铝-空气电池铝合金阳极电化学性能研究

Aluminum air battery is the first choice for the future electric vehicle batteries, because of its high energy density. In this project, we research on electrochemical properties of Aluminum alloy anode in the Aluminum air battery based on of our previous work in order to solve the easy generation of the destiny oxide film and hydrogen evolution reaction on the surface of Aluminum alloy anode. The effect the preparation and processing technology of multivariate alloy anode on its properties. Dissolving mechanism research of Aluminum alloy anode in the solution medium is carried out. It can significantly reduce the anode passivation and the rate of hydrogen evolution through the project research, which provides theoretical basis for industrial application of Aluminum air battery。

铝-空气电池具有很高的能量密度，是未来电动汽车动力电池的首选。本项目是在课题组前期工作基础上针对铝-空气电池铝合金阳极易形成致密的氧化膜，且铝与电解质介质发生析氢反应，开展铝-空气电池铝合金阳极电化学性能研究。项目主要研究铝-空气电池中多元铝合金阳极的制备、铝合金阳极加工工艺对其性能的影响、铝合金阳极电极过程动力学、铝合金阳极溶解机理研究。通过本项目研究可以极大地减少阳极钝化和析氢率，为铝-空气电池产业化应用提供理论基础。

本项目针对铝空气电池阳极材料在应用过程中出现的电化学活性降低、析氢自腐蚀严重、合金元素的作用机理不明确等问题，以铝空气电池的铝合金阳极的高性能利用为目标，开发了高效的铝合金阳极材料。项目由简到繁逐步推进，先后进行了Al-X二元合金的制备及其性能的研究，并选取一些合适的合金元素In、Bi、Ce、Mg等元素；而后进行了三元、四元、五元铝合金的制备及性能研究，得到电化学性能及放电性能较优异的多元铝合金阳极；并在此基础上研究了热处理方式对多元铝合金性能的影响；为了进一步改善铝合金阳极的性能，还研究了电解液缓蚀剂及阳极体系氧化物添加剂对阳极性能的影响规律及机理。利用电化学研究方法Tafel曲线、EIS曲线，析氢腐蚀和自腐蚀分析、蓝电放电性能研究等手段对铝合金阳极的电化学性能和放电性能进行了系统研究，并利用SEM、EMPA等一系列手段对铝合金阳极放电前后的形貌及元素含量进行了深入细致表征，并与铝合金阳极的电化学性能和放电进行关联，探讨了各合金元素或添加剂在电池放电过程中的作用机理。获得了铝-空气电池铝合金阳极的关键制备技术及基础参数，制备出电化学性能良好、放电性能较优异的铝空气电池多元铝合金阳极。得到的铝合金阳极可以有效消除阳极电化学反应时产生的钝化膜、降低氧化膜电阻，形成低温共熔体合金，使铝合金阳极活化，同时降低自腐蚀速度，提高工作电压，增加阳极材料的比能量等。项目研究所得到的参数、制备方法以及深入的分析不仅为铝空气电池高性能铝合金阳极的开发提供了重要的实验数据和理论基础，同时丰富了铝合金阳极在放电过程中合金元素作用机理的理论基础，在新能源开发和应用领域具有十分重要的作用。