一种降低湿态贮存期间铝电极腐蚀的方法

本发明属于化学电源，具体涉及一种降低开路湿态贮存期间铝电极腐蚀的方法。

背景技术：

1、铝/空气电池具有高比能量、高干态贮存寿命等优点，在储备电源、备用电源等领域具有广阔的应用前景。但铝电极在电解液中容易发生腐蚀析氢，导致铝电极容量降低并产生易燃易爆的氢气，尤其是在湿态贮存(指铝电极仍浸没在电解液中)期间，铝电极腐蚀析氢反应更加剧烈，导致铝/空气电池容量大幅降低，且存在安全隐患。

2、现有解决方案主要是合金化等措施，可降低铝电极放电时的腐蚀析氢速率，但其开路湿态贮存期间的腐蚀析氢仍较剧烈。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种降低铝/空气电池湿态贮存期间铝电极腐蚀的方法。铝电极活泼性较高，在水溶液中，尤其是碱性水溶液中容易发生腐蚀析氢反应。在电池放电期间，由于铝电极工作电位正移，铝电极腐蚀降低，但在开路湿态贮存期间，铝电极发生严重的腐蚀反应，导致铝电极容量大幅降低。锌由于其活泼性稍低、电极电位比铝电极较正、锌电极析氢过电位高等因素，使得其腐蚀析氢速率远低于铝电极。本发明提出铝电极与防腐电解液协同作用的方法降低铝电极开路湿态贮存期间的腐蚀，在初始铝电极表面镀覆致密的锌层，或在放电后进行开路湿态贮存期间铝与溶液中的含锌离子在沉积诱导剂的作用下发生氧化还原反应在铝电极表面原位生长一层致密的锌层，可有效降低开路湿态贮存期间铝电极的腐蚀速率。具体通过以下技术方法来实现：

2、本发明提供一种湿态贮存期间铝电极防腐液，包括沉积诱导剂、析氢抑制剂的碱性水溶液。

3、进一步地，上述技术方案中，防腐液包括含锌离子；所述沉积诱导剂为三乙醇胺、四烷基氢氧化铵、聚乙烯醇、洋茉莉醛、茴香醛、香草醛、藜芦醛、3-苄基吡啶嗡-3-羧酸盐、环氧氯丙烷与有机胺或咪唑的缩聚物、聚乙烯亚胺、聚乙烯亚胺衍生物、聚胺砜水溶性高分子、硫脲、硫脲衍生物、1-乙基-3-甲基咪唑双氰胺盐中的一种或两种及两种以上；所述析氢抑制剂为锡酸钠、锡酸钾中的一种或两种及两种以上；所述含锌离子为锌酸根、[zn(nh3)4]2+、锌咪唑配离子、锌咪唑衍生物配离子、锌三乙胺配离子、锌三乙醇胺配离子中的一种或两种及两种以上。

4、进一步地，在上述技术方案中，所述沉析抑制剂浓度为0.001～1mol/l；有机胺优选二甲胺、二甲氨基丙胺、乙二胺；所述析氢抑制剂浓度为0.01～1mol/l；所述含锌离子浓度为0.01-2mol/l，优选为0.1-1mol/l。

5、一种降低湿态贮存期间铝电极腐蚀的方法，包括步骤如下：将铝电极或表面镀覆有锌层的铝电极放入上述的防腐液中。

6、进一步地，上述技术方案中，表面镀覆有锌层的铝电池的镀覆方法为电镀、热镀、化学镀中的一种。

7、进一步地，上述技术方案中，锌层为致密非多孔的锌层，锌层孔隙≤1个/cm2，厚度为5～500μm，优选为100～300μm。

8、进一步地，上述技术方案中，防腐液和铝电极上总锌含量为0.1-3mol/l。

9、又进一步地，上述技术方案中，含锌离子为锌酸根、[zn(nh3)4]2+、锌咪唑配离子、锌咪唑衍生物配离子、锌三乙胺配离子、锌三乙醇胺配离子中的一种或两种及两种以上，浓度为0.01-2mol/l，优选为0.1-1mol/l。

10、进一步地，上述技术方案中，沉积诱导剂为三乙醇胺、四烷基氢氧化铵、聚乙烯醇、洋茉莉醛、茴香醛、香草醛、藜芦醛、3-苄基吡啶嗡-3-羧酸盐、环氧氯丙烷与有机胺或咪唑的缩聚物、聚乙烯亚胺、聚乙烯亚胺衍生物、聚胺砜水溶性高分子、硫脲、硫脲衍生物、1-乙基-3-甲基咪唑双氰胺盐中的一种或两种及两种以上，浓度为0.001～1mol/l。

11、进一步地，上述技术方案中，有机胺包括二甲胺、二甲氨基丙胺、乙二胺。

12、进一步地，上述技术方案中，析氢抑制剂为锡酸钠、锡酸钾中的一种或两种及两种以上，浓度范围为0.01～1mol/l。

13、进一步地，上述技术方案中，碱性水溶液包括溶质氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾溶液中的一种或两种及两种以上，浓度为0.1～14mol/l。

14、本发明有益效果

15、本发明提出铝电极与防腐电解液协同作用的方法降低铝电极开路湿态贮存期间的腐蚀，在初始铝电极表面镀覆致密的锌层，或在放电后进行开路湿态贮存期间铝与溶液中的含锌离子在沉积诱导剂的作用下发生氧化还原反应在铝电极表面原位生长一层致密的锌层，可有效降低开路湿态贮存期间铝电极的腐蚀速率。本发明提供一种降低铝/空气电池湿态贮存期间铝电极腐蚀的方法，具有操作简便、效果显著的优点。

技术特征：

1.一种湿态贮存期间铝电极防腐液，其特征在于，所述防腐液包括沉积诱导剂、析氢抑制剂的碱性水溶液。

2.根据权利要求1所述防腐液，其特征在于，所述防腐液包括含锌离子；所述沉积诱导剂为三乙醇胺、四烷基氢氧化铵、聚乙烯醇、洋茉莉醛、茴香醛、香草醛、藜芦醛、3-苄基吡啶嗡-3-羧酸盐、环氧氯丙烷与有机胺或咪唑的缩聚物、聚乙烯亚胺、聚乙烯亚胺衍生物、聚胺砜水溶性高分子、硫脲、硫脲衍生物、1-乙基-3-甲基咪唑双氰胺盐中的一种或两种及两种以上；所述析氢抑制剂为锡酸钠、锡酸钾中的一种或两种及两种以上；所述含锌离子为锌酸根、[zn(nh3)4]2+、锌咪唑配离子、锌咪唑衍生物配离子、锌三乙胺配离子、锌三乙醇胺配离子中的一种或两种及两种以上。

3.一种降低湿态贮存期间铝电极腐蚀的方法，其特征在于，包括步骤如下：

4.根据权利要求3所述降低湿态贮存期间铝电极腐蚀的方法，其特征在于，所述防腐液和铝电极上总锌含量为0.1-3mol/l。

5.根据权利要求3所述降低湿态贮存期间铝电极腐蚀的方法，其特征在于，所述表面镀覆有锌层的铝电池的镀覆方法为电镀、热镀、化学镀中的一种。

6.根据权利要求3所述降低湿态贮存期间铝电极腐蚀的方法，其特征在于，所述锌层为致密非多孔的锌层，厚度为5～500μm，优选为100～300μm。

7.根据权利要求3所述降低湿态贮存期间铝电极腐蚀的方法，其特征在于，所述含锌离子为锌酸根、[zn(nh3)4]2+、锌咪唑配离子、锌咪唑衍生物配离子、锌三乙胺配离子、锌三乙醇胺配离子中的一种或两种及两种以上，浓度为0.01-2mol/l，优选为0.1-1mol/l。

8.根据权利要求3所述降低湿态贮存期间铝电极腐蚀的方法，其特征在于，所述沉积诱导剂为三乙醇胺、四烷基氢氧化铵、聚乙烯醇、洋茉莉醛、茴香醛、香草醛、藜芦醛、3-苄基吡啶嗡-3-羧酸盐、环氧氯丙烷与有机胺或咪唑的缩聚物、聚乙烯亚胺、聚乙烯亚胺衍生物、聚胺砜水溶性高分子、硫脲、硫脲衍生物、1-乙基-3-甲基咪唑双氰胺盐中的一种或两种及两种以上，浓度为0.001～1mol/l；有机胺优选二甲胺、二甲氨基丙胺、乙二胺。

9.根据权利要求3所述降低湿态贮存期间铝电极腐蚀的方法，其特征在于，所述析氢抑制剂为锡酸钠、锡酸钾中的一种或两种及两种以上，浓度为0.01～1mol/l。

10.根据权利要求3所述降低湿态贮存期间铝电极腐蚀的方法，其特征在于，所述碱性水溶液，包括溶质氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾溶液中的一种或两种及两种以上，浓度为0.1～14mol/l。

技术总结
本发明公开了一种降低开路湿态贮存期间铝电极腐蚀的方法，属于化学电源技术领域；本发明提出铝电极与防腐电解液协同作用的方法降低铝电极开路湿态贮存期间的腐蚀，在初始铝电极表面镀覆致密的锌层，或在放电后进行开路湿态贮存期间铝与溶液中的含锌离子在沉积诱导剂的作用下发生氧化还原反应在铝电极表面原位生长一层致密的锌层，可有效降低开路湿态贮存期间铝电极的腐蚀速率。

技术研发人员：王二东,燕召,高建新
受保护的技术使用者：中国科学院大连化学物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12