[发明专利]一种阳极合金材料、其制备方法、铝空气电池用阳极以及铝空气电池

说明书

本发明公开了一种阳极合金材料、其制备方法、铝空气电池用阳极以及铝空气电池，涉及空气电池用阳极材料领域。该阳极合金材料的组分包括铝以及在铝中添加的合金元素，按质量百分数计，合金元素包括：0.01％‑5.5％Mg、0.01％‑3.0％Sn、0.01％‑2.5％Ce、0.0001％‑0.0010％B和0.01％‑2.0％Ti。其制备方法包括将上述组分配比设置原料制备阳极合金材料。本申请中通过对阳极合金材料的组分进行限定，并对其各个组分之间的用量进行调整，获得最优的组分用量配比，能够有效抑制了铝合金阳极材料的析氢反应，开发出了一种平均放电电位负、阳极利用率高的阳极合金材料。

技术领域

本发明涉及空气电池用阳极材料领域，具体而言，涉及一种阳极合金材料、其制备方法、铝空气电池用阳极以及铝空气电池。

背景技术

铝空气电池是一种金属燃料电池，由正极、负极、电解液等三部分组成。铝空气电池的研究始于20世纪60年代。1962年，美国的S.Zaromb等证实了以碱性溶液为工作介质的铝空气电池的技术可行性。1979年，Despic A R等人率先研究了中性盐水中铝空气电池的工作和应用情况。铝空气电池具有电化学当量高、电极电位较负和铝资源丰富等优点。铝空气电池在电动汽车、通讯基站、野外照明、应急电源、无人机、潜艇、监控设施等领域具有广阔的应用前景。

铝合金阳极的性能是决定铝空气电池性能的关键。工业纯铝和一般商用铝合金无法直接作为阳极材料，因为其在电解液中易于发生自腐蚀和析氢腐蚀，同时在表面形成致密的氧化膜，导致阳极发生钝化。通常采用添加一种或多种合金元素改善铝阳极性能，经常添加的元素如Ga、In、Sn、Mg、Zn、Pb、Bi等。这些合金元素的作用：一是破坏铝表面的钝化膜，降低电阻；二是与铝形成低熔点化合物，以改善铝合金的组织结构；三是提高铝的化学活性和耐腐蚀性能。

为了改善铝合金阳极，国内外研究者开发了多种成分体系的铝合金阳极材料。US3240688提出了一种用于电池的Al-Sn-Ga阳极材料。US3257201提出Al-Mg-Zn-Hg成分体系的铝合金阳极材料。US4554131、US4751086、US4792430等分别提出了Al-Mn-Ga-Mg、Al-Mg-In-Mn、Al-Sn-Ga-Si等多种成分体系的铝合金阳极材料。国内研究者也开发了三元、四元和更多组元的铝合金阳极材料。CN104018018A提出了铝空气电池用Al-Sn-Bi-Mn阳极材料。CN106676343A提出了海水电池用Al-Mg-Ga-Sn-Bi-In-Pb-Ce八组元铝合金阳极材料。

但现有的这些多组元的铝合金阳极材料仍然存在阳极利用率不佳的问题。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种阳极合金材料，其阳极利用率高。

本发明的目的在于提供一种阳极合金材料的制备方法，该制备方法简单，获得的阳极合金材料，其阳极利用率高。

本发明的目的在于提供一种铝空气电池用阳极，其利用率高。

本发明的目的在于提供一种铝空气电池，其阳极利用率高，使用寿命长。

本发明是这样实现的：

第一方面，实施例提供一种阳极合金材料，其组分包括铝以及在铝中添加的合金元素，按质量百分数计，所述阳极合金材料中的所述合金元素包括：0.01％-5.5％Mg、0.01％-3.0％Sn、0.01％-2.5％Ce、0.0001％-0.0010％B和0.01％-2.0％Ti；

优选地，按质量百分数计，所述阳极合金材料中的所述合金元素包括：3.2％-4.5％Mg、0.5％-1.5％Sn、0.5％-2.2％Ce、0.0003％-0.0008％B和0.7％-1.3％Ti。

在可选的实施方式中，按质量百分数计，所述阳极合金材料中的所述合金元素还包括0.01-3.5％Ga；