Mg、Sn合金化Al-Ga-Mn-Bi系陽極材料的研究.pdf

1、鋁/空氣電池是一種發(fā)展前景非常好的電池，具有高能，綠色，價(jià)廉等優(yōu)點(diǎn)。為了進(jìn)一步推動電池技術(shù)的發(fā)展，開發(fā)高性能的鋁陽極材料具有重要的意義。
　　本文以Al-Ga-Mn-Bi為基礎(chǔ)合金，設(shè)計(jì)制備了Al-0.1Ga-0.5Mn-0.5Bi-xSn(x為0、0.05、0.1、0.13)和Al-0.1Ga-0.5Mn-0.5Bi-xMg(x為0、0.3、0.7、1.0、1.3)兩種系列的陽極合金，對成分優(yōu)化后的鋁陽極合金進(jìn)行熱處理和軋制變形

2、處理。測試鋁陽極合金在4mol/L的 NaOH溶液中的電化學(xué)性能和耐蝕性，觀察鋁陽極的微觀組織及腐蝕形貌。本文研究了不同Sn、Mg元素含量、熱處理及軋制變形對鋁陽極合金組織與性能的影響。結(jié)果表明：基礎(chǔ)合金中 Sn元素的添加整體上都提高了電化學(xué)性能，改善了合金的放電性能，提高了合金的耐蝕性。在 Sn元素含量為0.1％時(shí)，Al-Ga-Mn-Bi-Sn陽極材料具有最佳的綜合性能，其開路電位為-1.719V（ vs. Hg/HgO），自腐蝕速率

3、為0.237mg·min-1·cm-2，100mA/cm2的恒流放電曲線平穩(wěn)，其放電電位可穩(wěn)定于-1.304V。基礎(chǔ)合金中Mg元素的添加使合金組織中的第二相分布更加均勻，提高了合金的活化性能，改善了合金的放電性能，在 Mg元素含量為1%時(shí)， Al-Ga-Mn-Bi-Mg陽極材料具有最佳的綜合性能，其開路電位為-1.769V，自腐蝕速率為0.282mg·min-1·cm-2，100mA/cm2的恒流放電曲線平穩(wěn)，其放電電位可穩(wěn)定于-1.4

4、54V。Al-0.1Ga-0.5Mn-0.5Bi-0.1Sn陽極合金經(jīng)過460℃到500℃的固溶處理后組織中第二相的數(shù)量明顯減少，開路電位負(fù)移(但移動程度較小)，自腐蝕速率降低，放電性能均得到了提高。該陽極合金在固溶溫度為480℃時(shí)綜合性能最佳，其自腐蝕速率為0.171 mg·cm-2·min-1，100mA/cm2的恒流放電電位比較平穩(wěn)，放電電位最負(fù)，達(dá)到-1.487V。Al-0.1Ga-0.5Mn-0.5Bi-0.1Sn陽極合金經(jīng)過

5、460℃到500℃的退火處理后組織中第二相的數(shù)量明顯增加，第二相的分布也更加均勻，合金的開路電位正移。退火處理降低了合金的放電性能，降低了合金的耐蝕性，而且惡化了合金的腐蝕形貌。該陽極合金不宜采用460℃到500℃的退火處理。Al-0.1Ga-0.5Mn-0.5Bi-Mg陽極合金經(jīng)過不同變形量的室溫軋制后合金的開路電位變化很小，隨著室溫軋制變形量的增加合金的恒流放電電位逐步負(fù)移，在室溫軋制變形量為80%時(shí)放電性能最佳，100mA/cm2

6、的恒流放電電位達(dá)到-1.517V，且放電電位平穩(wěn)。此時(shí)自腐蝕速率為0.260 mg·cm-2·min-1，耐蝕性與未變形處理的試樣相差不大。Al-0.1Ga-0.5Mn-0.5Bi-Mg陽極合金經(jīng)過380℃不同變形量的熱軋?zhí)幚砗蠛辖鸬拈_路電位變化較小，隨熱軋變形量的增加自腐蝕速率逐漸降低，在變形量為80%時(shí)自腐蝕速率最低，為0.196 mg·cm-2·min-1，隨著熱軋變形量的增加合金的放電電位逐步負(fù)移，在變形量為80%時(shí)電位最負(fù)，穩(wěn)