鋁-空氣電池用鋁合金陽(yáng)極與電解液添加劑的研究.pdf

1、鋁是世界上最豐富、應(yīng)用最廣的有色金屬，其電化學(xué)性能優(yōu)異，是開(kāi)發(fā)化學(xué)電源和犧牲陽(yáng)極的理想電極材料。鋁-空氣電池是一種很有發(fā)展前景的高能電池，具有高能、無(wú)毒、價(jià)廉等優(yōu)點(diǎn)。 本文簡(jiǎn)要介紹了鋁一空氣電池和鋁犧牲陽(yáng)極的發(fā)展歷程及其存在的問(wèn)題，并總結(jié)了提高鋁-空氣電化學(xué)性能的可能途徑。熔融制作了Al-In、Al-In-Zn、Al-In-Bi、Al-In-Pb、Al-In-Zn-Bi、Al-In-Zn-Bi-Pb等系列合金，將它們作為研究電極

2、，并通過(guò)測(cè)試其SEM和EDAX對(duì)其表面形態(tài)進(jìn)行了分析。通過(guò)陽(yáng)極極化曲線(xiàn)、循環(huán)伏安曲線(xiàn)、析氫曲線(xiàn)、電極電位等性能測(cè)試，對(duì)4t001·L<'-1>NaOH溶液中In、Zn、Bi、Pb等合金添加元素對(duì)鋁陽(yáng)極所產(chǎn)生的影響進(jìn)行了研究探討。結(jié)果表明，銦對(duì)鋁陽(yáng)極有活化作用，使鋁的腐蝕電位發(fā)生負(fù)移，但同時(shí)也會(huì)加大析氫副反應(yīng)的速度；鋅的加入促進(jìn)了銦的合金化，減少富銦偏析相的形成，而且能極大地降低鋁陽(yáng)極的析氫反應(yīng)速率，使其鈍化；鉍的引入有助鋁陽(yáng)極活化，但同

3、時(shí)又會(huì)導(dǎo)致析氫速率的提高：鉛的存在使鋁陽(yáng)極鈍化，有效地抑制了析氫反應(yīng)，但加大了陽(yáng)極極化。將這幾種金屬元素分別組成多元鋁合金后，不同元素的互補(bǔ)作用使得鋁電極綜合性能得到更進(jìn)一步的提高。實(shí)驗(yàn)證明：這幾種金屬元素對(duì)鋁合金陽(yáng)極性能的影響均是通過(guò)“溶解．再沉積”機(jī)理發(fā)揮作用的。 在中性電解液中選取了ZnCl<,2>和SnCl<,2>兩種添加劑進(jìn)行研究，在堿性溶液中選取了Ca3(C<,6>H<,5>O<,7>)<,2>·4H<,2>O+Ca

4、SnO<,3>、Na<,2>SnO<,3>、K<,2>MnO<,4>三種添加劑進(jìn)行研究。通過(guò)多種電化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法測(cè)試各種添加劑對(duì)Al-In電極在中性及堿性電解液內(nèi)的陽(yáng)極極化曲線(xiàn)、析氫曲線(xiàn)、陽(yáng)極利用率、電極電位、自腐蝕電位，并對(duì)其效果進(jìn)行了綜合分析。結(jié)果表明，引入的這5種添加劑均能不同程度地提高Al-In陽(yáng)極電化學(xué)性能，使腐蝕電位負(fù)移，抑制析氫反應(yīng)的發(fā)生，提高陽(yáng)極利用率。特別是K<,2>MnO<,4>的作用尤其明顯，陽(yáng)極利用率達(dá)到了81.0