电解液组成对铝合金阳极性能的影响

论文摘要

铝系列电池具有高比能量的优势,受到人们的普遍关注。但是在碱性溶液中高性能的铝阳极一直未得到广泛地应用,其中一个重要原因便是铝阳极存在着自腐蚀、铝酸盐等诸多问题,使电池性能指标难以满足现实需求。所以探索碱性电解质中添加剂对铝阳极电化学性能的影响,具有一定的理论意义和实用价值。本文以4mol·L-1NaOH+3mol·L-1NaAlO2的电解液体系作为基础电液体系。首先,研究了NaF对基础电液体系粘度的影响。利用NXS-11A型旋转粘度计测量在不同NaF浓度、不同温度条件下的电解液粘度。结果表明在低温条件（25℃）下,加入NaF对粘度影响比较明显,但是在高温条件（85℃）下,对粘度没有显著影响;然后,研究了在基础电解液中添加Na2SnO3,In（OH）3以及Na2SnO3和In（OH）3混合物等物质对铝合金电极的析氢速率及电化学性能的影响。通过改变电解液温度,来测试各种缓蚀剂在不同温度下对电极析氢及电化学性能的影响;改变Na2SnO3,In（OH）3浓度来测量对铝电极析氢速率和电化学性能的影响,并求得最佳的添加剂浓度。用排水法测试铝合金电极的析氢速率,利用CHI-660A电化学工作站测试铝合金电极的电化学性能。结果表明,Na2SnO3和In（OH）3可以在铝合金表面形成并覆盖一层稀松的网状物,能很好的阻止铝合金电极析氢反应,起到缓蚀作用;通过电化学测试可以看出Na2SnO3和In（OH）3对铝合金电极的电化学性能影响比较小。从电化学性能和析氢性能综合判定缓蚀效果最好的是在电解质体系中单独加入缓蚀剂In（OH）3,最佳加入量是0.005 mol·L-1。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 铝合金阳极系列
• 1.1.1 二元合金
• 1.1.2 三元合金
• 1.1.3 四元合金
• 1.1.4 五元合金
• 1.1.5 六元合金
• 1.2 主要合金元素对铝合金阳极性能的影响
• 1.2.1 合金元素Ga
• 1.2.2 合金元素In
• 1.2.3 合金元素Sn
• 1.2.4 合金元素Mg 和Mn
• 1.2.5 合金元素Bi 和Pb
• 1.2.6 合金元素Zn
• 1.2.7 合金元素Ti、Zr、B、N、RE
• 1.2.8 杂质元素Fe和Si
• 1.2.9 杂质元素Cu
• 1.3 铝合金阳极合金元素选择原则
• 1.3.1 键参数函数原则
• 1.3.2 低共熔体原则
• 1.3.3 高氢过电位原则
• 1.3.4 降低铝氧化膜原则
• 1.3.5 提高铝合金耐腐蚀性能原则
• 1.4 电解液成分对铝合金阳极性能的影响
• -'>1.4.1 Cl^-
• 4-或In³⁺)'>1.4.2 In（III）(如In（OH）^4-或In³⁺)
• 3^2-'>1.4.3 SnO₃^2-
• 1.4.4 复合添加剂
• 1.5 缓蚀剂选用原则
• 1.6 本论文的研究内容及意义
• 第二章 研究方法
• 2.1 原理
• 2.2 主要试验仪器和药品
• 2.2.1 仪器
• 2.2.2 药品
• 2.3 试样制备
• 2.3.1 铝合金阳极熔炼
• 2.3.2 析氢测试试样的制备
• 2.3.3 电化学测试试样制备
• 2.3.4 溶液配制
• 2.3.5 电解液粘度测试
• 2.3.6 析氢量测试
• 2.3.7 电化学测试
• 2.3.8 合金试样的腐蚀形貌观察及能谱分析
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 电解液粘度分析
• 3.2 析氢性能分析
• 2SnO₃浓度对析氢速率的影响'>3.2.1 Na₂SnO₃浓度对析氢速率的影响
• 3浓度对析氢速率的影响'>3.2.2 In（OH）₃浓度对析氢速率的影响
• 3.2.3 复合缓蚀剂的加入
• 3.3 电化学分析
• 3.4 扫描电镜照片及能谱图分析
• 第四章 结论
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢