CN105140595B

CN105140595B - 一种电解液缓蚀剂、铝空气电池用电解液及铝空气电池

Info

Publication number: CN105140595B
Application number: CN201510561491.1A
Authority: CN
Inventors: 马景灵; 文九巴; 朱宏喜; 王喜然; 姚怀; 熊毅; 任凤章; 祝要民; 刘淑英
Original assignee: Henan University of Science and Technology
Current assignee: Henan University of Science and Technology
Priority date: 2015-09-06
Filing date: 2015-09-06
Publication date: 2018-01-09
Anticipated expiration: 2035-09-06
Also published as: CN105140595A

Abstract

本发明公开了一种电解液缓蚀剂、铝空气电池用电解液及铝空气电池，所述电解液缓蚀剂是薰衣草精油的乙醇溶液，其中薰衣草精油的体积百分含量为10％～60％。薰衣草精油的主要成分包括芳樟醇、乙酸芳樟酯、桉树脑、β‑罗勒烯、萜‑4‑醇和樟脑，所含基团分子中存在孤对电子，基团中的氧原子通过孤对电子吸附在金属表面形成不溶性的络合物层，使金属表面与水溶液隔开，起到缓蚀作用。本发明采用从植物中提取的薰衣草精油与乙醇配制的电解液缓蚀剂是一种新型绿色环保缓蚀剂，具有成本低、低毒或无毒、无环境污染等优点，添加至电解液中能显著降低铝阳极的自腐蚀速率并提高其电化学性能，具有良好的经济效益和环境效益。

Description

一种电解液缓蚀剂、铝空气电池用电解液及铝空气电池

技术领域

本发明属于铝空气电池技术领域，具体涉及一种电解液缓释剂，同时还涉及一种铝空气电池用电解液及使用该电解液的铝空气电池。

背景技术

金属空气电池是新一代绿色蓄电池，它制造成本低、比能量高、原材料可回收利用，性能优越。目前研究较多的金属空气电池有锌空气电池、铝空气电池和锂空气电池等，与产业化最接近的只有锌空气电池。在电位序中，铝比锌更活泼，可以获得较高的电池电压；一个铝原子可以释放出三个电子，而一个锌原子释放出两个电子，铝可提高电池的能量；此外，铝储量丰富、价格低廉，故铝空气电池的研究进展十分迅速，是一种很有发展前途的空气电池。

铝空气电池，是以铝与空气作为电池材料的一种新型电池。铝作为空气电池的阳极材料有其独特的优点：电化学当量高，铝的电化学当量为2980A·h/kg，为除锂外最高的金属；电极电位较负，在碱性溶液中其标准电极电位为-2.35V(vs.SHE)，对阳极材料来说，电位越负越好，电池能提供更大的电动势；铝的资源丰富，价格低廉。目前，空气电池用铝阳极材料与锌阳极材料相比，存在的首要问题是：铝在碱性溶液中自腐蚀很严重，造成阳极利用率大大降低，阻碍了铝空气电池的商业化应用。研究人员通过微合金化开发出新型铝阳极材料，以及添加相应的电解液缓蚀剂，可减小铝的自腐蚀速率。铝空气电池阳极材料常用的合金化元素主要有锌、镁、稼、铟、锡、铅、汞、铋等。这些元素添加到铝中形成三元、四元等多元合金。

铝空气电池由铝阳极、空气阴极和电解液组成；在放电过程中，空气中的氧气通过空气阴极进入电解液到达反应界面发生还原反应而释放出电能。电解液一般为碱性溶液，如氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液；早期的研究多采用氢氧化钾溶液，从放电产物的再回收利用方面考虑，目前多使用氢氧化钠溶液。因铝在强碱性溶液中的自腐蚀速率很大，因此需要在碱液中添加一些抑制剂来减缓铝阳极的自腐蚀。现有技术中，普遍使用的多是无机缓蚀剂，如NaSnO₃、In(OH)₃、Ga(OH)₃、K₂MnO₄等。大多数的无机缓蚀剂虽然能够一定程度上减小铝阳极所用铝合金材料的自腐蚀速率，但往往是以牺牲阳极活性为代价的；且无机腐蚀剂多为化学合成，制备成本高，价格昂贵，某些组分可能会造成环境污染，对人类有一定的毒害作用，不符合环保要求。因此，寻求一种新型绿色环保的电解液缓蚀剂，降低铝阳极的自腐蚀速率并提高铝空气电池的电化学性能，具有重大意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种电解液缓蚀剂，添加至电解液中能显著降低铝阳极的自腐蚀速率并提高其电化学性能，绿色环保。

本发明的第二个目的是提供一种铝空气电池用电解液。

本发明的第三个目的是提供一种使用上述电解液的铝空气电池。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

一种电解液缓蚀剂，所述电解液缓蚀剂是薰衣草精油的乙醇溶液，其中薰衣草精油的体积百分含量为10％～60％。

一种铝空气电池用电解液，包含以下浓度的组分：氢氧化钠2～6mol/L、电解液缓蚀剂20～100ppm，余量为水；所述电解液缓蚀剂是薰衣草精油的乙醇溶液，其中薰衣草精油的体积百分含量为10％～60％。

所述电解液的制备方法为：按配方量，将薰衣草精油缓蚀剂加入氢氧化钠溶液中，加入剩余的水，搅拌均匀，即得。电解液所用的水均为蒸馏水。

本发明的电解液缓蚀剂中，薰衣草精油是由薰衣草提炼而成的，来源广泛，价格低廉，环保无毒；薰衣草精油是由许多不同类型的芳香族化合物组成的复杂混合物，主要成分包括：芳樟醇、乙酸芳樟酯、桉树脑、β-罗勒烯、萜-4-醇和樟脑。这些物质所含基团带有较多的负电荷，首先，带电基团和金属表面之间有静电引力；再者，基团分子中存在孤对电子，可以向金属的空轨道提供电子，基团中的氧原子通过孤对电子吸附在金属表面形成不溶性的络合物层，使金属表面与水溶液隔开，起到缓蚀作用。本发明采用从植物中提取的薰衣草精油与乙醇配制的电解液缓蚀剂是一种新型绿色环保缓蚀剂，具有成本低、低毒或无毒、无环境污染等优点，添加至电解液中能显著降低铝阳极的自腐蚀速率并提高其电化学性能，具有良好的经济效益和环境效益。

一种铝空气电池，包括铝阳极、空气阴极和电解液，所述电解液为上述的铝空气电池用电解液。

本发明的铝空气电池，电解液中添加含有薰衣草精油的电解液缓蚀剂，具有以下优点：绿色植物提取液薰衣草精油降低了铝阳极的自腐蚀速率并提高了铝阳极活性；薰衣草精油中的芳樟醇羟氧分子基团通过与金属阳离子形成络合物层吸附在阳极表面，阻碍水分子在阳极表面的吸附，进而降低析氢自腐蚀速率；由于乙酸芳樟酯、樟脑、桉树脑基团分子具有氧键及双键，形成络合物离子，促进反应产物脱附，使铝阳极持续活化，在铝阳极放电时减小铝阳极极化，改善放电性能，因此添加薰衣草精油缓蚀剂之后，阳极合金的自腐蚀速率较未加薰衣草精油时大大降低，并且该铝阳极的开路电位显著负移；薰衣草精油缓蚀剂组分构成简单，成本低，安全且符合环保要求，使铝阳极合金拥有良好的耐蚀性和较高的电化学活性，以满足碱性铝空气电池大电流密度放电的要求。

所述铝空气电池中，所述铝阳极为铝合金阳极材料，由以下重量百分比的组分组成：Zn 0.05％～6％、Ga 0.05％～4％、In 0.01％～2％，余量为Al。

所述铝合金阳极材料是由包括以下步骤的方法制备的：

1)在惰性气体保护下，将铝加热熔化后，加入锌、镓和铟并加热熔融，继续加热至730～780℃并保温后，浇注成铸锭；

2)将步骤1)所得铸锭在150～200℃条件下轧制成片状材料，即得。

步骤1)中，所述保温的时间为4～10min。

步骤2)中，所述片状材料的厚度为0.5～4mm。

所述铝合金阳极材料，从合金化方面考虑在不降低铝阳极材料电化学性能的基础上降低其自腐蚀性：以纯度为≥99.85％的铝为基础，在铝合金中加入适量锌、镓和铟。在铝合金中加入锌，锌电位(-1.29Vvs.SHE)比铝(-2.35Vvs.SHE)正，通过溶解再沉积在铝表面，可明显降低铝合金的自腐蚀速率；再者，锌有利于其他合金元素的均匀分布，促使合金均匀溶解提高阳极合金的使用寿命。镓元素在铝中的固溶度很大，溶解产生的镓离子由于活性低可以重新被还原沉积到铝合金表面，与铝基体生成铝镓汞齐，铝镓汞齐可剥离氧化膜及腐蚀产物，裸露基体铝，促进铝合金的活化放电；其次，合金元素镓对铝阳极的影响，主要表现在改变铝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；再者，镓与其它合金元素Zn、In等，在电极工作温度(约60℃)下，形成低共熔混合物，破坏铝表面钝化膜；另外，在含有In³⁺的溶液中，由于In³⁺的再沉积(沉积在铝氧化膜的缺陷部位)，引起Ga³⁺的沉积，对铝阳极产生活化作用。合金元素In对铝阳极的影响，主要表现在In具有很强的活化能力，破坏铝表面的钝化膜；合金元素In的作用，是合金固溶体中In元素溶解后再沉积产生的，In³⁺对铝表面钝化膜具有破坏作用；其次，In还能有效地抑制合金的析氢腐蚀，这与其具有较高的析氢过电位有关。同时，锌、镓与铟都是高析氢过电位元素，可大大降低铝合金的析氢自腐蚀。这些合金化元素的加入量在一定的范围之内，若加入量少，起不到应有的作用，若加入量大，形成大量形状较大的第二相，增大铝合金自腐蚀速率、使腐蚀均匀性变差。通过添加适量锌、镓和铟对铝进行合金化可明显降低合金的自腐蚀速率，还可以改善合金表面的腐蚀均匀性。

所述铝合金阳极材料，在铝阳极材料中加入了锌、镓与铟元素，与现有的铝阳极材料相比，具有以下优点：电化学活性好，自腐蚀速率小，在本发明的铝空气电池用电解液中开路电位≤-1.76V(vs.SHE)，单体电池的电动势大于1.84V；该铝合金阳极材料通过合金化，明显提高了阳极的电化学性能并降低了自腐蚀速率，自腐蚀速率小于4.62mg/cm²·h，表面腐蚀均匀；该铝合金阳极材料性能优越，是一种新型的、适合在本发明的电解液中使用的铝合金阳极材料。

所述铝合金阳极材料是将铝加热熔化后，加入锌、镓和铟并加热熔融并浇注成铸锭，再将铸锭轧制成片状材料，所得铝合金阳极材料具有优异的电化学性能和抗碱液腐蚀性能，适用于碱性电解液的铝空气电池；该制备方法工艺简单，操作方便，适合大规模工业化生产。

所述的铝空气电池中，所述空气阴极由催化层、导电镍网和防水透气层压制形成，厚度为0.2～0.6mm。

所述催化层是由γ-MnO₂、活性炭与聚四氟乙烯按质量比为(0.3～3):(1～5):(1～5)的比例混合后压制成的膜层，厚度为0.3～0.8mm。

所述防水透气层是由聚四氟乙烯和乙炔黑按重量比为1:1的比例混合后压制成的膜层，厚度为0.3～0.8mm。

本发明的铝空气电池，采用上述的含有薰衣草精油的电解液及铝合金阳极材料，既能控制碱性铝空气电池自腐蚀过快，又能保证铝阳极合金具有较高的电化学活性，对提高电池放电效率，延长放电寿命具有重要意义，有利于铝空气电池的商业化应用；该铝合金阳极材料的开路电压良好，为-1.76～-2.08V(vs.SHE)，在电解液中的自腐蚀速率低(≤4.62mg/cm²·h)，表面腐蚀均匀；该铝空气电池在放电电流密度为100mA/cm²测试10h的电动势为1.84V～2.10V，具有优异的电化学性能。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。

实施例1

本实施例的电解液缓蚀剂是薰衣草精油的乙醇溶液，其中薰衣草精油的体积百分含量为45％。

本实施例的铝空气电池用电解液，包含以下浓度的组分：氢氧化钠3mol/L、上述的电解液缓蚀剂60ppm(v/v)，余量为蒸馏水。该电解液的制备方法为：取配方量的氢氧化钠加入蒸馏水，搅拌溶液制成氢氧化钠溶液；将配方量的薰衣草精油缓蚀剂加入氢氧化钠溶液中，再加入剩余的蒸馏水，搅拌均匀，即得。

本实施例的铝空气电池，包括铝阳极、空气阴极和电解液，所述电解液为上述的铝空气电池用电解液。

所述铝阳极为铝合金阳极材料(加拿大铝业公司最早研发)，由以下重量百分比的组分组成：Mg 0.6％、Sn 0.1％、Ga 0.05％，余量为Al。

所述空气阴极是由催化层、导电镍网和防水透气层压制形成的；所述催化层是由γ-MnO₂、活性炭与聚四氟乙烯按质量比为1:4:5的比例混合后滚压制成的厚度为0.6mm的膜层；所述防水透气层是由聚四氟乙烯和乙炔黑按重量比为1:1的比例混合后滚压制成的厚度为0.4mm的膜层；最后将催化层、导电镍网和防水透气层压制成厚度为0.3mm的空气阴极。

本实施例的铝合金阳极在电解液中的自腐蚀速率为4.24mg/cm²·h、开路电位为-1.86V(vs.SHE)，组成的空气电池在电解液中放电电流密度为100mA/cm²时测试10h的电动势为1.91V，阳极合金表面腐蚀均匀。

实施例2

本实施例的电解液缓蚀剂是薰衣草精油的乙醇溶液，其中薰衣草精油的体积百分含量为60％。

本实施例的铝空气电池用电解液，包含以下浓度的组分：氢氧化钠3mol/L、上述的电解液缓蚀剂80ppm(v/v)，余量为蒸馏水。该电解液的制备方法为：取配方量的氢氧化钠加入蒸馏水，搅拌溶液制成氢氧化钠溶液；将配方量的薰衣草精油缓蚀剂加入氢氧化钠溶液中，再加入剩余的蒸馏水，搅拌均匀，即得。

所述铝阳极为铝合金阳极材料，由以下重量百分比的组分组成：Zn 6％、Ga 1％、In1.5％，余量为Al。

所述铝合金阳极材料的制备方法，包括下列步骤：

1)在氩气保护下，将铝锭置于ZGJL0.01-40-4感应熔炼炉坩埚中，加热至700℃使铝锭全部熔化后，加入锌锭、镓粒和铟粒，边加热边旋转容器，使金属熔融并混合均匀，继续加热至730℃并保温5min后，浇注成块状铸锭；

2)将步骤1)所得块状铸锭在160℃条件下轧制成厚度为1mm的片状材料，即得所述空气电池用铝合金阳极材料。

本实施例的铝合金阳极在电解液中的自腐蚀速率为3.57mg/cm²·h、开路电位为-1.92V(vs.SHE)，组成的空气电池在电解液中放电电流密度为100mA/cm²时测试10h的电动势为2.05V，阳极合金表面腐蚀均匀。

实施例3

本实施例的电解液缓蚀剂是薰衣草精油的乙醇溶液，其中薰衣草精油的体积百分含量为20％。

本实施例的铝空气电池用电解液，包含以下浓度的组分：氢氧化钠4mol/L、上述的电解液缓蚀剂20ppm(v/v)，余量为蒸馏水。该电解液的制备方法为：取配方量的氢氧化钠加入蒸馏水，搅拌溶液制成氢氧化钠溶液；将配方量的薰衣草精油缓蚀剂加入氢氧化钠溶液中，再加入剩余的蒸馏水，搅拌均匀，即得。

所述铝阳极为铝合金阳极材料，由以下重量百分比的组分组成：Zn 3％、Ga 3％、In0.01％，余量为Al。

所述铝合金阳极材料的制备方法，包括下列步骤：

1)在氩气保护下，将铝锭置于ZGJL0.01-40-4感应熔炼炉坩埚中，加热至710℃使铝锭全部熔化后，加入锌锭、镓粒和铟粒，边加热边旋转容器，使金属熔融并混合均匀，继续加热至760℃并保温6min后，浇注成块状铸锭；

2)将步骤1)所得块状铸锭在200℃条件下轧制成厚度为3mm的片状材料，即得所述空气电池用铝合金阳极材料。

所述空气阴极是由催化层、导电镍网和防水透气层压制形成的；所述催化层是由γ-MnO₂、活性炭与聚四氟乙烯按质量比为3:1:1的比例混合后滚压制成的厚度为0.5mm的膜层；所述防水透气层是由聚四氟乙烯和乙炔黑按重量比为1:1的比例混合后滚压制成的厚度为0.6mm的膜层；最后将催化层、导电镍网和防水透气层压制成厚度为0.6mm的空气阴极。

本实施例的铝合金阳极在电解液中的自腐蚀速率为4.28mg/cm²·h、开路电位为-1.76V(vs.SHE)，组成的空气电池在电解液中放电电流密度为100mA/cm²时测试10h的电动势为1.95V，阳极合金表面腐蚀均匀。

实施例4

本实施例的电解液缓蚀剂是薰衣草精油的乙醇溶液，其中薰衣草精油的体积百分含量为30％。

本实施例的铝空气电池用电解液，包含以下浓度的组分：氢氧化钠5mol/L、上述的电解液缓蚀剂90ppm(v/v)，余量为蒸馏水。该电解液的制备方法为：取配方量的氢氧化钠加入蒸馏水，搅拌溶液制成氢氧化钠溶液；将配方量的薰衣草精油缓蚀剂加入氢氧化钠溶液中，再加入剩余的蒸馏水，搅拌均匀，即得。

所述铝阳极为铝合金阳极材料，由以下重量百分比的组分组成：Zn 0.05％、Ga4％、In 2％，余量为Al。

所述铝合金阳极材料的制备方法，包括下列步骤：

1)在氩气保护下，将铝锭置于ZGJL0.01-40-4感应熔炼炉坩埚中，加热至690℃使铝锭全部熔化后，加入锌锭、镓粒和铟粒，边加热边旋转容器，使金属熔融并混合均匀，继续加热至760℃并保温7min后，浇注成块状铸锭；

2)将步骤1)所得块状铸锭在170℃条件下轧制成厚度为4mm的片状材料，即得所述空气电池用铝合金阳极材料。

所述空气阴极是由催化层、导电镍网和防水透气层压制形成的；所述催化层是由γ-MnO₂、活性炭与聚四氟乙烯按质量比为1.5:2:4的比例混合后滚压制成的厚度为0.3mm的膜层；所述防水透气层是由聚四氟乙烯和乙炔黑按重量比为1:1的比例混合后滚压制成的厚度为0.8mm的膜层；最后将催化层、导电镍网和防水透气层压制成厚度为0.5mm的空气阴极。

本实施例的铝合金阳极在电解液中的自腐蚀速率为2.93mg/cm²·h、开路电位为-1.85V(vs.SHE)，组成的空气电池在电解液中放电电流密度为100mA/cm²时测试10h的电动势为1.89V，阳极合金表面腐蚀均匀。

实施例5

本实施例的电解液缓蚀剂是薰衣草精油的乙醇溶液，其中薰衣草精油的体积百分含量为40％。

本实施例的铝空气电池用电解液，包含以下浓度的组分：氢氧化钠6mol/L、上述的电解液缓蚀剂60ppm(v/v)，余量为蒸馏水。该电解液的制备方法为：取配方量的氢氧化钠加入蒸馏水，搅拌溶液制成氢氧化钠溶液；将配方量的薰衣草精油缓蚀剂加入氢氧化钠溶液中，再加入剩余的蒸馏水，搅拌均匀，即得。

所述铝阳极为铝合金阳极材料，由以下重量百分比的组分组成：Zn 5％、Ga2.5％、In0.05％，余量为Al。

所述铝合金阳极材料的制备方法，包括下列步骤：

1)在氩气保护下，将铝锭置于ZGJL0.01-40-4感应熔炼炉坩埚中，加热至710℃使铝锭全部熔化后，加入锌锭、镓粒和铟粒，边加热边旋转容器，使金属熔融并混合均匀，继续加热至780℃并保温6min后，浇注成块状铸锭；

2)将步骤1)所得块状铸锭在150℃条件下轧制成厚度为2mm的片状材料，即得所述空气电池用铝合金阳极材料。

所述空气阴极是由催化层、导电镍网和防水透气层压制形成的；所述催化层是由γ-MnO₂、活性炭与聚四氟乙烯按质量比为0.5:2:2的比例混合后滚压制成的厚度为0.4mm的膜层；所述防水透气层是由聚四氟乙烯和乙炔黑按重量比为1:1的比例混合后滚压制成的厚度为0.7mm的膜层；最后将催化层、导电镍网和防水透气层压制成厚度为0.5mm的空气阴极。

本实施例的铝合金阳极在电解液中的自腐蚀速率为3.85mg/cm²·h、开路电位为-2.08V(vs.SHE)，组成的空气电池在电解液中放电电流密度为100mA/cm²时测试10h的电动势为1.84V，阳极合金表面腐蚀均匀。

实施例6

本实施例的电解液缓蚀剂是薰衣草精油的乙醇溶液，其中薰衣草精油的体积百分含量为10％。

本实施例的铝空气电池用电解液，包含以下浓度的组分：氢氧化钠4mol/L、上述的电解液缓蚀剂70ppm(v/v)，余量为蒸馏水。该电解液的制备方法为：取配方量的氢氧化钠加入蒸馏水，搅拌溶液制成氢氧化钠溶液；将配方量的薰衣草精油缓蚀剂加入氢氧化钠溶液中，再加入剩余的蒸馏水，搅拌均匀，即得。

所述铝阳极为铝合金阳极材料，由以下重量百分比的组分组成：Zn 1％、Ga1.5％、In0.8％，余量为Al。

所述铝合金阳极材料的制备方法，包括下列步骤：

1)在氩气保护下，将铝锭置于ZGJL0.01-40-4感应熔炼炉坩埚中，加热至720℃使铝锭全部熔化后，加入锌锭、镓粒和铟粒，边加热边旋转容器，使金属熔融并混合均匀，继续加热至740℃并保温10min后，浇注成块状铸锭；

2)将步骤1)所得块状铸锭在190℃条件下轧制成厚度为3mm的片状材料，即得所述空气电池用铝合金阳极材料。

所述空气阴极是由催化层、导电镍网和防水透气层压制形成的；所述催化层是由γ-MnO₂、活性炭与聚四氟乙烯按质量比为0.3:3:3的比例混合后滚压制成的厚度为0.7mm的膜层；所述防水透气层是由聚四氟乙烯和乙炔黑按重量比为1:1的比例混合后滚压制成的厚度为0.3mm的膜层；最后将催化层、导电镍网和防水透气层压制成厚度为0.4mm的空气阴极。

本实施例的铝合金阳极在电解液中的自腐蚀速率为4.62mg/cm²·h、开路电位为-1.95V(vs.SHE)，组成的空气电池在电解液中放电电流密度为100mA/cm²时测试10h的电动势为2.10V，阳极合金表面腐蚀均匀。

实施例7

本实施例的电解液缓蚀剂是薰衣草精油的乙醇溶液，其中薰衣草精油的体积百分含量为50％。

本实施例的铝空气电池用电解液，包含以下浓度的组分：氢氧化钠2mol/L、上述的电解液缓蚀剂100ppm(v/v)，余量为蒸馏水。该电解液的制备方法为：取配方量的氢氧化钠加入蒸馏水，搅拌溶液制成氢氧化钠溶液；将配方量的薰衣草精油缓蚀剂加入氢氧化钠溶液中，再加入剩余的蒸馏水，搅拌均匀，即得。

所述铝阳极为铝合金阳极材料，由以下重量百分比的组分组成：Zn 4％、Ga0.05％、In 1％，余量为Al。

所述铝合金阳极材料的制备方法，包括下列步骤：

1)在氩气保护下，将铝锭置于ZGJL0.01-40-4感应熔炼炉坩埚中，加热至670℃使铝锭全部熔化后，加入锌锭、镓粒和铟粒，边加热边旋转容器，使金属熔融并混合均匀，继续加热至750℃并保温4min后，浇注成块状铸锭；

2)将步骤1)所得块状铸锭在180℃条件下轧制成厚度为0.5mm的片状材料，即得所述空气电池用铝合金阳极材料。

所述空气阴极是由催化层、导电镍网和防水透气层压制形成的；所述催化层是由γ-MnO₂、活性炭与聚四氟乙烯按质量比为2:5:2.5的比例混合后滚压制成的厚度为0.8mm的膜层；所述防水透气层是由聚四氟乙烯和乙炔黑按重量比为1:1的比例混合后滚压制成的厚度为0.5mm的膜层；最后将催化层、导电镍网和防水透气层压制成厚度为0.2mm的空气阴极。

本实施例的铝合金阳极在电解液中的自腐蚀速率为4.06mg/cm²·h、开路电位为-1.81V(vs.SHE)，组成的空气电池在电解液中放电电流密度为100mA/cm²时测试10h的电动势为1.96V，阳极合金表面腐蚀均匀。

实验例

本实验例对实施例1-7所得电解液缓蚀剂和铝空气电池的性能进行检测，结果如表1所示。其中，铝空气电池的电动势是在在电解液中放电电流密度为100mA/cm²时测试10h的电动势。

表1实施例1-7所得铝合金阳极材料和铝空气电池的性能检测结果

从表1可以看出，铝合金阳极材料在实施例1-7所得电解液中的自腐蚀速率低至2.93～4.62mg/cm²·h、开路电位达到-1.76～-2.08V(vs.SHE)，组成的空气电池在电解液中放电电流密度为100mA/cm²时测试10h的电动势为1.84～2.10V，阳极合金表面腐蚀均匀。实验结果表明，本发明的电解液缓蚀剂添加至电解液中能显著降低铝阳极的自腐蚀速率，使铝阳极合金拥有良好的耐蚀性和较高的电化学活性，满足了碱性铝空气电池大电流密度放电的要求。

Claims

1.一种铝空气电池用电解液，其特征在于：包含以下浓度的组分：氢氧化钠2～6mol/L、电解液缓蚀剂20～100ppm，余量为水；所述电解液缓蚀剂是薰衣草精油的乙醇溶液，其中薰衣草精油的体积百分含量为10%～60%。

2.一种铝空气电池，其特征在于：包括铝阳极、空气阴极和电解液，所述电解液为权利要求1所述的铝空气电池用电解液。

3.根据权利要求2所述的铝空气电池，其特征在于：所述铝阳极为铝合金阳极材料，由以下重量百分比的组分组成：Zn 0.05%～6%、Ga 0.05%～4%、In 0.01%～2%，余量为Al。

4.根据权利要求3所述的铝空气电池，其特征在于：所述铝合金阳极材料是由包括以下步骤的方法制备的：

1）在惰性气体保护下，将铝加热熔化后，加入锌、镓和铟并加热熔融，继续加热至730～780℃并保温后，浇注成铸锭；

2）将步骤1）所得铸锭在150～200℃条件下轧制成片状材料，即得。

5.根据权利要求4所述的铝空气电池，其特征在于：步骤1）中，所述保温的时间为4～10min。

6.根据权利要求4所述的铝空气电池，其特征在于：步骤2）中，所述片状材料的厚度为0.5～4mm。

7.根据权利要求2～6中任一项所述的铝空气电池，其特征在于：所述空气阴极由催化层、导电镍网和防水透气层压制形成，厚度为0.2～0.6mm。

8.根据权利要求7所述的铝空气电池，其特征在于：所述催化层是由γ-MnO₂、活性炭与聚四氟乙烯按质量比为（0.3～3）:（1～5）:（1～5）的比例混合后压制成的膜层，厚度为0.3～0.8mm。

9.根据权利要求7所述的铝空气电池，其特征在于：所述防水透气层是由聚四氟乙烯和乙炔黑按重量比为1:1的比例混合后压制成的膜层，厚度为0.3～0.8mm。