CN110911751A - 一种碱性铝-空气电池电解液添加剂和电极液及其应用 - Google Patents

一种碱性铝-空气电池电解液添加剂和电极液及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种碱性铝‑空气电池电解液添加剂和电极液及其应用，包括，喹啉‑8‑磺酸和氧化钙，其中，所述电解液体系中，所述喹啉‑8‑磺酸浓度为0.1～1mM，所述氧化钙的浓度为0.02～0.04g/L。电解液，包括，氢氧化钠溶液、喹啉‑8‑磺酸和氧化钙，其中，所述氢氧化钠溶液浓度为4M，所述喹啉‑8‑磺酸浓度为0.1～1mM，所述氧化钙的浓度为0.02～0.04g/L。本发明优选喹啉‑8‑磺酸浓度为1mM，氧化钙的浓度为0.04g/L时效果最佳，通过协同效应，增强了缓蚀剂的利用率，提高了阳极利用率，并能够大大减小缓蚀剂的使用量，对环境友好。通过在碱性电解液中的电化学测试，结果显示该发明对铝阳极具有优异的缓蚀能力，最优缓蚀率为82.11％，阳极利用率提高值至81.9％。

Description

一种碱性铝-空气电池电解液添加剂和电极液及其应用
技术领域
本发明属于电池电解液技术领域，具体涉及到一种碱性铝-空气电池电解液添加剂和电极液及其应用。
背景技术
能源作为人类社会生存和发展的基础，化石能源支撑了人类文明将近200年。然而，化石燃料等一次燃料的过度消耗，也带来了能源危机和严重的环境污染。金属-空气电池以其高能量密度和高电池容量的特点，成为未来最有潜力的能源存储设备之一。其中，Al(铝)在地壳中含量最高，价格低廉，理论比容量较高，质量轻，因此铝-空气电池是最具发展潜力的金属-空气电池之一。且由于铝空气电池的阴极所需空气主要来自于周围空气，不会增加电池的额外体积。
目前，应用最广泛的是含水电解液，在此体系中的电池具有高的离子导电率。在中性电解液中，Al(铝)表面容易形成氧化膜保护金属，阻止Al3+的转移。而在碱性电解液中，这层氧化保护膜会被破坏，使Al电极的电位更低。然而，Al电极在碱性电解液中会发生析氢自腐蚀，降低电池的放电性能和使用寿命，同时析氢问题还会带来安全隐患。
为了降低铝-空气电池的自腐蚀问题，研究人员进行了一系列的研究来实现减缓阳极自腐蚀的目的，使用较多的方法主要有，用铝合金代替纯铝，在金属表面覆盖防腐涂层以及在电解液中加入添加剂，相比与其他的技术而言，在电解液中加入添加剂是一种较为理想的保护方法，但当前电解液添加剂存在不够环保、缓蚀效率不高的缺陷，且制备工艺较为复杂、适用性不广，进一步限制了其应用。因此，本领域亟需一种操作简单、成本低廉、可靠、高效的碱性铝-空气电池电解液添加剂及其制备方法。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明的目的是，克服现有电池电解液添加剂技术中的不足，提供一种碱性铝-空气电池电解液添加剂。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种碱性铝-空气电池电解液添加剂，包括，喹啉-8-磺酸和氧化钙，其中，所述电解液体系中，所述喹啉-8-磺酸浓度为0.1～1mM，所述氧化钙的浓度为0.02～0.04g/L。
作为本发明所述碱性铝-空气电池电解液添加剂的一种优选方案，其中：所述喹啉-8-磺酸浓度为1mM，所述氧化钙的浓度为0.04g/L。
作为本发明所述碱性铝-空气电池电解液添加剂的一种优选方案，其中：所述电解液体系，还包括氢氧化钠溶液，所述氢氧化钠溶液浓度为4M。
本发明的另外一个目的是，克服现有电池电解液中的不足，提供一种含有碱性铝-空气电池电解液添加剂的碱性铝-空气电池电解液。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种含有碱性铝-空气电池电解液添加剂的碱性铝-空气电池电解液，所述电解液，包括，氢氧化钠溶液、喹啉-8-磺酸和氧化钙，其中，所述氢氧化钠溶液浓度为4M，所述喹啉-8-磺酸浓度为0.1～1mM，所述氧化钙的浓度为0.02～0.04g/L。
作为本发明所述含有碱性铝-空气电池电解液添加剂的碱性铝-空气电池电解液的一种优选方案，其中：所述喹啉-8-磺酸浓度为1mM，所述氧化钙的浓度为0.04g/L。
本发明的再一个目的是，提供一种含有碱性铝-空气电池电解液添加剂的碱性铝-空气电池电解液在铝-空气电池中的应用。
作为本发明所述含有碱性铝-空气电池电解液添加剂的碱性铝-空气电池电解液的应用的一种优选方案，其中：包括，
用防水砂纸对铝合金进行由粗到细逐级打磨；
将打磨好的铝片用去离子水清洗，再用无水乙醇除去表面油脂，再用去离子水洗去表面的残余无水乙醇；
将处理后的铝片放入含有添加剂的电解液中浸泡，溶液中的添加剂能很好地吸附于铝合金表面并构筑一层缓蚀膜。
作为本发明所述含有碱性铝-空气电池电解液添加剂的碱性铝-空气电池电解液的应用的一种优选方案，其中：所述用防水砂纸对铝合金进行由粗到细逐级打磨，是指分别由400、800、1200、2000目防水砂纸由粗到细逐级打磨。
作为本发明所述含有碱性铝-空气电池电解液添加剂的碱性铝-空气电池电解液的应用的一种优选方案，其中：所述将处理后的铝片放入含有添加剂的电解液中浸泡，浸泡时间为5～60min，浸泡温度为25℃，面容比为20～40mL/cm2。
作为本发明所述含有碱性铝-空气电池电解液添加剂的碱性铝-空气电池电解液的应用的一种优选方案，其中：所述铝片为AA5052铝合金。
本发明有益效果：
(1)本发明提供一种碱性铝-空气电池电解液添加剂和电极液，将打磨清洗好的铝合金片放入含有添加剂的电解液中浸泡一定时间即可，操作方式简单；喹啉-8-磺酸和氧化钙的价格低廉，且用量比现有组装技术的药品用量要少，节约了成本，具有很好的经济效益；
(2)本发明提供一种碱性铝-空气电池电解液添加剂和电极液，绿色环保，避免了稀有重金属离子和有害化合物的使用而污染环境，且本发明电解液添加剂和电极液，反而增强了缓蚀药品的利用率和阳极的利用率；
(3)本发明与现有技术相比，喹啉-8-磺酸浓度为1mM，氧化钙的浓度为0.04g/L时效果最佳，本发明通过协同效应，增强了缓蚀剂的利用率，提高了阳极利用率，并能够大大减小缓蚀剂的使用量，对环境友好。通过在碱性电解液中的电化学测试，结果显示该发明对铝阳极具有优异的缓蚀能力，最优缓蚀率为82.11％，阳极利用率提高值至81.9％。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明实施中将预处理后的铝电极在含有不同浓度的喹啉-8-磺酸和氧化钙添加剂的4M NaOH溶液中的电化学阻抗谱测试图。
图2为本发明实施中将预处理后的铝电极在含有不同浓度的喹啉-8-磺酸和氧化钙添加剂的在4M NaOH溶液中浸泡1h后的极化曲线测试图。
图3为本发明实施中将预处理后的铝合金在含有不同浓度的喹啉-8-磺酸和氧化钙添加剂的4M NaOH溶液中的恒电流放电曲线。
图4为本发明实施中将预处理后的铝合金在含有不同浓度的喹啉-8-磺酸和氧化钙添加剂的4M NaOH溶液中浸泡1h后的SEM图。其中，(a)为空白组；(b)为1mM喹啉-8-磺酸添加剂的4M NaOH溶液中浸泡1h后的SEM图；(c)为0.04g/L CaO添加剂的4M NaOH溶液中浸泡1h后的SEM图；(d)为1mM喹啉-8-磺酸和0.04g/L氧化钙添加剂的4M NaOH溶液中浸泡1h后的SEM图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
本发明中用到的：喹啉-8-磺酸，纯度98％，普通市售。本发明中其他原料，无特殊说明，均为市售。
本发明获得铝表面复合添加剂缓蚀膜的缓蚀率的评价办法包括如下：使用电化学工作站(Solartron 1287/Solartron 1260)对浸泡后的铝电极进行测试，将测试结果用ZSimDemo软件拟合，计算出缓蚀率；拍摄铝合金在含有喹啉-8-磺酸和氧化钙添加剂的4MNaOH溶液中浸泡1h后的SEM表面形貌图，与空白铝片的腐蚀图片比较，根据腐蚀形貌图来直观地判断缓蚀膜的缓蚀性能。
电化学测试采用三电极体系，其中，铂电极和饱和甘汞电极(SCE，Cl-浓度为0.357g/mL)分别作为辅助电极(CE)和参比电极(RE)，工作电极(WE)的制作选用面积为0.5cm2的AA5052铝合金片，将其与纯铝线焊接牢固，再用环氧树脂将其密封，使得裸露出的铝面积为0.5cm2。工作电极的处理方式与铝阳极的预处理方式相同。电化学测量采用激励信号幅值为5mV的正弦波，测试频率为10-2～105；极化曲线的扫描速度选择1mV/min，扫描范围为±300mV(相对于开路电位)。缓蚀率计算公式如下：
Figure BDA0002302802180000051
其中，Rp,inh为在含有复配缓蚀剂的铝电极的极化电阻，Rp,0为在空白铝电极的极化电阻。
实施例1
本实施例中的碱性铝-空气电池电解液添加剂为不同浓度的喹啉-8-磺酸和氧化钙，溶剂为浓度为4M的氢氧化钠水溶液，其中喹啉-8-磺酸的浓度为0.001mM、0.01mM、0.1mM、1mM，氧化钙的浓度为0.04g/L。
铝表面硫醇盐类组装膜的制备方法为：
(1)将铝电极用400，800，1200，2000目防水砂纸逐级打磨，随后用乙醇和去离子水多次冲洗铝表面，使得铝片表面无残留杂质，然后氮气将表面吹干，备用；
(2)将处理后的铝电极放入含有喹啉-8-磺酸和氧化钙添加剂的电解液中，面容比为20mL/cm2，溶液中的复合添加剂能够吸附于铝表面成膜。
将预处理好的铝电极放入4M NaOH溶液中先测试5min的开路电位，使电极的电位趋于稳定，然后进行交流阻抗测试和极化曲线测试，结果如图1、图2和表1所示。
铝电极在含有不同浓度的喹啉-8-磺酸(8-QS)和氧化钙添加剂的4M NaOH溶液中的电化学阻抗拟合参数，见表1。
表1
Figure BDA0002302802180000052
Figure BDA0002302802180000061
由图1、图2和表1可以看出，复合膜对铝电极的缓蚀率随着喹啉-8-磺酸浓度的增加而先增大，当喹啉-8-磺酸浓度为1mM时，缓蚀率最大，因此，本发明优选喹啉-8-磺酸浓度为1mM，此浓度下的复合添加剂对铝的缓蚀效果最佳。
通过观察图1可以看出，铝电极在空白溶液中的容抗弧最小，而加入了不同浓度喹啉-8-磺酸的溶液中铝电极的容抗弧变大，这证明了缓蚀膜对铝的保护作用。其中溶液中喹啉-8-磺酸的浓度为1mM，氧化钙的浓度为0.04g/L时,铝电极的容抗弧最大，可以看出，在此浓度的保护效果最好。因此，本发明优选喹啉-8-磺酸的浓度为1mM，氧化钙的浓度为0.04g/L。
通过观察图2，可以看出在含有复配添加剂电解液中的铝电极的阴极和阳极腐蚀电流密度均下降，电位都向负方向移动，这代表了喹啉-8-磺酸和氧化钙复配的添加剂为混合型缓蚀剂。添加喹啉-8-磺酸和氧化钙后它主要是通过改变铝阳极表面的反应位点来进行防腐。
随着组装液浓度的增大，缓蚀膜的保护效果下降，这是因为膜层的增厚使得膜层对铝表面的附着力下降，随之膜层会出现松弛或脱落等现象，致使缓蚀膜对铝的缓蚀效果下降。
本发明与现有公开报道的技术之间的对比，见表2。
表2
Figure BDA0002302802180000062
从表2可以看出，本发明中喹啉-8-磺酸和氧化钙的使用量要远远小于已有发明中的用量，并且阳极利用率也更高，适用性更强。本发明与现有技术相比，喹啉-8-磺酸浓度为1mM，氧化钙的浓度为0.04g/L时效果最佳，本发明通过协同效应，增强了缓蚀剂的利用率，提高了阳极利用率，并能够大大减小缓蚀剂的使用量，对环境友好。通过在碱性电解液中的电化学测试，结果显示该发明对铝阳极具有优异的缓蚀能力，最优缓蚀率为82.11％，阳极利用率提高值至81.9％。
实施例2
(1)将铝电极用400，800，1200，2000目防水砂纸逐级打磨，随后用乙醇和去离子水多次冲洗铝表面，使得铝片表面无残留杂质，然后氮气将表面吹干，备用；
(2)将一组铝片直接放入4M NaOH溶液中腐蚀1h，取出后用去离子水反复冲洗，去除表面残质。
实施例3
该实施例中的铝缓蚀剂为喹啉-8-磺酸和氧化钙复配添加剂，溶剂选择去离子水，其中喹啉-8-磺酸的浓度1mM，溶剂为浓度为4M的氢氧化钠水溶液。
(1)将铝电极用400，800，1200，2000目防水砂纸逐级打磨，随后用乙醇和去离子水多次冲洗铝表面，使得铝片表面无残留杂质，然后氮气将表面吹干，备用；
(2)将处理后的铝电极放入含有复合添加剂的电解液中浸泡5min，温度为25℃，面容比为40mL/cm2。
实施例4
该实施例中的铝缓蚀剂为喹啉-8-磺酸和氧化钙复配添加剂，溶剂选择去离子水，其中氧化钙的浓度为0.04g/L，溶剂为浓度为4M的氢氧化钠水溶液。
(1)将铝电极用400，800，1200，2000目防水砂纸逐级打磨，随后用乙醇和去离子水多次冲洗铝表面，使得铝片表面无残留杂质，然后氮气将表面吹干，备用；
(2)将处理后的铝电极放入含有复合添加剂的电解液中浸泡60min，温度为25℃，面容比为40mL/cm2。
实施例5
(1)将铝片用400，800，1200，2000目防水砂纸逐级打磨，随后用乙醇和去离子水多次冲洗铝表面，使得铝片表面无残留杂质，然后氮气将表面吹干，备用；
(2)将另外一组铝片在喹啉-8-磺酸的浓度为1mM，氧化钙的浓度为0.04g/L的4MNaOH溶液中腐蚀1h，取出后用去离子水反复冲洗，去除表面残质。拍摄铝片的SEM表面形貌图，如图4所示，
其中，(a)为空白组(实施例2)；(b)为1mM喹啉-8-磺酸添加剂的4M NaOH溶液中浸泡1h后的SEM图(实施例3)；(c)为0.04g/L CaO添加剂的4M NaOH溶液中浸泡1h后的SEM图(实施例4)；(d)为1mM喹啉-8-磺酸和0.04g/L氧化钙添加剂的4M NaOH溶液中浸泡1h后的SEM图(实施5)，分析比较两者的差异。图4中A～I部分的元素分布，见表3。
表3
Figure BDA0002302802180000081
从图4中可以看出，图4(a)、图4(b)和图4(c)中铝片腐蚀较为严重，表面布满了腐蚀坑洞，而图4(d)中加入了喹啉-8-磺酸和氧化钙的铝表面腐蚀坑洞的数量和面积大大减小，这说明了这种缓蚀膜能很好的保护铝。
目前铝-空气电池的添加剂主要有无机缓蚀剂(氧化物和盐)和有机缓蚀(蛋白质、氨基酚类和磺酸类物质)两大类。在实际生产的过程中，单独使用某种缓蚀剂往往不能满足实际需求，因此通常将两种或者两种以上的缓蚀剂复配进行使用。
本发明中喹啉-8-磺酸作为喹啉衍生物，化学结构中存在磺酸基，同时具有了喹啉和磺酸类物质的特点。喹啉-8-磺酸与氧化钙复配对AA5052铝合金在碱性溶液中的腐蚀有明显的抑制作用。两种缓蚀剂复配使用产生协同作用抑制碱性铝—空气电池的阳极析氢自腐蚀，对于铝—空气电池的开发和绿色能源技术的应用具有重要意义。本发明首次提出将喹啉-8-磺酸与氧化钙复配缓蚀剂技术通过协同增效作用在铝合金表面形成一层复合膜，能同时抑制阴极析氢反应和阳极溶解行为，本发明技术不仅极大降低了缓蚀剂的使用量还减小了对环境的破坏，有着很好的应用前景。
本发明碱性铝-空气电池电解液添加剂和电极液作用机理：喹啉-8-磺酸作为以阴极为主的混合型缓蚀剂，能同时抑制阴极和阳极的腐蚀过程。氧化钙与碱性溶液反应生成氢氧化钙主要通过几何覆盖效应抑制铝阳极活性位点腐蚀反应的进行，氧化钙的加入并不会改变抑制腐蚀反应的机理。同时，钙离子能促进喹啉-8-磺酸吸附在铝阳极的表面，进而极大的提高复配缓蚀剂的腐蚀抑制效果。所以喹啉-8-磺酸与氧化钙复配缓蚀剂应用在铝—空气电池阳极的缓蚀领域具有很好的理论基础。
申请号为CN201310330770.8的专利研究了一种铝-空气电池用电解液缓蚀剂、电解液及制备方法，该配方采用所述的缓蚀剂主要包括硫代硫酸钠，还包括辅助添加剂锡酸钠，在加入缓蚀剂之前需要将一定量的辅助缓蚀剂加入到电解液中混合均匀，并且有所用的药品不够环保，缓蚀效率不高等问题。
申请号为CN201610244635.5的专利研究了一种在实现铝阳极活化的同时降低析氢自腐蚀的复配型缓蚀剂，该方法所述电解液缓蚀剂主要由无机成相型缓蚀剂和有机吸附型缓蚀剂组成，所述无机成相型缓蚀剂选自乙酸锌、锰酸盐及硝酸钪中的至少一种，所述有机吸附型缓蚀剂选自苯并三氮唑、天然氨基酸及阳离子表面活性剂中的至少一种，在恒温水浴条件下加入电解液中起到缓蚀作用。这种方法存在着制备工艺较为复杂，技术要求较高，适用性不是很广等缺点。所以对于研究一。
本发明由于喹啉衍生物对铝有较好的吸附缓蚀作用，并且能与金属离子络合，同时鉴于磺酸基和金属氧化物之间的相互作用，发明人首次提出将喹啉-8-磺酸和氧化钙复配使用，作为一种碱性铝-空气电池电解液添加剂，其特征在于：包括，喹啉-8-磺酸和氧化钙，其中，在所述电解液体系中，所述喹啉-8-磺酸浓度为0.1～1mM，所述氧化钙的浓度为0.02～0.04g/L。本发明与现有技术相比，喹啉-8-磺酸浓度为1mM，氧化钙的浓度为0.04g/L时效果最佳，本发明通过协同效应，增强了缓蚀剂的利用率，提高了阳极利用率，并能够大大减小缓蚀剂的使用量，对环境友好。通过在碱性电解液中的电化学测试，结果显示该发明对铝阳极具有优异的缓蚀能力，最优缓蚀率为82.11％，阳极利用率提高值至81.9％。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种碱性铝-空气电池电解液添加剂，其特征在于：包括，喹啉-8-磺酸和氧化钙，其中，所述电解液体系中，所述喹啉-8-磺酸浓度为0.1～1mM，所述氧化钙的浓度为0.02～0.04g/L。
2.如权利要求1所述的碱性铝-空气电池电解液添加剂，其特征在于：所述喹啉-8-磺酸浓度为1mM，所述氧化钙的浓度为0.04g/L。
3.如权利要求1所述的碱性铝-空气电池电解液添加剂，其特征在于：所述电解液体系，还包括氢氧化钠溶液，所述氢氧化钠溶液浓度为4M。
4.一种如权利要求1～3中任一所述含有碱性铝-空气电池电解液添加剂的碱性铝-空气电池电解液溶液，其特征在于：所述电解液，包括，氢氧化钠溶液、喹啉-8-磺酸和氧化钙，其中，所述氢氧化钠溶液浓度为4M，所述喹啉-8-磺酸浓度为0.1～1mM，所述氧化钙的浓度为0.02～0.04g/L。
5.如权利要求4所述含有碱性铝-空气电池电解液添加剂的碱性铝-空气电池电解液，其特征在于：所述喹啉-8-磺酸浓度为1mM，所述氧化钙的浓度为0.04g/L。
6.一种如权利要求4所述含有碱性铝-空气电池电解液添加剂的碱性铝-空气电池电解液在铝-空气电池中的应用。
7.如权利要求6所述含有碱性铝-空气电池电解液添加剂的碱性铝-空气电池电解液的应用，其特征在于：包括，
用防水砂纸对铝合金进行由粗到细逐级打磨；
将打磨好的铝片用去离子水清洗，再用无水乙醇除去表面油脂，再用去离子水洗去表面的残余无水乙醇；
将处理后的铝片放入含有添加剂的电解液中浸泡，溶液中的添加剂能很好地吸附于铝合金表面并构筑一层缓蚀膜。
8.如权利要求7所述含有碱性铝-空气电池电解液添加剂的碱性铝-空气电池电解液的应用，其特征在于：所述用防水砂纸对铝合金进行由粗到细逐级打磨，是指分别由400、800、1200、2000目防水砂纸由粗到细逐级打磨。
9.如权利要求7所述含有碱性铝-空气电池电解液添加剂的碱性铝-空气电池电解液的应用，其特征在于：所述将处理后的铝片放入含有添加剂的电解液中浸泡，浸泡时间为5～60min，浸泡温度为25℃，面容比为20～40mL/cm2。
10.如权利要求7所述含有碱性铝-空气电池电解液添加剂的碱性铝-空气电池电解液的应用，其特征在于：所述铝片为AA5052铝合金。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1263362A (zh) * 1999-02-11 2000-08-16 陆安民 一种高能、低耗、长寿命、环保型铅蓄电池及其制备方法
CN104593793A (zh) * 2015-02-12 2015-05-06 佛山市仁昌科技有限公司 一种铝和铝合金表面预处理中和液
CN106148964A (zh) * 2015-04-27 2016-11-23 中国石油化工股份有限公司 一种缓蚀剂及其应用和一种油田注水井筒防腐蚀方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1263362A (zh) * 1999-02-11 2000-08-16 陆安民 一种高能、低耗、长寿命、环保型铅蓄电池及其制备方法
CN104593793A (zh) * 2015-02-12 2015-05-06 佛山市仁昌科技有限公司 一种铝和铝合金表面预处理中和液
CN106148964A (zh) * 2015-04-27 2016-11-23 中国石油化工股份有限公司 一种缓蚀剂及其应用和一种油田注水井筒防腐蚀方法

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