[发明专利]一种用于改善铝-空气电池产物粒径的添加剂及应用

说明书

本发明公开了一种用于改善铝‑空气电池产物粒径的添加剂及应用，所述添加剂由纳米氧化铝、聚乙二醇(PEG)和低碳醇组成。所述聚乙二醇由聚合度为400、600、2000、4000中的一种或两种以上的聚乙二醇混合物组成，所述低碳醇为甲醇、乙醇、丙醇中的一种或两种以上的混合物。本发明的用于改善铝‑空气电池产物粒径的添加剂，具有成本低廉，安全性高，绿色环保等优点，而且不影响铝‑空气电池放电性能。产生的氢氧化铝的粒径在纳米级别，作为阻燃剂和大粒径阻燃剂相比，在聚合物中分散性好，机械性能高，相容性好，阻燃效果更加优异。对降低铝‑空气电池的原材料和使用成本，实现废物利用具有重要意义。

技术领域

本发明属于材料制备，具体来说涉及一种铝-空气电池产物添加剂，用于改善电池放电产物氢氧化铝的粒径。

背景技术

铝-空氢氧化铝具有阻燃、消烟和填充三大功能，燃烧时不产生有害气体，因此广泛应用于电线、日用品建筑材料、运输等塑料和橡胶制品中。然而氢氧化铝必须在高填充量(40％以上)时才能达到较好的阻燃效果，但大量填充后使高分子材料的加工流动性和物理机械性能下降。要解决这个问题，最有效的方法就是减小粒径，制备粒径在1μm以下的超微细氢氧化铝，以改善其在高分子材料中的分散性，提高机械性能。

铝-空气电池在放电过程中随着溶液中铝酸根离子浓度逐渐饱和，会析出大量氢氧化铝沉淀，沉淀的产生对电池电解液管理及电池性能都会造成不利影响，从而制约了铝-空气电池的商业化应用。

通过加入沉淀添加剂，改善铝-空气电池放电过程产生的沉淀的粒径，并及时将沉淀分离出来，不仅可以保持电池良好的放电性能，产生的沉淀也具有广阔的市场应用，有利于降低铝-空气电池原材料和使用成本，实现废物再利用。因此本发明研究意义重大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铝-空气电池产物添加剂，旨在改善产物氢氧化铝的粒径，使其达到纳米级别，以期满足市场应用，降低电池成本。其中纳米氧化铝作为晶种，起到促进氢氧化铝沉淀的作用。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于改善铝-空气电池产物粒径的添加剂，包括纳米氧化铝、聚乙二醇和低碳醇；所述低碳醇为甲醇、乙醇、丙醇中的一种或两种以上的混合醇；所述添加剂中纳米氧化铝、聚乙二醇和低碳醇的质量比为(0.01～0.1):(0.1～15):(10～25)。

所述添加剂中纳米氧化铝、聚乙二醇和低碳醇的质量比为(0.01～0.05):(0.5-5):(12～21)。

所述氧化铝的粒径为30nm-100nm；所述聚乙二醇的聚合度为400-4000。

所述添加剂于铝-空气电池电解液中的添加方式为铝-空气电池放电前、放电过程中或放电结束后的一种或两种以上。

所述添加剂中纳米氧化铝于电解液中的质量含量为0.01～0.1％，聚乙二醇于电解液中的质量含量为0.1％～15％，低碳醇于电解液中的质量含量为10％～25％。

所述添加剂中纳米氧化铝于电解液中质量含量优选为0.01％～0.05％，聚乙二醇于电解液中的质量含量优选为0.5％～5％，低碳醇于电解液中的质量含量优选为12％～21％。

纳米氧化铝含量过高会影响氢氧化铝的含量，且造成颗粒团聚现象；纳米氧化铝含量过低起不到晶种的效果。聚乙二醇的含量过高会导致溶液粘度增加，沉淀分散性差；聚乙二醇含量过低则起不到改善产物粒径的效果。而低碳醇若含量过高，则会降低溶液电导率，影响大电流放电性能；含量过低，则不具有改善粒径的作用。所述添加剂中纳米氧化铝在电解液中的质量含量优选为0.01％～0.05％，聚乙二醇的质量含量优选为0.5％～5％，低碳醇的质量含量优选为12％～21％。

所述电解质溶液在电池放电前为4M NaOH氢氧化钠水溶液；所述添加剂的加入方式为在铝-空气电池放电前、放电过程中或放电结束后的一种或两种以上。