铝电池阳极材料的开发与应用

综合综述了近年来铝电池阳极材料的研究与应用进展，通过加入合金元素，实现铝电极的活化和提高耐腐蚀性能。铝电池阳极材料应用于铝－二氧化锰电池、铝－氧化银电池、铝空气电池、铝－过氧化氢电池等水溶液电解质电池和熔盐与常温有机熔盐电池。近年来通过开发各种新型的铝电极及相应电解质的添加剂，铝电池的研究取得了突破性的进展，开拓了铝应用电化学的新领域。     

碱性铝电池阳极材料的研究进展*

碱性铝电池作为一种新型高比能动力电池,近年来由于其优异的电化学性能正受到越来越多的关注。综述了多年来铝合金阳极材料在碱性溶液中活化机理的研究情况,元素合金化的作用以及析气缓蚀剂等的研究进展,并指出了铝合金阳极材料的发展方向。     

金属-空气电池枝晶生长及其抑制方法研究进展

枝晶在金属-空气电池充电过程中因界面的稳定性遭到破坏而形成,枝晶的形成会引起金属-空气电池安全性以及寿命短等问题。通过抑制金属-空气电池的枝晶生长可解决其安全性以延长其使用寿命,并提高电池的性能和使用寿命,这就需要深入研究枝晶的生长机理、并在理解生长机理的基础上对枝晶进行抑制。本文系统的阐述了金属-空气电池电沉积过程中枝晶的生长机理的研究现状以及金属-空气电池充电过程中枝晶抑制方法的研究现状。通过实验研究：发现金属负极改性和结构设计、改良电解液可有效抑制枝晶生长;仿真模拟研究发现：调节阳极界面附近的温度来调节锂的均匀沉积,可以抑制枝晶生长。在今后枝晶生长的研究中,实验与模拟相结合将成为主要手段,可进一步电流特性、电解液性质以及催化剂催化性能对枝晶抑制的协同作用,从而获得更有效的金属-空气电池枝晶抑制方法。     

铝空气电池废电解液生产超细氢氧化铝工艺条件研究

以铝空气电池的废电解液为原料, 采用种分法生产氢氧化铝。结果表明, 当种分时间为24 h、晶种系数为2%~4%时, 可生产出超细氢氧化铝, 且粒径分布宽度窄, 阻燃性能优良, 达到HG/T4530-2013氢氧化铝阻燃剂ATH-1一等品的要求。     

废旧锂电池回收及应用于锌空气电池的研究进展

锂离子电池（LIBs）,目前广泛应用于便携式电子设备及电动汽车行业中。伴随着经济的高速发展,锂离子电池开始出现退役堆积现象,这导致废弃锂离子电池（SLIBs）成为世界上快速增长且数量最多的固体废物之一。废弃锂离子电池中含有较多的Li、Ni、Mn、Co和石墨等成分,为推动资源的可持续利用及对环境的保护,对废弃锂离子电池的绿色回收再利用迫在眉睫。对近年来废弃锂离子电池正极和负极材料的回收现状展开梳理,介绍了废弃锂离子电池正、负极材料的回收方法及优缺点,并详细探讨了由废弃锂离子电池正、负极材料所制备的用于锌空气电池（ZABs）正极催化剂的再构建策略。为废弃锂离子电池的可持续发展及再利用提供思路,为未来废弃锂离子电池回收领域与锌空气电池领域的结合做了展望,有助于未来更高效地回收废弃锂离子电池并拓展其在锌空气电池等领域的应用。     

添加元素对铝基牺牲阳极的影响

用电化学测试系统和XJP-6A金相显微镜、扫描电镜和能谱分析，研究添加元素RE．Cd，Sn，Mg等在Al-Zn-In系铝基牺牲阳极溶解过程中的作用以及合金微观组织结构对牺牲阳极性能的影响。研究结果表明，Al-Zn-In系牺牲阳极在人造海水中电化学性能良好。镁对舍RE铝基牺牲阳极性能有较大改善。随RE含最增加，铝台金晶粒变小，偏析相数量先增加后减少。偏析相主要为晶界析出物和弥散相。RE含量不同时，晶界析出物量不同，细化阳极晶粒最佳RE含量为0．5％．0．3％RE时阳极偏析相数量最多。     

含铝添加剂对炭素阳极空气/CO2反应活性的影响

铝电解用炭素阳极在电解生产过程中,除发生阳极反应外,还与空气及阳极反应产物CO2发生氧化反应,导致炭素阳极的过量消耗.为降低炭素阳极的过量消耗,制备了添加不同含铝添加剂(Al、Al4C3、AlF3和Al2O3)的炭素阳极试样,采用等温热重法测试其空气/CO2反应活性.结果表明,多种含铝添加剂可降低炭素阳极在450℃下的空气反应活性和970℃下的CO2反应活性,且随着添加剂Al4C3、AlF3和Al2O3含量的提高出现最小活性值,但是各种添加剂都提高了阳极在550℃下的空气反应活性.     

锌-空气电池用树枝状锌粉电沉积制备研究

树枝状锌粉目前被大量用于制备新型锌-空气电池的负极材料。通过对比实验, 确定了在Zn²⁺-NH₄⁺-SO₄^2--H₂O体系中电沉积制备树枝状锌粉的试验方案。针对该体系进行了热力学平衡分析, 绘制了基本的热力学曲线, 从理论上证明了pH值、铵离子的总浓度等对电解体系配合离子浓度的影响。实验探索了电流密度、主盐浓度、温度、pH值等因素对电解过程以及制取粉末形貌、粒径的影响, 确定了最佳工艺条件为: 锌离子浓度15 g/L, 电解液pH值4.5～5.45, 电解温度25 ℃, (NH₄)₂SO₄浓度30～40 g/L。经X射线衍射分析确定沉积产物为结晶性能良好的锌粉, 物相纯净, 成分单一。扫描电镜分析表明, 所得锌粉呈树枝状, 粒度分布较为均匀。     

铝电解惰性阳极材料的制备及抗腐蚀研究

本文制备了包括以NiO和Fe_2O_2为基的金属陶瓷和以SnO_2为主的氧化物陶瓷的惰性阳极材料,并测试了各种性能。研究选择了两种不同温度的电解质体系,一种是以NaF-AlF_3为主的高温体系,电解温度为960℃,另一种是以NaF-KF-AlF_3为主的低温体系,电解温度为800℃;在这两种体系中分别进行了电解试验,高温体系的平均腐蚀速率为0.0015cm/h,约是低温体系的2～3倍。     

锂离子电池负极材料的研究进展

锂离子电池因其较高的能量密度、良好的安全性能和优异的循环性能而受到广泛关注。目前,为了满足不断增长的储能应用需求,人们在开发具有更高电化学性能的锂离子电池负极材料方面做了大量的研究工作。本文根据锂离子电池负极材料在充放电过程中发生的电化学反应机制不同,分别详细介绍了嵌入型负极材料(石墨、TiO2、钛酸锂等)、转化型负极材料(Fe2O3、NiO等)和合金化负极材料(Si、Ge、P等)的电化学反应机制及其优缺点,重点阐述了不同负极材料的提高电化学性能方法和策略。该综述可为锂离子电池负极材料的构建和性能优化提供重要的参考价值。     

金属Al作为锂离子二次电池负极材料的制备和机理研究

采用金属铝片和金属锂片组装纽扣电池。通过电化学性能测试和充放电前后Al 片的X射线衍射分析及SEM显微观察,表明在合适充放电条件下, Al与Li形成金属间化合物, 具有较高的电化学容量和一定的循环性能。     

大型铝电解槽阳极开槽试验的研究

分析了阳极开槽对铝电解槽运行状态的影响, 并在伊川第二铝厂300 kA大型预焙阳极电解槽上进行了工业试验。试验采用开槽机开槽的方式在焙烧完的阳极上进行开槽, 开槽尺寸为1 550 mm×10 mm×260 mm。以普通阳极为参照, 对开槽阳极电解槽的阳极电压降、炉帮厚度、电流效率和电能消耗等技术指标进行研究, 研究结果显示, 阳极开槽可以降低阳极过电压, 提高电流效率和降低电耗。     

锂离子电池三维多孔微米硅负极研究进展

从微米硅的金属辅助化学刻蚀、微米硅基合金酸刻蚀、微米SiO材料歧化酸刻蚀、微米SiO₂的镁热还原制备三维多孔微米级硅负极材料方法出发, 概述了锂离子电池三维多孔微米硅负极的研发进展。基于微米颗粒构建三维多孔微米硅负极多孔化设计, 可以减少工序、保证较高压实密度, 微米多孔硅的孔隙预留了硅锂化后体积膨胀空间, 硅负极材料循环稳定性得到提升;其中镁热还原法制备多孔微米硅无需使用有毒试剂, 且原料来源广泛、价格低廉、工序简短、易于规模化生产, 该法制备的三维多孔微米级硅负极材料有望成为下一代硅基负极材料。     

基底材料改性增强钾金属负极电池的研究进展

钾金属负极由于具有较大的理论能量密度（687 mA·h/g）、更低的化学电位（-2.93 V）及使用钾金属更为简单等优势,在众多的钾离子电池负极材料中备受关注．但目前仍有许多问题有待克服,例如较大的体积膨胀、极高的反应活性、严重的枝晶生长及不稳定的界面等,这些特性极大影响电池的性能及其安全性．为此,研究者们采取了许多不同的策略和方法去改善这些问题．综述了近年来基于基底材料改性增强钾金属负极电池的策略,并分析了通过基底材料改性而实现抑制钾金属枝晶生长的关键要素．同时,对提升钾金属负极电化学性能的机理进行了进一步讨论,并在此基础上了对钾金属负极的下一步研究进行了分析与展望．     

锂离子电池硅碳负极材料的结构设计研究进展

硅基材料具有理论比容量高、资源丰富等优点,然而硅基负极材料在锂化过程中面临体积膨胀、活性物质破碎粉化、电极材料与集流体分离以及导电性较差等问题。综述了硅碳负极材料的锂化机理及性能衰退原因,介绍了硅碳材料核壳结构、蛋黄壳结构、夹层结构及三维结构等结构设计研究进展及存在的问题,在此基础上对开发制备更简单、更可靠、成本更低的硅碳材料及其三维结构设计进行了展望。     

锌镍合金电沉积层阳极极化行为的分析

对锌镍合金钝化及未钝化镀层在５％盐水及矿井水中的阳极极化曲线进行了测试,结合不同镍含量镀层的相结构衍射结果,分析了各镀层在极化过程中的阳极极化行为,讨论了锌镍合金耐腐蚀性优于纯锌镀层的原因。结果表明,锌镍合金镀层无论是否钝化,其基体金属暴露前和暴露后的腐蚀,均小于同样状态的纯锌镀层的腐蚀速率。     

基于横梁等距压降的铝电解槽阳极电流测量方法基础

铝电解过程阳极电流分布是最有可能实现的可表征电解槽在线分布性信息的过程信号。为开发低成本高效的阳极电流测量,对传统导杆等距压降法进行了实测分析,发现其存在工作环境恶劣、硬件稳定性差、阳极需要周期性更换等固有缺陷,导致测量失败和过程复杂等缺点,难以实现高稳定性的在线应用。进而通过电场仿真计算分析了一种新型的通过测量横梁母线上等距压降计算阳极电流的新方法的理论可行性,提出了测量点布置的理论优化准则,最后通过实测证明了新测量方法可满足工业应用的精度要求,具备在线测量阳极电流的实际应用价值。     

预焙槽阳极组节能降耗研究进展

介绍了目前有关铝电解预焙槽阳极组铝-钢焊片、钢爪、磷铁及炭块四个部分节能降耗的途径和研究进展,对阳极组节能降耗的发展方向进行了展望。