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1、稀有金屬/990511稀有金屬CHINESEJOURNALOFRAREMETALS1999年 第23卷 第5期 Vol.23No.5 1999鋁/空氣電池用鋁陽極的研究許文江 王向東 闞素榮 薛紅霞摘 要： 研究了鋁/空氣電池用鋁陽極中添加合金元素的作用，鎵、銦、鉍、錫能增大陽極的開路電壓，鎂、鉍、鈰可增大陽極的抗蝕性。以高純鋁(99.99%)為基體制得的兩種鋁陽極合金A1、A2基本上達(dá)到了堿性鋁/空氣電池的要求。以普通鋁(99.5%)為基體制得的鋁合金A3作為鋁陽極，其電化學(xué)性能良好。關(guān)鍵詞： 鋁 陽極 空氣電池StudyonAluminiumAnodeforAluminium-a
2、irBatteryXuWenjiang,WangXiangdong,KanSurongandXueHongxia(GeneralResearchInstituteforNonferrousMetals,Beijing10088,China)Abstract：Theeffectofadditionraremetalinaluminiumanodewasstudied.Theresultsindicatethatgallium,indium,bismuthandtincanincreaseopencircuitvoltageofanode;andmagnesium,bismuth,cer
3、iumcanreducecorrosionvelocityofanode.Twoaluminiumanodeswithhighpurealuminium(99.99%)andraremetalssuchasgallium,magnesium,bismuthhasbeenmade.Theseanodeshavegoodelectrochemicalqualityandcanmeetdemandofalkalinealuminium-airbattery.Theanodewithindustrialaluminium(99.5%)wasalsomade,whichhasbetterele
4、ctrochemicalquality.KeyWords:Aluminium,Anode,Air-battery 由于環(huán)境問題的壓力及石油資源的有限性，促使各國政府和汽車制造商尋找石油資源的替代品，制造“零污染”汽車。由此電動汽車日益受到人們的關(guān)注，成為當(dāng)前研究的熱點。發(fā)展電動汽車的關(guān)鍵是其動力——電池電源的開發(fā)，電池的技術(shù)水平基本上決定了現(xiàn)代電動汽車的發(fā)展水平?！ ∑囍圃鞆S家和化學(xué)電源研究人員開發(fā)了鉛酸、鎳鎘鎳氫、鈉硫等動力電池，這些電池有些已基本成熟，但在續(xù)駛里程和動力性能方面與內(nèi)燃機(jī)相比還有很大差距。由于鋁/空氣電池具有高重量比能量、大重量比功率密度(見表1)，能提供同內(nèi)燃
5、機(jī)可比的動力性，而且其機(jī) 械充電所耗充電時間和添加汽油燃料時間相差不大，鋁資源也相當(dāng)豐富，因此鋁/空氣電池作為動力電源，受到美 國能源部、加拿大Alcan公司等許多研究機(jī)構(gòu)的重視。表1 電動汽車電源用各種電池性能比較萬方數(shù)據(jù)file:///E
6、/qk/xyjs/xyjs99/xyjs9905/990511.htm（第1／9頁）2010-3-2312:15:45稀有金屬/990511電池重量比能量/Wh.kg-1比功率密度/W.kg-1體積比能量/Wh.L-1特點鉛酸30～4080～10080～100成熟，成本低鎳鎘鎳氫70～9080～100成本稍高，鎘污染鈉硫電池140～170100
7、～200危險性大鋰電池130～170250～4001120～150成本高，研究中空氣電池400150～20070～90復(fù)雜性 然而不論是酸性電池還是堿性電池，純鋁乃至高純鋁都不能直接作為電池的陽極。這是基于以下兩個原因：金屬鋁表面覆蓋著一層氧化膜，致使鋁的陽極過電位升高，降低了陽極的電壓效率，也即降低了電池的輸出功效；在含有腐蝕性離子的溶液或強(qiáng)堿溶液中，鋁的溶解速度相當(dāng)快，產(chǎn)生大量的氫氣，導(dǎo)致陽極的法拉第效率極低［1］?！ 榱丝朔冧X作為陽極的缺陷，可采取以下兩種辦法。一是將鋁和其它合金元素制成二元、三元乃至多元合金。這些合金中的活性元素可降低接觸過電勢，而且這些元素提高了析氫過
8、電位，降低了自腐蝕速度。二是在電解液中添加抑制劑，比如NaSnO3等，以降低過電勢和自腐蝕性［2］。 鋁/空氣電池陽極的研究目標(biāo)為：①開路電勢-1.8V(對Hg/HgO)以上。②開路自腐蝕速度(電流)小于10mA/cm2。③在100～600mA/cm2電流密度下電壓按U(對Hg/HgO)=-1.8+0.5I穩(wěn)定工作，這里的電流密度單位為A/cm2。④陽極和空氣陰極及電解液管理系統(tǒng)匹配［3］?！ ≈两?，所有成熟的鋁陽極合金都是以高純鋁(99.99%)乃至9
