一種鋁-空電池電解液復(fù)配添加劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于化學(xué)燃料電池領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種電解液添加劑，具體來說是一種 侶-空電池電解液復(fù)配添加劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 侶-空電池是W侶及其合金為陽極，空氣電極為陰極的半燃料電池，具有環(huán)境友 好、比能量高、充電時間短等優(yōu)點，其應(yīng)用日趨廣泛。侶-空電池的電解液一般為中性電解 液、無水電解液和堿性電解液。在中性和無水電解液中，侶陽極會發(fā)生嚴重的純化，使得侶 陽極的電極電位升高。在堿性電解液中，侶陽極發(fā)生析氨自腐蝕和極化，降低了侶陽極的放 電效率，運是影響堿性電解液作為侶-空電池電解液的最主要障礙。
[0003] 目前主要通過兩種方法來降低侶在堿性溶液中的腐蝕速率：一是用侶合金來代替 侶；二是通過在電解液中使用添加劑來抑制侶的析氨自腐蝕。大量實驗研究了不同合金元 素對侶陽極的腐蝕抑制作用，如Mg、Zn、化、Sn、Ga、In、Mn、Ti、Bi等。添加合金元素后，提 高了侶陽極析氨過電化抑制了侶陽極的析氨自腐蝕。NazSrA和化0等無機緩蝕劑作為堿 性電解液添加劑能抑制侶的腐蝕，提高侶-空電池的放電性能。
[0004] 單一的添加劑雖然能抑制侶合金陽極的析氨自腐蝕，但是W犧牲陽極活性為代 價。而使用復(fù)配型緩蝕劑一方面能滿足減小侶合金陽極的析氨自腐蝕，另一方面甚至可W 提高侶合金陽極的活性。對于一般的復(fù)配型添加劑，其成分復(fù)雜，造成了資源浪費，部分成 分對環(huán)境產(chǎn)生污染，不滿足環(huán)保的要求。因此研究新型的復(fù)配型添加劑，既能抑制侶合金陽 極的析氨自腐蝕又能顯著提高侶陽極活性，具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種侶-空電池電解液復(fù)配添加 劑及其制備方法，所述的運種侶-空電池電解液復(fù)配添加劑及其制備方法解決了現(xiàn)有技術(shù) 中的電解液復(fù)配添加劑在抑制侶合金陽極的析氨自腐蝕的同時會W犧牲陽極活性的技術(shù) 問題。
[0006] 本發(fā)明提供了一種侶-空電池電解液復(fù)配添加劑，由化0、簇甲基纖維素、氨氧 化鋼和水組成，在添加劑中，所述的化0的濃度為l-8g/l，所述的簇甲基纖維素的濃度為 lO-lOOOOmg/l，所述的氨氧化鋼溶液的濃度為3~5mol/l，余量為水。
[0007] 進一步的，所述的化0的濃度為8g/L。
[0008] 進一步的，所述的簇甲基纖維素鋼的濃度為lOOOOmg/L。
[0009] 進一步的，所述的氨氧化鋼溶液的濃度為4mol/L。
[0010] 本發(fā)明還提供了上述的一種侶-空電池電解液復(fù)配添加劑的制備方法，先配制 3~5mol/L的氨氧化鋼溶液，冷卻，然后稱取化0,添加到氨氧化鋼溶液中，使得化0的濃 度為l-8g/l，再稱取簇甲基纖維素鋼，添加到氨氧化鋼溶液中，使得簇甲基纖維素的濃度為 lO-lOOOOmg/l，攬拌溶解完全即為侶-空電池電解液復(fù)配添加劑。
[0011] 進一步的，所述的氨氧化鋼溶液的濃度為4mol/L。
[0012] 本發(fā)明使用化物氧化鋒狂nO)來降低侶合金陽極的析氨自腐蝕速率并提高侶合 金陽極活性。ZnO是一種堿性氧化物，在堿性溶液中溶解后，化2+不能在陽極極化過程中沉 積在侶合金陽極的表面，但在陽極極化結(jié)束后，Zn2+能夠能快速沉積，在陽極表面形成一種 保護膜，陽極的電位負移。當(dāng)再次進行陽極極化時，沉積在陽極表面的金屬鋒先溶解，暴露 侶合金基體，使陽極在較低的電位下發(fā)生陽極溶解。此外，和其它的無機鹽添加劑相比較， 氧化鋒具有無毒無污染的優(yōu)點，滿足環(huán)保要求。
[0013]本發(fā)明使用復(fù)配添加劑簇甲基纖維素鋼（CMC)，其中適量的CMC能有效的抑制析 氨，使陽極電位正移。但是對于單一的ZnO添加劑加入后，陽極表面形成一種疏松的保護 膜，容易脫落。并且沉積的Zn層和陽極表面的結(jié)合力較弱，影響了侶陽極的在電池中的安 全使用。為此，必須改善沉積的化層。使用復(fù)配添加劑CMC后，CMC吸附于化層表面，加 固了化層的穩(wěn)定性，使電池的性能更加良好。
[0014] 本發(fā)明和已有技術(shù)相比，其技術(shù)進步是顯著的。本發(fā)明侶-空電池電解液復(fù)配添 加劑的組成具有結(jié)構(gòu)簡單，無毒、無污染、成本低、安全等優(yōu)點，符合低價環(huán)保要求。不僅能 有效的抑制侶合金陽極的析氨自腐蝕速率，而且能使侶合金陽極的開路電位負移。在恒電 流放電測試中，當(dāng)電流密度從5減畑1 2變?yōu)?5減畑12時，電位從-1.51￥變?yōu)?1.38￥，侶合金 陽極具有良好的放電性能，滿足堿性侶-空電池放電的要求，具有非常好的發(fā)展前景。
【附圖說明】
[0015] 圖1為AA5052侶合金陽極在含有不同添加劑的4mol/L氨氧化鋼溶液中的極化曲 線：（a)單一的CMC添加劑；化）單一的ZnO添加劑；（C)復(fù)配的化0+CMC添加劑；
[0016] 圖2為AA5052侶合金陽極在含有不同添加劑的4mol/L氨氧化鋼溶液中的交流阻 抗：（a)單一的CMC添加劑；化）單一的ZnO添加劑；（C)復(fù)配的化0+CMC添加劑；
[0017] 圖3為AA5052侶合金在陽極在浸泡比后的掃描電鏡圖（SEM)。
[001引圖4為AA5052侶合金陽極在不同電流下的恒電流放電曲線圖。
[001引 圖5為AA5052侶合金陽極在30mAcm2電流下間隔放電放電曲線圖。
【具體實施方式】
[0020] 下面通過實施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步闡述，但并不限制本發(fā)明。
[0021] 本發(fā)明的一種侶-空電池電解液復(fù)配添加劑的制備方法的評價測試用電化學(xué)工 作站（Solartron1287Elect;rochemicalInte;rface)進行理論研究，通過掃面電子顯微鏡 (SU-1500,日本化tachi公司）觀察試樣的表面形貌。
[00過 電化學(xué)分析
[0023] 電化學(xué)實驗使用=電極體系進行測量，用Pt電極作為輔助電極，飽和甘隸電極 (SC巧作為參比電極。工作電極用環(huán)氧樹脂密封，露出IcmXO. 5cm工作面，之后用前處理 方法進行處理。電化學(xué)測量在Solartron1287Elect;rochemicalInterface測試系統(tǒng)上進 行。極化曲線的掃描速率為ImV/min，掃描范圍為相對于開路電位±300mV;電化學(xué)阻抗譜 測試的頻率為10 2 - 1〇5化，阻抗測量信號幅值為5mV正弦波。
[0024] 實施例1
[0025] 本實施例中的侶-空電池電解液復(fù)配添加劑，其中電解液的母液為4mol/L的氨氧 化鋼溶液，添加劑采用采用簇甲基纖維素鋼（CMC),濃度為lO-lOOOOmg/L。該電解液的制備 方法為：配置濃度為4mol/L的氨氧化鋼溶液，冷卻至室溫，加入CMC,攬拌溶解。
[0026] 利用收集氣體法測試AA5052侶合金陽極在本實施例制備電解液中的析氨腐蝕速 率，測