[发明专利]一种铝空气电池阳极材料的制备方法

说明书

本发明公开一种铝空气电池阳极材料的制备方法，先按比例称取粉体材料锡、镓、镁、铝，称量好的材料用铝箔包裹后进行真空保存，将配置好的原料进行球磨混粉，混合粉末进行冷等静压，压制坯料进行真空干燥除气后再进行热等静压，得到铝空气电池阳极材料；本发明获得的阳极材料具有比传统铸造合金更高的致密度，有效避免了因电解液渗入电极基体内部而造成的电极使用寿命降低的问题，从而提高了铝空气电池阳极材料的利用率，同时该阳极合金具有更高的强度，改善了铝合金阳极材料在电池中的变形问题，产品性能得到进一步提高。

技术领域

本发明涉及一种铝空气电池阳极材料的制备方法，属于大功率化学电源新型阳极材料开发制备技术领域。

背景技术

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电阻过高从而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电池的长足发展和商业化。铝本身是一种极其活泼的金属当其暴露在空气中时，表面会形成一层致密的氧化膜。铝在电极极化过程中，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解质的接触，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。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。

传统的加工工艺是对铝基体和添加元素在熔炼炉中进行熔炼，这种方法制备出来的铝空气电池阳极材料氧化程度太大，整体材料的致密度不高，造成阳极材料发生严重的寄生腐蚀，大大降低了阳极材料的放电性能，使得阳极材料的利用率降低。同时传统熔炼方法制备出来的阳极材料强度不高，阳极板的工作环境十分复杂，很容易造成变形，从而影响阳极材料的放电性能。粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。

发明内容

本发明提供一种铝空气电池阳极材料的制备方法，包括以下步骤：在真空手套箱中，按比例称取粉体材料锡（Sn）、镓（Ga）、镁（Mg）、铝（Al），避免粉体材料被氧化，将称量好的材料用铝箔包裹后在真空干燥箱中进行真空保存；将配置好的原料进行球磨混粉；将球磨好的混合粉末放入冷等静压试验机的超高压容器中进行冷等静压，压制坯体的预压密度压制为最后所得复合材料密度的75%～80%，该密度范围下有利于除气阶段气体的溢出；压制坯料放入真空干燥箱进行真空干燥除气，除去坯料中的水蒸气、氢气、一氧化碳、二氧化碳等气体，从而避免坯料中出现气泡和裂纹；将样品放入热等静压超高压容器中进行热等静压，根据设置好的参数进行压制得到铝空气电池阳极材料。

所述真空手套箱中的温度为20~25℃，真空度为100~200Pa。

所述粉体材料的粒径为20～40μm，配置好的原料中各组成的质量百分比含量为：锡0.06～0.10%，镓0.06～0.10%，镁0.4～0.8%，余量为Al。

所述真空干燥箱真空保存的温度为-5~0℃，100~200Pa。

所述球磨的料球为氧化锆料球，转速为200～260rpm，料球大中小比例为3:4:3，球料比（m/M）为20～25，球磨罐装料量为50%～58%，球磨时间为4～8h，球磨温度为20～25℃。

所述冷等静压的压制温度为20～30℃，压力为350～450MPa，保压时间为30～50min。

所述真空干燥除气的真空度为100~200Pa，温度为100～200℃，时间为1～2h。

所述热等静压的压制温度为550～600℃，保护气氛为氩气气氛，压力为4～6MPa，保压时间为30～40min。

本发明相比现有技术具有如下优点：