[发明专利]一种空气电池电极材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种空气电池电极材料，包括以下质量百分比计的组分：Mg 0.1～1％，Sn 0.01～0.3％，Ga 0.01～0.5％，余量为Al，优选地，Mg的含量为0.55％，Sn的含量为0.14％，Ga的含量为0.047％，电极材料还包括0.1～0.2％的Pb和0.05～0.1％的Te。本发明还提供了该空气电池电极材料的制备方法，具体步骤包括：按配比称取各组分原料，将Al锭加热熔化，再将熔化后的Al锭降温，依次加入其它组分，熔融均匀后冷却即可。本发明所提供的电极材料具有较低的析氢速率，腐蚀更均匀，电化学性能良好，所添加的合金元素环境友好，电极材料的制备方法流程简单，无需复杂的热处理，生存成本低，易于推广应用。

技术领域

本发明属于空气电池技术领域，具体涉及一种空气电池电极材料及其制备方法。

背景技术

在常规高能蓄电池中，锂离子电池尽管电压高能量密度大、制备工艺成熟，但由于其价格高昂、高温安全性差，加上锂资源不足，很难在电动车电源中大规模推广；镍氢电池也因电池能量密度、成本和资源等问题，无法满足电动汽车的需求；氢氧燃料电池虽然性能优异，环境友好，而且氢氧化物在水、植物等中大量存在，不存在原料缺乏问题，但是制氢、储氢困难以及催化剂铂全球储量极低等因素，使之在短期内很难实现商业化。

空气电池具有能量密度高、成本低、绿色无污染、放电寿命长及使用安全等特点，被称为“面向21世纪的绿色能源”。其中铝燃料电池以高能量密度的铝合金作为燃料，直接将金属中蕴藏的化学能转变成电能，可通过直接补充或更换金属燃料和电解液以持续提供动力，可以维持全球汽车工业对于电池金属的大量需求，金属铝燃料电池没有资源约束，可以提供比锂离子电池更高的能量，将是未来电池能源的支柱。铝燃料电池具有低成本、无毒、无污染、放电电压平稳、高比能量和高比功率等优点，而且电池结构简单，资源丰富，还能再生利用，是很有发展前景的新能源。

研究者通过不同的方法期望制得性能更加优良的铝合金阳极材料。CN105057679A公开了一种铝空气电池铝合金阳极的制备方法，该发明采用工业铝加工产生的铝屑为原料，经过排水除油、粉碎、与锌粉混合、压实成型、热处理和热喷涂后得到铝合金阳极金属板，解决了废铝回收的问题，省去了铝屑再次电解加工的工艺，降低了金属电极的制作成本，同时加入了镓、锡和铋元素，能有效提高电极活性。CN106756665A公开了一种铝合金及制备方法，该方法包括对固态原料铝以及合金原料进行热熔处理，形成合金液，再对合金液进行浇铸处理，形成铝合金锭，然后进行退火处理和热轧处理，该方法的优点是可以采用纯度较低的固态原料铝作为铝基材原料，获得的铝合金具有良好的电化学性能以及化学稳定性。虽然铝是一种很好的电池阳极材料，在中性电解质环境中标准电极电势为-1.65V，在强碱性电解质环境中可达到-2.35V，但铝阳极在强碱性电池中的电极电势会正移至约-1.5～2.0V，在100mA/cm²的放电电流密度下，电极电势变为约-1.2V；原因为：铝表面的钝化膜使铝的电化学活性受到抑制，铝作为两性金属元素，在强碱性电解质环境下会出现严重的析氢腐蚀，导致电极电位正移，电池电流效率降低。

目前，改善铝合金阳极的电化学性能主要通过添加微量合金元素，这些添加的微量合金元素大多为带有毒性的重金属元素，会对环境造成污染，因此，有必要开发一种环保、高性能以及成本低的新型铝合金电极材料。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的之一是提供一种空气电池电极材料。

本发明的目的之二是提供上述空气电池电极材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种空气电池电极材料，包括以下质量百分比计的组分：

Mg 0.1～1％，

Sn 0.01～0.3％，

Ga 0.01～0.5％，

余量为Al。