[发明专利]一种铝电池用铝合金阳极材料热处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种长时间、大功率储备化学电源的阳极材料热处理方法：特指系一种铝电池用铝合金阳极材料热处理方法，制备的铝合金阳极材料可应用于铝-氧化银电池、铝-空气电池作为阳极材料。

技术背景

金属铝作为阳极材料，其电极电位负，在碱性介质中为-2.35V（vs SHE），比能量高、价格低廉、加工性能好且资源丰富，铝阳极重量比容量为2.98Ah/g，仅次于锂；而体积比容量为8.05Ah/cm³，高于其他所有金属材料，是理想的阳极材料，可广泛用于铝-空气电池、铝-氧化银电池。

铝为阳极的电化学电源较其他电池具有单体电压高、比能量高、能量密度大、可大流放电、安全性高等优点。如以铝合金为阳极，氧化银为正极的铝-氧化银电池，理论比能量达1090Wh/kg，实际比能量可达300～400Wh/kg，这一数值远高于当今各种电池的比能量。虽然Li/SOCl₂电池的比能量与此相当，但其安全性不好，这使它无法用于动力电池。比功率高，实际比功率达到50～200W/kg，比氢氧燃料电池的比功率高，这一特性显然是由铝电极所决定的。金属铝阳极电流效率大于96％，单体工作电压在电流密度为1000mA/cm²时仍可保持在1.6V左右，同时小电流放电时可长时间工作。Al/AgO电池安全性能好，具有阳极材料廉价且无毒无害，容易保存无需维护等优点。

铝合金作为阳极的Al-空气电池是一种新型高比能电池，具有高达300～400Wh/kg的实际比能量，远高于其他金属-空气，铝以其独特的优势，将成为金属-空气电池阳极的首选材料。铝-空气电池具有高比能、使用寿命长、安全无污染、资源丰富、成本低、激活时间短等特点，作为动力电源，已在欧美等发达国家用于通讯网络站等野外电源、水下舰艇、监视器、UUV和潜水设施的驱动电源及电动汽车的驱动电源。

已知的国外文献中，主要研究了铝合金阳极中添加合金元素主要包括如In、Bi、Mn、Mg、Zn、Ga、Sn、Sb、Pb、Cd、Tl、以及Hg等，如1985年A.Maimoni制备的BDW（Al-1Mg-0.1In-0.2Mn）的合金，在60℃4mol/L NaOH+1mol/L Al（OH）₃溶液中，开路电位为-1.78V（vs.汞∕氧化汞电极，Hg/HgO）,在600mA/cm²下的阳极极化电位为-1.56V，电流效率≤98%；Hunter等申请的Al-0.45Mn-0.085Sn的专利，在80℃25％KOH+3.5NaCl溶液中，在645mA/cm²下的阳极极化电位为-1.52V（vs.Hg/HgO），其电流效率≥98%.国内西南铝业公司研制的Al-Ga-In-Zn-Mg-Mn系列铝合金阳极，在80％4mol/LNaOH+2.8mol/NaAlO₂+缓蚀剂介质中，电流密度为620mA/cm²下的阳极极化电位为-1.55V（vs.Hg/HgO）,电流效率≥96%。然而上述专利或研究中涉及的铝合金阳极材料一方面大电流密度（≥600mA/cm²）工作电压不高，另一方面,铝合金阳极在实际电池环境中，析氢腐蚀速率大，实际利用率不高；铝合金阳极在实际使用前仅将其轧制后的板材进行去应力退火处理，热处理方法对电池用铝合金阳极材料性能的研究没有相关报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种工艺方法简单、操作方便、通过控制铝合金退火温度、退火时间，调节铝合金板材的组织形态和第二相的分布，获得稳定工作电位负、析氢速率低、腐蚀均匀的电化学综合性能优良的铝合金阳极材料的铝电池用铝合金阳极材料热处理方法。

本发明一种铝电池用铝合金阳极材料热处理方法，是将塑性变形后的铝合金于电阻炉中230-260℃保温3-6小时，取出空冷至室温。

本发明一种铝电池用铝合金阳极材料热处理方法，所述Al-Mg-Pb-Sn-Ga铝合金，按质量百分比，包括下述组分组成：

本发明一种铝电池用铝合金阳极材料热处理方法，塑性变形采用热轧工艺，热轧总变形量≥95%。