔。 0080 发明的传动装置采用齿轮传动中行星轮系的一般结构， 传动轴 102 与动力源相 连， 动力源可以是电动机等， 传动主轴 102 带动其上主动轮 103 转动， 主动轮 103 带动与之 配合的从动。

24、轮 104， 传动连接板 100 按一定传动比运动， 带动与其连接的电极支撑架 11， 同 时带动电极支撑架 11 上的电极围绕传动轴 102 进行公转、 围绕齿轮 4 中心线自转， 其中， 从 动轮 2 数量可视具体需要确定， 如图 3 和图 4 所示， 为三个从动轮的行星轮系。 0081 本发明在传动装置下方放置装有一定量浆料的容器， 可以是浆料盒， 当电极转动 至浆料盒一端时， 通过控制主动轮的转速来间接控制浆料浸涂时间， 通过控制齿轮传动比 来控制小齿轮的转速， 从而保证电极在浆料中得到充分的浸泡。本发明的电机使用步进电 机或其它便于直接、 间接控制位移量的电机带动传动轴旋转。 008。

25、2 在本发明上述各实施例中， 实施例的序号仅仅便于描述， 不代表实施例的优劣。 对 各个实施例的描述都各有侧重， 某个实施例中没有详述的部分， 可以参见其他实施例的相 关描述。 0083 在本发明的装置和方法等实施例中， 显然， 各部件或各步骤是可以分解、 组合和 / 或分解后重新组合的。这些分解和 / 或重新组合应视为本发明的等效方案。同时， 在上面 对本发明具体实施例的描述中， 针对一种实施方式描述和 / 或示出的特征可以以相同或类 似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用， 与其它实施方式中的特征相组合， 或替代 其它实施方式中的特征。 0084 应该强调， 术语 “包括 / 包含” 在。

26、本文使用时指特征、 要素、 步骤或组件的存在， 但 并不排除一个或更多个其它特征、 要素、 步骤或组件的存在或附加。 0085 最后应说明的是 ： 虽然以上已经详细说明了本发明及其优点， 但是应当理解在不 超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、 替代和 变换。 而且， 本发明的范围不仅限于说明书所描述的过程、 设备、 手段、 方法和步骤的具体实 施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解， 根据本发明可以使用执 行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、 现有和将来 要被开发的过程、 设备、 手段、 方法或者步骤。 因此， 所附的权利要求旨在在它们的范围内包 括这样的过程、 设备、 手段、 方法或者步骤。 说 明 书 CN 103418530 A 7 1/5 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 103418530 A 8 2/5 页 9 图 2 说 明 书 附 图 CN 103418530 A 9 3/5 页 10 图 3 说 明 书 附 图 CN 103418530 A 10 4/5 页 11 图 4 说 明 书 附 图 CN 103418530 A 11 5/5 页 12 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 103418530 A 12 。