電池用Al-Ga-Mn-Mg陽極材料的制備與性能研究.pdf

1、鋁空氣電池具備高能，綠色，價廉等一系列優(yōu)點，因而是一種發(fā)展前景比較好的新型環(huán)保電池，為了進一步推動該類電池的發(fā)展與應(yīng)用，開發(fā)出活性更高、腐蝕速率更低的鋁陽極合金具有重要的意義。本文以性能較好的 Al-0.1Ga-0.2Mn為基礎(chǔ)合金，通過添加不同含量的 Mg元素，制備出一系列的 Al-0.1Ga-0.2Mn-xMg(x=0、0.5、1.0、1.5、2.0)四元鋁陽極合金。通過測試含有不同鎂含量的合金在40℃、4mol/L NaOH溶液中

2、的性能，研究了 Mg含量對 Al-Ga-Mn合金微觀組織和電化學性能的影響。此外，還研究了熱處理、電解液溫度及添加劑對成分優(yōu)化后的鋁陽極合金組織或電化學性能的影響。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在Al-Ga-Mn三元合金中加入Mg元素后，合金的組織中第二相數(shù)量明顯增多，合金的開路電位、恒定電流密度下的放電電位負移，放電穩(wěn)定性提高，析氫自腐蝕速率降低，且腐蝕形貌得到改善。當 Mg含量為1.5％時，Al-Ga-Mn-Mg陽極合金表現(xiàn)出較

3、好的綜合性能。其中開路電位、工作電位分別達-1.848V(vs Hg/HgO)，-1.549V(vs Hg/HgO)，而析氫速率僅為0.403ml·cm-2·min-1，并具有均勻腐蝕形貌。⑵Al-Ga-Mn-Mg陽極合金經(jīng)450℃到540℃固溶處理以后，合金組織中的第二相數(shù)量明顯減少，其開路電位和放電電位整體負移，析氫速率降低。當溫度為480℃時，合金的開路電位為-1.861V，在100mA/cm2的電流密度下進行平穩(wěn)放電的放電電位為

4、-1.576V，而析氫速率為0.313ml·cm-2·min-1。該合金經(jīng)過450℃到510℃的退火處理后，合金的析氫速率降低，但其開路電位及放電電位均發(fā)生正移，說明退火降低了合金的活性，且合金在放電時出現(xiàn)了極化現(xiàn)象。⑶電解液溫度對合金性能影響較大，隨著電解液溫度的升高， Al-Ga-Mn-Mg陽極合金的電化學活性升高，但析氫速率也隨之增大。綜合考慮，合金應(yīng)同時具備較好的電化學性能和較低的析氫速率，認為電解液溫度為40℃、合金具有較好的

5、綜合性能。其開路電位為-1.774V、100mA·cm-2電流密度下工作電位達-1.475V，析氫速率為0.382 ml·cm-2·min-1。⑷與純堿溶液相比，加入Na2SnO3、檸檬酸鈉后，對合金表現(xiàn)出了良好的緩蝕性能，合金在溶液中的析氫速率明顯降低。Na2SnO3的濃度為0.04mol/L時，合金的析氫速率降為0.247ml·cm-2·min-1，檸檬酸鈉的濃度為0.4mol/L時，合金的析氫速率降為0.170ml·cm-2·mi