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    重庆时时彩技巧天涯: 铝合金电极材料、其制备方法及其应用.pdf

    关 键 词:
    铝合金 电极 材料 制备 方法 及其 应用
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    摘要
    申请专利号:

    CN201610676480.2

    申请日:

    2016.08.16

    公开号:

    CN106191571A

    公开日:

    2016.12.07

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):C22C 21/06申请日:20160816|||公开
    IPC分类号: C22C21/06; C22C21/00; C22C1/03; C22F1/047; C22F1/04; H01M4/46; H01M12/06 主分类号: C22C21/06
    申请人: 中国科学院宁波材料技术与工程研究所
    发明人: 王勤; 刘兆平; 苗鹤; 薛业建; 孙珊珊; 张勤号; 李世华
    地址: 315201 浙江省宁波市镇海区庄市大道519号
    优先权:
    专利代理机构: 北京集佳知识产权代理有限公司 11227 代理人: 赵青朵
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201610676480.2

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2018.07.03|||2017.01.04|||2016.12.07

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本申请提供了一种铝合金电极材料,其包括:0.1~3wt%的Mg,0.05~1wt%的Sn,0.01~0.5wt%的Ga,0.02~0.1wt%的RE,与余量的Al。本发明通过在铝基体中掺杂了一定量的镁、锡、镓以及稀土元素,在提高铝阳极活性的基础上,利用稀土元素对晶粒的细化作用,使铝阳极的腐蚀更均匀,腐蚀速率降低,同时由于上述元素的添加,使铝合金的电化学性能较好。另一方面,本发明中的添加元素不具有污染性;稀土元素以铝稀土中间合金的形式加入,价格较低。本申请还提供了所述铝合金电极材料的制备方法。本申请还提供了所述铝合金电极材料在空气电池中的应用。

    权利要求书

    1.一种铝合金电极材料,包括:

    2.根据权利要求1所述的铝合金电极材料,其特征在于,所述RE选自铈、镧、钕、钇、铒、
    钆、镱和钪中的一种或多种。
    3.根据权利要求1所述的铝合金电极材料,其特征在于,所述Mg的含量为2.5wt%~
    2.8wt%;
    Sn的含量为0.5wt%~0.8wt%;
    Ga的含量为0.02~0.05wt%;
    RE的含量为0.03~0.05wt%。
    4.权利要求1所述的铝合金电极材料的制备方法,包括以下步骤:
    将Al锭熔化后加入Mg、Sn、Ga与Al-RE后进行超声振动,再静置、冷却,得到铝合金铸锭;
    将所述铝合金铸锭固溶处理后进行淬火处理,再进行轧制,得到铝合金电极材料。
    5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述熔化的温度为700~750℃,所述
    超声振动的超声波的功率为500~1500W,所述超声振动的时间为60~180s。
    6.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述固溶处理的温度为450~550℃,
    所述固溶处理的时间为3~5h;所述轧制的温度为150~200℃。
    7.权利要求1~3任一项所述的或权利要求4~6任一项所述的制备方法所制备的铝合
    金电极材料在空气电池中的应用。

    说明书

    铝合金电极材料、其制备方法及其应用

    技术领域

    本发明涉及空气电池技术领域,尤其涉及一种铝合金电极材料、其制备方法及其
    应用。

    背景技术

    金属-空气电池(MAB)具有能量密度高、成本低、绿色无污染、放电寿命长及使用安
    全等特点,被称为“面向21世纪的绿色能源”。MAB的能量密度只取决于金属电极,金属电极
    能量密度越大,则电池的能量密度也越大。铝-空气电池因具有能量密度高(2980Ah/kg,仅
    次于锂),价格便宜,储量丰富等优点,成为近来来MBA领域研究的热点。

    铝是一种很好的电池阳极材料,标准电极电势在中性电解质环境中为-1.65V
    (vs.SCE),在强碱性电解质环境中可达到-2.35V(vs.SCE),但铝阳极在强碱性电池中的电
    极电势会正移至约-1.5~2.0V;在100mA/cm2的放电电流密度下,电极电势变为约-1.2V;原
    因在于:①铝表面的钝化膜导致铝的电化学活性受到抑制;②铝作为两性金属元素,在强碱
    性电解质环境下会出现严重的析氢腐蚀,导致电极电位正移,电池电流效率降低。

    目前,改善铝合金阳极的电化学性能主要通过添加微量合金元素。合金元素按在
    铝合金中的功能主要分为三种:破坏钝化膜、降低氧化膜电阻的合金元素;形成低温共熔体
    合金的合金元素;使铝活化、降低自腐蚀速度的高析氢过电位的元素。然而,高析氢过电位
    的元素大多带有毒性的重金属,对环境造成污染,对人体带来危害,在金属合金中应该避免
    使用。同时,在大电流密度工作条件下,铝合金阳极极化严重,稳定工作电位较正,不能满足
    动力电源的技术要求,严重阻碍了碱性铝空气电池的在实际工业生产中的应用。

    因此,开发环保、高性能以及成本低的新型铝合金电极材料,是碱性铝空气电池开
    发应用的关键问题。

    发明内容

    本发明解决的技术问题在于提供一种自腐速率低、电化学性能高的铝合金电极材
    料,且本申请提供的电极材料环保无污染。

    有鉴于此,本申请提供了一种铝合金电极材料,包括:


    优选的,所述RE选自铈、镧、钕、钇、铒、钆、镱和钪中的一种或多种。

    优选的,所述Mg的含量为2.5wt%~2.8wt%;

    Sn的含量为0.5wt%~0.8wt%;

    Ga的含量为0.02~0.05wt%;

    RE的含量为0.03~0.05wt%。

    本申请还提供了所述的铝合金电极材料的制备方法,包括以下步骤:

    将Al锭熔化后加入Mg、Sn、Ga与Al-RE后进行超声振动,再静置、冷却,得到铝合金
    铸锭;

    将所述铝合金铸锭固溶处理后进行淬火处理,再进行轧制,得到铝合金电极材料。

    优选的,所述熔化的温度为700~750℃,所述超声振动的超声波的功率为500~
    1500W,所述超声振动的时间为60~180s。

    优选的,所述固溶处理的温度为450~550℃,所述固溶处理的时间为3~5h;所述
    轧制的温度为150~200℃。

    本申请还提供了上述方案所述的或上述方案所述的制备方法所制备的铝合金电
    极材料在空气电池中的应用。

    本申请提供了一种铝合金电极材料,其包括:0.1~3wt%的Mg,0.05~1wt%的Sn,
    0.01~0.5wt%的Ga,0.02~0.1wt%的RE,与余量的Al。本发明通过在铝基体中掺杂了一定
    量的镁、锡、镓以及稀土元素,在提高铝阳极活性的基础上,利用稀土元素对晶粒的细化作
    用,使铝阳极的腐蚀更均匀,腐蚀速率降低,同时由于上述元素的添加,使铝合金的电化学
    性能较好。另一方面,本发明中的添加元素不具有污染性;稀土元素以铝稀土中间合金的形
    式加入,价格较低。

    附图说明

    图1为本发明实施例1制备的铝合金电极材料腐蚀形貌的SEM照片;

    图2为本发明实施例1制备铝合金电极材料过程中采用机械搅拌的方式制备铝合
    金电极材料的腐蚀形貌的SEM照片;

    图3为本发明实施例1制备铝合金电极材料过程中未添加稀土元素时制备的铝合
    金样品的腐蚀形貌的SEM照片。

    具体实施方式

    为了进一步理解本发明,下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述,但是
    应当理解,这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点,而不是对本发明权利要求的
    限制。

    本发明实施例公开了一种铝合金电极材料,包括:


    本申请以铝为基,添加了镁、锡、镓与稀土元素,上述元素互相作用互相影响,使得
    到的铝合金材料作为空气电池的阳极材料具有较好的电化学性能与较低的腐蚀速率。

    镁元素具有比铝更负的电极电位,在纯铝中加入合金元素Mg,使电位负移且比较
    稳定;加入一定量的镁到合金体系中,可改善铝阳极的耐腐蚀性能。但过量Mg与Al及合金元
    素反应生成的Mg2Al3为阴极相,当Mg相化合物数量较多且在晶界富集严重时,不仅腐烛电流
    密度增大,而且电化学活性降低。本申请所述镁的含量为0.1~3wt%,在实施例中,所述镁
    的含量优选为0.5wt%~3wt%,在实施例中,所述镁的含量优选为1.5wt%~3wt%,更优选
    为2.5wt%~2.8wt%。

    在铝合金中添加Sn元素后,钝化膜表面低价态A13+被高价态Sn4+所取代,从而产生
    了一个附加的空穴,破坏了氧化膜的致密性结构,降低了氧化膜的电阻;Sn还能与过量的Mg
    匹配能形成Mg2Sn第二相,这些第二相是点蚀萌生的敏感部位,在放电过程中形成较多的活
    性位点,从而破坏铝阳极表面钝化膜的连续性,起到活化作用。但是Sn容易在晶界形成偏析
    相,富锡相容易使晶界优先腐蚀,增大铝阳极的自腐蚀,因此铝阳极中Sn元素的加入不宜超
    过1.0wt%。本申请中所述锡的含量为0.05wt%~1.0wt%,在实施例中,所述锡的含量优选
    为0.1wt%~1.0wt%,更优选为0.3wt%~1.0wt%,更优选为0.5wt%~0.8wt%。

    合金元素Ga能够改变铝晶粒在溶解过程中存在的各向异性,使铝阳极均匀溶解;
    同时由于Ga熔点极低(29.8℃),在合金表面为液态,具有良好流动性,可以单原子或多原子
    形式进入氧化膜缺陷中,起到破坏氧化膜、剥离氧化膜的作用。此外,Ga元素能够与其它合
    金元素如Sn等,在较低的工作温度(60~100℃)下形成低共熔混合物,破坏铝表面性质稳定
    且结构致密的纯化膜,但Ga元素的含量高于0.5wt%时,自腐蚀加剧,阳极利用率降低。本申
    请中镓的含量为0.01wt%~0.5wt%,在实施例中,所述镓的含量优选为0.01~0.2wt%,在
    实施例中,所述镓的含量更优选为0.02~0.05wt%。

    稀土在合金中具有良好的变质作用,主要表现在细化晶粒和枝晶;稀土元素的原
    子半径大于铝原子半径,性质比较活泼,熔于铝液中极易填补合金相的表面缺陷,使得新旧
    两相界面张力降低,提高了晶核的生长速度,同时还在晶粒与合金液之间形成表面活性膜,
    阻止生成的晶粒长大,细化合金组织,有利于铝阳极的均匀腐蚀;添加稀土可以改善铝合金
    熔体和熔渣的表面张力、流动性、粘度等物理化学性质,有利于非金属夹杂的球化,促进其
    上浮,从而可以有效去除非金属夹杂;稀土在铝合金中的存在形式主要包括:固溶在基体Al
    中,偏聚在相界、晶界和枝晶界,固溶在化合物中或以化合物形式存在,其存在形式与加入
    量有很大的关系;稀土元素在铝中的溶解度很小,如La和Ce在铝中溶解度小于0.05%,过量
    添加有可能造成稀土元素在晶界富集,阻止其它合金元素向铝晶格扩散,降低其他合金元
    素Mg、Sn、Ga等在Al固溶体中的溶解度。另外,稀土元素的加入会改铝表面氧化膜的结构和
    性能,进入表面氧化膜的空隙中,影响了原子之间的相互作用,使氧化膜的稳定性增强,保
    护了铝基体,提高铝合金的耐腐蚀性能;添加过量超过2wt%时,形成致密的氧化膜,从而影
    响铝合金的溶解,导致钝化。所述RE优选选自铈、镧、钕、钇、铒、钆、镱和钪中的一种或多种,
    更优选为轻稀土元素中的La和Ce。本申请所述RE的含量为0.02wt%~0.1wt%,在实施例
    中,所述RE的含量更优选为0.02wt%~0.08wt%,更优选为0.03wt%~0.05wt%。

    本申请还提供了所述铝合金电极材料的制备方法,包括以下步骤:

    将Al锭熔化后加入Mg、Sn、Ga与Al-RE后进行超声振动,再静置、冷却,得到铝合金
    铸锭;

    将得到的铝合金铸锭固溶处理后进行淬火处理,再进行轧制,得到铝合金电极材
    料。

    本申请提供了一种铝合金电极材料的制备方法,其包括:熔炼-固溶处理-淬火处
    理-轧制,最终得到了铝合金电极材料。

    按照本发明,首先进行熔炼的过程,即将Al锭熔化后再加入Mg、Sn、Ga与Al-RE后进
    行超声振动,再静置、冷却,得到铝合金铸锭。在上述过程中,在熔炼的过程中引进了超声振
    动,即将Al锭熔化后加入Mg、Sn、Ga与Al-RE后再进行超声振动;其中Al-RE铝稀土中间合金
    可以自行合成或在市面上购买,Al-RE中RE的质量分数在0%~50%的范围,优选10~30%。
    稀土元素及其化合物在熔铸过程中扩散速度缓慢,使得稀土添加量在达到饱和固溶度之
    前,便有部分粗大稀土颗?;蚪鹗艏浠衔锊诰谟刖Ы?,即使通过热处理也只有少
    部分发生固溶,大部分仍残存在晶界,呈针状或断续网状分布,使合金组织不均匀,因此通
    过超声振动改善稀土化合物在铝合金中的溶解及分布情况对于合金的耐腐蚀性能的提高
    至关重要;同时超声振动对金属凝固过程产生一定程度的影响,是一种环保的合金制备方
    法,在铝合金凝固过程中对熔体进行超声处理,可以细化合金铸锭组织,得到均匀细小的等
    轴晶组织,还有除气的作用,有利于提高合金的综合性能。

    所述Al锭熔化的温度优选为700~750℃,更优选为720~750℃,所述Al锭优选为
    纯度为99.9wt%的铝锭。所述Al锭熔化后再加入Mg、Sn、Ga与Al-RE后进行超声处理,所述超
    声处理为当熔体的温度接近液相线时,把超声发射器浸渍进熔体中产生超声振动。所述超
    声振动的功率优选为500~1500W,更优选为600~1000W,所述超声振动的时间优选为60~
    180s,更优选为60~120s。在进行超声振动后,则将得到的铸体进行静置、冷却,即得到铝合
    金铸锭。

    本申请然后将得到的铝合金铸锭进行固溶处理,固溶处理的作用是使添加元素在
    铝基体中进行充分扩散,达到均匀分布。所述固溶处理的温度优选为450~550℃,更优选为
    480~500℃,所述固溶处理的时间优选为3~5h,示例的,所述固溶处理的时间优选为3h、
    4h、4.5h或5h。然后将固溶处理后的铝合金铸锭优选置于冷水中进行淬火处理。

    本申请最后将淬火处理后的铝合金进行轧制,以得到铝合金电极材料。所述轧制
    的温度优选为150~200℃,更优选为180~200℃。

    本发明还提供了上述方案所述的或上述方案所述的制备方法所制备的铝合金电
    极材料在空气电池中的应用。

    本申请所述空气电池为本领域技术人员熟知的电池,只是其阳极材料为本申请所
    述铝合金电极材料,其他本申请没有特别的限制。示例的,铝合金电极材料作为空气电池的
    阳极材料,阴极由催化层、疏水透气层、集流层组成,其中催化剂为商用MnO2、活性炭、乙炔
    黑与聚四氟乙烯按重量比2:4:1:2混合成浆料,该浆料按3~5mg/cm2的担载量涂覆到金属
    空气电池的气体扩散层基体上,以一定的烧结程序烧结(350℃烧结1h)即可得到适用于金
    属空气电池的空气阴极,阴极的活性面积为2×2cm2,电解液为4MKOH水溶液。本申请所述铝
    合金电极材料作为空气电池的阳极材料,使空气电池具有较好的电性能,且使铝阳极的腐
    蚀速率较低。

    本发明中在3N纯度的铝基体中,掺杂了一定量的镁、锡、镓以及稀土元素,在提高
    铝阳极活性的基础上,利用稀土元素对晶粒的细化作用,使铝阳极的腐蚀更均匀,腐蚀速率
    降低。同时,本发明中的添加元素不具有污染性;稀土元素以铝稀土中间合金的形式加入,
    价格较低。

    为了进一步理解本发明,下面结合实施例对本发明提供的铝合金电极材料及其制
    备方法进行详细说明,本发明的?;し段Р皇芤韵率凳├南拗?。

    实施例1

    以纯度为99.9%的铝锭为基,选取铝合金阳极各成分比为:镁:2.6wt%,锡:
    0.7wt%,镓:0.03wt%,RE(具体为Al-20%Ce):0.04wt%,铝:余量。

    将计量好的铝锭置于石墨坩埚中,在惰性气体?;は?,待炉温升至735℃使铝熔化
    完全,搅拌、排渣,然后加入用铝箔包好的其他合金元素;导入800W功率的超声振动,导入时
    间为90s,然后静置10min,倒入石墨方舟中自然冷却;将浇铸的铝锭置于490℃的电阻炉中
    固溶处理4h,快速置于冷水中进行淬火处理;将铝锭在190℃下轧压成厚度2mm厚的铝合金
    薄板,切割成工作面积的1cm2的电极,分别用400#、600#、800#、1000#、2000#的砂纸打磨光
    滑,冲洗、除油、干燥待用。以Hg/HgO电极作为参比电极,铂片为辅助电极,进行半电池测试。
    自制铝空气电池,以上述制备的铝合金薄板为阳极材料,催化剂为商用MnO2催化剂,担载量
    为4mg/cm2,在100mA/cm2电流密度下进行恒流放电1h,测量稳定后的工作电压,并称量铝板
    放电前后重量,计算铝阳极的利用率。自腐蚀速率采用排水集气装置,在25℃水浴条件下测
    得。检测结果如表1所示。

    图1为本实施例制备的铝合金电极材料腐蚀形貌的SEM照片。图2为本实施例制备
    过程中用机械搅拌(石墨棒搅拌)代替超声处理制备的铝合金电极材料腐蚀形貌的SEM照
    片。由图1与图2可知,在熔炼过程中经过超声处理的铝合金样品比机械搅拌的样品具有更
    均匀的腐蚀形貌。

    图3为本实施例中未添加稀土元素(即RE含量为0wt%)时铝合金阳极材料的腐蚀
    形貌照片。由图1和图3对比可见,未添加稀土元素的铝合金表面自腐蚀非常剧烈,合金在放
    电过程中质量损失严重,造成阳极利用率过低。

    实施例2

    以纯度为99.9%的铝锭为基,选取铝合金阳极各成分比为:镁:0.1wt%,锡:
    0.05wt%,镓:0.01wt%,RE(具体为Al-20%Ce):0.02wt%,铝:余量。

    将计量好的铝锭置于石墨坩埚中,在惰性气体?;は?,待炉温升至700℃使铝熔化
    完全,搅拌、排渣,然后加入用铝箔包好的其他合金元素;导入500W功率的超声振动,导入时
    间为60s,然后静置10min,倒入石墨方舟中自然冷却;将浇铸的铝锭置于450℃的电阻炉中
    固溶处理3h,快速置于冷水中进行淬火处理;将铝锭在150℃下轧压成厚度2mm厚的铝合金
    薄板,切割成工作面积的1cm2的电极,分别用400#、600#、800#、1000#、2000#的砂纸打磨光
    滑,冲洗、除油、干燥待用。

    以Hg/HgO电极作为参比电极,铂片为辅助电极,进行半电池测试。自制铝空气电
    池,以上述制备的铝合金薄板为阳极材料,催化剂为商用MnO2催化剂,担载量为4mg/cm2,在
    100mA/cm2电流密度下进行恒流放电1h,测量稳定后的工作电压,并称量铝板放电前后重
    量,计算铝阳极的利用率。自腐蚀速率采用排水集气装置,在25℃水浴条件下测得。检测结
    果如表1所示。

    实施例3

    以纯度为99.9%的铝锭为基,选取铝合金阳极各成分比为:镁:3wt%,锡:1wt%,
    镓:0.5wt%,RE(具体为Al-20%Ce):0.1wt%,铝:余量。

    将计量好的铝锭置于石墨坩埚中,在惰性气体?;は?,待炉温升至750℃使铝熔化
    完全,搅拌、排渣,然后加入用铝箔包好的其他合金元素;导入1500W功率的超声振动,导入
    时间为180s,然后静置10min,倒入石墨方舟中自然冷却;将浇铸的铝锭置于550℃的电阻炉
    中固溶处理5h,快速置于冷水中进行淬火处理;将铝锭在200℃下轧压成厚度2mm厚的铝合
    金薄板,切割成工作面积的1cm2的电极,分别用400#、600#、800#、1000#、2000#的砂纸打磨
    光滑,冲洗、除油、干燥待用。

    以Hg/HgO电极作为参比电极,铂片为辅助电极,进行半电池测试。自制铝空气电
    池,以上述制备的铝合金薄板为阳极材料,催化剂为商用MnO2催化剂,担载量为4mg/cm2,在
    100mA/cm2电流密度下进行恒流放电1h,测量稳定后的工作电压,并称量铝板放电前后重
    量,计算铝阳极的利用率。自腐蚀速率采用排水集气装置,在25℃水浴条件下测得。检测结
    果如表1所示。

    实施例4

    以纯度为99.9%的铝锭为基,选取铝合金阳极各成分比为:镁:2.5wt%,锡:
    0.5wt%,镓:0.02wt%,RE(具体为Al-20%Ce):0.03wt%,铝:余量。

    将计量好的铝锭置于石墨坩埚中,在惰性气体?;は?,待炉温升至720℃使铝熔化
    完全,搅拌、排渣,然后加入用铝箔包好的其他合金元素;导入600W功率的超声振动,导入时
    间为60s,然后静置10min,倒入石墨方舟中自然冷却;将浇铸的铝锭置于480℃的电阻炉中
    固溶处理4h,快速置于冷水中进行淬火处理;将铝锭在180℃下轧压成厚度2mm厚的铝合金
    薄板,切割成工作面积的1cm2的电极,分别用400#、600#、800#、1000#、2000#的砂纸打磨光
    滑,冲洗、除油、干燥待用。

    以Hg/HgO电极作为参比电极,铂片为辅助电极,进行半电池测试。自制铝空气电
    池,以上述制备的铝合金薄板为阳极材料,催化剂为商用MnO2催化剂,担载量为4mg/cm2,在
    100mA/cm2电流密度下进行恒流放电1h,测量稳定后的工作电压,并称量铝板放电前后重
    量,计算铝阳极的利用率。自腐蚀速率采用排水集气装置,在25℃水浴条件下测得。检测结
    果如表1所示。

    实施例5

    以纯度为99.9%的铝锭为基,选取铝合金阳极各成分比为:镁:2.8wt%,锡:
    0.8wt%,镓:0.05wt%,RE(具体为Al-20%Ce):0.05wt%,铝:余量。

    将计量好的铝锭置于石墨坩埚中,在惰性气体?;は?,待炉温升至750℃使铝熔化
    完全,搅拌、排渣,然后加入用铝箔包好的其他合金元素;,导入1000W功率的超声振动,导入
    时间为120,然后静置10min,倒入石墨方舟中自然冷却;将浇铸的铝锭置于500℃的电阻炉
    中固溶处理4h,快速置于冷水中,进行淬火处理;将铝锭在200℃下轧压成厚度2mm厚的铝合
    金薄板,切割成工作面积的1cm2的电极,分别用400#、600#、800#、1000#、2000#的砂纸打磨
    光滑,冲洗、除油、干燥待用。

    以Hg/HgO电极作为参比电极,铂片为辅助电极,进行半电池测试。自制铝空气电
    池,以上述制备的铝合金薄板为阳极材料,催化剂为商用MnO2催化剂,担载量为4mg/cm2,在
    100mA/cm2电流密度下进行恒流放电1h,测量稳定后的工作电压,并称量铝板放电前后重
    量,计算铝阳极的利用率。自腐蚀速率采用排水集气装置,在25℃水浴条件下测得。检测结
    果如表1所示。

    实施例6

    以纯度为99.9%的铝锭为基,选取铝合金阳极各成分比为:镁:0.1wt%,锡:
    0.05wt%,镓:0.01wt%,RE(具体为Al-20%La):0.02wt%,铝:余量。

    将计量好的铝锭置于石墨坩埚中,在惰性气体?;は?,待炉温升至700℃使铝熔化
    完全,搅拌、排渣,然后加入用铝箔包好的其他合金元素;导入500W功率的超声振动,导入时
    间为60s,然后静置10min,倒入石墨方舟中自然冷却;将浇铸的铝锭置于450℃的电阻炉中
    固溶处理3h,快速置于冷水中进行淬火处理;将铝锭在150℃下轧压成厚度2mm厚的铝合金
    薄板,切割成工作面积的1cm2的电极,分别用400#、600#、800#、1000#、2000#的砂纸打磨光
    滑,冲洗、除油、干燥待用。以Hg/HgO电极作为参比电极,铂片为辅助电极,进行半电池测试。
    自制铝空气电池,以上述制备(超声处理)的铝合金薄板为阳极材料,催化剂为商用MnO2催
    化剂,担载量为4mg/cm2,在100mA/cm2电流密度下进行恒流放电1h,测量稳定后的工作电压,
    并称量铝板放电前后重量,计算铝阳极的利用率。自腐蚀速率采用排水集气装置,在25℃水
    浴条件下测得。检测结果如表1所示。

    实施例7

    以纯度为99.9%的铝锭为基,选取铝合金阳极各成分比为:镁:3wt%,锡:1wt%,
    镓:0.5wt%,RE(具体为Al-20%La):0.1wt%,铝:余量。

    将计量好的铝锭置于石墨坩埚中,在惰性气体?;は?,待炉温升至750℃使铝熔化
    完全,搅拌、排渣,然后加入用铝箔包好的其他合金元素;导入1500W功率的超声振动,导入
    时间为180s,然后静置10min,倒入石墨方舟中自然冷却;将浇铸的铝锭置于550℃的电阻炉
    中固溶处理5h,快速置于冷水中进行淬火处理;将铝锭在200℃下轧压成厚度2mm厚的铝合
    金薄板,切割成工作面积的1cm2的电极,分别用400#、600#、800#、1000#、2000#的砂纸打磨
    光滑,冲洗、除油、干燥待用。

    以Hg/HgO电极作为参比电极,铂片为辅助电极,进行半电池测试。自制铝空气电
    池,以上述制备的铝合金薄板为阳极材料,催化剂为商用MnO2催化剂,担载量为4mg/cm2,在
    100mA/cm2电流密度下进行恒流放电1h,测量稳定后的工作电压,并称量铝板放电前后重
    量,计算铝阳极的利用率。自腐蚀速率采用排水集气装置,在25℃水浴条件下测得。检测结
    果如表1所示。

    实施例8

    以纯度为99.9%的铝锭为基,选取铝合金阳极各成分比为:镁:2.5wt%,锡:
    0.5wt%,镓:0.02wt%,RE(具体为Al-20%La):0.03wt%,铝:余量。

    将计量好的铝锭置于石墨坩埚中,在惰性气体?;は?,待炉温升至720℃使铝熔化
    完全,搅拌、排渣,然后加入用铝箔包好的其他合金元素;导入600W功率的超声振动,导入时
    间为60s,然后静置10min,倒入石墨方舟中自然冷却;将浇铸的铝锭置于480℃的电阻炉中
    固溶处理4h,快速置于冷水中进行淬火处理;将铝锭在180℃下轧压成厚度2mm厚的铝合金
    薄板,切割成工作面积的1cm2的电极,分别用400#、600#、800#、1000#、2000#的砂纸打磨光
    滑,冲洗、除油、干燥待用。

    以Hg/HgO电极作为参比电极,铂片为辅助电极,进行半电池测试。自制铝空气电
    池,以上述制备的铝合金薄板为阳极材料,催化剂为商用MnO2催化剂,担载量为4mg/cm2,在
    100mA/cm2电流密度下进行恒流放电1h,测量稳定后的工作电压,并称量铝板放电前后重
    量,计算铝阳极的利用率。自腐蚀速率采用排水集气装置,在25℃水浴条件下测得。检测结
    果如表1所示。

    实施例9

    以纯度为99.9%的铝锭为基,选取铝合金阳极各成分比为:镁:2.6wt%,锡:
    0.7wt%,镓:0.03wt%,RE(具体为Al-20%La):0.04wt%,铝:余量。

    将计量好的铝锭置于石墨坩埚中,在惰性气体?;は?,待炉温升至735℃使铝熔化
    完全,搅拌、排渣,然后加入用铝箔包好的其他合金元素;导入800W功率的超声振动,导入时
    间为90s,然后静置10min,倒入石墨方舟中自然冷却;将浇铸的铝锭置于490℃的电阻炉中
    固溶处理4h,快速置于冷水中进行淬火处理;将铝锭在190℃下轧压成厚度2mm厚的铝合金
    薄板,切割成工作面积的1cm2的电极,分别用400#、600#、800#、1000#、2000#的砂纸打磨光
    滑,冲洗、除油、干燥待用。

    以Hg/HgO电极作为参比电极,铂片为辅助电极,进行半电池测试。自制铝空气电
    池,以上述制备的铝合金薄板为阳极材料,催化剂为商用MnO2催化剂,担载量为4mg/cm2,在
    100mA/cm2电流密度下进行恒流放电1h,测量稳定后的工作电压,并称量铝板放电前后重
    量,计算铝阳极的利用率。自腐蚀速率采用排水集气装置,在25℃水浴条件下测得。检测结
    果如表1所示。

    实施例10

    以纯度为99.9%的铝锭为基,选取铝合金阳极各成分比为:镁:2.8wt%,锡:
    0.8wt%,镓:0.05wt%,RE(具体为Al-20%La):0.05wt%,铝:余量。

    将计量好的铝锭置于石墨坩埚中,在惰性气体?;は?,待炉温升至750℃使铝熔化
    完全,搅拌、排渣,然后加入用铝箔包好的其他合金元素;,导入1000W功率的超声振动,导入
    时间为120,然后静置10min,倒入石墨方舟中自然冷却;将浇铸的铝锭置于500℃的电阻炉
    中固溶处理4h,快速置于冷水中,进行淬火处理;将铝锭在200℃下轧压成厚度2mm厚的铝合
    金薄板,切割成工作面积的1cm2的电极,分别用400#、600#、800#、1000#、2000#的砂纸打磨
    光滑,冲洗、除油、干燥待用。

    以Hg/HgO电极作为参比电极,铂片为辅助电极,进行半电池测试。自制铝空气电
    池,以上述制备的铝合金薄板为阳极材料,催化剂为商用MnO2催化剂,担载量为4mg/cm2,在
    100mA/cm2电流密度下进行恒流放电1h,测量稳定后的工作电压,并称量铝板放电前后重
    量,计算铝阳极的利用率。自腐蚀速率采用排水集气装置,在25℃水浴条件下测得。检测结
    果如表1所示。

    表1实施例1~实施例10制备的铝合金电极材料的性能数据表





    注:工作电位为100mA/cm2电流密度下恒流放电1h测得;

    析氢速率为25℃时测得。

    以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对
    于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行
    若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的?;し段?。

    对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。
    对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的
    一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明
    将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一
    致的最宽的范围。

    关于本文
    本文标题:铝合金电极材料、其制备方法及其应用.pdf
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