一种铝-空电池电解液复配添加剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于化学燃料电池领域，尤其设及一种电解液添加剂，具体来说是一种 侣-空电池电解液复配添加剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 侣-空电池是W侣及其合金为阳极，空气电极为阴极的半燃料电池，具有环境友 好、比能量高、充电时间短等优点，其应用日趋广泛。侣-空电池的电解液一般为中性电解 液、无水电解液和碱性电解液。在中性和无水电解液中，侣阳极会发生严重的纯化，使得侣 阳极的电极电位升高。在碱性电解液中，侣阳极发生析氨自腐蚀和极化，降低了侣阳极的放 电效率，运是影响碱性电解液作为侣-空电池电解液的最主要障碍。
[0003] 目前主要通过两种方法来降低侣在碱性溶液中的腐蚀速率：一是用侣合金来代替 侣；二是通过在电解液中使用添加剂来抑制侣的析氨自腐蚀。大量实验研究了不同合金元 素对侣阳极的腐蚀抑制作用，如Mg、Zn、化、Sn、Ga、In、Mn、Ti、Bi等。添加合金元素后，提 高了侣阳极析氨过电化抑制了侣阳极的析氨自腐蚀。NazSrA和化0等无机缓蚀剂作为碱 性电解液添加剂能抑制侣的腐蚀，提高侣-空电池的放电性能。
[0004] 单一的添加剂虽然能抑制侣合金阳极的析氨自腐蚀，但是W牺牲阳极活性为代 价。而使用复配型缓蚀剂一方面能满足减小侣合金阳极的析氨自腐蚀，另一方面甚至可W 提高侣合金阳极的活性。对于一般的复配型添加剂，其成分复杂，造成了资源浪费，部分成 分对环境产生污染，不满足环保的要求。因此研究新型的复配型添加剂，既能抑制侣合金阳 极的析氨自腐蚀又能显著提高侣阳极活性，具有重要意义。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种侣-空电池电解液复配添加 剂及其制备方法，所述的运种侣-空电池电解液复配添加剂及其制备方法解决了现有技术 中的电解液复配添加剂在抑制侣合金阳极的析氨自腐蚀的同时会W牺牲阳极活性的技术 问题。
[0006] 本发明提供了一种侣-空电池电解液复配添加剂，由化0、簇甲基纤维素、氨氧 化钢和水组成，在添加剂中，所述的化0的浓度为l-8g/l，所述的簇甲基纤维素的浓度为 lO-lOOOOmg/l，所述的氨氧化钢溶液的浓度为3~5mol/l，余量为水。
[0007] 进一步的，所述的化0的浓度为8g/L。
[0008] 进一步的，所述的簇甲基纤维素钢的浓度为lOOOOmg/L。
[0009] 进一步的，所述的氨氧化钢溶液的浓度为4mol/L。
[0010] 本发明还提供了上述的一种侣-空电池电解液复配添加剂的制备方法，先配制 3~5mol/L的氨氧化钢溶液，冷却，然后称取化0,添加到氨氧化钢溶液中，使得化0的浓 度为l-8g/l，再称取簇甲基纤维素钢，添加到氨氧化钢溶液中，使得簇甲基纤维素的浓度为 lO-lOOOOmg/l，揽拌溶解完全即为侣-空电池电解液复配添加剂。
[0011] 进一步的，所述的氨氧化钢溶液的浓度为4mol/L。
[0012] 本发明使用化物氧化锋狂nO)来降低侣合金阳极的析氨自腐蚀速率并提高侣合 金阳极活性。ZnO是一种碱性氧化物，在碱性溶液中溶解后，化2+不能在阳极极化过程中沉 积在侣合金阳极的表面，但在阳极极化结束后，Zn2+能够能快速沉积，在阳极表面形成一种 保护膜，阳极的电位负移。当再次进行阳极极化时，沉积在阳极表面的金属锋先溶解，暴露 侣合金基体，使阳极在较低的电位下发生阳极溶解。此外，和其它的无机盐添加剂相比较， 氧化锋具有无毒无污染的优点，满足环保要求。
[0013]本发明使用复配添加剂簇甲基纤维素钢（CMC)，其中适量的CMC能有效的抑制析 氨，使阳极电位正移。但是对于单一的ZnO添加剂加入后，阳极表面形成一种疏松的保护 膜，容易脱落。并且沉积的Zn层和阳极表面的结合力较弱，影响了侣阳极的在电池中的安 全使用。为此，必须改善沉积的化层。使用复配添加剂CMC后，CMC吸附于化层表面，加 固了化层的稳定性，使电池的性能更加良好。
[0014] 本发明和已有技术相比，其技术进步是显著的。本发明侣-空电池电解液复配添 加剂的组成具有结构简单，无毒、无污染、成本低、安全等优点，符合低价环保要求。不仅能 有效的抑制侣合金阳极的析氨自腐蚀速率，而且能使侣合金阳极的开路电位负移。在恒电 流放电测试中，当电流密度从5減畑1 2变为35減畑12时，电位从-1.51￥变为-1.38￥，侣合金 阳极具有良好的放电性能，满足碱性侣-空电池放电的要求，具有非常好的发展前景。
【附图说明】
[0015] 图1为AA5052侣合金阳极在含有不同添加剂的4mol/L氨氧化钢溶液中的极化曲 线：（a)单一的CMC添加剂；化）单一的ZnO添加剂；（C)复配的化0+CMC添加剂；
[0016] 图2为AA5052侣合金阳极在含有不同添加剂的4mol/L氨氧化钢溶液中的交流阻 抗：（a)单一的CMC添加剂；化）单一的ZnO添加剂；（C)复配的化0+CMC添加剂；
[0017] 图3为AA5052侣合金在阳极在浸泡比后的扫描电镜图（SEM)。
[001引图4为AA5052侣合金阳极在不同电流下的恒电流放电曲线图。
[001引 图5为AA5052侣合金阳极在30mAcm2电流下间隔放电放电曲线图。
【具体实施方式】
[0020] 下面通过实施例并结合附图对本发明进一步阐述，但并不限制本发明。
[0021] 本发明的一种侣-空电池电解液复配添加剂的制备方法的评价测试用电化学工 作站（Solartron1287Elect;rochemicalInte;rface)进行理论研究，通过扫面电子显微镜 (SU-1500,日本化tachi公司）观察试样的表面形貌。
[00过 电化学分析
[0023] 电化学实验使用=电极体系进行测量，用Pt电极作为辅助电极，饱和甘隶电极 (SC巧作为参比电极。工作电极用环氧树脂密封，露出IcmXO. 5cm工作面，之后用前处理 方法进行处理。电化学测量在Solartron1287Elect;rochemicalInterface测试系统上进 行。极化曲线的扫描速率为ImV/min，扫描范围为相对于开路电位±300mV;电化学阻抗谱 测试的频率为10 2 - 1〇5化，阻抗测量信号幅值为5mV正弦波。
[0024] 实施例1
[0025] 本实施例中的侣-空电池电解液复配添加剂，其中电解液的母液为4mol/L的氨氧 化钢溶液，添加剂采用采用簇甲基纤维素钢（CMC),浓度为lO-lOOOOmg/L。该电解液的制备 方法为：配置浓度为4mol/L的氨氧化钢溶液，冷却至室溫，加入CMC,揽拌溶解。
[0026] 利用收集气体法测试AA5052侣合金阳极在本实施例制备电解液中的析氨腐蚀速 率，测