System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种铝空气电池用铝阳极板材料及其制备方法技术_技高网

一种铝空气电池用铝阳极板材料及其制备方法技术

技术编号:39974245 阅读:21 留言:0更新日期:2024-01-09 01:01
本发明专利技术涉及一种铝空气电池阳极板材料,以质量百分含量计,其主要包括以下配比的元素:Mg:0.6~2%,Sn:0.06~0.2%,In:0.06~0.2%,La:0.02~0.3%,Ce:0.02~0.2%,余量为Al。该阳极板材料通过添加多种合金元素,抑制析氢腐蚀,提高了阳极利用率,从而减缓铝阳极的极化现象。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于铝空气电池,具体涉及一种铝空气电池用阳极板材料及其制备方法和应用。


技术介绍

1、

2、铝空气电池是以铝及其合金作为负极,空气中的氧气作为正极的特殊燃料电池,其铝燃料具有电化学当量高,电极电位负,价格低廉,安全无污染等优点,从而受到人们的广泛关注。但是铝空气电池用铝阳极材料存在两个主要问题:一是铝阳极表面的保护性的氧化物/氢氧化物膜会增加内部阻抗,从而导致阳极极化,使实际电位难以达到理论电位值;二是铝合金阳极在碱性电解液中遭受严重的自腐蚀,这会导致阳极使用寿命变短和降低阳极的利用率,也带来了重大安全隐患。所以亟待开发安全、高效的铝空气电池阳极材料。基于此,研发了本申请。


技术实现思路

1、本专利技术目的在于克服现有铝阳极材料在碱性电解液中存在的严重自腐蚀和阳极极化等技术缺陷,提供了一种铝空气电池用阳极板材料,该阳极板材料通过添加多种合金元素,抑制析氢腐蚀,提高了阳极利用率,从而减缓铝阳极的极化现象。

2、本专利技术还提供了上述铝空气电池用阳极板材料的制备方法和应用。

3、为实现上述目的,本专利技术采用如下技术方案:

4、一种铝空气电池阳极板材料,其以质量百分含量计,主要包括以下配比的元素:mg:0.6~2%,sn:0.06~0.2%,in:0.06~0.2%,la:0.02~0.3%,ce:0.02~0.2%,余量为al。该阳极板材料通过添加多种合金元素,抑制析氢腐蚀,提高了阳极利用率,从而减缓铝阳极的极化现象。

5、本专利技术提供了一种上述铝空气电池阳极板材料的制备方法,其包括以下步骤:

6、1)将纯铝锭加热熔炼得到熔融铝;

7、2)向所述熔融铝中加入al-la合金、al-ce合金以及金属镁mg,得到混合溶液a;

8、3)使用高纯氩气进行除氢处理,得到除氢后的铝熔体;

9、4)向除氢后的铝熔体中加入金属sn、金属in并保温10~20min,得到混合溶液b;

10、5)将混合溶液b在模具中浇铸成铸坯(铸坯厚度20-40mm),去除表面氧化皮后轧制成铝板,退火处理,退火完成后冷却至室温,即得。

11、具体的,根据本专利技术的一些实施方式,步骤1)中,所述加热熔炼的温度可以为720℃~760℃。

12、进一步的,根据本专利技术的一些实施方式,步骤2)中,所述al-la合金、al-ce合金中稀土元素的质量百分数在10~20%。

13、具体的,步骤3)中,除氢处理时间在10~20min。

14、具体的,步骤5)中,在270℃~350℃退火处理2~4h。进一步优选的,退火处理时升温速度为15℃/min~25℃/min。

15、进一步的,步骤5)中,轧制成厚度为2-5 mm的铝板

16、本专利技术还提供了上述铝空气电池阳极板材料在制备铝空气电池中的应用。

17、和现有技术相比,本专利技术具有如下有益效果:

18、镁元素的电化学活性高于铝,作为合金元素添加时,铝基体中的含镁第二相作为阳极优先溶解,使更多的铝基体裸露进而促进铝合金的活性溶解。

19、铟元素通过溶解-再沉积的方式活化铝合金。一方面,溶解的in3+与al发生置换反应,促进铝基体的溶解,另一方面,铟的沉积导致铝基体与表面氧化膜隔离,并破坏了氧化膜的完整性,促进了铝合金的持续活性溶解。同时,铟作为高析氢过电位元素,还能够抑制碱性电解液中铝合金的析氢自腐蚀,提高铝合金的利用率。

20、锡元素以sn2+、sn4+离子形式进入铝表面氧化膜取代al3+,导致氧化膜产生空穴,可以有效降低铝合金表面的氧化膜电阻;锡元素还能够和镓、铟等元素形成低共熔体,共同作用破坏铝表面的氧化膜,有效增加合金的活性。同时,锡元素是高析氢过电位元素,可以抑制析氢腐蚀反应的发生,从而提高利用率。

21、稀土元素是表面活性元素,镧元素与铈元素复合作用与其他合金元素形成多种可以作为异质形核核心的化合物,从而提高合金的形核率,细化了晶粒,有利于其他合金元素的均匀分布,促进合金在活化溶解过程中形成均匀的腐蚀形貌,提高电流效率。

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【技术保护点】

1.一种铝空气电池阳极板材料,其特征在于,以质量百分含量计,主要包括以下配比的元素:Mg:0.6~2%,Sn:0.06~0.2%,In:0.06~0.2%,La:0.02~0.3%,Ce:0.02~0.2%,余量为Al。

2.权利要求1所述铝空气电池阳极板材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

3.如权利要求2所述铝空气电池阳极板材料的制备方法,其特征在于,步骤1)中,所述加热熔炼的温度为720℃~760℃。

4.如权利要求2所述铝空气电池阳极板材料的制备方法,其特征在于,步骤2)中,所述Al-La合金、Al-Ce合金的质量百分数在10~20%。

5.如权利要求2所述铝空气电池阳极板材料的制备方法,其特征在于,步骤3)中,除氢处理时间在10~20min。

6.如权利要求2所述铝空气电池阳极板材料的制备方法,其特征在于,步骤5)中,在270℃~350℃退火处理2~4h。

7.如权利要求6所述铝空气电池阳极板材料的制备方法,其特征在于,退火处理时升温速度为15℃/min~25℃/min。

8.如权利要求6所述铝空气电池阳极板材料的制备方法,其特征在于,步骤5)中,轧制成厚度为2-5 mm的铝板。

9.权利要求1所述铝空气电池阳极板材料在制备铝空气电池中的应用。

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【技术特征摘要】

1.一种铝空气电池阳极板材料,其特征在于,以质量百分含量计,主要包括以下配比的元素:mg:0.6~2%,sn:0.06~0.2%,in:0.06~0.2%,la:0.02~0.3%,ce:0.02~0.2%,余量为al。

2.权利要求1所述铝空气电池阳极板材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

3.如权利要求2所述铝空气电池阳极板材料的制备方法,其特征在于,步骤1)中,所述加热熔炼的温度为720℃~760℃。

4.如权利要求2所述铝空气电池阳极板材料的制备方法,其特征在于,步骤2)中,所述al-la合金、al-ce合金的质量百分数在10~2...

【专利技术属性】
技术研发人员:王朝阳孔敏刘磊张玉彬
申请(专利权)人:郑州佛光发电设备股份有限公司
类型:发明
国别省市:

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