[發明專利]一種鋁-空氣電池用鋁合金陽極材料及制備方法

在審

• 申請號: 202110129244.X
• 申請日: 2021-01-29
• 公開（公告）號: CN112952079A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 張海濤;吳子彬;楊東輝;趙浩;鄭玉倩;鄒晶;李越朗;秦克;班春燕;崔建忠
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: H01M4/46
• 分類號: H01M4/46;H01M4/62;H01M12/06;B22D25/04;C22C1/02;C22C21/06;C22F1/047
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 徐笑陽

1.一種鋁-空氣電池用鋁合金陽極材料，其特征在于：按質量百分比,所述鋁合金陽極材料成分為：0.1％～3.6％Mg；0.005％～2.0％Sn；0.05％～0.50％Mn；0.05％～1.0％Sc；0.025％～0.50％Zr；0～2.0％Ga；余量為Al。

2.如權利要求1所述的一種鋁-空氣電池用鋁合金陽極材料，其特征在于：按質量百分比,所述鋁合金陽極材料成分為：0.1％～3.6％Mg；0.005％～2.0％Sn；0.05％～0.50％Mn；0.05％～1.0％Sc；0.025％～0.50％Zr；0.005％～2.0％Ga；余量為Al。

3.如權利要求1所述的一種鋁-空氣電池用鋁合金陽極材料，其特征在于：所述鋁合金陽極材料在堿性電解液中的工作電壓為1.32～1.62V(Vs.SHE)，陽極效率達到78.3～98.2％，能量密度3780.1～4185.5Wh kg^-1。

4.如權利要求1所述的一種鋁-空氣電池用鋁合金陽極材料，其特征在于：所述鋁合金陽極材料在中性電解液中的工作電壓為1.13～1.42V(Vs.SHE)，陽極效率達到76.5～97.8％，能量密度2940.8～4021.9Wh kg^-1。

5.一種如權利要求1或2所述的鋁-空氣電池用鋁合金陽極材料的制備方法，其特征在于：所述鋁合金陽極材料經熔煉，除氣、扒渣，澆鑄，均勻化，軋制，熱處理工序而制得，其中所述熔煉工序為：按鋁合金陽極材料成分進行配料，將工業純鋁添加到中頻感應爐中，加熱到740～780℃熔化，然后將溫度控制在720～740℃，向熔體中加入鋁鈧鋯中間合金和鋁錳中間合金，保溫30min～60min后，對熔體進行電磁攪拌10～30min；隨后將上述熔體溫度控制在700～720℃，添加低熔點的合金元素，保溫10min～20min，再對熔體進行電磁攪拌5～15min；所述低熔點合金元素為Mg、Sn，若鋁合金陽極材料中含有Ga，則低熔點合金元素還包括Ga。

6.如權利要求5所述的一種鋁-空氣電池用鋁合金陽極材料的制備方法，其特征在于：所述低熔點合金元素按照熔點從高到低的順序依次使用石墨棒壓入熔體內部。

7.如權利要求5所述的一種鋁-空氣電池用鋁合金陽極材料的制備方法，其特征在于所述除氣、扒渣及澆鑄工序為，將熔煉后所得熔體在720～740℃下導入靜置爐，通入惰性氣體并靜置后，扒除熔體表面的浮渣，然后將熔體澆鑄到水冷銅模形成鑄錠，澆鑄溫度為720～760℃。

8.如權利要求7所述的一種鋁-空氣電池用鋁合金陽極材料的制備方法，其特征在于：所述均勻化工序為：對澆鑄后的鑄錠進行于350～550℃均勻化退火12～24h。

9.如權利要求8所述的一種鋁-空氣電池用鋁合金陽極材料的制備方法，其特征在于：所述軋制工序為：將均勻化退火所得的鑄錠在300～400℃條件下熱軋成鋁合金陽極板，壓下量為50～90％，隨后對鋁合金陽極板進行冷軋處理，壓下量為40～80％。

10.如權利要求9所述的一種鋁-空氣電池用鋁合金陽極材料的制備方法，其特征在于：所述熱處理工序為：將軋制所得的鋁合金陽極板于100～450℃退火處理2～12h或者于450～550℃快速退火處理15min～30min。