一种铝空气电池含金属氧化物的阳极材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开的一种铝空气电池含金属氧化物的阳极材料及其制备方法，所述铝空气电池含金属氧化物的阳极材料按质量百分含量计，包括：CeO20.05～0.25％或TeO20.5～2％，余量为铝。通过向铝阳极材料中添加适量的CeO2或TeO2，利用金属氧化物的添加对电化学活性和耐腐蚀性产生双重影响。一方面，分布在阳极表面上的金属氧化物颗粒成为了钝化膜下不连续的点，从而破坏了钝化膜的致密性和连续性；另一方面，金属氧化物颗粒会在Al表面产生空隙，空隙成为腐蚀起始点，腐蚀产物Al(OH)3会附着在孔洞和氧化物颗粒上，从而减轻基体的腐蚀。且该阳极材料显现出更好的电化学活性、耐腐蚀性，在高电流密度下放电性能更好。在高电流密度下放电性能更好。在高电流密度下放电性能更好。

【技术实现步骤摘要】
一种铝空气电池含金属氧化物的阳极材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及铝空气电池
，尤其涉及一种铝空气电池含金属氧化物的阳极材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]铝空气电池具有高比能、长循环寿命、安全可靠、环境友好等一系列优点，然而铝基体表面的钝化膜降低了阳极活化能力、同时铝阳极的自腐蚀速率很高，这两大缺陷直接影响到铝空气电池的长足发展和商业化应用。
[0003]铝本身是一种极其活泼的金属，当将其暴露在空气中时，表面会形成一层致密的氧化膜。而铝在电极极化的过程中，表面也会生成一层氧化膜，这层氧化膜在电极反应中会阻碍铝基体与电质的接触，发生钝化现象。因此需要对铝阳极进行活化处理，铝阳极的活化即打破这层氧化膜的阻碍，使铝基体暴露在电解液中。
[0004]合理选择阳极材料以及加工工艺对提高铝空气电池的电化学性能至关重要，而随着电子产业以及新能源产业的高速发展，对铝空气电池的放电性能和寿命提出了更高的要求，导致目前对铝空气电池的研究现状难以满足新能源电池动力条件下的要求。
[0005]因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

[0006]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种铝空气电池含金属氧化物的阳极材料及其制备方法，旨在解决现有技术中铝空气电池的阳极材料活化性能较低，以及自腐蚀速率高的问题。
[0007]本专利技术的技术方案如下：
[0008]一种铝空气电池含金属氧化物的阳极材料，按质量百分含量计，包括：CeO
2 0.05～0.25％或TeO
2 0.5～2％，余量为铝。
[0009]所述的铝空气电池含金属氧化物的阳极材料，其中，所述铝的含量大于或等于99％。
[0010]一种如上述的铝空气电池含金属氧化物的阳极材料的制备方法，包括步骤：
[0011]在保护气氛下，将纯铝加热至熔化后进行保温得到液态铝，然后向所述液态铝中加入CeO2或TeO2，并进行搅拌、保温得到热熔体；
[0012]将所述热熔体倒入模具中，浇铸成型并冷却至室温得到锭坯；
[0013]将所述锭坯在室温下进行轧制处理；
[0014]经轧制处理好的样品在保护气氛下进行退火处理，然后随炉冷却后制得所述铝空气电池含金属氧化物的阳极材料。
[0015]所述的铝空气电池含金属氧化物的阳极材料的制备方法，其中，所述保护气氛为氮气或氩气。
[0016]所述的铝空气电池含金属氧化物的阳极材料的制备方法，其中，将纯铝加热至730
～800℃熔化后，保温15～30分钟得到所述液态铝。
[0017]所述的铝空气电池含金属氧化物的阳极材料的制备方法，其中，所述模具为石墨模具。
[0018]所述的铝空气电池含金属氧化物的阳极材料的制备方法，其中，所述热熔体倒入所述模具前，先将所述模具预热到180～230℃。
[0019]所述的铝空气电池含金属氧化物的阳极材料的制备方法，其中，所述轧制处理包括至少两次，且所述轧制处理为冷轧。
[0020]所述的铝空气电池含金属氧化物的阳极材料的制备方法，其中，所述锭坯经过所述轧制处理后，所述锭坯的厚度形变量为70～80％；所述轧制处理每道次的压下量为10～30％。
[0021]所述的铝空气电池含金属氧化物的阳极材料的制备方法，其中，所述退火处理的温度为350～500℃，保温时间为3～10小时。
[0022]有益效果：本专利技术提供一种铝空气电池含金属氧化物的阳极材料及其制备方法，所述铝空气电池含金属氧化物的阳极材料按质量百分含量计，包括：CeO
2 0.05～0.25％或TeO
2 0.5～2％，余量为铝。本专利技术通过向铝阳极材料中添加适量的CeO2或TeO2，利用金属氧化物的添加对电化学活性和耐腐蚀性产生双重影响。一方面，分布在阳极表面上的金属氧化物颗粒成为了钝化膜下不连续的点，从而破坏了钝化膜的致密性和连续性，即活化作用；另一方面，金属氧化物颗粒会在Al表面产生空隙，空隙成为腐蚀起始点，腐蚀产物Al(OH)3会附着在孔洞和氧化物颗粒上，从而减轻基体的腐蚀。且所述铝空气电池含金属氧化物的阳极材料显现出更好的电化学活性、耐腐蚀性，在高电流密度下放电性能更好。所述制备方法工艺简单，适用与大规模的工业化生产。
附图说明
[0023]图1为本专利技术一种铝空气电池含金属氧化物的阳极材料制备方法的工艺流程图；
[0024]图2为本专利技术对比例和实施例1～6的塔菲尔极化曲线测试图；
[0025]图3为本专利技术对比例和实施例7～10的塔菲尔极化曲线测试图；
[0026]图4为本专利技术对比例和实施例1～6的电化学阻抗测试图；
[0027]图5为本专利技术对比例和实施例7～10的电化学阻抗测试图；
[0028]图6为本专利技术对比例放电前后的表面形貌图；
[0029]图7为本专利技术实施例4放电前后的表面形貌图；
[0030]图8为本专利技术实施例10放电前后的表面形貌图。
具体实施方式
[0031]本专利技术提供一种铝空气电池含金属氧化物的阳极材料及其制备方法，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0032]在实施方式和申请专利范围中，除非文中对于冠词有特别限定，否则“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。若本专利技术实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或
者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
[0033]本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本专利技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0034]随着电子产业以及新能源产业的高速发展，人们对铝空气电池的放电性能和寿命提出了更高的要求，而现有技术中对铝空气电池的研究状况难以满足新能源电池动力下的要求，其主要是由于铝基体表面的钝化膜降低了阳极的活化能力，以及铝阳极的自腐蚀速率过高，导致使用寿命大大缩短。
[0035]基于此，本专利技术提供一种铝空气电池含金属氧化物的阳极材料，按质量百分含量计，包括：CeO
2 0.05～0.25％或TeO
2 0.5～2％，余量为铝。
[0036]本专利技术通过在铝阳极材料中添加适量的CeO2或TeO2，利用金属氧化物对铝阳极材料的电化学活性和耐腐蚀性产生双重影响；即利用分布在阳极表面上的金属氧化物颗粒成为了钝化膜下不连续的点，从而破坏了钝化膜的致密性和连续性，起到活化作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝空气电池含金属氧化物的阳极材料，其特征在于，按质量百分含量计，包括：CeO
2 0.05～0.25％或TeO
2 0.5～2％，余量为铝。2.根据权利要求1所述的铝空气电池含金属氧化物的阳极材料，其特征在于，所述铝的含量大于或等于99％。3.一种如权利要求1
‑
2任一所述的铝空气电池含金属氧化物的阳极材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：在保护气氛下，将纯铝加热至熔化后进行保温得到液态铝，然后向所述液态铝中加入CeO2或TeO2，并进行搅拌、保温得到热熔体；将所述热熔体倒入模具中，浇铸成型并冷却至室温得到锭坯；将所述锭坯在室温下进行轧制处理；经轧制处理好的样品在保护气氛下进行退火处理，然后随炉冷却后制得所述铝空气电池含金属氧化物的阳极材料。4.根据权利要求3所述的铝空气电池含金属氧化物的阳极材料的制备方法，其特征在于，所述保护气氛为氮气或氩气。5.根据权利要求3所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞小花，袁亚，赵天宇，谢刚，谭皓天，王发强，沈庆峰，刘春侠，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：