一种废铝易拉罐制备铝阳极材料方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种废铝易拉罐制备铝阳极材料方法及应用，属于铝空气电池制备技术领域；制备方法如下：将废铝易拉罐压制成厚度为2～3cm的铝饼，未做任何脱漆以及罐盖和罐身分离处理；往清洗后的坩埚内加入压制的铝饼，加热至500～550℃，保温10～30min，进行脱漆处理；继续升温至680～760℃，保温直至废铝易拉罐完全熔化；加入铝熔体精炼剂，开展除气除渣处理；后静置15min，将熔体浇铸凝固，制备得到铝空气电池阳极材料；将制备的铝空气电池阳极材料在碱性和中性电解液溶液中开展放电实验，其放电性能优良；本发明专利技术制备的铝阳极材料简单易控，价格便宜，易于实现工业化生产，对于废铝易拉罐的高附加值利用具有重要的价值。

A Method for Preparing Aluminum Anode Material from Waste Aluminum Can and Its Application

【技术实现步骤摘要】
一种废铝易拉罐制备铝阳极材料方法及应用
本专利技术涉及铝空气电池制备
，具体涉及一种废铝易拉罐制备铝阳极材料方法及应用。
技术介绍
随着全球经济高速发展，人类环保、可持续发展的意识不断提高，人们对能源需求及要求有了新的变化，力求找到一种高效、节能、环保、无污染的新能源。铝空气电池便是这样的一类能源。相对于锂离子电池，铝空气电池具有资源丰富、能量密度高、安全性能好以及副产物附加值高等特点，是一种极具发展潜力的电池。作为电池的铝阳极材料在研究和使用过程中突出表现出以下问题：①阳极材料的制备对铝的纯度要求非常高，一般纯度要求99.999％以上，推高了铝空气电池的生产成本；②铝阳极材料由于表面致密氧化膜的存在，在电解质溶液中钝化现象较为严重，降低了阳极材料的放电效率；③低纯度铝的使用或合金元素的添加，导致在电解质溶液中析氢腐蚀严重，极大降低了阳极材料的有效利用率。目前，全世界每年消费的易拉罐超过2100亿只，消耗铝近300万吨，约占全球铝总消耗量的15％。据调研，目前我国废铝易拉罐超过2100亿只。与通过电解铝矿石生产3004/3003铝合金相比，使用再生易拉罐用铝材只需消耗3％的能源。铝制易拉罐材料一般是由3014铝合金(罐身)和5052铝合金(罐盖)组成，其主要合金元素Mn和Mg对铝空气电池阳极材料而言是有益元素。因此利用废铝易拉罐制备铝空气电池的阳极材料优势明显。
技术实现思路
针对铝制易拉罐材料特征，提出了一种废铝易拉罐制备铝阳极材料方法及应用，目的在于提供一种廉价且高效的铝阳极材料制备方法且实现其在铝空气电池中的应用。为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种废铝易拉罐制备铝阳极材料方法，包括以下步骤：(1)将废铝易拉罐压制成厚度为2～3cm的铝饼，未做任何脱漆以及罐盖和罐身分离处理；(2)往清洗后的坩埚内加入压制的铝饼，加热至500～550℃，保温10～30min，进行脱漆处理；(3)继续升温至680～760℃，保温直至废铝易拉罐完全熔化，得铝熔体；(4)加入铝熔体精炼剂，开展除气除渣处理；(5)静置15min，将熔体浇铸凝固，制备得到铝空气电池阳极材料。优选地，步骤(4)中，所述铝熔体精炼剂的加入量为铝熔体质量的0.2-0.4％；所述铝熔体精炼剂包括以下质量份数的各组分：氯化钠18-23份、氯化钾15-18份、氯化镁10-13份、氟化钙6-9份、氟硅酸钠4-7份。优选地，所述铝熔体精炼剂的加入量为铝熔体质量的0.35％。优选地，所述铝熔体精炼剂包括以下质量份数的各组分：氯化钠18份、氯化钾16份、氯化镁12份、氟化钙9份、氟硅酸钠5份。本专利技术原理：废铝易拉罐罐身主合金元素是锰元素，其含量在0.8～1.5wt.％范围内，对铝阳极材料起到两方面作用：①锰元素通过与杂质铁的相互作用(包括沉淀除铁和形成金属间化合物)，降低铁元素对铝阳极析氢及耐蚀性的危害；②锰元素活化铝阳极表面氧化膜，提高铝阳极的电化学活性。废铝易拉罐罐盖主合金元素是镁元素，对铝阳极材料表面氧化膜具有活化作用。将制备的铝阳极材料用于铝空气电池放电实验，电解液分别是碱性及中性溶液。与现有技术相比，本专利技术具有以下技术效果：1、本专利技术铝阳极的制备方法简单易控，价格便宜，易于实现工业化生产。2、本专利技术制备的铝阳极材料成本低廉，实现再生铝的高附加值利用。3、本专利技术制备的铝阳极材料的放电效果明显。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1电解液为NaOH溶液时恒流放电实验的电压变化图；图2电解液为NaCl溶液时恒流放电实验的电压变化图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1：将废铝易拉罐压制成厚度为2～3cm的铝饼，未做任何脱漆以及罐盖和罐身分离处理；往清洗后的坩埚内加入压制的铝饼，加热至500℃，保温10min，进行脱漆处理；继续升温至680℃，保温直至废铝易拉罐完全熔化，得铝熔体；加入铝熔体质量0.35％的铝熔体精炼剂，开展除气除渣处理；后静置15min，将熔体浇铸凝固，制备得到铝空气电池阳极材料。其中，铝熔体精炼剂包括以下质量份数的各组分：氯化钠18份、氯化钾16份、氯化镁12份、氟化钙9份、氟硅酸钠5份。实施例2：将废铝易拉罐压制成厚度为2～3cm的铝饼，未做任何脱漆以及罐盖和罐身分离处理；往清洗后的坩埚内加入压制的铝饼，加热至520℃，保温10min，进行脱漆处理；继续升温至730℃，保温直至废铝易拉罐完全熔化，得铝熔体；加入铝熔体质量0.4％的铝熔体精炼剂，开展除气除渣处理；后静置15min，将熔体浇铸凝固，制备得到铝空气电池阳极材料。其中，铝熔体精炼剂包括以下质量份数的各组分：氯化钠23份、氯化钾18份、氯化镁10份、氟化钙6份、氟硅酸钠7份。实施例3：将废铝易拉罐压制成厚度为2～3cm的铝饼，未做任何脱漆以及罐盖和罐身分离处理；往清洗后的坩埚内加入压制的铝饼，加热至550℃，保温15min，进行脱漆处理；继续升温至750℃，保温直至废铝易拉罐完全熔化，得铝熔体；加入铝熔体质量0.2％的铝熔体精炼剂，开展除气除渣处理；后静置15min，将熔体浇铸凝固，制备得到铝空气电池阳极材料。其中，铝熔体精炼剂包括以下质量份数的各组分：氯化钠20份、氯化钾15份、氯化镁13份、氟化钙8份、氟硅酸钠4份。实施例4：本例生产步骤与实施例1基本相同，不同之处是脱漆处理温度为550℃。实施例5：本例生产步骤与实施例1基本相同，不同之处是脱漆处理时间为30min。实施例6：本例生产步骤与实施例1基本相同，不同之处是熔铝温度为760℃。实施例7：本例生产步骤与实施例2基本相同，不同之处是脱漆处理时间为20min。实施例8：本例生产步骤与实施例2基本相同，不同之处是熔铝温度为700℃。实施例9：将实施例1制备的铝阳极材料为铝空气电池阳极，MnO2催化剂、活性炭与聚四氟乙烯组成催化剂层为阳极，电解液为NaOH溶液，组装成铝空气电池开展恒流放电实验，其结果如图1所示。实施例10：将实施例1制备的铝阳极材料为铝空气电池阳极，MnO2催化剂、活性炭与聚四氟乙烯组成催化剂层为阳极，电解液为NaCl溶液，组装成铝空气电池开展恒流放电实验，其结果如图2所示。由图1和图2可知，按上述方法制备的废铝易拉罐阳极材料在NaOH溶液和NaCl溶液中均能稳定的放电。以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本专利技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本专利技术各实施例技术方案的精神和范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种废铝易拉罐制备铝阳极材料方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将废铝易拉罐压制成厚度为2～3cm的铝饼，未做任何脱漆以及罐盖和罐身分离处理；(2)往清洗后的坩埚内加入压制的铝饼，加热至500～550℃，保温10～30min，进行脱漆处理；(3)继续升温至680～760℃，保温直至废铝易拉罐完全熔化，得铝熔体；(4)加入铝熔体精炼剂，开展除气除渣处理；(5)静置15min，将熔体浇铸凝固，制备得到铝空气电池阳极材料。

【技术特征摘要】
1.一种废铝易拉罐制备铝阳极材料方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将废铝易拉罐压制成厚度为2～3cm的铝饼，未做任何脱漆以及罐盖和罐身分离处理；(2)往清洗后的坩埚内加入压制的铝饼，加热至500～550℃，保温10～30min，进行脱漆处理；(3)继续升温至680～760℃，保温直至废铝易拉罐完全熔化，得铝熔体；(4)加入铝熔体精炼剂，开展除气除渣处理；(5)静置15min，将熔体浇铸凝固，制备得到铝空气电池阳极材料。2.如权利要求1所述的废铝易拉罐制备铝阳极材料方法，其特征在于，步骤(4)中，所述铝熔体精炼剂的加入量为铝熔体质量的0.2-0.4％；所述铝熔体...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭国胜，顾亦城，黄俊，王江辉，宋广生，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34