[發明專利]鋁空氣電池陽極材料及其制備方法和鋁空氣電池

有效

• 申請號: 201910846064.6
• 申請日: 2019-09-06
• 公開（公告）號: CN110484788B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 何立子;付海朋;夏禮燦;李世華;劉旺;劉兆平;李謝華
• 申請（專利權）人: 寧波烯鋁新能源有限公司
• 主分類號: C22C21/06
• 分類號: C22C21/06;C22C1/03;C22F1/047;C21D9/46;H01M4/46;H01M4/62;H01M12/06;B21B3/00;B21B37/00
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 嚴誠

本申請涉及一種鋁空氣電池陽極材料及其制備方法和鋁空氣電池，屬于金屬空氣電池技術領域。一種鋁空氣電池陽極材料，包括Mg：0.15?2.10％，Ga：0.01?0.10％，Sn：0.01?1.10％，In：0.01?0.10％，Bi：0.01?0.50％，Ti：0.01?0.30％，其余為Al。合金中Sn、Ga和In元素可形成低溫共熔體，在放電過程中，可附著在鋁陽極板的表面氧化膜中形成空穴，促進表面氧化膜破裂，形成活化質點保證電流的穩定輸出；經過熱處理和軋制工藝，使陽極板成分及晶粒組織均勻，可保證鋁空氣電池陽極板材反應均勻，反應過程中鋁板表面不發生斷裂或孔洞，電流的穩定輸出，使陽極利用率得到有效地提高。

技術領域

本申請涉及金屬空氣電池技術領域，且特別涉及一種鋁空氣電池陽極材料及其制備方法和鋁空氣電池。

背景技術

鋁空氣電池主要面臨著自腐蝕(析氫反應)嚴重、放電性能不穩定等問題。國內外專家大多數通過調整合金成分或者加入Hg、Pt等元素來抑制析氫反應，但是在電堆實際應用過程中，鋁陽極板中間或上部易發生斷裂，不僅影響鋁陽極的利用率，而且殘余的大片鋁難清理，嚴重影響電池工作效率，并且加入Hg和Pt元素會對環境造成嚴重污染。

發明內容

針對現有技術的不足，本申請實施例的目的包括提供一種鋁空氣電池陽極材料及其制備方法和鋁空氣電池，以改善鋁空氣電池陽極材料發生斷裂和孔洞的技術問題，達到均勻放電的目的。

第一方面，本申請實施例提出了一種鋁空氣電池陽極材料，按質量百分比計，包括Mg：0.15-2.10％，Ga：0.01-0.10％，Sn：0.01-1.10％，In：0.01-0.10％，Bi：0.01-0.50％，Ti：0.01-0.30％，其余為Al。

本申請采用Al-Mg-Sn-Ga-In-Bi多元合金，合金中Sn、Ga和In元素可形成低溫共熔體，在放電過程中，可附著在鋁陽極板的表面氧化膜中形成空穴，促進表面氧化膜破裂，形成活化質點保證電流的穩定輸出。Bi屬于析氫過電位元素，可降低析氫速率增加陽極利用率。多元合金的匹配可在鋁陽極表面形成活化質點，可提高開路電壓，提高電化學性能。

在本申請的部分實施例中，其中，In與Ga的質量百分比之和小于0.1％。

In和Ga同屬于低熔點元素，質量百分比要小于0.1％，質量百分比過大會引起放電電流過大或不穩定，導致陽極利用率低。

在本申請的部分實施例中，Mg為0.2-0.8％，Ga為0.05-0.10％，Sn為0.01-0.12％，In為0.02-0.08％，Bi為0.04-0.20％，Ti為0.05-0.10％。

第二方面，本申請實施例提出了上述鋁空氣電池陽極材料的制備方法，包括：將含有Mg、Ga、Sn、In、Bi、Ti以及Al的鑄錠經過第一次軋制，在380℃-500℃的條件下保溫2h-8h再結晶退火后，再進行第二次軋制得到成品，對成品進行后處理得到鋁空氣電池陽極材料；其中，第二次軋制的壓下量根據第一次軋制退火后晶粒組織確定。

本申請采用熱處理與軋制相結合的工藝，通過退火可適當調節晶粒尺寸和形貌，再通過小的壓下量得到的晶粒組織為板條狀且分布均勻，較大程度上保證鋁板在放電過程中厚度均勻變薄薄，避免鋁陽極板中間斷裂，影響陽極利用率及電堆的正常使用。

在本申請的部分實施例中，第一次軋制的壓下量為30％-90％，第二次軋制的壓下量為20％-40％。

第一次軋制的壓下量越大，晶界能量越高，從而需要的再結晶溫度越低。再通過第二次軋制小的壓下量得到的晶粒為板條狀且分布均勻。

在本申請的部分實施例中，后處理的步驟包括：對成品進行矯直、清洗和脫脂，可選的，脫脂溫度為70-90℃。