铝_空气电池用铝阳极的研究

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1、稀有金属/990511稀有金属CHINESEJOURNALOFRAREMETALS1999年　第23卷　第5期　Vol.23No.5　1999铝/空气电池用铝阳极的研究许文江　王向东　阚素荣　薛红霞摘　要：　研究了铝/空气电池用铝阳极中添加合金元素的作用，镓、铟、铋、锡能增大阳极的开路电压，镁、铋、铈可增大阳极的抗蚀性。以高纯铝(99.99%)为基体制得的两种铝阳极合金A1、A2基本上达到了碱性铝/空气电池的要求。以普通铝(99.5%)为基体制得的铝合金A3作为铝阳极，其电化学性能良好。关键词：　铝　阳极　空气电池StudyonAluminiumAnodeforAluminium-a

2、irBatteryXuWenjiang,WangXiangdong,KanSurongandXueHongxia(GeneralResearchInstituteforNonferrousMetals,Beijing10088,China)Abstract：Theeffectofadditionraremetalinaluminiumanodewasstudied.Theresultsindicatethatgallium,indium,bismuthandtincanincreaseopencircuitvoltageofanode;andmagnesium,bismuth,cer

3、iumcanreducecorrosionvelocityofanode.Twoaluminiumanodeswithhighpurealuminium(99.99%)andraremetalssuchasgallium,magnesium,bismuthhasbeenmade.Theseanodeshavegoodelectrochemicalqualityandcanmeetdemandofalkalinealuminium-airbattery.Theanodewithindustrialaluminium(99.5%)wasalsomade,whichhasbetterele

4、ctrochemicalquality.KeyWords:Aluminium,Anode,Air-battery　　由于环境问题的压力及石油资源的有限性，促使各国政府和汽车制造商寻找石油资源的替代品，制造“零污染”汽车。由此电动汽车日益受到人们的关注，成为当前研究的热点。发展电动汽车的关键是其动力——电池电源的开发，电池的技术水平基本上决定了现代电动汽车的发展水平。　　汽车制造厂家和化学电源研究人员开发了铅酸、镍镉镍氢、钠硫等动力电池，这些电池有些已基本成熟，但在续驶里程和动力性能方面与内燃机相比还有很大差距。由于铝/空气电池具有高重量比能量、大重量比功率密度(见表1)，能提供同内燃

5、机可比的动力性，而且其机　械充电所耗充电时间和添加汽油燃料时间相差不大，铝资源也相当丰富，因此铝/空气电池作为动力电源，受到美　国能源部、加拿大Alcan公司等许多研究机构的重视。表1　电动汽车电源用各种电池性能比较万方数据file:///E

6、/qk/xyjs/xyjs99/xyjs9905/990511.htm（第1／9页）2010-3-2312:15:45稀有金属/990511电池重量比能量/Wh.kg-1比功率密度/W.kg-1体积比能量/Wh.L-1特点铅酸30～4080～10080～100成熟，成本低镍镉镍氢70～9080～100成本稍高，镉污染钠硫电池140～170100

7、～200危险性大锂电池130～170250～4001120～150成本高，研究中空气电池400150～20070～90复杂性　　然而不论是酸性电池还是碱性电池，纯铝乃至高纯铝都不能直接作为电池的阳极。这是基于以下两个原因：金属铝表面覆盖着一层氧化膜，致使铝的阳极过电位升高，降低了阳极的电压效率，也即降低了电池的输出功效；在含有腐蚀性离子的溶液或强碱溶液中，铝的溶解速度相当快，产生大量的氢气，导致阳极的法拉第效率极低［1］。　　为了克服纯铝作为阳极的缺陷，可采取以下两种办法。一是将铝和其它合金元素制成二元、三元乃至多元合金。这些合金中的活性元素可降低接触过电势，而且这些元素提高了析氢过

8、电位，降低了自腐蚀速度。二是在电解液中添加抑制剂，比如NaSnO3等，以降低过电势和自腐蚀性［2］。　　铝/空气电池阳极的研究目标为：①开路电势-1.8V(对Hg/HgO)以上。②开路自腐蚀速度(电流)小于10mA/cm2。③在100～600mA/cm2电流密度下电压按U(对Hg/HgO)=-1.8+0.5I稳定工作，这里的电流密度单位为A/cm2。④阳极和空气阴极及电解液管理系统匹配［3］。　　至今，所有成熟的铝阳极合金都是以高纯铝(99.99%)乃至9