[发明专利]铝空气电池铝阳极电极材料及其制备方法

说明书

一种铝空气电池铝阳极电极材料及其制备方法，以纯铝或铝合金作为原料，以Al‑Ti‑B、Al‑Ti‑C、Al‑Ti‑C‑RE或Al‑Ti‑C‑Sr作为细化剂，通过将原料熔炼后加入细化剂精炼并浇注后得到铸锭，均匀化处理后得到晶粒细化的铝合金阳极金属材料。本发明晶粒细化效果更加明细，晶粒更加均匀，相较于轧制和等径角挤压等方法，可以实现工业化大批量铝阳极细晶材料的制备，制备过程简单对设备要求较低，材料制备成本较低；采用本发明方法制备的铝空气阳极材料组装的铝空气电池放电电压高，自腐蚀速率小，功率密度和能量密度得到提升。

技术领域

本发明涉及的是一种铝空气电池领域的技术，具体是一种铝空气电池铝阳极电极材料及其制备方法。

背景技术

铝空气电池具有比能量高、成本低廉、无毒环保等优点，在照明、抗震救灾、备用电源、新能源汽车电池等领域具有广阔的应用前景。但当前铝空气电池在商业化应用上仍存在技术瓶颈，如铝阳极在电解液中会发生严重的析氢自腐蚀，使得铝的利用率降低，同时也降低了铝空气电池的能量密度。

现有技术主要通过合金化方式制备铝合金阳极来减缓铝的自腐蚀，但是这些铝合金作为阳极使用时，自腐蚀依然较严重，阳极材料利用率依然较低。因此，设计一种新型的铝空气电池阳极材料，提升铝阳极的利用率和电池的能量密度是十分必要的。

发明内容

本发明针对现有铝空气电池铝阳极在电解液中自腐蚀析氢反应严重，降低铝阳极的利用率和铝空气电池能量密度等问题，提出一种铝空气电池铝阳极电极材料及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种铝空气电池铝阳极电极材料的制备方法，以纯铝或铝合金作为原料，以Al-Ti-B、Al-Ti-C、Al-Ti-C-RE或Al-Ti-C-Sr作为细化剂，通过将原料熔炼后加入细化剂精炼并浇注后得到铸锭，均匀化处理后得到晶粒细化的铝合金阳极金属材料。

所述的纯铝采用3N、4N或5N。

所述的铝合金采用Al与Mg、Sn、In、Ga、Sb、Bi或Mn中的一种或多种组成的合金，优选采用铝锡合金，进一步优选采用Al-Mg-Sn、Al-Mg-Sn-Ga-In或Al-Sn-Bi。

所述的细化剂的用量优选为其中Ti占精炼后的合金熔液总质量的0.2％-1.8wt％。

所述的熔炼，其温度优选为740-760℃。

所述的精炼，优选在氩气氛围下进行，其温度为720-740℃。

所述的均匀化处理，其工艺参数为450-500℃，24小时。

本发明涉及上述方法制备得到的铝阳极电极材料，其平均晶粒尺寸为150-1500μm，在不添加任何缓蚀剂的4M的NaOH电解液中的自腐蚀速率为2.16-3.61mg/cm²·h。

本发明涉及一种铝空气电池，包括上述方法制备得到的铝阳极电极，该电池的开路电压为1.83-2.08V。

技术效果

与现有技术相比，本发明采用添加铝合金细化剂的方法制备铝或铝合金阳极金属材料，晶粒细化效果更加明细，晶粒更加均匀，相较于轧制和等径角挤压等方法，可以实现工业化大批量铝阳极细晶材料的制备，制备过程简单对设备要求较低，材料制备成本较低；采用本发明方法制备的铝空气阳极材料组装的铝空气电池放电电压高，自腐蚀速率小，功率密度和能量密度得到提升。

附图说明

图1为实施例1制备得到的铸锭的金相图；

图2为实施例1组装的铝空气电池的开路电压曲线；

图3为实施例2制备得到的铸锭的金相图；