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鋁-空電池是以鋁及其合金為陽極,空氣電極為陰極的半燃料電池,具有環(huán)境友好、比能量高、充電時間短等優(yōu)點,其應(yīng)用日趨廣泛。鋁-空電池的電解液一般為中性電解液、無水電解液和堿性電解液。在中性和無水電解液中,鋁陽極會發(fā)生嚴(yán)重的鈍化,使得鋁陽極的電極電位升高。在堿性電解液中,鋁陽極發(fā)生析氫自腐蝕和極化,降低了鋁陽極的放電效率,這是影響堿性電解液作為鋁-空電池電解液的最主要障礙。
目前主要通過兩種方法來降低鋁在堿性溶液中的腐蝕速率:一是用鋁合金來代替鋁;二是通過在電解液中使用添加劑來抑制鋁的析氫自腐蝕。大量實驗研究了不同合金元素對鋁陽極的腐蝕抑制作用,如Mg、Zn、Pb、Sn、Ga、In、Mn、Ti、Bi等。添加合金元素后,提高了鋁陽極析氫過電位,抑制了鋁陽極的析氫自腐蝕。Na2SnO3和ZnO等無機緩蝕劑作為堿性電解液添加劑能抑制鋁的腐蝕,提高鋁-空電池的放電性能。
單一的添加劑雖然能抑制鋁合金陽極的析氫自腐蝕,但是以犧牲陽極活性為代價。而使用復(fù)配型緩蝕劑一方面能滿足減小鋁合金陽極的析氫自腐蝕,另一方面甚至可以提高鋁合金陽極的活性。對于一般的復(fù)配型添加劑,其成分復(fù)雜,造成了資源浪費,部分成分對環(huán)境產(chǎn)生污染,不滿足環(huán)保的要求。因此研究新型的復(fù)配型添加劑,既能抑制鋁合金陽極的析氫自腐蝕又能顯著提高鋁陽極活性,具有重要意義。
針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問題,本發(fā)明提供了一種鋁-空電池電解液復(fù)配添加劑及其制備方法,所述的這種鋁-空電池電解液復(fù)配添加劑及其制備方法解決了現(xiàn)有技術(shù)中的電解液復(fù)配添加劑在抑制鋁合金陽極的析氫自腐蝕的同時會以犧牲陽極活性的技術(shù)問題。
本發(fā)明提供了一種鋁-空電池電解液復(fù)配添加劑,由ZnO、羧甲基纖維素、氫氧化鈉和水組成,在添加劑中,所述的ZnO的濃度為1-8g/L,所述的羧甲基纖維素的濃度為10-10000mg/L,所述的氫氧化鈉溶液的濃度為3~5mol/L,余量為水。本發(fā)明還提供了上述的一種鋁-空電池電解液復(fù)配添加劑的制備方法,先配制3~5mol/L的氫氧化鈉溶液,冷卻,然后稱取ZnO,添加到氫氧化鈉溶液中,使得ZnO的濃度為1-8g/L,再稱取羧甲基纖維素鈉,添加到氫氧化鈉溶液中,使得羧甲基纖維素的濃度為10-10000mg/L,攪拌溶解完全即為鋁-空電池電解液復(fù)配添加劑。
本發(fā)明使用化物氧化鋅(ZnO)來降低鋁合金陽極的析氫自腐蝕速率并提高鋁合金陽極活性。ZnO是一種堿性氧化物,在堿性溶液中溶解后,Zn2+不能在陽極極化過程中沉積在鋁合金陽極的表面,但在陽極極化結(jié)束后,Zn2+能夠能快速沉積,在陽極表面形成一種保護(hù)膜,陽極的電位負(fù)移。當(dāng)再次進(jìn)行陽極極化時,沉積在陽極表面的金屬鋅先溶解,暴露鋁合金基體,使陽極在較低的電位下發(fā)生陽極溶解。此外,和其它的無機鹽添加劑相比較,氧化鋅具有無毒無污染的優(yōu)點,滿足環(huán)保要求。
本發(fā)明使用復(fù)配添加劑羧甲基纖維素鈉(CMC),其中適量的CMC能有效的抑制析氫,使陽極電位正移。但是對于單一的ZnO添加劑加入后,陽極表面形成一種疏松的保護(hù)膜,容易脫落。并且沉積的Zn層和陽極表面的結(jié)合力較弱,影響了鋁陽極的在電池中的安全使用。為此,必須改善沉積的Zn層。使用復(fù)配添加劑CMC后,CMC吸附于Zn層表面,加固了Zn層的穩(wěn)定性,使電池的性能更加良好。
序號 | 專利號 | 專利名稱 | 專利類型 | 專利狀態(tài) | 其他資料 |
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1 |
一種鋁?空電池電解液復(fù)配添加劑及其制備方法 |
發(fā)明專利 |
已下證 |
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無
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