电池用铝阳极材料的开发与应用
Hulot于1850年提出铝作为Zn(Hg)/Zn-SO4/AL电池电池的阴极。1857年铝首次作为阳极应用在AL/HNO3/C电池中,该电池的电动势为1。77V。有实际意义的铝电池是20世纪50年代开始研制的AL/MnO2电池。20世纪60年代初证实了铝-空气电池的可行性。70年代中期,美国及西欧发达国家以对铝合金阳极材料的研究重点主根体现在对高速鱼雷电动力源阳极的研制,如美国水下系统中心(NUSC)、通用电气公司、法国沙伏特公司(SAFF)、加拿大铝业公司以及俄罗斯、日本等都对铝合金阳极材料的开发应用进行过深入研究,并获得成功。我国在这方面起步较晚,于20世纪80年代初期才开始着手研究,经过多年的摸索和研制,也取得了可喜成绩。
近年来,通过开发各种新型的铝合金电极及相应的电解质添加剂,更使铝电池的研究取得突破性的进展,铝合金电池产品在野外便携装置、应急电源、备用电源、机动车辆和水下潜艇的驱动等方面得到了广泛应用。
1、阳极材料的开发
铝作为阳析材料需要活化,然而活化后的铝阳极的抗腐蚀性能下降。因此电极的活化和抗腐蚀性能的提高是铝阳极研究过程中需解决的主要问题。铝电极的活化是通过合金实现的,作用是减小氧化膜的厚度或减小直接被水还原反应速率。例如当发生阳极化时,在铝-镓合金的表面会有镓的富集,因此克服氧化物表面膜的阻碍效应是达到提高电压目的有效途径之一。研究表明,金属CA、IN、SN、PB、BI、HG、CD、MG及MN等提高铝合金阳极综合性能的主要元素。例如,添加比铝高价的合金元素,如SN,可使铝氧化膜产生孔隙,从而降低氧化膜的电阻。在铝合金中添加SN,高价SN在氧气膜表面取代AL,产生一个附加空穴,破坏了氧化膜的致密性,从而使氧气膜电阻 用铝阳极与二氧化锰构成的电池,理论电压要比锌-二氧化锰电池高0.9V,且可以避免锌电极含汞的问题。由于金属铝表面卜的氧化膜,实际电压仅比锌电池高0.2V,且当氧化膜被破坏时会发生金属腐蚀。近年来,通过优化合金组成和采用电解质添加剂的双重途径,铝阳极合金的耐腐蚀性能已大幅度提高。如人们发现,向铝合金中加入一定量的锰元素,且与其中的杂质含量成一定的比例关系,可以有效地减小杂质(责任编辑:再生分会)
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