[发明专利]铝空气电池阳极材料及其制备方法和铝空气电池

说明书

本申请涉及一种铝空气电池阳极材料及其制备方法和铝空气电池，属于金属空气电池技术领域。一种铝空气电池阳极材料，包括Mg：0.15‑2.10％，Ga：0.01‑0.10％，Sn：0.01‑1.10％，In：0.01‑0.10％，Bi：0.01‑0.50％，Ti：0.01‑0.30％，其余为Al。合金中Sn、Ga和In元素可形成低温共熔体，在放电过程中，可附着在铝阳极板的表面氧化膜中形成空穴，促进表面氧化膜破裂，形成活化质点保证电流的稳定输出；经过热处理和轧制工艺，使阳极板成分及晶粒组织均匀，可保证铝空气电池阳极板材反应均匀，反应过程中铝板表面不发生断裂或孔洞，电流的稳定输出，使阳极利用率得到有效地提高。

技术领域

本申请涉及金属空气电池技术领域，且特别涉及一种铝空气电池阳极材料及其制备方法和铝空气电池。

背景技术

铝空气电池主要面临着自腐蚀(析氢反应)严重、放电性能不稳定等问题。国内外专家大多数通过调整合金成分或者加入Hg、Pt等元素来抑制析氢反应，但是在电堆实际应用过程中，铝阳极板中间或上部易发生断裂，不仅影响铝阳极的利用率，而且残余的大片铝难清理，严重影响电池工作效率，并且加入Hg和Pt元素会对环境造成严重污染。

发明内容

针对现有技术的不足，本申请实施例的目的包括提供一种铝空气电池阳极材料及其制备方法和铝空气电池，以改善铝空气电池阳极材料发生断裂和孔洞的技术问题，达到均匀放电的目的。

第一方面，本申请实施例提出了一种铝空气电池阳极材料，按质量百分比计，包括Mg：0.15-2.10％，Ga：0.01-0.10％，Sn：0.01-1.10％，In：0.01-0.10％，Bi：0.01-0.50％，Ti：0.01-0.30％，其余为Al。

本申请采用Al-Mg-Sn-Ga-In-Bi多元合金，合金中Sn、Ga和In元素可形成低温共熔体，在放电过程中，可附着在铝阳极板的表面氧化膜中形成空穴，促进表面氧化膜破裂，形成活化质点保证电流的稳定输出。Bi属于析氢过电位元素，可降低析氢速率增加阳极利用率。多元合金的匹配可在铝阳极表面形成活化质点，可提高开路电压，提高电化学性能。

在本申请的部分实施例中，其中，In与Ga的质量百分比之和小于0.1％。

In和Ga同属于低熔点元素，质量百分比要小于0.1％，质量百分比过大会引起放电电流过大或不稳定，导致阳极利用率低。

在本申请的部分实施例中，Mg为0.2-0.8％，Ga为0.05-0.10％，Sn为0.01-0.12％，In为0.02-0.08％，Bi为0.04-0.20％，Ti为0.05-0.10％。

第二方面，本申请实施例提出了上述铝空气电池阳极材料的制备方法，包括：将含有Mg、Ga、Sn、In、Bi、Ti以及Al的铸锭经过第一次轧制，在380℃-500℃的条件下保温2h-8h再结晶退火后，再进行第二次轧制得到成品，对成品进行后处理得到铝空气电池阳极材料；其中，第二次轧制的压下量根据第一次轧制退火后晶粒组织确定。

本申请采用热处理与轧制相结合的工艺，通过退火可适当调节晶粒尺寸和形貌，再通过小的压下量得到的晶粒组织为板条状且分布均匀，较大程度上保证铝板在放电过程中厚度均匀变薄薄，避免铝阳极板中间断裂，影响阳极利用率及电堆的正常使用。

在本申请的部分实施例中，第一次轧制的压下量为30％-90％，第二次轧制的压下量为20％-40％。

第一次轧制的压下量越大，晶界能量越高，从而需要的再结晶温度越低。再通过第二次轧制小的压下量得到的晶粒为板条状且分布均匀。

在本申请的部分实施例中，后处理的步骤包括：对成品进行矫直、清洗和脱脂，可选的，脱脂温度为70-90℃。