一种铝/空气电池电解质及其应用制造技术

一种铝/空气电池电解质，包括氢氧化钾和/或氢氧化钠溶液、胶黏剂、无机缓蚀剂和有机缓蚀剂。所述胶黏剂为羧甲基纤维素、分子量大于1000且小于100000的聚丙烯酸钠、分子量大于1000且小于100000的聚丙烯酸中的一种或两种以上。所述无机缓蚀剂为锡酸钠、二羟基丁二酸钠中的一种或两种。所述有机缓蚀剂为聚丙烯酰胺、邻氨基苯酚中的一种或两种。氢氧化钾和/或氢氧化钠溶液中加入胶黏剂生成凝胶电解质，有效的降低了铝/空气电池在50℃以上工作时由于析氢腐蚀引起的碱雾挥发，且能够起到抑制水分蒸发，但低分子量的聚合物又会使电解质具有很好的流动性，可以在电池内部循环，且电解质电导率接近相同浓度的氢氧化钾和/或氢氧化钠溶液的电导率。

Aluminum / air battery electrolyte and application thereof

An aluminum / air battery electrolyte comprising potassium hydroxide and / or sodium hydroxide solutions, adhesives, inorganic inhibitors, and organic inhibitors. The adhesives are carboxymethyl cellulose, polyacrylic acid sodium with a molecular weight greater than 1000 and less than 100000, or one or more than two polyacrylic acid having a molecular weight greater than 1000 and less than 100000. The inorganic corrosion inhibitor for sodium stannate, two hydroxy succinic acid sodium in one or two. The organic corrosion inhibitor is one or two kinds of polyacrylamide or ortho aminophenol. To generate adhesive gel electrolyte potassium hydroxide and / or sodium hydroxide solution, effectively reduce the aluminum / air battery work in 50 degrees above the fog caused by the volatilization of alkali hydrogen corrosion, and can inhibit the evaporation of water, but the low molecular weight polymer will make the electrolyte has good liquidity, in the internal circulation of the battery, and the conductivity of electrolyte conductivity close to the same concentration of potassium hydroxide and / or sodium hydroxide solution.

【技术实现步骤摘要】
一种铝/空气电池电解质及其应用
本专利技术属于金属空气电池
，具体的说涉及一种铝/空气电池电解质及其应用。
技术介绍
铝/空气电池是以金属铝和空气中的氧气为反应活性物质的化学电源，负极一般为高纯铝或铝合金板，正极为由防水层、扩散层、催化层和集流体等组成的空气电极，电解液为碱性溶液或中性溶液。铝的电化学当量达2.98Ah/g，仅次于锂，且正极活性物质氧气来自于空气，因此铝/空气电池具有高比能量的特点。另外，金属铝资源丰富、使用安全、反应产物无毒并可回收，是理想的电极材料。采用碱性电解质体系的铝/空气电池在高功率应用方面具有应用前景，如备用电池、水下装置驱动以及电动车电源等。但铝在碱性溶液中会发生严重的析氢腐蚀，产生氢气和热量，并且降低了铝的电流效率。铝空气电池高功率放电时(电流密度大于100mA/cm2)，工作温度需达到50℃以上才具有较高的工作电压，该温度下产生的氢气会引起碱雾的挥发和电解液中水分的蒸发，碱雾的挥发造成电池部件的腐蚀，水分的蒸发使电池寿命缩短。抑制铝阳极在碱液中析氢腐蚀的途径主要有两方面，一方面是在高纯铝中添加镁、锡、镓、铟等合金元素，另一方面是在电解质中添加缓蚀剂。两者都可以有效的降低其析氢腐蚀速率。目前碱性铝/空气电池电解质缓蚀剂主要分为无机缓蚀剂和有机缓蚀剂，无机缓蚀剂包括氧化铟、氧化锌、锡酸钠、高锰酸钾、氟化钠、硫代硫酸钠等等，有机缓蚀剂包括各种有机表面活性剂、氨基苯酚等，上述缓蚀剂大多能够起到一定的析氢抑制效果，但并没有有效的抑制碱雾挥发和水分的蒸发。本专利技术首次提出通过添加胶黏剂来加强缓蚀剂的析氢抑制效果，并且有效的抑制了碱性电解质在高温下工作存在的碱雾挥发和水分蒸发问题。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的不足，采用以下技术方案来实现：一种铝/空气电池电解质，包括氢氧化钾和/或氢氧化钠溶液、胶黏剂、无机缓蚀剂和有机缓蚀剂。所述胶黏剂为羧甲基纤维素、分子量大于1000且小于10000的聚丙烯酸钠、分子量大于1000且小于10000的聚丙烯酸中的一种或两种以上。所述胶黏剂分子量太大会降低电解质溶液的电导率和流动性，分子量太小对碱雾的挥发没有抑制效果。所述无机缓蚀剂为锡酸钠、二羟基丁二酸钠中的一种或两种。添加锡酸钠会使铝阳极表面沉积一层金属锡，胶黏剂能够同时起到阻止金属锡层脱落的作用，二羟基丁二酸钠能够吸附在铝阳极表面，起到增强抑制析氢的作用。所述有机缓蚀剂为聚丙烯酰胺、邻氨基苯酚中的一种或两种。有机缓蚀剂吸附在所述氢氧化钾和/或氢氧化钠溶液的浓度为4-10mol/L；所述胶黏剂于氢氧化钾和/或氢氧化钠溶液中的质量浓度为1-10wt％，胶黏剂添加量太大会降低电解质电导率和流动性，添加量太小起不到抑制碱雾挥发的效果；所述无机缓蚀剂中锡酸钠于氢氧化钾和/或氢氧化钠溶液中的摩尔浓度为0.01-0.1mol/L，所述无机缓蚀剂中二羟基丁二酸钠于氢氧化钾和/或氢氧化钠溶液中的摩尔浓度为0.01-0.1mol/L；所述有机缓蚀剂中聚丙烯酰胺于氢氧化钾和/或氢氧化钠溶液中的质量浓度为0.01-0.2wt％；所述无机缓蚀剂中锡酸钠含量太小时，随着放电的进行电解质溶液中锡酸钠含量降低，析氢抑制效果减弱，锡酸钠含量太大对析氢抑制效果无增强。所述胶黏剂于氢氧化钾和/或氢氧化钠溶液中的质量浓度优选为5wt％；所述无机缓蚀剂锡酸钠于氢氧化钾和/或氢氧化钠溶液中的摩尔浓度优选为0.07mol/L；所述有机缓蚀剂聚丙烯酰胺于氢氧化钾和/或氢氧化钠溶液中的质量浓度优选为0.08-0.12wt％。所述电解质为铝/空气电池电解质。所述铝/空气电池电解质溶液的制备方法包括以下步骤：(1)按组分配制氢氧化钾和/或氢氧化钠溶液，再称取无机缓蚀剂加入到氢氧化钾溶液和/或氢氧化钠中，冷却至20℃；(2)于步骤(1)所得混合溶液中，加入胶黏剂和有机缓蚀剂，搅拌3-30min后静置0.5-2h，即得铝/空气电池电解质溶液；步骤(1)中所述氢氧化钾和/或氢氧化钠溶液的浓度为4-10mol/L；所述胶黏剂于氢氧化钾和/或氢氧化钠溶液中的质量浓度为1-10wt％；所述无机缓蚀剂中锡酸钠于氢氧化钾和/或氢氧化钠溶液中的摩尔浓度为0.01-0.1mol/L，所述无机缓蚀剂中二羟基丁二酸钠于氢氧化钾和/或氢氧化钠溶液中的摩尔浓度为0.01-0.1mol/L；所述有机缓蚀剂中聚丙烯酰胺于氢氧化钾和/或氢氧化钠溶液中的质量浓度为0.01-0.2wt％。所述胶黏剂为羧甲基纤维素、分子量大于1000且小于10000的聚丙烯酸钠、分子量大于1000且小于10000的聚丙烯酸中的一种或两种以上。所述无机缓蚀剂为锡酸钠、二羟基丁二酸钠中的一种或两种。所述有机缓蚀剂为聚丙烯酰胺、邻氨基苯酚中的一种或两种。本专利技术所具有的有益效果有：于氢氧化钾和/或氢氧化钠溶液中加入胶黏剂生成凝胶电解质，有效的降低了铝/空气电池在50℃以上工作时由于析氢腐蚀引起的碱雾挥发，且能够起到抑制水分蒸发，但低分子量的聚合物又会使电解质具有很好的流动性，可以在电池内部循环，且电解质电导率接近相同浓度的氢氧化钾和/或氢氧化钠溶液的电导率。无机缓蚀剂中的锡酸钠的添加使铝阳极表面沉积一层金属锡，由于其析氢过电位高，能够显著降低铝基体的溶解，抑制铝阳极的析氢腐蚀。同时，胶黏剂的添加会防止铝阳极表面的金属锡脱落，有效的加强了无机缓蚀剂锡酸钠的析氢抑制效果。无机缓蚀剂二羟基丁二酸钠的羟基和和有机缓蚀剂中聚丙烯酰胺的氨基容易在金属铝表面吸附，在不降低铝阳极电极电势的情况下能够起到良好的析氢抑制效果。附图说明图1实施例1与对比例1铝/空气电池的放电性能对比。具体实施方式下述实施例仅对本专利技术作进一步详细说明，并非限制本专利技术。实施例1本实施例中采用8mol/L的KOH溶液，其中胶黏剂聚丙烯酸钠的含量为3wt％，锡酸钠的浓度为0.056mol/L，二羟基丁二酸钠0.01mol/L，聚丙烯酰胺为0.1wt％。电解液的配制方法为：配制8mol/L的KOH溶液，称取上述比例的锡酸钠和二羟基丁二酸钠于KOH溶液中，冷却。称取上述比例的聚丙烯酸钠和聚丙烯酰胺于氧化钾溶液中，搅拌10min，静置1h，即得到该铝/空气电池电解液。实施例2本实施例中采用10mol/L的KOH溶液，其中羧甲基纤维素的含量为5wt％，锡酸钠的浓度为0.02mol/L，二羟基丁二酸钠0.05mol/L，聚丙烯酰胺为0.1wt％。电解液的配制方法为：配制10mol/L的KOH溶液，称取上述比例的锡酸钠和二羟基丁二酸钠于KOH溶液中，冷却。称取上述比例的羧甲基纤维素和聚丙烯酰胺于氧化钾溶液中，搅拌10min，静置1h，即得到该铝/空气电池电解液。实施例3本实施例中采用4mol/L的NaOH溶液，其中聚丙烯酸的含量为3wt％，锡酸钠的浓度为0.05mol/L，二羟基丁二酸钠0.05mol/L，聚丙烯酰胺为0.2wt％。电解液的配制方法为：配制6mol/L的NaOH溶液，称取上述比例的锡酸钠和二羟基丁二酸钠于NaOH溶液中，冷却。称取上述比例的聚丙烯酸和聚丙烯酰胺于氢氧化钠溶液中，搅拌10min，静置1h，即得到该铝/空气电池电解液。实施例4本实施例中采用6mol/L的NaOH溶液，其中聚丙烯酸钠的含量为5wt％，锡酸钠本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝/空气电池电解质，其特征在于：包括氢氧化钾和氢氧化钠中的一种或二种的溶液、胶黏剂、无机缓蚀剂和有机缓蚀剂。

【技术特征摘要】
1.一种铝/空气电池电解质，其特征在于：包括氢氧化钾和氢氧化钠中的一种或二种的溶液、胶黏剂、无机缓蚀剂和有机缓蚀剂。2.如权利要求1所述铝/空气电池电解质，其特征在于：所述胶黏剂为羧甲基纤维素、分子量大于1000且小于10000的聚丙烯酸钠、分子量大于1000且小于10000的聚丙烯酸中的一种或两种以上。3.如权利要求1所述铝/空气电池电解质，其特征在于：所述无机缓蚀剂为锡酸钠、二羟基丁二酸钠中的一种或两种。4.如权利要求1所述铝/空气电池电解质，其特征在于：所述有机缓蚀剂为聚丙烯酰胺、邻氨基苯酚中的一种或两种。5.如权利要求1所述铝/空气电池电解质，其特征在于：所述氢氧化钾和/或氢氧化钠溶液的浓度为4-10mol/L。6.如权利要求1、2或5所述铝/空气电池电解质，其特征在于：所述胶黏剂于氢氧化钾和...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙公权，高建新，王二东，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21