一种铝空气电池铝合金阳极金属板的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种铝空气电池铝合金阳极金属板的制备方法，属于铝空气电池电极领域。
【背景技术】
[0002]铝金属电极是铝空气电池的重要组成部分。现有铝空气电池主要采用纯铝或铝合金作为金属电极负极。无论是纯铝还是铝合金，都需要使用高纯度的铝金属。工业制铝主要采用电解氧化铝的方法，电解一吨铝所需成本在16000元以上，成本高，这是限制铝空气电池商业化的一个方面。
[0003]纯铝与氧气接触极易生成致密的氧化膜，用作电极时需要先消耗掉表面的氧化膜，降低电极活性，使电极钝化。同时，纯铝在强碱电解质中容易自腐蚀，引起电极极化，降低开路电压，并减少电池的容量。为此，可在纯铝中加入合金元素，使电极氧化膜形成缺陷，加快电极反应，并提高电极抗腐蚀性。
[0004]目前应用较多的有Al与Zn、B1、Te、In、Ga、Tl等二元合金系、Al-Ga-Mg和Al-1n-Mg等三元合金系、Al-Ga-B1-Pb、Al-Ga-Sn-Bi等四元合金系以及其他五元、六元合金系列。合金元素越多，电极的活性和抗腐蚀性越强，但多元合金系中包含的B1、Te、In、Ga等元素价格高，致使多元合金阳极的成本高。即使是二元合金系中，也只有锌的价格较低。但二元合金效果远低于多元合金，而且如锌这样的合金元素只能增强电极活性，对抗腐蚀性的提尚并不明显。
[0005]铝空气电池的电流效率跟电解质与金属电极板之间的比接触面积有关，增大金属电极与电解质的比接触面积可以增大电极放电强度。而现有铝空气电池阳极，电极表面光滑，金属电极与电解质之间的比接触面积为一定值，放电强度无法改变。
【发明内容】
[0006]本发明针对铝空气电池金属电极制作成本高昂，金属电极表面、电解质比接触面积不高、制备周期长等问题，提供一种利用工业铝加工得到的切肩作为原料、与电解质比接触面积大的铝合金阳极金属板的制备方法。
[0007]本发明提供的一种铝空气电池铝合金阳极金属板的制备方法，采用工业铝加工产生的铝肩为原料，经过排水除油、粉碎、与锌粉混合、压实成型、热处理、热喷涂后得到铝合金阳极金属板。
[0008]所述的铝空气电池铝合金阳极金属板的制备方法，包括以下步骤:
(1)排水除油:
将工业加工产生的铝肩回收后，进行除油、去杂质、甩干；
(2)粉碎:
经排水除油后的铝肩放入内置直径20~30mm合金钢钢球的球磨机内球磨2~3小时，将其粉碎均匀，得到铝肩颗粒；由于铝肩表面本身具有一层氧化膜，降低了电极活性，若将铝肩粉碎得很细，会进一步增大氧化膜面积，故球磨时间不宜太长，得到的铝肩颗粒直径应为2?4mm ；
(3)与锌粉混合:
将颗粒直径为100~120 ym的锌粉加入到铝肩颗粒中，混合搅拌均匀，铝、锌混合颗粒中锌粉的质量分数为0.09%~0.11% ；
(4)压实成型:
将步骤(3)所得的混合颗粒原料放在压力机的矩形模腔内，在170~200MPa下压制成型，制成截面为矩形、厚度为5~6mm、密度为2500~2600kg/m3的锌-铝肩板；
(5)热处理:
锌-铝肩板在490~510°C的温度下进行5小时的退火热处理；
(6)热喷涂:
在喷枪储料装置中设有铝、镓、锡、铋混合金属颗粒作为热喷涂喷枪的喷料，将其均匀地在锌-铝肩板表面上进行热喷涂。
[0009]所述热喷涂过程中，以铝(99.16wt%~99.30wt%)、镓(0.lwt%~0.12wt%)、锡(0.lwt%~0.12wt%)、祕(0.5wt%~0.6wt%)混合金属颗粒为喷料，颗粒平均直径1~1.2mm，选用口径为0.8-2.0mm喷枪，加热混合物颗粒至1000°C ~1200°C使其熔融后喷出，均匀地落在锌-铝肩板的大表面上，完整地在该表面上覆盖一层厚度为0.01-0.03mm的涂层。
[0010]对于一个阳极对应一个空气电极的电池组，也可以只喷涂两个大表面上的其中一个，并在安装时将该表面正对空气电极，从而保证作为阳极的铝肩板电极反应表面活性最尚O
[0011]—次喷涂过程中，所用混合金属颗粒喷料的质量为50~60g。对于批量生产，所述热喷涂过程中所加的铝、镓、锡、铋混合金属颗粒喷料应尽可能加满整个喷枪储料装置，以满足连续工作的需要，喷涂完一块锌-铝肩阳极板后再继续进行下一块阳极板的喷涂。
[0012]引出电极，即得到可作为铝空气电池阳极的金属极板。
[0013]上述方法制得的铝合金阳极金属板也可先用稀盐酸溶液洗刷或浸泡1~2次，以减小铝肩上氧化膜的厚度，提高电极放电性能。
[0014]本发明的有益效果:
1.利用金属切削加工形成的铝肩作为原材料，解决了废铝回收的问题，省去了铝肩再次电解加工的工艺，降低金属电极的制作成本。
[0015]2.由铝肩压制成型的铝肩板表面具有孔隙，与电解质的比接触面积大，增强了电极放电反应。
[0016]3.加入的合金兀素锌价格低廉，而嫁、锡、祕只需覆盖在电极表面，所需量小，且能有效提尚电极活性。
[0017]4.由于铝肩成本低，故可忽略腐蚀对电池容量的影响。
【具体实施方式】
[0018]以下通过具体实施例对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下实施例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换和变更，均应包含在本发明的范围内。
[0019]实施例1:铝空气电池铝合金阳极金属板的制备方法具备包括以下步骤:
I)将铝肩放入20%质量分数的碳酸氢钠溶液中浸泡30分钟，除去油渍，再用高压水枪喷水清洗铝肩杂质，在甩干机里甩干。
[0020]2)将铝肩放入直径30mm合金钢钢球的球磨机内球磨2小时，得到平均直径为4mm的均匀铝肩颗粒。
[0021]3)将149.865g铝肩颗粒与0.135g锌粉混合，锌粉占混合料的质量分数为0.09%，在搅拌机内混合搅拌15分钟，使其搅拌均匀。
[0022]4)将锌-招肩混合物颗粒放至压力机的10mmX 10mmX6mm正方形截面模腔内，在170MPa下压成厚度为6mm、密度为2500~2600kg/m3的锌-铝肩板。
[0023]5)对锌-铝肩板进行5小进的退火热处理，退火温度490°C。
[0024]6)用口径为0.8mm的火焰喷枪将平均颗粒直径为1mm、质量分数分别为99.3%、0.1%、0.1%、0.5%的铝、镓、锡、铋的混合金属粉粒加热至1000°C使其熔化后喷涂到锌-铝肩板的两个尺寸为10mmXlOOmm的其中一个面上，覆盖完全，厚度为0.0lmm ;混合粉粒的总质量为50g。
[0025]该阳极能用于一个阳极对应一个空气电极的电池组，且在安装时需将经热喷涂的表面正对于空气电极。
[0026]实施例2:铝空气电池铝合金阳极金属板的制备方法具备包括以下步骤:
I)用质量分数为30%碳酸氢钠溶洗刷铝肩3次，去除油渍，再用高压水枪喷水清洗铝肩杂质，在干燥的室内静置2天，晾干。
[0027]2)将铝肩放入直径25mm合金钢钢球的球磨机内球磨2.5小时，得到平均直径为3_的均匀铝肩颗粒。
[0028]3)将149.85g铝肩颗粒与0.15g锌粉混合，锌粉占混合料的质量分数为0.1%，在搅拌机内混合搅拌15分钟，使其搅拌均匀。
[0029]4)将锌-招肩混合物颗粒放至压力机的10mmX 120mmX5.5mm矩形截面模腔内，在180MPa下压成厚度为5.5mm、密度为2530~2600kg/m3的锌-铝肩板。
[0030]5)对锌-铝肩板进行5小时的退火热处理，退火温度500°C。
[0031]6)用浓度为25%的稀盐酸洗刷铝肩板I次，减少铝肩板上铝肩的表面氧化膜厚度。
[0032]7)用口径为1.0mm的等离子喷枪将平均颗粒直径为1.1mm、质量分数分别为99.2%、0.1%、0.1%、0.6%的铝、镓、锡、