[發(fā)明專利]一種高陽極利用率電池材料及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410076128.6
• 申請日: 2014-03-04
• 公開（公告）號: CN103789589A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張群;王玲;趙浩峰;潘子云;謝艷春;龔國慶;徐小雪;何曉蕾;王冰;鄭澤昌;陸陽平;趙圣哲;張仕昭;宋超;邱奕婷;趙佳玉;王易秋;熊俊;王賀強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 南京信息工程大學(xué)
• 主分類號: C22C23/00
• 分類號: C22C23/00;C22C1/02;C22C1/06;H01M4/46
• 代理公司: 南京匯盛專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32238
• 代理人: 張立榮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，具體涉及一種高陽極利用率電池材料及制備方法。

背景技術(shù)

CN200810143524.0開了一種電池用鋁合金陽極材料，以純度≥99.99%的鋁為原料，添加元素鎂(Mg)、錫(Sn)、鎵(Ga)和鉍(Bi)，所添加元素的質(zhì)量百分比為：Mg：0.5~1.5%；Bi：0.01~0.2%；Sn：0.01~0.4%；Ga：0.01~0.3%；雜質(zhì)質(zhì)量含量≤0.01%。但是陽極利用率偏低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是針對上述技術(shù)缺陷，提供一種高陽極利用率電池材料，該合金材料的工作電位負(fù)，陽極利用率高。

本發(fā)明的另一目的是提供一種高陽極利用率電池材料及制備方法，該制備方法工藝簡單，生產(chǎn)成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。

本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種高陽極利用率電池材料，其特征在于，各成分的重量百分含量為：Si?0.1-0.4%，Pr?0.01-0.03%，Ba?0.01-0.04%，F(xiàn)e?0.02-0.04%，Li?0.01-0.03%，Os?0.01-0.03%，Cu?0.5-0.9%，Al?4-8%，其余為Mg。

一種高陽極利用率電池材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）首先按照上述成分進(jìn)行配料，原料Si、Pr、Ba、Fe、Li、Os、Cu、Al、Mg以純物質(zhì)形式加入，純度均大于99.9%；

2）采用坩堝電阻爐熔煉合金原料，先將坩堝加熱至400～500℃，然后在坩堝壁及底部均勻地撒上占合金原料重量2-4%的鎂熔劑；然后將合金原料放入坩堝中，再在合金原料上撒上占合金原料重量1-2%的鎂熔劑，然后加熱坩堝，待坩堝中合金原料全部熔化后，撥去液面上的爐渣，撒入占合金原料重量3-5%的鎂熔劑，再將坩堝升溫至720-740℃，保溫4-8min后將熔融液態(tài)合金澆入鑄型中；

3）澆注前鑄型先放入充滿液氮的容器，停留20-30分鐘后取出，取出后在3-8分鐘內(nèi)將步驟2）熔融液態(tài)合金澆入鑄型的型腔，得到合金棒；澆注完成10-20分鐘后，將合金棒從鑄型中取出放入箱式電阻爐中加熱，加熱至130-140℃，保溫20-30分鐘，隨爐冷卻至室溫，即得到高陽極利用率電池材料。?

步驟2）中鎂熔劑中各成份的重量百分比為：KCl?20-26%，MgCl₂?53-58%，NaCl?2-4%，CaCl_2?3-4%，MgO?0.5-1%，AgCl?0.5-1%，LiCl?0.8-1.3%，其余為CaF₂。

步驟3）中鑄型通過以下方法制作：各成份按重量百分比高嶺石?6-8%，水6-8%，硫磺1-3%，剛玉砂1-2%，其余為石英砂進(jìn)行配料；通過人工撞實方法將鑄型做好后，置于120-130℃爐中硬化20-30分鐘取出，冷卻至室溫。

所述高嶺石的化學(xué)式為Al₄[Si₄O₁₀]·(OH)₈，剛玉砂成分的重量百分含量為?SiO₂?2-4%，其余為Al₂O₃；石英砂成分的重量百分含量為Al₂O₃?1-3%，F(xiàn)e₂O_3?0.2-0.5%，其余為SiO₂；高嶺石為粉狀，粉粒尺寸為3-5微米；剛玉砂和石英砂為粒狀，尺寸為200-250微米。

步驟3）中合金棒的直徑為10-20mm；合金棒的長度為50-200mm。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明Mg和?Fe元素可以形成共晶組織。加入合金元素Pr后，材料組織細(xì)化，開路電位負(fù)移。在純鎂中加入合金元素?Ba?和Li，電位明顯負(fù)移，而且比較穩(wěn)定，電位負(fù)移值與?Mg元素含量相關(guān)。加入合金元素Al和Cu后，?極化曲線變化平緩，表明合金元素與鋁鎂基合金具有良好的電化學(xué)相容性。Os和Si元素作用可降低合金的氧化性。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：材料工作電位負(fù)、陽極利用率高。該合金制備工藝簡便，過程簡單，生產(chǎn)的合金具有良好的性能，非常便于工業(yè)化生產(chǎn)。試樣經(jīng)激冷鑄造并有低溫均勻化處理后，陽極材料組織更加均勻，具有較負(fù)的電位和較好的陽極極化性能，表明均勻化處理后，陽極材料電化學(xué)性能能夠得到提高。