一种活泼金属可逆电极的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种活泼金属可逆电极的制备方法，在可逆电极的制备过程中，通过绿色有机溶剂作为添加剂降低活泼金属与水中活泼氢的反应以及提高氢超电势，从而降低活泼金属电极的副反应；其中活泼金属为铝，添加剂为二甲基亚砜或聚乙二醇。本发明专利技术通过DMSO或PEG这两种绿色溶剂的添加，可以有效降低活泼金属与水中活泼氢的反应以及提高氢超电势，通过提高氢超电势的方法来消除铝电极极化等导致电极不可逆的问题；本发明专利技术制备得到的可逆电池的电动势稳定，铝电极表面光亮呈银白色，本发明专利技术可以安全、方便以及有效的降低活泼金属产生副反应，消除极化现象。消除极化现象。

【技术实现步骤摘要】
一种活泼金属可逆电极的制备方法


[0001]本专利技术属于可逆电极制备
，尤其是涉及一种通过添加剂降低活泼金属电极副反应的活泼金属可逆电极的制备方法。

技术介绍

[0002]可逆电池的电动势的测量是通过电化学方法得到相应的热力学函数ΔG、ΔH、ΔS、Ksp、Kw等的一种重要方法，也是利用离子选择性电极测量电解质溶液中离子活度的有效方法。使用该方法的关键是保证电池在测量过程中保持可逆性或者电池反应处于平衡状态，这就要求组成该电池的两个电极均为可逆电极，测量过程电极反应处于可逆状态，电极不会产生极化现象。现行的可逆电池体系中电解质溶液多为水溶液体系，这样的电解质溶液体系有较好导电能力，然而对于活泼金属(如铝等)的电极却需要克服活泼金属产生副反应等极化反应的难题，如金属铝比较活泼，其标准可逆电极电势为
‑
1.66伏，会与溶剂水发生置换反应，生成氢气；另外，由于所制备的金属会含有其它金属杂质，这是电极表面形成微电池的一个重要因素，这些直接影响了电极的可逆性，产生电极极化的因素是可逆电池需要克服的难题。
[0003]目前，业内对于二次电池中活泼金属锌电极的充放电循环次数研究比较多，而且多数集中在如何抑制枝晶的形成，提高电池的循环稳定性，而在可逆电极中，为了解决锌电极副反应的难题，目前通用解决的办法是采用将锌棒汞齐化的方法来减少锌电极上的副反应。如将锌棒放在饱和硝酸亚汞溶液中浸渍完成锌汞齐化，由于氢在汞上的析出超电势比较高，避免锌电极与水中的质子发生副反应的目的。然而，该方法涉及汞的毒性、操作要求比较高以及电极的保存、后处理比较麻烦等难题，应用影响较大。因此，如何找到一种安全、方便以及有效的降低活泼金属产生副反应，消除极化现象，得到一种活泼金属可逆电极的方法是本专利技术待解决的一个难题。
[0004]对于可逆电极中，金属铝的副反应等电极极化难题，目前还没有一种行之有效的解决方案。本专利技术申请人在研究中发现通过合适的电解质溶液添加剂可以降低活泼金属与水的副反应，同时通过改变水溶剂的组成改变氢在活泼金属上的超电势可以克服活泼金属对氢的反应。二甲基亚砜(DMSO)、聚乙二醇(PEG)是对无机盐有着良好溶解性的绿色有机溶剂，其对降低活泼金属与水中活泼氢的反应以及改变铝电极上氢的超电势有着重要作用，因此，本专利技术拟通过DMSO或PEG和水作为混合溶剂溶解铝的无机盐与活泼金属铝片构成铝电极，通过降低溶剂中质子的活性及改变氢超电势的方法来消除铝电极极化的方法得到金属铝可逆电极。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种通过绿色有机溶剂的添加剂降低活泼金属可逆电极副反应的活泼金属可逆电极的制备方法。
[0006]一种活泼金属可逆电极的制备方法，其特征在于：在可逆电极的制备过程中，通过
绿色有机溶剂作为添加剂降低活泼金属与水中活泼氢的反应以及提高氢超电势，从而降低活泼金属电极的副反应；其中活泼金属为铝，添加剂为二甲基亚砜或聚乙二醇。
[0007]作为优选，所述活泼金属可逆电极的制备方法，包括下述步骤：
[0008](1)将铝电极片进行预处理，除去表面杂质；
[0009](2)在水中添加二甲基亚砜或聚乙二醇；
[0010](3)用步骤(2)的混合液将无机盐溶解，配成电解质溶液；
[0011](4)取上述电解质溶液与铝电极片在电极池中组装铝电极；
[0012](5)将上述铝电极作为负极与其他可逆电极组装成可逆电池，测试其性能。
[0013]作为优选，所述无机盐为氯化铝或硫酸铝。
[0014]作为优选，添加剂二甲基亚砜与水的体积比为1：9或2：8或3：7或4：6。即V
DMSO
：V
水
＝1：9或2：8或3：7或4：6。
[0015]作为优选，添加剂聚乙二醇与水的体积比为1：9或2：8或3：7或4：6。即V
PEG
：V
水
＝1：9或2：8或3：7或4：6。
[0016]作为优选，所述聚乙二醇为聚乙二醇200(PEG200)或聚乙二醇400(PEG400)。
[0017]作为优选，所述活泼金属可逆电极的制备方法，包括下述步骤：
[0018](1)分别用砂皮打磨和稀硫酸处理铝电极片，使之呈光亮；
[0019](2)取V
PEG
：V
水
＝3：7或者V
DMSO
：V
水
＝3：7的混合液100ml；
[0020](3)上述混合液中加入硫酸铝或者氯化铝x摩尔，得到相应的y mol/L硫酸铝或氯化铝溶液；
[0021](4)取上述硫酸铝或氯化铝溶液与铝电极片在电极池中组装铝电极；
[0022](5)将上述铝电极与其他可逆电极Z组装成可逆电池；用电位差计测定其电动势，观察其稳定性，以及铝电极的表面状态。
[0023]作为优选，所述的x＝0.001～0.02，y＝0.01～0.2。
[0024]作为优选，所述的可逆电极Z为0.1mol/L的硫酸铜为电解质的铜电极、饱和甘汞电极、0.1mol/L甘汞电极中的一种。
[0025]本专利技术的技术效果在于：
[0026]本专利技术通过DMSO或PEG这两种绿色溶剂的添加，可以有效降低活泼金属与水中活泼氢的反应以及提高氢超电势，通过提高氢超电势的方法来消除铝电极极化等导致电极不可逆的问题；本专利技术制备得到的可逆电池的电动势稳定，铝电极表面光亮呈银白色，本专利技术可以安全、方便以及有效的降低活泼金属产生副反应，消除极化现象。
具体实施方式
[0027]下面通过实施例，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明，这些实施例是对本专利技术的说明而作，不是对本专利技术的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0028]实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
[0029]实施例1
[0030]分别用砂皮打磨和稀硫酸处理铝电极片，使之呈光亮；另取V
PEG400
：V
水
＝3：7的混合
溶剂100ml，加入硫酸铝3.42克溶解，得到0.1M的硫酸铝溶液；取该溶液与铝电极片在电极池中组装铝电极；将该电极与以0.1M的硫酸铜为电解质的铜电极组装成可逆电池；用电位差计测定其电动势，观察其稳定性，以及铝电极的表面状态。
[0031]测定结果电动势为2.03822V，连续测定30分钟，电动势基本不变，测量值在0.0001V范围变动，铝电极表面光亮呈银白色，表面状态基本没有变化。
[0032]实施例2
[0033]分别用砂皮打磨和稀硫酸处理铝电极片，使之呈光亮；另取V
DMSO
：V
水
＝3：7的混合溶剂100ml，加入三氯化铝1.333克溶解，得到0.1M的三氯化铝溶液；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种活泼金属可逆电极的制备方法，其特征在于：在可逆电极的制备过程中，通过绿色有机溶剂作为添加剂降低活泼金属与水中活泼氢的反应以及提高氢超电势，从而降低活泼金属电极的副反应；其中活泼金属为铝，添加剂为二甲基亚砜或聚乙二醇。2.根据权利要求1所述活泼金属可逆电极的制备方法，其特征在于包括下述步骤：(1)将铝电极片进行预处理，除去表面杂质；(2)在水中添加二甲基亚砜或聚乙二醇；(3)用步骤(2)的混合液将无机盐溶解，配成电解质溶液；(4)取上述电解质溶液与铝电极片在电极池中组装铝电极；(5)将上述铝电极作为负极与其他可逆电极组装成可逆电池，测试其性能。3.根据权利要求2所述活泼金属可逆电极的制备方法，其特征在于：所述无机盐为氯化铝或硫酸铝。4.根据权利要求2所述活泼金属可逆电极的制备方法，其特征在于：添加剂二甲基亚砜与水的体积比为1：9或2：8或3：7或4：6。5.根据权利要求2所述活泼金属可逆电极的制备方法，其特征在于：添加剂聚乙二醇与水的体积比为1：9或2：8或3：7或4：6。6.根据权利要求2所述活泼金属可逆电极的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文清，祝根平，来国桥，胡自强，
申请(专利权)人：杭州师范大学，
类型：发明
国别省市：