[發明專利]通過回收鋁制備鋁空氣電池陽極的方法

在審

• 申請號: 201910191727.5
• 申請日: 2019-03-14
• 公開（公告）號: CN109811207A
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發明（設計）人: 任建明;付超鵬;張佼;孫寶德
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C22C21/06
• 分類號: C22C21/06;C22C1/03;C22C1/08;B22F3/11;B22F3/20;C22C21/00;H01M4/12;H01M4/36;H01M4/46;H01M4/62;H01M12/06
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

一種通過回收鋁制備鋁空氣電池陽極的方法，以含鋁廢材為原料，采用熔體發泡法或粉末冶金法制備得到孔徑為1?30mm、孔隙率為55?95％、Mg含量為1％?2％、Sn含量為0.6％?1.0％的泡沫鋁合金材料；通過擠壓、切割方式將泡沫鋁合金材料進一步制備得到鋁空氣電池陽極。本發明解決了工業社會和日常生活中存在的大量廢鋁材料回收困難、鋁空氣電池金屬電極在堿性工作環境中，自腐蝕析氫反應嚴重，特別是在大電流情況下，嚴重降低了鋁負極的利用率和鋁空氣電池輸出功率的技術問題。

技術領域

本發明涉及的是一種鋁空氣電池領域的技術，具體是一種通過回收鋁制備鋁空氣電池陽極的方法。

背景技術

鋁空氣電池是一種新型高比能電池，具有使用壽命長、適應性強、負極原料鋁廉價易得、無毒環保等特點，回收再生方便，在電動車電源、潛艇AIP系統能源、水下機器人供電、高能儲能電源領域具有很好的應用前景。現有鋁空氣電池，鋁陽極材料自腐蝕嚴重，電池發熱嚴重，陽極利用率較低，難以實現高的放電電壓和電池功率，不滿足大功率供電的要求。金屬空氣電池的功率密度與金屬電極與電解質溶液的接觸面積密切相關，提高金屬電極的比表面積可以提高電池放電的功率密度。但現有技術中，缺少廢鋁材料再利用制備泡沫鋁陽極，以實現降低陽極的自腐蝕、提供陽極利用率的應用實例。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提出一種通過回收鋁制備鋁空氣電池陽極的方法，針對工業社會和日常生活中存在的大量廢鋁材料回收困難，如廢舊易拉罐、廢鋁線、廢舊擠壓型材、鋁板邊角料、機械加工鋁屑、廢舊鋁合金缸體等；同時鋁空氣電池金屬電極在堿性工作環境中，自腐蝕析氫反應嚴重，特別是在大電流情況下，嚴重降低了鋁負極的利用率和鋁空氣電池輸出功率等問題，提供一種用廢鋁制備多孔鋁空氣電池陽極材料的制備方法。。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明涉及一種通過回收鋁制備鋁空氣電池陽極的方法，以含鋁廢材為原料，采用熔體發泡法或粉末冶金法制備得到孔徑為1-30mm、孔隙率為55-95％、Mg含量為1％-2％、Sn含量為0.6％-1.0％的泡沫鋁合金材料；通過擠壓、切割方式將泡沫鋁合金材料進一步制備得到鋁空氣電池陽極。

所述的含鋁廢材為廢舊易拉罐、廢鋁線、廢舊擠壓型材、鋁板邊角料、機械加工鋁屑。

本發明所采用的熔體發泡法具體為：

1)將含鋁廢材熔化成鋁液，熔煉溫度為720-750℃；

2)通過加入增粘劑并攪拌以增粘熔體；

所述的增粘劑采用但不限于工業金屬Ca，其用量為總質量的2.0％-3.0％；

3)添加發泡劑并進一步加熱攪拌后保溫發泡并自然冷卻；

所述的發泡劑采用但不限于TiH2，其用量為總質量的1.0％-1.5％。

所述的加熱攪拌是指：在680℃環境下攪拌5-10min。

所述的保溫發泡是指：將加熱攪拌后的混合熔體置于600℃下保溫10-15min。

所述的自然冷卻，優選為室溫下自然冷卻。

本發明所采用的粉末冶金法具體為：

①將含鋁廢材通過冷加工粉碎機粉碎。

所述的粉碎，平均粒徑為1-3mm。

②將粉碎后的粉末與發泡劑、Mg和Sn混合后壓力成型，得到鋁粉末胚體。

所述的混合是指：發泡劑的用量為總質量的0.8％-1.2％，Mg的用量為總質量的1％-2％、Sn的用量為總質量的0.6％-1.0％。

所述的混合，優選混合時間為180分鐘。