電解液緩蝕劑、鋁空氣電池電解液及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電解液緩蝕劑、鋁空氣電池電解液及其制備方法。電解液緩蝕劑主要由無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑和有機(jī)吸附型緩蝕劑組成，無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑選自乙酸鋅、錳酸鹽及硝酸鈧中的至少一種，有機(jī)吸附型緩蝕劑選自苯并三氮唑、天然氨基酸及陽(yáng)離子表面活性劑中的至少一種，無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑與有機(jī)吸附型緩蝕劑的摩爾比為1～5000:1～1000。上述電解液緩蝕劑基于電解質(zhì)溶液本身的性質(zhì)配制而成，兼顧吸附型和成相型緩蝕劑的優(yōu)勢(shì)，是一種綜合性能良好的多功能添加劑。
【專利說(shuō)明】
電解液緩蝕劑、錯(cuò)空氣電池電解液及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及侶空氣電池領(lǐng)域，特別是設(shè)及一種電解液緩蝕劑、侶空氣電池電解液 及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 自綠色清潔能源理念提出W來(lái)，金屬-空氣電池就一直是備受關(guān)注的課題。侶空氣 電池(A1-化battery)是W侶作負(fù)極的電池。其中，侶的地質(zhì)儲(chǔ)量豐富(地殼中儲(chǔ)量第Ξ的元 素），成本低廉，加工也比較容易，并且具有很高的理論質(zhì)量比能量(8.1kWh/kg，僅次于裡）， 反應(yīng)產(chǎn)物氨氧化侶(A1(0H)3)還可W回收再利用，因?yàn)檫\(yùn)些特點(diǎn)，所W侶空氣電池一直被世 界各國(guó)看好。侶空氣電池電解液通常W氨氧化鋼或氨氧化鐘作電解質(zhì)，也有使用中性鹽溶 液的情況，但因侶表面的Ah〇3純化層十分致密，難W被破壞，反應(yīng)產(chǎn)物氨氧化侶的溶解度又 比較低，所W中性電池體系的功率密度和能量密度都比較低，難W滿足大功率應(yīng)用的要求。 也有研究者W硫酸作電解質(zhì)，其理論電池電動(dòng)勢(shì)比堿性電解質(zhì)電池的高，然而侶在濃硫酸 溶液中更容易被純化，并且濃硫酸溶液容易腐蝕電池體系的其他材料，故通常也不采用。
[0003] 在堿性侶空氣電池規(guī)?；_(kāi)發(fā)過(guò)程中，陽(yáng)極系統(tǒng)主要面臨W下兩個(gè)方面的問(wèn)題： 一是由于侶表面氧化膜的存在和反應(yīng)產(chǎn)物氨氧化侶在陽(yáng)極表面沉積，侶的溶解被抑制，電 極電勢(shì)正移;二是侶在開(kāi)路電壓下和放電過(guò)程中，容易發(fā)生嚴(yán)重的析氨自腐蝕，極大地降低 了電池的放電效率。為了解決W上問(wèn)題，研究者們提出的研究思路一般有Ξ種:一是將高純 侶與微量的錫、銅、嫁等元素制成合金，提高陽(yáng)極活性，增大析氨過(guò)電壓;二是在電解液中添 加緩蝕劑，溶解氧化膜，同時(shí)抑制氨氣產(chǎn)生;Ξ是開(kāi)發(fā)非水電解質(zhì)，阻止侶陽(yáng)極與水相接觸。 其中，向電解液中添加適當(dāng)?shù)木徫g劑是降低腐蝕、提高陽(yáng)極利用率最簡(jiǎn)單有效的方法。
[0004] 緩蝕劑主要有吸附型和成相型兩大類。吸附型緩蝕劑大部分是有機(jī)物，通過(guò)對(duì)侶 表面活性位置的覆蓋，來(lái)降低析氨腐蝕。成相型緩蝕劑主要為無(wú)機(jī)類添加劑，通過(guò)在侶陽(yáng)極 表面發(fā)生反應(yīng)析出金屬元素或沉淀氧化物層，來(lái)提高析氨過(guò)電位。雖然大多數(shù)緩蝕劑能夠 降低侶陽(yáng)極的析氨自腐蝕，但往往功能過(guò)于單一，而且存在很大的缺陷，如吸附型緩蝕劑雖 然抑制腐蝕，但同時(shí)也大幅降低侶陽(yáng)極的活性，成相型緩蝕劑隨著侶基體的溶解，沉積層逐 漸被剝離，緩蝕效果逐漸降低甚至消失，因此，僅靠添加單一型緩蝕劑很難滿足應(yīng)用的要 求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 基于此，有必要提供一種在實(shí)現(xiàn)侶陽(yáng)極活化的同時(shí)降低析氨自腐蝕的復(fù)配型緩蝕 劑。
[0006] -種電解液緩蝕劑，主要由無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑和有機(jī)吸附型緩蝕劑組成，所述無(wú) 機(jī)成相型緩蝕劑選自乙酸鋒、儘酸鹽及硝酸筑中的至少一種，所述有機(jī)吸附型緩蝕劑選自 苯并Ξ氮挫、天然氨基酸及陽(yáng)離子表面活性劑中的至少一種，所述無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑與所 述有機(jī)吸附型緩蝕劑的摩爾比為1~5000:1~1000。
[0007] 上述電解液緩蝕劑基于電解液本身的性質(zhì)配制而成，兼顧吸附型和成相型緩蝕劑 的優(yōu)勢(shì)，吸附型緩蝕劑能夠有效地改善成相型緩蝕劑在侶表面的沉積，使沉積層更加致密、 牢固，兩種類型的緩蝕劑相互之間也不會(huì)發(fā)生相侵相害的反應(yīng)，因此上述電解液緩蝕劑緩 蝕效果會(huì)更好、更持久，是一種多功能添加劑。
[0008] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述儘酸鹽選自儘酸鋼或儘酸鐘中的至少一種。儘酸鹽的 作用在于提供儘酸根離子。
[0009] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述陽(yáng)離子表面活性劑為季錠鹽型陽(yáng)離子表面活性劑。
[0010] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述季錠鹽型陽(yáng)離子表面活性劑選自十六烷基Ξ甲基氯化 錠、十六烷基Ξ甲基漠化錠、雙十六烷基二甲基氯化錠、雙十六烷基二甲基漠化錠、十六燒 基二甲基芐基氯化錠及十二烷基二甲基芐基漠化錠中的至少一種。
[0011] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述天然氨基酸選自半脫氨酸、脫氨酸、絲氨酸及天冬氨酸 中的至少一種。
[0012] -種侶空氣電池電解液，含有強(qiáng)堿和上述電解液緩蝕劑，所述強(qiáng)堿的濃度為1~ 8mol/L，所述無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑的濃度范圍為0.0001~0.5mol/L，所述有機(jī)吸附型緩蝕劑 的濃度范圍為0.0001~O.lmol/L。
[0013] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述強(qiáng)堿為氨氧化鋼或氨氧化鐘。
[0014] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述強(qiáng)堿為氨氧化鋼，所述侶空氣電池電解液中還添加有 氨氧化侶，所述氨氧化侶與所述氨氧化鋼的質(zhì)量比為1~10:4~32。
[0015] 上述侶空氣電池電解液中含有由無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑和有機(jī)吸附型緩蝕劑組成的 復(fù)配緩蝕劑，電池中侶陽(yáng)極析氨副反應(yīng)的速率低，電化學(xué)活性得到增強(qiáng)，同時(shí)原先電極上的 沉積層逐漸被剝離的現(xiàn)象得到改善，緩蝕效果更持久，電池電極的活性一直保持在較高的 水平。
[0016] -種侶空氣電池電解液的制備方法，包括W下步驟:在強(qiáng)堿溶液中加入電解液緩 蝕劑，攬拌后得到侶空氣電池電解液。其中所述電解液緩蝕劑主要由無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑和 有機(jī)吸附型緩蝕劑組成，所述無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑選自乙酸鋒、儘酸鹽及硝酸筑中的至少一 種，所述有機(jī)吸附型緩蝕劑選自苯并Ξ氮挫、天然氨基酸及陽(yáng)離子表面活性劑中的至少一 種，所述無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑與所述有機(jī)吸附型緩蝕劑的摩爾比為1~5000:1~1000。
[0017] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述強(qiáng)堿溶液為含有氨氧化侶的氨氧化鋼溶液，其中氨氧 化鋼的濃度為1~8mo 1/L，所述氨氧化侶與所述氨氧化鋼的質(zhì)量比為1~10:4~32。
[0018] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述電解液緩蝕劑的加入分為下列步驟：
[0019]在所述強(qiáng)堿溶液中加入所述無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑，得到中間溶液；
[0020] 在所述中間溶液中加入所述有機(jī)吸附型緩蝕劑。
[0021] 采用上述方法配制侶空氣電池電解液簡(jiǎn)單方便，電解液緩蝕劑添加速率快，工藝 效率高，對(duì)儀器設(shè)備的要求低。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1為一實(shí)施方式的侶空氣電池電解液制備方法的流程圖；
[0023] 圖2為實(shí)施例1~5及對(duì)比例1~3中99.9 %純侶電極單位面積析氨量與時(shí)間關(guān)系 圖，縱軸為各實(shí)施例的析氨量，橫軸為時(shí)間；
[0024] 圖3為實(shí)施例1~5及對(duì)比例1~3中99.9%純侶電極開(kāi)路電位與時(shí)間關(guān)系圖，縱軸 是W隸/氧化隸化g/HgO)為參比電極的侶電極開(kāi)路電位值，橫軸為時(shí)間；
[0025] 圖4為實(shí)施例1~5及對(duì)比例1~3中99.9%純侶電極工作電位與時(shí)間關(guān)系圖，縱軸 是W隸/氧化隸為參比電極的侶電極工作電位值，橫軸為時(shí)間。
【具體實(shí)施方式】
[0026] W下通過(guò)【具體實(shí)施方式】和附圖對(duì)上述電解液緩蝕劑、侶空氣電池電解液及其制備 方法作進(jìn)一步闡述。
[0027] -實(shí)施方式的電解液緩蝕劑，主要由無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑和有機(jī)吸附型緩蝕劑組 成，無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑選自乙酸鋒、可溶儘酸鹽及硝酸筑中的至少一種，而有機(jī)吸附型緩蝕 劑則選自苯并Ξ氮挫、天然氨基酸及陽(yáng)離子表面活性劑中的至少一種。無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑 與有機(jī)吸附型緩蝕劑的摩爾比為1~5000:1~1000。
[0028] 優(yōu)選的，儘酸鹽選用溶解性比較好的可溶性儘酸鹽。進(jìn)一步優(yōu)選的，儘酸鹽選自儘 酸鋼及儘酸鐘中的至少一種。
[0029] 優(yōu)選的，陽(yáng)離子表面活性劑為季錠鹽型陽(yáng)離子表面活性劑。
[0030] 進(jìn)一步優(yōu)選的，季錠鹽型陽(yáng)離子表面活性劑選自十六烷基Ξ甲基氯化錠、十六燒 基Ξ甲基漠化錠、雙十六烷基二甲基氯化錠、雙十六烷基二甲基漠化錠、十六烷基二甲基節(jié) 基氯化錠及十二烷基二甲基芐基漠化錠中的至少一種。
[0031] 優(yōu)選的，天然氨基酸選自半脫氨酸、脫氨酸、絲氨酸及天冬氨酸中的至少一種。
[0032] W上所述電解液緩蝕劑由兩種緩蝕劑復(fù)配而成，是一種復(fù)配型緩蝕劑，能夠?qū)o(wú) 機(jī)成相型緩蝕劑和有機(jī)吸附型緩蝕劑二者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，既具有抑制侶電極自腐蝕的性 能，又不會(huì)大幅度降低侶電極的活性，還能在侶基體逐漸溶解的情況下維持沉積層的存在。
[0033] 本實(shí)施方式還提供了一種侶空氣電池電解液，該侶空氣電池電解液含有強(qiáng)堿和上 述電解液緩蝕劑，其中強(qiáng)堿的濃度為1~8mol/L，電解液緩蝕劑中無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑的濃度 范圍為0.0001~0.5mol/L，有機(jī)吸附型緩蝕劑的濃度范圍為0.0001~O.lmol/L。
[0034] 在侶空氣電池電解液中，強(qiáng)堿可W選用氨氧化鐘，也可W選用氨氧化鋼。
[0035] 優(yōu)選的，強(qiáng)堿選用氨氧化鋼。W氨氧化鋼溶液作電解液的母液有利于氨氧化侶的 回收再利用，使侶空氣電池具有良好的循環(huán)使用性能。作為一種更優(yōu)選的方案，在侶空氣電 池電解液中還添加有氨氧化侶，最好選擇粉末狀氨氧化侶。氨氧化侶在侶空氣電池電解液 中作晶種，使侶陽(yáng)極在放電時(shí)產(chǎn)生的Α1(0Η)Γ能立即W氨氧化侶沉淀的形式析出，并釋放 出Of，能夠有效防止電解液電導(dǎo)率在放電過(guò)程的初期階段發(fā)生波動(dòng)。其中添加的氨氧化侶 與氨氧化鋼的質(zhì)量比為1~10:4~32。
[0036] 為了取得更優(yōu)的效果，可使氨氧化鋼的濃度為3.5~5.5mol/L，而其中的氨氧化侶 與氨氧化鋼的質(zhì)量比為3~5:14~22。
[0037] 侶空氣電池電解液中的乙酸鋒或儘酸鹽能夠與侶發(fā)生氧化還原反應(yīng)，在侶的表面 析出具有較高析氨過(guò)電位的化或Μη,降低侶的析氨自腐蝕速率，增強(qiáng)侶的電化學(xué)活性，而硝 酸筑在電解液中^稀±元素的氧化物及其水合物的形式存在，在電池放電過(guò)程中沉積在侶 陽(yáng)極的表面，減少侶陽(yáng)極與水分子的接觸面積，從而減慢析氨副反應(yīng)的速率。
[0038] 在侶空氣電池電解液中使用的有機(jī)添加劑苯并Ξ氮挫、天然氨基酸或陽(yáng)離子表面 活性劑，運(yùn)些物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)中都含有大量N、0、S等雜原子，能為侶提供孤電子對(duì)，從而吸 附在侶W及無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑沉積物的表面，既能減少侶W及無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑沉積物與 水分子的接觸，又能使沉積層更加致密，有效防止沉積層的剝離，而所述陽(yáng)離子表面活性劑 除了吸附在陽(yáng)極表面發(fā)生緩蝕作用外，還具有良好的分散、剝離膠泥的作用，能把放電后形 成的氨氧化侶膠體從侶陽(yáng)極表面清除，從而提高侶的電化學(xué)活性并減少析氨副反應(yīng)的發(fā) 生。由于無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑和有機(jī)吸附型緩蝕劑都可W由多種物質(zhì)組成，而每種物質(zhì)的性 能各不相同，因此可W根據(jù)實(shí)際需要和所選物質(zhì)種類合理選擇濃度范圍。因而，添加有復(fù)配 型緩蝕劑的侶空氣電池電解液能夠?qū)崿F(xiàn)侶陽(yáng)極活化的同時(shí)降低析氨自腐蝕。
[0039] 如圖1所示，本實(shí)施方式還提供了一種侶空氣電池電解液的制備方法，包括如下步 驟：
[0040] 步驟S100:提供或制備強(qiáng)堿溶液。
[0041] 其中，強(qiáng)堿溶液可W是氨氧化鐘溶液，也可W是氨氧化鋼溶液，濃度為1~8mol/L， 優(yōu)選為3.5~5.5mol/L;
[0042] 步驟S200:在強(qiáng)堿溶液中加入電解液緩蝕劑，混合均勻后得到侶空氣電池電解液。
[0043] 作為一種優(yōu)選的方案，步驟S100可W采用下面的具體步驟：
[0044] 步驟S110:將氨氧化鋼配制成氨氧化鋼溶液。
[0045] 氨氧化鋼溶液的濃度配制為1~8mo 1 /L，優(yōu)選為3.5~5.5mo 1 /L。
[0046] 步驟S120:在氨氧化鋼溶液中加入粉末狀的氨氧化侶，在50~70°C恒溫水浴加熱 的條件下攬拌，氨氧化侶溶解后得到堿液。添加的氨氧化侶與溶液中氨氧化鋼的質(zhì)量比為1 ~10:4~32,優(yōu)選質(zhì)量比為3~5:14~22。
[0047] 在上述W氨氧化鋼溶液為母液的侶空氣電池電解液中加入氨氧化侶是為了便于 侶陽(yáng)極在放電時(shí)產(chǎn)生的AI(OH別良立即W氨氧化侶沉淀的形式析出，并釋放出0『。
[0048] 為了便于在添加電解液緩蝕劑時(shí)使其中的成分快速溶解，使配制工藝更加高效， 可將步驟S200進(jìn)一步分步進(jìn)行：
[0049] 步驟S210:在堿液中加入無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑。將無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑充分研磨，將研 磨成粉末狀的無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑分3~5次添加到堿液中，攬拌后得到中間溶液。W上添加 過(guò)程是使堿液在恒溫水浴加熱的條件下完成的，所述溫度為50~70°C，優(yōu)選溫度60°C。
[0050] 步驟S220:在由步驟S210得到的中間溶液中加入有機(jī)吸附型緩蝕劑。將有機(jī)吸附 性緩蝕劑研磨成粉末，添加到新溶液中，攬拌后得到侶空氣電池電解液。W上添加過(guò)程是使 新溶液在恒溫水浴加熱的條件下完成的，所述溫度為50~70°C，優(yōu)選溫度60°C。
[0051] 上述侶空氣電池電解液的制備方法簡(jiǎn)單易行，溶液均勻度好，配制效率高。
[0052] W下為具體對(duì)比例及實(shí)施例。
[0化3] 對(duì)比例1
[0054]配制濃度為4mol/L的氨氧化鋼溶液1L用作侶空氣電池電解液。
[00對(duì)對(duì)比例2
[0056]電解液緩蝕劑為無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑，無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑成分及含量為乙酸鋒 0.2mol。配制濃度為4mol/L的氨氧化鋼溶液1L，在氨氧化鋼溶液中加入40g氨氧化侶粉末作 晶種，攬拌均勻后得到堿液。在堿液中加入研磨混合均勻的無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑粉末，分4次 加入，待無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑溶解后得侶空氣電池電解液。W上配制過(guò)程中的攬拌過(guò)程都是 在60°C恒溫水浴加熱的條件下完成。
[0化7] 對(duì)比例3
[005引電解液緩蝕劑為有機(jī)吸附型緩蝕劑，有機(jī)吸附型緩蝕劑成分及含量為十二烷基二 甲基芐基漠化錠O.OOOSmol。配制濃度為4mol/L的氨氧化鋼溶液1L，在氨氧化鋼溶液中加入 40g氨氧化侶粉末作晶種，攬拌均勻后得到堿液。在所得堿液中加入經(jīng)過(guò)充分研磨的有機(jī)吸 附型緩蝕劑粉末，待有機(jī)吸附型緩蝕劑粉末溶解后得到侶空氣電池電解液。W上配制過(guò)程 中的攬拌過(guò)程都是在6(TC恒溫水浴加熱的條件下完成。
[0化9]實(shí)施例1
[0060] 電解液緩蝕劑包括無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑和有機(jī)吸附型緩蝕劑，無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑成 分及含量為儘酸鐘〇.2mol，有機(jī)吸附型緩蝕劑成分及含量為十二烷基二甲基芐基漠化錠 O.OOOSmol。配制濃度為4mol/L的氨氧化鋼溶液1L，在氨氧化鋼溶液中加入40g氨氧化侶粉 末作晶種，在60°C恒溫水浴加熱的條件下攬拌均勻后得堿液。在堿液中加入研磨并混合均 勻的電解液緩蝕劑，分5次加入，在60°C恒溫水浴加熱的條件下待電解液緩蝕劑溶解后得侶 空氣電池電解液。
[0061] 實(shí)施例2
[0062] 電解液緩蝕劑包括無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑和有機(jī)吸附型緩蝕劑，無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑成 分及含量為儘酸鐘〇.〇2mol，有機(jī)吸附型緩蝕劑成分及含量為苯并Ξ氮挫0.005mol，天冬氨 酸0.02mol，十六烷基Ξ甲基氯化錠0.0005mol。配制濃度為4mol/L的氨氧化鋼溶液1L，在氨 氧化鋼溶液中加入40g氨氧化侶粉末作晶種，攬拌均勻后得堿液。在堿液中加入研磨并混合 均勻的無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑，分5次加入，待無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑溶解后，加入研磨混合充分的 有機(jī)吸附型緩蝕劑，攬拌溶解后得侶空氣電池電解液。W上配制過(guò)程中的攬拌過(guò)程都是在 50°C恒溫水浴加熱的條件下完成。
[0063] 實(shí)施例3
[0064] 電解液緩蝕劑包括無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑和有機(jī)吸附型緩蝕劑，無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑成 分及含量為儘酸鐘0. 〇2mol、硝酸筑0.005mol，有機(jī)吸附型緩蝕劑成分及含量為苯并Ξ氮挫 0.005mol、絲氨酸0.015mol、十二烷基二甲基芐基漠化錠0.0003mol。配制濃度為4mol/L的 氨氧化鋼溶液1L，在氨氧化鋼溶液中加入40g氨氧化侶粉末作晶種，攬拌均勻后得堿液。在 堿液中加入研磨并混合均勻的無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑，分3次加入，待無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑溶解后 加入研磨混合充分的有機(jī)吸附型緩蝕劑，攬拌溶解后得到侶空氣電池電解液。W上配制過(guò) 程中的攬拌過(guò)程都是在50°C恒溫水浴加熱的條件下完成。
[00化]實(shí)施例4
[0066] 電解液緩蝕劑包括無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑和有機(jī)吸附型緩蝕劑，無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑成 分及含量為乙酸鋒0.2mol、硝酸筑0.005mol，有機(jī)吸附型緩蝕劑成分及含量為苯并Ξ氮挫 0.0 OSmol、脫氨酸0.04mol、十六烷基Ξ甲基氯化錠0.0004mol。配制濃度為4mol/L的氨氧化 鋼溶液1L，在氨氧化鋼溶液中加入40g氨氧化侶粉末作晶種，攬拌均勻后得堿液。在堿液中 加入研磨并混合均勻的無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑，分4次加入，待無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑溶解后加入研 磨混合充分的有機(jī)吸附型緩蝕劑，攬拌溶解后得到侶空氣電池電解液。W上配制過(guò)程中的 攬拌過(guò)程都是在70°C恒溫水浴加熱的條件下完成。
[0067] 實(shí)施例5
[0068] 電解液緩蝕劑包括無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑和有機(jī)吸附型緩蝕劑，無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑成 分及含量為乙酸鋒〇.2mol，有機(jī)吸附型緩蝕劑成分及含量為苯并Ξ氮挫O.OOSmol，脫氨酸 0.04mol，十二烷基二甲基芐基漠化錠0.0003mol。配制濃度為4mol/L的氨氧化鋼溶液1L，在 氨氧化鋼溶液中加入40g氨氧化侶粉末作晶種，攬拌均勻后得堿液。在堿液中加入研磨并混 合均勻的無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑，分4次加入，待無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑溶解后加入研磨混合充分的 有機(jī)吸附型緩蝕劑，攬拌溶解后得到侶空氣電池電解液。W上配制過(guò)程中的攬拌過(guò)程都是 在60°C恒溫水浴加熱的條件下完成。
[0069] 實(shí)施例6
[0070] 電解液緩蝕劑包括無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑和有機(jī)吸附型緩蝕劑，無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑成 分及含量為乙酸鋒〇.2mol/L，有機(jī)吸附型緩蝕劑成分及含量為十二烷基二甲基芐基漠化錠 0.0008mol/L。配制濃度為4mol/L的氨氧化鋼溶液1L，在氨氧化鋼溶液中加入40g氨氧化侶 粉末作晶種，攬拌均勻后得堿液。在堿液中加入研磨并混合均勻的無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑，分5 次加入，待無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑溶解后加入研磨混合充分的有機(jī)吸附型緩蝕劑，攬拌溶解后 得到侶空氣電池電解液。W上配制過(guò)程中的攬拌過(guò)程都是在7(TC恒溫水浴加熱的條件下完 成。
[0071 ]實(shí)施例7
[0072] 電解液緩蝕劑包括無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑和有機(jī)吸附型緩蝕劑，無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑成 分及含量為儘酸鐘0. 〇2mol/L，有機(jī)吸附型緩蝕劑成分及含量為苯并Ξ氮挫0.005mol/L、天 冬氨酸0.02mol/L和十六烷基Ξ甲基氯化錠0.0005mol/L。配制濃度為4mol/L的氨氧化鋼溶 液1L，在氨氧化鋼溶液中加入40g氨氧化侶粉末作晶種，攬拌均勻后得堿液。在堿液中加入 研磨并混合均勻的無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑，分5次加入，待無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑溶解后加入研磨混 合充分的有機(jī)吸附型緩蝕劑，攬拌溶解后得到侶空氣電池電解液。W上配制過(guò)程中的攬拌 過(guò)程都是在50°C恒溫水浴加熱的條件下完成。
[0073] 實(shí)施例8
[0074] 電解液緩蝕劑包括無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑和有機(jī)吸附型緩蝕劑，無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑成 分及含量為硝酸筑〇.〇4mol，有機(jī)吸附型緩蝕劑成分及含量為雙十六烷基二甲基漠化錠 0.01111〇1。配制濃度為41]1〇1/1的氨氧化鋼溶液化，在氨氧化鋼溶液中加入40旨氨氧化侶粉末 作晶種，攬拌均勻后得堿液。在堿液中加入研磨并混合均勻的無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑，分4次加 入，待無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑溶解后加入研磨混合充分的有機(jī)吸附型緩蝕劑，攬拌溶解后得到 侶空氣電池電解液。W上配制過(guò)程中的攬拌過(guò)程都是在60°C恒溫水浴加熱的條件下完成。 [00巧]實(shí)施例9
[0076] 電解液緩蝕劑包括無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑和有機(jī)吸附型緩蝕劑，無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑成 分及含量為硝酸筑0. 〇4mol，有機(jī)吸附型緩蝕劑成分及含量為苯并Ξ氮挫、絲氨酸0.05mol。 配制濃度為6mol/L的氨氧化鋼溶液1L，在氨氧化鋼溶液中加入90g氨氧化侶粉末作晶種，攬 拌均勻后得堿液。在堿液中加入研磨并混合均勻的無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑，分5次加入，待無(wú)機(jī) 成相型緩蝕劑溶解后加入研磨混合充分的有機(jī)吸附型緩蝕劑，攬拌溶解后得到侶空氣電池 電解液。W上配制過(guò)程中的攬拌過(guò)程都是在60°C恒溫水浴加熱的條件下完成。
[0077] 實(shí)施例10
[0078] 電解液緩蝕劑包括無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑和有機(jī)吸附型緩蝕劑，無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑成 分及含量為乙酸鋒ο . Imol、硝酸筑ο . Olmol，有機(jī)吸附型緩蝕劑成分及含量為苯并Ξ氮挫 0.005mol、脫氨酸0.05mol、十六烷基Ξ甲基氯化錠0.0004mol。配制濃度為4mol/L的氨氧化 鐘溶液1L，在強(qiáng)堿溶液中加入研磨并混合均勻的無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑粉末，分4次加入，待無(wú) 機(jī)成相型緩蝕劑溶解后加入研磨混合充分的有機(jī)吸附型緩蝕劑，攬拌溶解后得到侶空氣電 池電解液。W上配置過(guò)程中的攬拌過(guò)程都是在70°C恒溫水浴加熱的條件下完成。
[0079] 采用析氨集氣法測(cè)試99.9 %純侶在對(duì)比例1~3及實(shí)施例1~5制備的電解液中30 °C下的靜態(tài)自腐蝕速率，測(cè)試時(shí)間為化，測(cè)試結(jié)果詳見(jiàn)圖2及表1。利用Ξ電極體系，W隸/氧 化隸電極為參比電極，現(xiàn)聯(lián)99.9%純侶在對(duì)比例1~3及實(shí)施例1~5制備的電解液中的開(kāi)路 電位及在30°C、lOOmAcnf2電流密度下放電的工作曲線，結(jié)果詳見(jiàn)圖3、圖4。從圖2、圖3、圖4和 表1可W看出，相比于沒(méi)有添加緩蝕劑及單一成分緩蝕劑的電解液，實(shí)施例1~5所制得的電 解液中99.9%純侶靜態(tài)析氨速率顯著降低，侶陽(yáng)極的析氨自腐蝕得到明顯抑制;99.9%純 侶在實(shí)例1~5所制得電解液中的開(kāi)路電位及放電時(shí)的工作電位，與在4mo 1 /L NaOH溶液W 及只添加無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑或只添加有機(jī)吸附型緩蝕劑的電解液中相比，均有顯著負(fù)移， 并且電位-時(shí)間關(guān)系曲線更加平穩(wěn)。運(yùn)些都表明，電解液緩蝕劑的加入增強(qiáng)了侶陽(yáng)極的電化 學(xué)活性，極大地抑制了析氨自腐蝕，有效提升了侶陽(yáng)極的利用率。
[0080] 表 1
[0081]
[0082] W上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可W進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí) 施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要運(yùn)些技術(shù)特征的組合不存 在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說(shuō)明書(shū)記載的范圍。
[0083] W上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并 不能因此而理解為對(duì)發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái) 說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可W做出若干變形和改進(jìn)，運(yùn)些都屬于本發(fā)明的保護(hù) 范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)W所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電解液緩蝕劑，其特征在于，所述電解液緩蝕劑主要由無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑和有 機(jī)吸附型緩蝕劑組成，所述無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑選自乙酸鋅、錳酸鹽及硝酸鈧中的至少一種， 所述有機(jī)吸附型緩蝕劑選自苯并三氮唑、天然氨基酸及陽(yáng)離子表面活性劑中的至少一種， 所述無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑與所述有機(jī)吸附型緩蝕劑的摩爾比為1~5000:1~1000。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解液緩蝕劑，其特征在于，所述錳酸鹽選自錳酸鈉及錳酸鉀 中的至少一種。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解液緩蝕劑，其特征在于，所述陽(yáng)離子表面活性劑為季銨鹽 型陽(yáng)離子表面活性劑。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電解液緩蝕劑，其特征在于，所述季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑 選自十六烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基溴化銨、雙十六烷基二甲基氯化銨、雙十六烷 基二甲基溴化銨、十六烷基二甲基芐基氯化銨及十二烷基二甲基芐基溴化銨中的至少一 種。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解液緩蝕劑，其特征在于，所述天然氨基酸選自半胱氨酸、 胱氨酸、絲氨酸及天冬氨酸中的至少一種。6. -種鋁空氣電池電解液，其特征在于，所述鋁空氣電池電解液含有強(qiáng)堿和如權(quán)利要 求1~5中任一項(xiàng)所述的電解液緩蝕劑，其中所述強(qiáng)堿的濃度為1~8mol/L，所述無(wú)機(jī)成相型 緩蝕劑的濃度范圍為〇. 〇〇〇 1~〇. 5mo 1 /L，所述有機(jī)吸附型緩蝕劑的濃度范圍為0.0001~ 0·lmol/L〇7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋁空氣電池電解液，其特征在于，所述強(qiáng)堿為氫氧化鈉或氫氧 化鉀。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋁空氣電池電解液，其特征在于，所述強(qiáng)堿為氫氧化鈉，所述 鋁空氣電池電解液中還添加有氫氧化鋁，所述氫氧化鋁與所述氫氧化鈉的質(zhì)量比為1~10: 4 ~32〇9. 一種鋁空氣電池電解液的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： 在強(qiáng)堿溶液中加入電解液緩蝕劑，攪拌后得到鋁空氣電池電解液，其中所述電解液緩 蝕劑主要由無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑和有機(jī)吸附型緩蝕劑組成，所述無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑選自乙酸 鋅、錳酸鹽及硝酸鈧中的至少一種，所述有機(jī)吸附型緩蝕劑選自苯并三氮唑、天然氨基酸及 陽(yáng)離子表面活性劑中的至少一種，所述無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑與有機(jī)吸附型緩蝕劑的摩爾比為 1~5000:1~1000。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的鋁空氣電池電解液的制備方法，其特征在于，所述在強(qiáng)堿溶 液中加入電解液緩蝕劑包括如下步驟： 在所述強(qiáng)堿溶液中加入所述無(wú)機(jī)成相型緩蝕劑，得到中間溶液； 在所述中間溶液中加入所述有機(jī)吸附型緩蝕劑。
【文檔編號(hào)】H01M12/06GK105870545SQ201610244635
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月19日
【發(fā)明人】李潔, 李文章, 劉勇
【申請(qǐng)人】中南大學(xué)