須加熱以使?jié)茶T的溫度在280~400°C之間。
[0041]實(shí)施例4
一種鋁-空氣電池用八元鋁合金陽極的制備方法，包括如下步驟:
步驟(1)，將純鋁錠放入剛玉坩堝中，然后在氬氣保護(hù)下，加熱到720°C下熔化成液態(tài)的鋁液；
步驟(2)，向經(jīng)步驟(I)處理后的鋁液中加入質(zhì)量為鋁液的0.08%純度為99.99%以上的金屬鎵粒，保持溫度并攪拌使其合金化；合金化時(shí)間為10分鐘；
步驟(3)，向經(jīng)步驟(2)處理后的合金液中加入質(zhì)量為鋁液的0.08%純度為99.999%以上的金屬錫粒，保持溫度并攪拌使其合金化；合金化時(shí)間為8分鐘；
步驟(4)，將經(jīng)步驟(3)處理后的合金液中加入質(zhì)量為鋁液的0.2%純度為99.99%以上的金屬鉍粒，保持溫度并攪拌使其合金化；合金化時(shí)間為12分鐘；
步驟(5)，將經(jīng)步驟(4)處理后的合金液中加入鋁-鎂中間合金，使合金液中鎂的質(zhì)量百分含量為鋁液的0.85%，保持溫度并攪拌使其合金化；合金化時(shí)間為10分鐘；
步驟(6)，將經(jīng)步驟(5)處理后的合金液中加入鋁-錳中間合金，使合金液中錳的質(zhì)量百分含量為鋁液的0.3%，保持溫度并攪拌使其合金化；合金化時(shí)間為14分鐘；
步驟(7)，在氬氣保護(hù)下，將經(jīng)步驟(6)處理后的合金液中加入鋁-鋰中間合金，使合金液中鋰的質(zhì)量百分含量為鋁液的0.07%，保持溫度并攪拌使其合金化；合金化時(shí)間為7分鐘；
步驟(8)，將經(jīng)步驟(7)處理后的鋁-鋰-錳-鎵-銦-錫-鎂-鉍合金液取出澆鑄，并冷卻到常溫，然后脫模得到鋁-鋰-錳-鎵-銦-錫-鎂-鉍合金。
[0042]步驟(9 )，將經(jīng)步驟(8 )處理后的鋁-鋰-錳-鎵-銦-錫-鎂-鉍合金進(jìn)行軋制及熱處理，得到可作為鋁-空氣電池用的八元鋁合金陽極。所述的軋制及熱處理采用雙輥式輥軋機(jī)，所述的軋制為7次冷軋，所述的每次冷軋后的合金需進(jìn)行熱處理，合金的熱處理溫度為500~560°C，每次熱處理的時(shí)間為35分鐘。
[0043]本實(shí)施例中所述的鋁-鎂中間合金的制備方法，包括以下步驟:
步驟(1)，將純鋁錠放入碳化硅坩堝中，然后在氬氣保護(hù)下，加熱到700°C下熔化成液態(tài)的鋁液；
步驟(2)，向經(jīng)步驟(I)處理后的鋁液中加入質(zhì)量為鋁液的8.8%的99.99%以上的鎂粒，保持溫度并攪拌使其合金化；合金化時(shí)間為13分鐘；
步驟(3)，在氬氣保護(hù)下，將經(jīng)步驟(2)處理后的合金化鋁-鎂合金液由爐子中取出澆鑄，并冷卻到常溫，然后脫模，得到鋁-鎂中間合金。
[0044]本實(shí)施例中所述的鋁-錳中間合金的制備方法，包括以下步驟:
步驟(1)，將純鋁錠放入碳化硅坩堝中，加熱到750°C下熔化成液態(tài)的鋁液；
步驟(2)，向經(jīng)步驟(I)處理后的鋁液中加入質(zhì)量為鋁液的0.5%的99.99%以上的電解錳粒，保持溫度并攪拌使其合金化；合金化時(shí)間為6分鐘；
步驟(3)，將經(jīng)步驟(2)處理后的合金化鋁-錳合金液由爐子中取出澆鑄，并冷卻到常溫，然后脫模，得到鋁-錳中間合金。
[0045]本實(shí)施例中所述的鋁-鋰中間合金的制備方法，包括以下步驟:
步驟(1)，將純鋁錠放入石墨坩堝中，然后在氬氣保護(hù)下，加熱到800°C下熔化成液態(tài)的鋁液；
步驟(2)，在氬氣保護(hù)下，向經(jīng)步驟(I)處理后的鋁液中加入質(zhì)量為鋁液的3.2%純度為99.9%以上的金屬鋰，保持溫度并攪拌使其合金化；合金化時(shí)間為9分鐘；
步驟(3)，將經(jīng)步驟(2)處理后的合金化鋁-鋰合金液由爐子中取出澆鑄，并冷卻到常溫，然后脫模，得到鋁-鋰中間合金。
[0046]本實(shí)施例中在澆鑄過程中，模具必須加熱以使?jié)茶T的溫度在360~440°C之間。
[0047]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鋁-空氣電池用八元鋁合金陽極的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟(1)，將純鋁錠放入坩堝中，然后在氬氣保護(hù)下，加熱到660~820°C下熔化成液態(tài)的鋁液； 步驟(2)，向經(jīng)步驟(I)處理后的鋁液中加入質(zhì)量不超過鋁液的0.1%的金屬鎵粒，保持溫度并攪拌使其合金化； 步驟(3)，向經(jīng)步驟(2)處理后的合金液中加入質(zhì)量不超過鋁液的0.1%的金屬錫粒，保持溫度并攪拌使其合金化； 步驟(4)，將經(jīng)步驟(3)處理后的合金液中加入質(zhì)量不超過鋁液的0.5%的金屬鉍粒，保持溫度并攪拌使其合金化； 步驟(5)，將經(jīng)步驟(4)處理后的合金液中加入鋁-鎂中間合金，使合金液中鎂的質(zhì)量百分含量不超過鋁液的1%，保持溫度并攪拌使其合金化； 步驟(6)，將經(jīng)步驟(5)處理后的合金液中加入鋁-錳中間合金，使合金液中錳的質(zhì)量百分含量不超過鋁液的0.5%，保持溫度并攪拌使其合金化； 步驟(7)，在氬氣保護(hù)下，將經(jīng)步驟(6)處理后的合金液中加入鋁-鋰中間合金，使合金液中鋰的質(zhì)量百分含量不超過鋁液的0.1%，保持溫度并攪拌使其合金化； 步驟(8)，將經(jīng)步驟(7)處理后的鋁-鋰-錳-鎵-銦-錫-鎂-鉍合金液取出澆鑄，并冷卻到常溫，然后脫模得到鋁-鋰-錳-鎵-銦-錫-鎂-鉍合金； 步驟(9)，將經(jīng)步驟(8)處理后的鋁-鋰-錳-鎵-銦-錫-鎂-鉍合金進(jìn)行軋制及熱處理，得到可作為鋁-空氣電池用的八元鋁合金陽極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁-空氣電池用八元鋁合金陽極的制備方法，其特征在于，所述的純鋁錠為純度為99.85%的純鋁錠，金屬鎵粒的純度為99.99%以上，金屬錫粒的純度為99.999%以上，金屬鉍粒的純度為99.99%以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁-空氣電池用八元鋁合金陽極的制備方法，其特征在于，步驟(5)所述的鋁-鎂中間合金的制備方法，包括以下步驟: 步驟(1)，將純鋁錠放入坩堝中，然后在氬氣保護(hù)下，加熱到660~820°C下熔化成液態(tài)的鋁液； 步驟(2)，在氬氣保護(hù)下，向經(jīng)步驟(I)處理后的鋁液中加入質(zhì)量不超過鋁液的14.9%的99.99%以上的鎂粒，保持溫度并攪拌使其合金化； 步驟(3)，將經(jīng)步驟(2)處理后的合金化鋁-鎂合金液由爐子中取出澆鑄，并冷卻到常溫，然后脫模，得到鋁-鎂中間合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁-空氣電池用八元鋁合金陽極的制備方法，其特征在于，步驟(6)所述的鋁-錳中間合金的制備方法，包括以下步驟: 步驟(1)，將純鋁錠放入坩堝中，加熱到660~820°C下熔化成液態(tài)的鋁液； 步驟(2)，向經(jīng)步驟(I)處理后的鋁液中加入質(zhì)量不超過鋁液的1.8%的99.99%以上的電解錳粒，保持溫度并攪拌使其合金化； 步驟(3)，將經(jīng)步驟(2)處理后的合金化鋁-錳合金液由爐子中取出澆鑄，并冷卻到常溫，然后脫模，得到鋁-錳中間合金。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁-空氣電池用八元鋁合金陽極的制備方法，其特征在于，步驟(6)所述的鋁-鋰中間合金的制備方法，包括以下步驟: 步驟(1)，將純鋁錠放入坩堝中，然后在氬氣保護(hù)下，加熱到660~820°C下熔化成液態(tài)的鋁液； 步驟(2)，在氬氣保護(hù)下，向經(jīng)步驟(I)處理后的鋁液中加入質(zhì)量不超過鋁液的4.0%純度為99.9%以上的金屬鋰，保持溫度并攪拌使其合金化； 步驟(3)，將經(jīng)步驟步驟(2)處理后的合金化鋁-鋰合金液由爐子中取出澆鑄，并冷卻到常溫，然后脫模，得到鋁-鋰中間合金。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3或4或5所述的鋁-空氣電池用八元鋁合金陽極的制備方法，其特征在于，所述的坩堝為石墨、碳化硅或剛玉坩堝。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或3或4或5所述的鋁-空氣電池用八元鋁合金陽極的制備方法，其特征在于，所述的每次合金化時(shí)間為5~15分鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或3或4或5所述的鋁-空氣電池用八元鋁合金陽極的制備方法，其特征在于，澆鑄過程中，模具必須加熱以使?jié)茶T的溫度在200~450°C之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁-空氣電池用八元鋁合金陽極的制備方法，其特征在于，所述的軋制及熱處理采用輥式輥軋機(jī)，所述的軋制為6~8次冷軋，所述的每次冷軋后的合金需進(jìn)行熱處理，合金的熱處理溫度為500~560°C，每次熱處理的時(shí)間為10~50分鐘。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鋁-空氣電池用八元鋁合金陽極的制備方法，屬于冶金與材料加工技術(shù)領(lǐng)域。該陽極包括鋁-錳中間合金制備、鋁-鎂中間合金制備、鋁-鋰中間合金制備、鋁-鋰-錳-鎵-銦-錫-鎂-鉍合金的熔煉、澆鑄、冷變形加工和熱處理幾個(gè)步驟。具體是以金屬純鋁、純鋰、電解錳粒、鎂粒、高純鎵、高純銦、高純錫、高純鉍為原料，先制備得鋁-錳中間合金、鋁-鎂中間合金和鋁-鋰中間合金，經(jīng)過熔煉、合金化，澆鑄、軋制過程制備得鋁-鋰-錳-鎵-銦-錫-鎂-鉍合金。該發(fā)明工藝制備了一種高性能的新型鋁空氣電池用八元鋁合金陽極，提高了陽極的能量密度，降低了陽極的析氫速率，提高了陽極的利用率，工藝簡單，生產(chǎn)成本低。
【IPC分類】H01M4-04, H01M4-46, C22C21-00, C22C1-03
【公開號】CN104532037
【申請?zhí)枴緾N201410731938
【發(fā)明人】謝剛, 田永, 臧建, 余強(qiáng), 姚云, 和曉才, 李懷仁, 田林, 柯浪, 徐俊毅, 劉兆華, 崔濤, 賴浚
【申請人】昆明冶金研究院
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月6日