[发明专利]一种铝-空气电池用电解液缓蚀剂、电解液及制备方法

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种铝-空气电池用电解液缓蚀剂，以及采用该缓蚀剂的碱性电解液及其制备方法，属于化学电池技术领域。

背景技术

由于金属空气电池具有高效、清洁等优点，因此将成为21世纪的理想动力电源之一。我国已经加大了对金属空气电池，尤其是铝-空气电池和锌-空气电池等的研发投入。铝-空气电池以空气电极为正极，金属铝或铝合金作为负极，中性或碱性水溶液作为电解液，空气中的O₂通过气体扩散电极到达气-固-液三相界面与金属Al发生反应而放出电能，其产物无毒并可回收利用，是理想的电池体系。该电池体系具有材料来源丰富，能量密度大，可靠性高，安全且无污染、价格低等优点，具有很广阔的应用前景。

自上世纪70年代起，国内外已经对铝-空气电池作了大量研究，总体来看，研究主要集中在铝阳极材料、电解液缓蚀剂以及电池体系等方面。由于纯铝是一种比较活泼的两性金属材料，在碱性溶液中自腐蚀速率较大，并产生大量氢气，使电池不能充分发挥高能量电源的优势，尤其是在大电流密度工作条件下，其稳定工作电位较低，阳极极化严重，限制了铝空气电池的工业产业化和实际应用。近年来的研究发现，通过微合金化开发出新型铝阳极材料，以及添加相应的电解液缓蚀剂，可大大提高铝阳极的电化学性能及其在电池中的应用性能。

大多数单一型电解液缓蚀剂虽然能够减小铝阳极合金的自腐蚀速率，但往往是以牺牲阳极活性为代价；能同时满足减小铝阳极合金自腐蚀速率，且不影响甚至是能够提高铝阳极活性的缓蚀剂，一般是复合型缓蚀剂，但大多数复合型缓蚀剂组分复杂，一方面会造成材料、资源浪费，另一方面某些组分可能会造成环境污染，不符合环保要求。因此寻求一类新型的单一型缓蚀剂或简单复合型缓蚀剂，既能显著提高铝阳极活性又能显著降低自腐蚀速率，具有重大意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种铝-空气电池用电解液缓蚀剂。

其次，本发明还提供一种铝-空气电池用电解液。

再次，本发明还提供一种铝-空气电池用电解液的制备方法。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

一种铝-空气电池用电解液缓蚀剂，所述的缓蚀剂主要包括硫代硫酸钠，在电解液中的浓度为0.005～0.2mol/L。

硫代硫酸钠的化学式为Na₂S₂O₃，常温下为无色透明单斜晶体。

所述的电解液为碱性电解液，优选氢氧化钠溶液，浓度为4～6mol/L。

优选的，所述的缓蚀剂还包括辅助添加剂锡酸钠，在电解液中的浓度为0.01～0.03mol/L。

锡酸钠的化学式为Na₂SnO₃，常温下为白色粉末或无色六角板状结晶。

一种铝-空气电池用电解液，每升电解液主要由以下含量的组分组成：氢氧化钠4～6mol，硫代硫酸钠0.005～0.2mol，余量为水。其中，碱性氢氧化钠为电解液母液主要成分，硫代硫酸钠为电解液缓蚀剂主要成分。

优选的，所述的电解液还包括缓蚀剂辅助添加剂锡酸钠，锡酸钠的含量为0.01～0.03mol。其中，碱性氢氧化钠为电解液母液主要成分，硫代硫酸钠为电解液缓蚀剂主要成分，锡酸钠为缓蚀剂辅助添加剂。

优选的，所述硫代硫酸钠的含量为0.005～0.1mol。

更优选的，所述锡酸钠的含量为0.01mol。

一种铝-空气电池用电解液的制备方法，包括以下步骤：按照组分含量配制氢氧化钠溶液，冷却，再准确称取硫代硫酸钠，加入到氢氧化钠溶液中，搅拌溶解即可。

一种铝-空气电池用电解液的制备方法，包括以下步骤：按照组分含量配制氢氧化钠溶液，冷却，再准确称取硫代硫酸钠，加入到氢氧化钠溶液中，搅拌溶解；再按照组分含量准确称取锡酸钠，加入到溶解有硫代硫酸钠的氢氧化钠溶液中，搅拌溶解即可。

所述的冷却温度低于40℃。

本发明的有益效果：

本发明的铝-空气电池用电解液缓蚀剂与现有缓蚀剂相比具有以下优点：