一種鋁-空氣電池用電解液緩蝕劑、電解液及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋁-空氣電池用電解液緩蝕劑、電解液及制備方法，屬于化學(xué)電池【技術(shù)領(lǐng)域】。該電解液緩蝕劑主要包括硫代硫酸鈉，在電解液中的濃度為0.005～0.2mol/L；還可以包括輔助添加劑錫酸鈉，在電解液中的濃度為0.01～0.03mol/L。本發(fā)明鋁-空氣電池用電解液緩蝕劑的組分構(gòu)成簡單，成本低，安全且符合環(huán)保要求，不但能顯著降低鋁陽極的析氫自腐蝕速率，還能使鋁陽極的開路電位和外加電流條件下的工作電位顯著負(fù)移，使鋁陽極合金擁有良好的耐蝕性和較高的電化學(xué)活性，滿足堿性鋁-空氣電池大電流密度放電的要求。
【專利說明】—種鋁-空氣電池用電解液緩蝕劑、電解液及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明具體涉及一種鋁-空氣電池用電解液緩蝕劑，以及采用該緩蝕劑的堿性電解液及其制備方法，屬于化學(xué)電池【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]由于金屬空氣電池具有高效、清潔等優(yōu)點，因此將成為21世紀(jì)的理想動力電源之一。我國已經(jīng)加大了對金屬空氣電池，尤其是鋁-空氣電池和鋅-空氣電池等的研發(fā)投入。鋁-空氣電池以空氣電極為正極，金屬鋁或鋁合金作為負(fù)極，中性或堿性水溶液作為電解液，空氣中的O2通過氣體擴散電極到達(dá)氣-固-液三相界面與金屬Al發(fā)生反應(yīng)而放出電能，其產(chǎn)物無毒并可回收利用，是理想的電池體系。該電池體系具有材料來源豐富，能量密度大，可靠性高，安全且無污染、價格低等優(yōu)點，具有很廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]自上世紀(jì)70年代起，國內(nèi)外已經(jīng)對鋁-空氣電池作了大量研究，總體來看，研究主要集中在鋁陽極材料、電解液緩蝕劑以及電池體系等方面。由于純鋁是一種比較活潑的兩性金屬材料，在堿性溶液中自腐蝕速率較大，并產(chǎn)生大量氫氣，使電池不能充分發(fā)揮高能量電源的優(yōu)勢，尤其是在大電流密度工作條件下，其穩(wěn)定工作電位較低，陽極極化嚴(yán)重，限制了鋁空氣電池的工業(yè)產(chǎn)業(yè)化和實際應(yīng)用。近年來的研究發(fā)現(xiàn)，通過微合金化開發(fā)出新型鋁陽極材料，以及添加相應(yīng)的電解液緩蝕劑，可大大提高鋁陽極的電化學(xué)性能及其在電池中的應(yīng)用性能。
[0004]大多數(shù)單一型電解液緩蝕劑雖然能夠減小鋁陽極合金的自腐蝕速率，但往往是以犧牲陽極活性為代價；能同時滿足減小鋁陽極合金自腐蝕速率，且不影響甚至是能夠提高鋁陽極活性的緩蝕劑，一般是復(fù)合型緩蝕劑，但大多數(shù)復(fù)合型緩蝕劑組分復(fù)雜，一方面會造成材料、資源浪費，另一方面某些組分可能會造成環(huán)境污染，不符合環(huán)保要求。因此尋求一類新型的單一型緩蝕劑或簡單復(fù)合型緩蝕劑，既能顯著提高鋁陽極活性又能顯著降低自腐蝕速率，具有重大意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種鋁-空氣電池用電解液緩蝕劑。
[0006]其次，本發(fā)明還提供一種鋁-空氣電池用電解液。
[0007]再次，本發(fā)明還提供一種鋁-空氣電池用電解液的制備方法。
[0008]為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0009]一種鋁-空氣電池用電解液緩蝕劑，所述的緩蝕劑主要包括硫代硫酸鈉，在電解液中的濃度為0.005?0.2mol/L。
[0010]硫代硫酸鈉的化學(xué)式為Na2S2O3,常溫下為無色透明單斜晶體。
[0011]所述的電解液為堿性電解液，優(yōu)選氫氧化鈉溶液，濃度為4?6mol/L。
[0012]優(yōu)選的，所述的緩蝕劑還包括輔助添加劑錫酸鈉，在電解液中的濃度為0.01?0.03mol/L。[0013]錫酸鈉的化學(xué)式為Na2SnO3，常溫下為白色粉末或無色六角板狀結(jié)晶。
[0014]一種鋁-空氣電池用電解液，每升電解液主要由以下含量的組分組成:氫氧化鈉4?6mol,硫代硫酸鈉0.005?0.2mol,余量為水。其中,堿性氫氧化鈉為電解液母液主要成分，硫代硫酸鈉為電解液緩蝕劑主要成分。
[0015]優(yōu)選的，所述的電解液還包括緩蝕劑輔助添加劑錫酸鈉，錫酸鈉的含量為0.01?0.03mol。其中，堿性氫氧化鈉為電解液母液主要成分，硫代硫酸鈉為電解液緩蝕劑主要成分，錫酸鈉為緩蝕劑輔助添加劑。
[0016]優(yōu)選的，所述硫代硫酸鈉的含量為0.005?0.1mol0
[0017]更優(yōu)選的，所述錫酸鈉的含量為0.0lmol。
[0018]一種鋁-空氣電池用電解液的制備方法，包括以下步驟:按照組分含量配制氫氧化鈉溶液，冷卻，再準(zhǔn)確稱取硫代硫酸鈉，加入到氫氧化鈉溶液中，攪拌溶解即可。
[0019]一種鋁-空氣電池用電解液的制備方法，包括以下步驟:按照組分含量配制氫氧化鈉溶液，冷卻，再準(zhǔn)確稱取硫代硫酸鈉，加入到氫氧化鈉溶液中，攪拌溶解；再按照組分含量準(zhǔn)確稱取錫酸鈉，加入到溶解有硫代硫酸鈉的氫氧化鈉溶液中，攪拌溶解即可。
[0020]所述的冷卻溫度低于40°C。
[0021]本發(fā)明的有益效果:
[0022]本發(fā)明的鋁-空氣電池用電解液緩蝕劑與現(xiàn)有緩蝕劑相比具有以下優(yōu)點:
[0023](I)本發(fā)明首次提出采用兩性離子化合物Na2S2O3來降低鋁陽極的析氫自腐蝕速率并提高鋁陽極活性。Na2S2O3是一種兩性離子化合物，在堿性溶液中十分穩(wěn)定，分子式中兩個硫原子的平均氧化數(shù)為+2，其中一個硫原子氧化數(shù)為+6，另一個硫原子氧化數(shù)為_2，因此具有一定的還原性，對02、CO2親和力較強；此外S2 032_還有很強的絡(luò)合能力，能夠與金屬離子形成絡(luò)合物離子。典型的相界型陽極緩蝕劑和陰極緩蝕劑作用機理是:通過陽極反應(yīng)或陰極反應(yīng)在鋁陽極表面形成保護(hù)膜(鈍化膜或保護(hù)性能的膜)，保護(hù)膜的存在減少了析氫活化點，使鋁陽極析氫自腐蝕速率降低，但容易造成陽極極化。Na2S2O3的作用機理與相界型緩蝕劑不同，其主要作用有兩點:①S2032_通過絡(luò)合作用降低H原子和H+的活度，阻礙二電子傳遞反應(yīng)(析氫反應(yīng))發(fā)生，進(jìn)而降低析氫自腐蝕速率S2O32-與反應(yīng)產(chǎn)物特別是反應(yīng)中間產(chǎn)物(Al (OH) ads、Al (OH) 2ads、Al (OH) 3ads等)形成絡(luò)合物離子，促進(jìn)反應(yīng)產(chǎn)物脫附，使鋁陽極持續(xù)活化，在鋁陽極放電時減小鋁陽極極化，改善放電性能。因此添加緩蝕劑Na2S2O3之后，A1-0.1Sn-0.1Ga陽極合金的自腐蝕速率較未加Na2S2O3時大大降低(如下表I所示)，并且該合金的開路電位和工作電位也顯著負(fù)移(如圖1?圖4所示)。
[0024](2)本發(fā)明中的緩蝕劑輔助添加劑采用Na2SnO3，其中適量的Na2SnO3對抑制析氫有顯著的效果，并會降低鋁陽極極化，使鋁陽極電位負(fù)移。主要原因是SnO廣與鋁發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，SnO被還原成單質(zhì)Sn，當(dāng)微量的Sn沉積在鋁陽極表面，與鋁基體構(gòu)成微電池時，作為陰極的Sn由于具有較高的析氫過電位，可顯著降低陽極析氫。此外鋁陽極主要活化元素Ga可以在Sn上欠電位沉積，從而使鋁陽極活化，電位負(fù)移。但過量的Sn032_會機械地吸附在鋁陽極表面，在阻礙腐蝕析氫的同時，也會造成鋁陽極電位正移。在單獨添加緩蝕劑Na2S2O3的基礎(chǔ)上，復(fù)合添加適量的Na2SnO3，可以在減小鋁陽極析氫自腐蝕的同時，使鋁陽極開路電位負(fù)移。
[0025]本發(fā)明的鋁-空氣電池用電解液緩蝕劑，組分構(gòu)成簡單，成本低，安全且符合環(huán)保要求，不但能顯著降低鋁陽極的析氫自腐蝕速率(如下表I所示)，還能使鋁陽極的開路電位和外加電流條件下的工作電位顯著負(fù)移(如圖1?圖6所示)，使鋁陽極合金擁有良好的耐蝕性和較高的電化學(xué)活性，以滿足堿性鋁-空氣電池大電流密度放電的要求。
[0026]采用本發(fā)明電解液既能控制堿性鋁-空氣電池析氫腐蝕過快，又能保證鋁陽極合金具有較高的電化學(xué)活性，對提高電池放電效率，延長放電壽命具有重要意義，利于大規(guī)模推廣應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為A1-0.1Sn-0.1Ga鋁陽極合金在實施例1?6制備電解液中的開路電位與時間關(guān)系曲線圖；
[0028]圖2為A1-0.1Sn-0.1Ga鋁陽極合金在實施例1?6制備電解液中的工作電位與時間關(guān)系曲線圖；
[0029]圖3為A1-0.1Sn-0.1Ga鋁陽極合金在實施例7?10制備電解液中的開路電位與時間關(guān)系曲線圖；
[0030]圖4為A1-0.1Sn-0.1Ga鋁陽極合金在實施例7?10制備電解液中的工作電位與時間關(guān)系曲線圖；
[0031]圖5為Al-lMg-0.1Sn-0.1Ga-1Zn鋁陽極合金在實施例11?14制備電解液中的開路電位與時間關(guān)系曲線圖；
[0032]圖6為Al-lMg-0.1Sn-0.1Ga-1Zn鋁陽極合金在實施例11?14制備電解液中的工作電位與時間關(guān)系曲線圖。
【具體實施方式】
[0033]下述實施例僅對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制。
[0034]實施例1
[0035]本實施例中的鋁-空氣電池用電解液母液為4mol/L的氫氧化鈉溶液，緩蝕劑采用硫代硫酸鈉，在電解液中的濃度為0.005mol/L。該電解液的制備方法為:配制濃度為4mol/L的氫氧化鈉溶液，冷卻至室溫，加入準(zhǔn)確稱量的硫代硫酸鈉，攪拌、溶解完全即得。
[0036]利用集氣法測試A1-0.1Sn-0.1Ga鋁陽極合金在本實施例制備電解液中靜態(tài)下的自腐蝕速率，測試時間30min，結(jié)果詳見下表I。利用三電極體系測試A1_0.1Sn-0.1Ga鋁陽極合金在上述電解液中的開路電位及25°C下、lOOmA/cm2電流密度下的工作電位曲線，結(jié)果詳見圖1、圖2。WAl-0.1Sn-0.1Ga鋁陽極合金在4mol/L氫氧化鈉電解液中的自腐蝕速率、開路電位、工作電位曲線做對比。
[0037]從表1、圖1、圖2中可以看出，上述合金在本實施例電解液中的自腐蝕速率為0.283ml/cm2.min,開路電位和工作電位分別為-1.74V (vs Hg/HgO)和-1.42V (vs Hg/HgO)，在4mol/L氫氧化鈉電解液中的自腐蝕速率為0.303ml/cm2.min，開路電位和工作電位分別為-1.62V和-1.38V。由此可見，上述合金在本實施例電解液中的自腐蝕速率有所減小，開路電位和工作點位均顯著負(fù)移。
[0038]實施例2
[0039]本實施例中的鋁-空氣電池用電解液母液為4mol/L的氫氧化鈉溶液，緩蝕劑采用硫代硫酸鈉，在電解液中的濃度為0.0lmol/L。該電解液的制備方法為:配制濃度為4mol/L的氫氧化鈉溶液，冷卻至室溫，加入準(zhǔn)確稱量的硫代硫酸鈉，攪拌、溶解完全即得。
[0040]利用集氣法測試A1-0.1Sn-0.1Ga鋁陽極合金在本實施例制備電解液中靜態(tài)下的自腐蝕速率，測試時間30min，結(jié)果詳見下表I。利用三電極體系測試A1_0.1Sn-0.1Ga鋁陽極合金在上述電解液中的開路電位及25°C下、lOOmA/cm2電流密度下的工作電位曲線，結(jié)果詳見圖1、圖2。WAl-0.1Sn-0.1Ga鋁陽極合金在4mol/L氫氧化鈉電解液中的自腐蝕速率、開路電位、工作電位曲線做對比。
[0041]從表1、圖1、圖2中可以看出，上述合金在本實施例電解液中的自腐蝕速率為0.256ml/cm2 *min,開路電位和工作電位分別為-1.78V和-1.43V，與其在4mol/L氫氧化鈉電解液中測試的數(shù)據(jù)相比，自腐蝕速率有所減小，開路電位和工作點位均顯著負(fù)移。
[0042]實施例3
[0043]本實施例中的鋁-空氣電池用電解液母液為4mol/L的氫氧化鈉溶液，緩蝕劑采用硫代硫酸鈉，在電解液中的濃度為0.05mol/L。該電解液的制備方法為:配制濃度為4mol/L的氫氧化鈉溶液，冷卻至室溫，加入準(zhǔn)確稱量的硫代硫酸鈉，攪拌、溶解完全即得。
[0044]利用集氣法測試A1-0.1Sn-0.1Ga鋁陽極合金在本實施例制備電解液中靜態(tài)下的自腐蝕速率，測試時間30min，結(jié)果詳見下表I。利用三電極體系測試A1_0.1Sn-0.1Ga鋁陽極合金在上述電解液中的開路電位及25°C下、lOOmA/cm2電流密度下的工作電位曲線，結(jié)果詳見圖1、圖2。WAl-0.1Sn-0.1Ga鋁陽極合金在4mol/L氫氧化鈉電解液中的自腐蝕速率、開路電位、工作電位曲線做對比。
[0045]從表1、圖1、圖2中可以看出，上述合金在本實施例電解液中的自腐蝕速率為0.185ml/cm2 *min,開路電位和工作電位分別為-1.73V和-1.47V，與其在4mol/L氫氧化鈉電解液中測試的數(shù)據(jù)相比，自腐蝕速率有所減小，開路電位和工作點位均顯著負(fù)移。
[0046]實施例4
[0047]本實施例中的鋁-空氣電池用電解液母液為4mol/L的氫氧化鈉溶液，緩蝕劑采用硫代硫酸鈉，在電解液中的濃度為0.2mol/L。該電解液的制備方法為:配制濃度為4mol/L的氫氧化鈉溶液，冷卻至室溫，加入準(zhǔn)確稱量的硫代硫酸鈉，攪拌、溶解完全即得。
[0048]利用集氣法測試A1-0.1Sn-0.1Ga鋁陽極合金在本實施例制備電解液中靜態(tài)下的自腐蝕速率，測試時間30min，結(jié)果詳見下表I。利用三電極體系測試A1_0.1Sn-0.1Ga鋁陽極合金在上述電解液中的開路電位及25°C下、lOOmA/cm2電流密度下的工作電位曲線，結(jié)果詳見圖1、圖2。WAl-0.1Sn-0.1Ga鋁陽極合金在4mol/L氫氧化鈉電解液中的自腐蝕速率、開路電位、工作電位曲線做對比。
[0049]從表1、圖1、圖2中可以看出，上述合金在本實施例電解液中的自腐蝕速率為0.196ml/cm2 *min,開路電位和工作電位分別為-1.66V和-1.40V,與其在4mol/L氫氧化鈉電解液中測試的數(shù)據(jù)相比，自腐蝕速率有所減小，開路電位和工作點位均顯著負(fù)移。
[0050]實施例5
[0051 ] 本實施例中的鋁-空氣電池用電解液母液為4mol/L的氫氧化鈉溶液，緩蝕劑采用硫代硫酸鈉，在電解液中的濃度為0.0lmol/L,緩蝕劑輔助添加劑為錫酸鈉，在電解液中的濃度為0.0lmol/L。該電解液的制備方法為:配制濃度為4mol/L的氫氧化鈉溶液，冷卻至室溫，加入準(zhǔn)確稱量的硫代硫酸鈉，攪拌溶解；再按照組分含量準(zhǔn)確稱取錫酸鈉，加入到溶解有硫代硫酸鈉的氫氧化鈉溶液中，攪拌溶解即可。
[0052]利用集氣法測試A1-0.1Sn-0.1Ga鋁陽極合金在本實施例制備電解液中靜態(tài)下的自腐蝕速率，測試時間30min，結(jié)果詳見下表I。利用三電極體系測試A1_0.1Sn-0.1Ga鋁陽極合金在上述電解液中的開路電位及25°C下、lOOmA/cm2電流密度下的工作電位曲線，結(jié)果詳見圖1、圖2。WAl-0.1Sn-0.1Ga鋁陽極合金在4mol/L氫氧化鈉電解液中的自腐蝕速率、開路電位、工作電位曲線做對比。
[0053]從表1、圖1、圖2中可以看出，上述合金在本實施例電解液中的自腐蝕速率為0.232ml/cm2 *min,開路電位和工作電位分別為-1.81V和-1.44V，與其在4mol/L氫氧化鈉電解液中測試的數(shù)據(jù)相比，自腐蝕速率有所減小，開路電位和工作點位均顯著負(fù)移。
[0054]實施例6
[0055]本實施例中的鋁-空氣電池用電解液母液為4mol/L的氫氧化鈉溶液，緩蝕劑采用硫代硫酸鈉，在電解液中的濃度為0.05mol/L,緩蝕劑輔助添加劑為錫酸鈉，在電解液中的濃度為0.02mol/L。該電解液的制備方法為:配制濃度為4mol/L的氫氧化鈉溶液，冷卻至室溫，加入準(zhǔn)確稱量的硫代硫酸鈉，攪拌溶解；再按照組分含量準(zhǔn)確稱取錫酸鈉，加入到溶解有硫代硫酸鈉的氫氧化鈉溶液中，攪拌溶解即可。
[0056]利用集氣法測試A1-0.1Sn-0.1Ga鋁陽極合金在本實施例制備電解液中靜態(tài)下的自腐蝕速率，測試時間30min，結(jié)果詳見下表I。利用三電極體系測試A1_0.1Sn-0.1Ga鋁陽極合金在上述電解液中的開路電位及25°C下、lOOmA/cm2電流密度下的工作電位曲線，結(jié)果詳見圖1、圖2。WAl-0.1Sn-0.1Ga鋁陽極合金在4mol/L氫氧化鈉電解液中的自腐蝕速率、開路電位、工作電位曲線做對比。
[0057]從表1、圖1、圖2中可以看出，上述合金在本實施例電解液中的自腐蝕速率為0.154ml/cm2 *min,開路電位和工作電位分別為-1.75V和-1.46V，與其在4mol/L氫氧化鈉電解液中測試的數(shù)據(jù)相比，自腐蝕速率有所減小，開路電位和工作點位均顯著負(fù)移。
[0058]實施例7
[0059]本實施例中的鋁-空氣電池用電解液母液為5mol/L的氫氧化鈉溶液，緩蝕劑采用硫代硫酸鈉，在電解液中的濃度為0.05mol/L。該電解液的制備方法為:配制濃度為5mol/L的氫氧化鈉溶液，冷卻至室溫，加入準(zhǔn)確稱量的硫代硫酸鈉，攪拌、溶解完全即得。
[0060]利用集氣法測試A1-0.1Sn-0.1Ga鋁陽極合金在本實施例制備電解液中靜態(tài)下的自腐蝕速率，測試時間30min，結(jié)果詳見下表I。利用三電極體系測試A1_0.1Sn-0.1Ga鋁陽極合金在上述電解液中的開路電位及25°C下、lOOmA/cm2電流密度下的工作電位曲線，結(jié)果詳見圖3、圖4。WAl-0.1Sn-0.1Ga鋁陽極合金在5mol/L氫氧化鈉電解液中的自腐蝕速率、開路電位、工作電位曲線做對比。
[0061]從表1、圖3、圖4中可以看出，上述合金在本實施例電解液中的自腐蝕速率為0.208ml/cm2 *min,開路電位和工作電位分別為-1.74V和-1.48V，在5mol/L氫氧化鈉電解液中的自腐蝕速率為0.326ml/cm2 -min,開路電位和工作電位分別為-1.72V和-1.41V。由此可見，上述合金在本實施例電解液中的自腐蝕速率有所減小，開路電位和工作點位均顯著負(fù)移。
[0062]實施例8
[0063]本實施例中的鋁-空氣電池用電解液母液為5mol/L的氫氧化鈉溶液，緩蝕劑采用硫代硫酸鈉，在電解液中的濃度為0.05mol/L,緩蝕劑輔助添加劑為錫酸鈉，在電解液中的濃度為0.0lmol/L。該電解液的制備方法為:配制濃度為5mol/L的氫氧化鈉溶液，冷卻至室溫，加入準(zhǔn)確稱量的硫代硫酸鈉，攪拌溶解；再按照組分含量準(zhǔn)確稱取錫酸鈉，加入到溶解有硫代硫酸鈉的氫氧化鈉溶液中，攪拌溶解即可。
[0064]利用集氣法測試A1-0.1Sn-0.1Ga鋁陽極合金在本實施例制備電解液中靜態(tài)下的自腐蝕速率，測試時間30min，結(jié)果詳見下表I。利用三電極體系測試A1_0.1Sn-0.1Ga鋁陽極合金在上述電解液中的開路電位及25°C下、lOOmA/cm2電流密度下的工作電位曲線，結(jié)果詳見圖3、圖4。WAl-0.1Sn-0.1Ga鋁陽極合金在5mol/L氫氧化鈉電解液中的自腐蝕速率、開路電位、工作電位曲線做對比。
[0065]從表1、圖3、圖4中可以看出，上述合金在本實施例電解液中的自腐蝕速率為0.194ml/cm2 *min,開路電位和工作電位分別為-1.75V和-1.46V，與其在5mol/L氫氧化鈉電解液中測試的數(shù)據(jù)相比，自腐蝕速率有所減小，開路電位和工作點位均顯著負(fù)移。
[0066]實施例9
[0067]本實施例中的鋁-空氣電池用電解液母液為6mol/L的氫氧化鈉溶液，緩蝕劑采用硫代硫酸鈉，在電解液中的濃度為0.lmol/L。該電解液的制備方法為:配制濃度為6mol/L的氫氧化鈉溶液，冷卻至室溫，加入準(zhǔn)確稱量的硫代硫酸鈉，攪拌、溶解完全即得。
[0068]利用集氣法測試A1-0.1Sn-0.1Ga鋁陽極合金在本實施例制備電解液中靜態(tài)下的自腐蝕速率，測試時間30min，結(jié)果詳見下表I。利用三電極體系測試A1_0.1Sn-0.1Ga鋁陽極合金在上述電解液中的開路電位及25°C下、lOOmA/cm2電流密度下的工作電位曲線，結(jié)果詳見圖3、圖4。WAl-0.1Sn-0.1Ga鋁陽極合金在6mol/L氫氧化鈉電解液中的自腐蝕速率、開路電位、工作電位曲線做對比。
[0069]從表1、圖3、圖4中可以看出，上述合金在本實施例電解液中的自腐蝕速率為0.251ml/cm2.π?η，開路電位和工作電位分別為-1.76V和-1.47V，在6mol/L氫氧化鈉電解液中的自腐蝕速率為0.347ml/cm2 -min,開路電位和工作電位分別為-1.73V和-1.42V。由此可見，上述合金在本實施例電解液中的自腐蝕速率有所減小，開路電位和工作點位均顯著負(fù)移。
[0070]實施例10
[0071]本實施例中的鋁-空氣電池用電解液母液為6mol/L的氫氧化鈉溶液，緩蝕劑采用硫代硫酸鈉，在電解液中的濃度為0.lmol/L,緩蝕劑輔助添加劑為錫酸鈉，在電解液中的濃度為0.03mol/Lo該電解液的制備方法為:配制濃度為6mol/L的氫氧化鈉溶液,冷卻至室溫，加入準(zhǔn)確稱量的硫代硫酸鈉，攪拌溶解；再按照組分含量準(zhǔn)確稱取錫酸鈉，加入到溶解有硫代硫酸鈉的氫氧化鈉溶液中，攪拌溶解即可。
[0072]利用集氣法測試A1-0.1Sn-0.1Ga鋁陽極合金在本實施例制備電解液中靜態(tài)下的自腐蝕速率，測試時間30min，結(jié)果詳見下表I。利用三電極體系測試A1_0.1Sn-0.1Ga鋁陽極合金在上述電解液中的開路電位及25°C下、lOOmA/cm2電流密度下的工作電位曲線，結(jié)果詳見圖3、圖4。WAl-0.1Sn-0.1Ga鋁陽極合金在6mol/L氫氧化鈉電解液中的自腐蝕速率、開路電位、工作電位曲線做對比。
[0073]從表1、圖3、圖4中可以看出，上述合金在本實施例電解液中的自腐蝕速率為0.239ml/cm2 *min,開路電位和工作電位分別為-1.78V和-1.47V，與其在6mol/L氫氧化鈉電解液中測試的數(shù)據(jù)相比，自腐蝕速率有所減小，開路電位和工作點位均顯著負(fù)移。
[0074]實施例11
[0075]本實施例中的鋁-空氣電池用電解液母液為4mol/L的氫氧化鈉溶液，緩蝕劑采用硫代硫酸鈉，在電解液中的濃度為0.0lmol/L,緩蝕劑輔助添加劑為錫酸鈉，在電解液中的濃度為0.0lmol/L。該電解液的制備方法為:配制濃度為4mol/L的氫氧化鈉溶液，冷卻至室溫，加入準(zhǔn)確稱量的硫代硫酸鈉，攪拌溶解；再按照組分含量準(zhǔn)確稱取錫酸鈉，加入到溶解有硫代硫酸鈉的氫氧化鈉溶液中，攪拌溶解即可。
[0076]利用集氣法測試Al-lMg-0.1Sn-0.1Ga-1Zn鋁陽極合金在本實施例制備電解液中靜態(tài)下的自腐蝕速率，測試時間30min，結(jié)果詳見下表I。利用三電極體系測試Al-lMg-0.1Sn-0.1Ga-1Zn鋁陽極合金在上述電解液中的開路電位及25°C下、100mA/cm2電流密度下的工作電位曲線，結(jié)果詳見圖5、圖6。以Al-lMg-0.1Sn-0.1Ga-1Zn鋁陽極合金在4mol/L氫氧化鈉電解液中的自腐蝕速率、開路電位、工作電位曲線做對比。
[0077]從表1、圖5、圖6中可以看出，上述合金在本實施例電解液中的自腐蝕速率為0.162ml/cm2 *min,開路電位和工作電位分別為-1.77V和-1.48V，在4mol/L氫氧化鈉電解液中的自腐蝕速率為0.202ml/cm2 -min,開路電位和工作電位分別為-1.72V和-1.41V。由此可見，上述合金在本實施例電解液中的自腐蝕速率有所減小，開路電位和工作點位均顯著負(fù)移。
[0078]實施例12
[0079]本實施例中的鋁-空氣電池用電解液母液為4mol/L的氫氧化鈉溶液，緩蝕劑采用硫代硫酸鈉，在電解液中的濃度為0.01mol/L,緩蝕劑輔助添加劑為錫酸鈉，在電解液中的濃度為0.03mol/L。該電解液的制備方法為:配制濃度為4mol/L的氫氧化鈉溶液，冷卻至室溫，加入準(zhǔn)確稱量的硫代硫酸鈉，攪拌溶解；再按照組分含量準(zhǔn)確稱取錫酸鈉，加入到溶解有硫代硫酸鈉的氫氧化鈉溶液中，攪拌溶解即可。
[0080]利用集氣法測試Al-lMg-0.1Sn-0.1Ga-1Zn鋁陽極合金在本實施例制備電解液中靜態(tài)下的自腐蝕速率，測試時間30min，結(jié)果詳見下表I。利用三電極體系測試Al-lMg-0.1Sn-0.1Ga-1Zn鋁陽極合金在上述電解液中的開路電位及25°C下、100mA/cm2電流密度下的工作電位曲線，結(jié)果詳見圖5、圖6。以Al-lMg-0.1Sn-0.1Ga-1Zn鋁陽極合金在4mol/L氫氧化鈉電解液中的自腐蝕速率、開路電位、工作電位曲線做對比。
[0081]從表1、圖5、圖6中可以看出，上述合金在本實施例電解液中的自腐蝕速率為0.141ml/cm2 *min,開路電位和工作電位分別為-1.78V和-1.46V，與其在4mol/L氫氧化鈉電解液中測試的數(shù)據(jù)相比，自腐蝕速率有所減小，開路電位和工作點位均顯著負(fù)移。
[0082]實施例13
[0083]本實施例中的鋁-空氣電池用電解液母液為5mol/L的氫氧化鈉溶液，緩蝕劑采用硫代硫酸鈉，在電解液中的濃度為0.05mol/L。該電解液的制備方法為:配制濃度為5mol/L的氫氧化鈉溶液，冷卻至室溫，加入準(zhǔn)確稱量的硫代硫酸鈉，攪拌、溶解完全即得。
[0084]利用集氣法測試Al-lMg-0.1Sn-0.1Ga-1Zn鋁陽極合金在本實施例制備電解液中靜態(tài)下的自腐蝕速率，測試時間30min，結(jié)果詳見下表I。利用三電極體系測試Al-lMg-0.1Sn-0.1Ga-1Zn鋁陽極合金在上述電解液中的開路電位及25°C下、100mA/cm2電流密度下的工作電位曲線，結(jié)果詳見圖5、圖6。以Al-lMg-0.1Sn-0.1Ga-1Zn鋁陽極合金在5mol/L氫氧化鈉電解液中的自腐蝕速率、開路電位、工作電位曲線做對比。
[0085]從表1、圖5、圖6中可以看出，上述合金在本實施例電解液中的自腐蝕速率為0.176ml/cm2.min，開路電位和工作電位分別為-1.79V和-1.528V，在5mol/L氫氧化鈉電解液中的自腐蝕速率為0.237ml/cm2.π?η，開路電位和工作電位分別為-1.78V和-1.521V。由此可見，上述合金在本實施例電解液中的自腐蝕速率有所減小，開路電位和工作點位均顯著負(fù)移。
[0086]實施例14
[0087]本實施例中的鋁-空氣電池用電解液母液為6mol/L的氫氧化鈉溶液，緩蝕劑采用硫代硫酸鈉，在電解液中的濃度為0.2mol/L,緩蝕劑輔助添加劑為錫酸鈉，在電解液中的濃度為0.01mol/L。該電解液的制備方法為:配制濃度為6mol/L的氫氧化鈉溶液,冷卻至室溫，加入準(zhǔn)確稱量的硫代硫酸鈉，攪拌溶解；再按照組分含量準(zhǔn)確稱取錫酸鈉，加入到溶解有硫代硫酸鈉的氫氧化鈉溶液中，攪拌溶解即可。
[0088]利用集氣法測試Al-lMg-0.1Sn-0.1Ga-1Zn鋁陽極合金在本實施例制備電解液中靜態(tài)下的自腐蝕速率，測試時間30min，結(jié)果詳見下表1。利用三電極體系測試Al-lMg-0.1Sn-0.1Ga-1Zn鋁陽極合金在上述電解液中的開路電位及25°C下、100mA/cm2電流密度下的工作電位曲線，結(jié)果詳見圖5、圖6。以Al-lMg-0.1Sn-0.1Ga-1Zn鋁陽極合金在6mol/L氫氧化鈉電解液中的自腐蝕速率、開路電位、工作電位曲線做對比。
[0089]從表1、圖5、圖6中可以看出，上述合金在本實施例電解液中的自腐蝕速率為
0.179ml/cm2.min，開路電位和工作電位分別為-1.81V和-1.557V，在6mol/L氫氧化鈉電解液中的自腐蝕速率為0.255ml/cm2.π?η，開路電位和工作電位分別為-1.80V和-1.550V。由此可見，上述合金在本實施例電解液中的自腐蝕速率有所減小，開路電位和工作點位均顯著負(fù)移。
[0090]表1不同鋁陽極合金在實施例1~14制備電解液中的自腐蝕速率
[0091]
【權(quán)利要求】
1.一種鋁-空氣電池用電解液緩蝕劑，其特征在于:所述的緩蝕劑主要包括硫代硫酸鈉，在電解液中的濃度為0.005?0.2mol/L。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁-空氣電池用電解液緩蝕劑，其特征在于:所述的緩蝕劑還包括輔助添加劑錫酸鈉，在電解液中的濃度為0.01?0.03mol/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋁-空氣電池用電解液緩蝕劑，其特征在于:所述的電解液為氫氧化鈉溶液，濃度為4?6mol/L。
4.一種鋁-空氣電池用電解液，其特征在于:每升電解液主要由以下含量的組分組成:氫氧化鈉4?6mol,硫代硫酸鈉0.005?0.2mol,余量為水。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋁-空氣電池用電解液，其特征在于:所述硫代硫酸鈉的含量為 0.005 ?0.1mol ο
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的鋁-空氣電池用電解液，其特征在于:所述的電解液還包括緩蝕劑輔助添加劑錫酸鈉，錫酸鈉的含量為0.01?0.03molo
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋁-空氣電池用電解液，其特征在于:所述錫酸鈉的含量為0.01mol/L。
8.—種如權(quán)利要求4或5所述的鋁-空氣電池用電解液的制備方法，其特征在于:包括以下步驟:按照組分含量配制氫氧化鈉溶液，冷卻，再準(zhǔn)確稱取硫代硫酸鈉，加入到氫氧化鈉溶液中，攪拌溶解即可。
9.一種如權(quán)利要求6所述的鋁-空氣電池用電解液的制備方法，其特征在于:包括以下步驟:按照組分含量配制氫氧化鈉溶液，冷卻，再準(zhǔn)確稱取硫代硫酸鈉，加入到氫氧化鈉溶液中，攪拌溶解；再按照組分含量準(zhǔn)確稱取錫酸鈉，加入到溶解有硫代硫酸鈉的氫氧化鈉溶液中，攪拌溶解即可。
【文檔編號】H01M12/06GK103633396SQ201310330770
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月31日
【發(fā)明者】文九巴, 高軍偉, 賀俊光, 馬景靈, 邵海洋, 李登輝, 張乃方, 程丹丹, 梁明崗, 單玉郎 申請人:河南科技大學(xué)