碱性铝电池用合金阳极研究进展

在 电极不 参加 放 电时 ，能起 到一定 的缓 蚀作 用
１ ． 主 要 合 金 元 素 对 铝 阳极 性 能 的 影 晌 ２
通 过研 制 新 型 的 铝 合 金 阳极 和 电 解 质 的添 加 剂， 铝 阳极 电池 的取 的 了很 大 的 进展 。 为 了获 得 使 可 以工 业 化 生 产 的 铝 合 金 阳极 材 料 ，研 究 者 们从 铝合 金 阳极 的活 化机 理 ，合金 元 素 在 阳极 中 的作
摘 要 ：从 铝 电 池 合 金 阳极 的 活化 机 理 ，合 金 元 素 （ 土 金 属 ） 稀 ，热 处 理 Ｔ 艺 以 及 缓 蚀 剂 等 方 面 ，综 述 了罔 内外 钔 电池 合 金 阳极 的发 展 情 况 ，并 指 出 了铝 阳极 电池 的 发 展 方 向 。 关 键 词 ：碱 性 铝 电池 ： 铝 合金 阳极 ； 活 化 ； 缓 蚀 剂
以 达 到 理 论 电 极 电 位 。 而 一 旦 氧 化 膜 被 破 坏 ，导
认为 ，合 金 的表面 自由能越 低 ，Ａ 。 ， １ 膜厚 度越 小 ， ０ 金 属 与 表 面 氧化 物 膜 的结 合 也 越 弱 ，从 而 有 利 于 合金的均匀溶解 。１ ９ ９ ６年 ，ＡＭ． ｄ ｍ￣ ． Ａ ａＩ 等人在对 Ａ＿ ｌ Ｍｇ Ｃ — — ｒ Ｍｎ合 金 阳极 的腐蚀 研究 中提 出阳极 氧化 是 因 为起 传 导 作 用 的铝 氧 化 膜 溶 解 ， 阳极 钝 化 存 在
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《 铝加 工》
２０ ０ ８年第 ３期 总第 １２期 ８
学 术综论
碱性铝 电池用合金阳极研 究进 展
梁 叔 全 ，潘 安 强 ， 张 勇 ，毛 志 伟 ，贾 春 燕
（ 中南 大 学材 料 科 学 与 工 程 学 院 ，湖 南 长 沙 ４１ ０ ３） ０８
合 金 在 碱 性 和 中性 溶 液 中 的 活 化机 理 ，认 为 阳极
电流 是 由 通 过 氧 化 膜 的 电荷 传 输 速 度 所 控 制 的 。
１９ ９ ３年 ．Ｇ ｒａｐ Ｉ 出 了 表 面 自 由能 理 论 ，该 理 论 ａｒｐ ａ 提 ￣
化 膜 ，使 得 Ａ 处于 钝 化状 态 ，实 际 电位 正 移 ，难 ｌ
较 晚 ， 近 年 来 ，也 取 得 了 一 定 的 成 果
个 临 界 值 ，该 临界 值 与 温 度 有 关 。１ ９ ９ ８年 ，Ｄ ．
Ｄ Ｍａｄ ｎ ｌＩ等 研 究 了 Ａ ． ｃｏ ａｄ ｌ阳极 在 含 有 Ｎ ，Ｏ ａ 的 Ｓ
Ｎ Ｏ 中活 化 一 钝 化 机 理 。 Ｎ Ｏ 在 电 解 液 中 只 能 ａＨ ａＳ
用 和 影 响 以 及 电 解 质 的 缓 蚀 剂 方 面 做 了 大 量 卓 有
考虑 到 Ａ 合 金 阳极 既 要 具有 良好 的 电化 学 活 ｌ
性 ，又 要 提 高 材 料 的耐 腐 蚀 性 能 。为 了获得 理 想 的材 料 的性 能 ， 目前 ，铝 阳极 微 合金 化 目前 应 用
成效 的研究 １１ 铝 合金 阳极 活化机 理 ．
铝合金阳极活化 理论的正式提 出是 ＡＲ Ｄ ｓｉｌ ．． ｅｐｃ】
提 出 的 “ 逆 ”或 “ 促 进模 型 ” 理 论 在 随 后 场 场
合金 元 素 Ｂ， ｈ等 形 成 低共 熔 混 合 物 ．破 坏 表 面 ｉＰ
一
致 大 量 析 氢 ，腐 蚀 加 剧 ，影 响 电池 正 常 工 作 。如
何 解 决好 优 良的 电化 学 性 能 和 耐 腐 蚀 性 能 这 两 个 相 互 矛盾 的制 约 点 ，一 直 是 国 内外 学 者 研 究 的重
点 和 难 点
１ 铝 合 金 阳极研 究进 展
国外 在 １ ９世 纪 中页 就 开 始 了该 领 域 的 研 究 ， 很 多 技 术 也 已得 到 了应 用 。我 国 的研 究 起 步相 对
的最 多 的一 种方 法 。研 究 的合金 元素 有 Ｇ ， ｎ Ｍｇ ａ Ｉ， ，
Ｍｎ Ｓ ， ｎ以 及 稀 土 元 素 等 。 Ｇ ａ元 素 对 铝 阳极 的 影 响 ，主要 表 现 在改 变 纯 晶粒 在 溶 解 过 程 中存 在 的 各 向异性 ，从 而使铝 阳极 腐蚀 均匀 Ｉ ｓ ］ ；其 次 ，Ｇ ａ与
３ ３ ｈ ｍ ．电 化学 当量 分 别 为 ３ ６ ． ，０ ２ ｈ 。 ． Ａ／ ８ ｃ ． ，２ ０ ． Ａ ／ ８ ２ ８ ｇ
的研究 中 ．１８ ９ ４年 ，Ｍ． ． Ｅ ｏ ｌ等 人提 了 “ Ｃ Ｒ Ｄ ｕＩ 溶
解 一 再 沉 积 ” 机 理 ， 其 机 理 可 解 释 为 ：相 对 于 Ａ ｌ 为 阴极 的 阳 离 子 和 Ａ 发 生 电 化 学 交 换 反 应 而百度文库沉 积 ｌ 到 Ａ 表 面 ，这 个 交 换 反 应 局 部 分 离 Ａ 上 的氧 化 ｌ ｌ
中图 分 类 号 ：Ｔ ４ ． ＧＩ６ ２
文献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ： ｌ０ — ８ ８２ ０ ）３ ０ ｌ一 ４ ０ ５ ４ ９ （ ８０ — ０ ｌ０ ０
铝是 一 种 高 密度 的能 量 载体 ，其 体 积 比容 量 为 ８１Ａ ／ｍ ， ． ｈｃ ０ 电化 学 当量 为 ２９ Ａ ／ ；而其 它 电极 ． ｈｇ ８ 材 料 Ｌ ， ， ｎ的体 积 当 量 分 别 为 ２０ ｉ Ｍｇ Ｚ ．６，５ ８ ， ．５
此 外 ．金 属 铝 来 源 广 泛 ，储 量 丰 富 ，价 格 低 廉 ， 易 于加 丁 成 型 ．没有 环 境 污染 。以上 优 点 使 得 铝
成 为 开 发 电池 的 理 想 电极 材 料 。 在 实 际 应 用 中 ． 铝 表 面 易 形 成 一 层 致 密 的 氧
膜 ， 而 使 铝 的 电 位 向很 负 的 方 向 移 动 ，实 现 活 从 化 １ ８ ９ ７年 ．ＣＤＳ Ｕ Ｋ３等 人研究 并提 Ｇ — ｌ ． ．Ｔ Ｃ Ｉ ． １ ａ Ａ