[发明专利]一种海水铝-空气电池用阳极材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种海水铝‑空气电池用阳极材料及其制备方法，属于化学电池领域。一种海水铝‑空气电池用阳极材料，所述阳极材料为铝合金，按质量百分比由下述成分组成：Sn：0.5～1.5％，Ga：0.005～0.05％，Mg：0.2～1％，Zn：0.5～1.5％，杂质含量≤0.30％，余量为铝。本发明海水铝‑空气电池用阳极材料采用工业纯铝为原料，含有较少量的Ga，降低了生产成本；摒弃了对环境有严重危害的In、Pb合金元素等，环保健康，增加了市场竞争力。该阳极采用了半连续铸造法生产，生产工艺简单，适合批量化生产，并且减少了阳极材料陷少，提高了成品率，减少了能耗，降低了生产成本，具有良好的经济效益。

技术领域

本发明涉及一种海水铝-空气电池用阳极材料及其制备方法，属于化学电池领域。

背景技术

由于煤、石油等化石燃料的枯竭和全球能源需求的增长以及化石燃料的使用造成的环境污染，人类迫切需要新的能源来满足人类的生产生活。金属-空气电池具有高效、清洁等特点，已经作为新能源的储存装置被提及。金属-空气电池是以金属为阳极、以空气中的氧气为阴极的金属燃料电池，并采用中性或碱性电解液为介质，在催化剂作用下发生化学反应而产生电能的一次电池。

自20世纪60年代以来，铝成为金属-空气电池最具有吸引力的阳极材料，因为铝有较高的电化学当量值(2.98Ah g^-1)，仅次于锂(3.86Ah g^-1)，而又高于其他活泼金属，如锌(0.82Ah g^-1)、镁(2.20Ah g^-1)、Ca(1.34Ah g^-1)等；另外，相对于锂、锌等金属，铝具有来源广泛、储量丰富、价格低廉、易于加工成型、无毒、高回收性等优点。然而，海水铝-空气电池的铝阳极材料的表面在海水中会自发形成的钝化膜，降低了电池阳极活性，进而影响电池的放电性能。目前,已存在很多专利和其他文献报道通过向纯铝中添加Ga、In、Sn、Mg、Zn、Bi、Pb等合金元素以改善铝阳极电化学性能。例如中国专利申请(公开号：CN101901893A)涉及电池用铝合金阳极材料，以纯铝为原料，添加合金元素Mg(0.5～2.0wt％)、Ga(0.005～0.5wt％)、Bi(0.005～1.0wt％)、Sn(0.005～1.0wt％)、In(0.005～0.2wt％)、Ca(0.005～0.05wt％)；中国专利申请(公开号：CN106340612A)涉及电池用铝合金阳极材料，以纯铝为原料，添加合金元素Ga(0.01～1.0wt％)、Sn(0.1～2.0wt％)、Bi(0.01～2.0wt％)、Pb(0.01～2.0wt％)、In(0.05～1.0wt％)，虽然该类铝合金阳极材料具有较好的活性，但是其自腐蚀速率偏大，大功率放电效率较低；另外，该类电极大多采用高纯Al为原料，含有较多的Ga、In等贵金属，以及阳极材料生产工艺复杂，造成电池成本居高不下，此外In、Pb等对水体可造成污染，对环境有危害。

发明内容

本发明的目的是针对海水铝-空气电池阳极材料存在的缺陷，提供一种具有优良的放电性能的铝合金阳极材料，该阳极材料采用工业纯铝为原料，不仅减少了贵重金属含量，摒弃了对环境危害严重的合金元素，而且使用简单的、便于批量化生产的工艺，以起到降低生产成本的作用。

一种海水铝-空气电池用阳极材料，所述阳极材料为铝合金，所述铝合金，按质量百分比由下述成分组成：Sn：0.5～1.5％，Ga：0.005～0.05％，Mg：0.2～1％，Zn：0.5～1.5％，杂质含量≤0.30％，余量为铝。

本发明所述海水铝-空气电池用阳极材料的工作电位为1.30～1.50V，电流效率为86～94％。