Al-In-Mg-X陽極合金的組織與電化學(xué)性能研究.pdf

1、金屬鋁以比能量高、來源豐富等優(yōu)勢成為一種理想的電池陽極材料。但在實際的應(yīng)用中，作為陽極鋁存在電極電位低于理論電壓值、活化狀態(tài)下耐腐蝕性下降等問題，因此改善陽極合金的電化學(xué)性能及腐蝕性能的平衡對于電池技術(shù)的發(fā)展有重要的意義。
　　本文用 Sn、Mn、Bi和 Si等元素對 Al-In-Mg合金進行微合金化，制得四元合金 Al-In-Mg-Sn/Mn/Bi和五元合金 Al-In-Mg-Mn-xSi（ x=0、0.04、0.08、0.12

2、、0.16）。采用開路電位、極化曲線、交流阻抗及掃描電鏡等測試方法對合金的組織性能進行了分析研究。另外，通過熱處理、引入添加劑等途徑對合金的電化學(xué)性能及腐蝕性能進行優(yōu)化。結(jié)果顯示：
　　在 Al-In-Mg中添加0.05％Sn后，合金析出相的偏聚減弱，分布更加均勻，析氫速率明顯得到抑制，同時仍保持較高的電化學(xué)活性。添加0.1% Bi后，合金的電位相對發(fā)生負移，開路電位可達-1.736V，合金的腐蝕程度降低，自腐蝕速率減小。Al-I

3、n-Mg-0.1%Bi和 Al-In-Mg-0.05%Sn的工作電位分別為-1.59V、-1.53V，綜合電化學(xué)性能表現(xiàn)較好。0.1%Mn的加入增大了陽極合金的析氫腐蝕，自腐蝕速率較大，電位發(fā)生了正移， Al-In-Mg-0.1%Mn的綜合性能相對較差。
　　在四元合金 Al-In-Mg-0.1%Mn的基礎(chǔ)上加入（0~0.16%） Si元素。Al-In-Mg-0.1%Mn-0.12%Si表現(xiàn)出較好的綜合電化學(xué)性能，該合金性能的提高

4、主要是因為硅的加入改善了合金的鑄造性能，使合金的組織成分更加均勻。Si添加量為0.12%時開路電位約為-1.79V(vs Hg/HgO)，工作電位為-1.553V，在40℃NaOH溶液中的自腐蝕速率為0.26606 mg·cm-2·min-1。
　　經(jīng)過固溶處理以后，Al-In-Mg-0.05%Sn和 Al-In-Mg-0.1%Bi陽極合金的組織和電化學(xué)均勻性得到了一定程度的改善，腐蝕形貌變得更加均勻，電位發(fā)生負移，自腐蝕速率降低

5、。Al-0.1In-0.7Mg-0.05Sn經(jīng)過510℃×4 h固溶處理，合金在4mol/LNaOH中的開路電位為-1.753 v（vs. Hg/HgO），負移約40mV，腐蝕速率下降約20%。Al-In-Mg-0.1%Bi經(jīng)過540℃×4 h固溶處理開路電位達-1.763V（vs. Hg/HgO），活性進一步提高。固溶處理結(jié)果顯示，固溶溫度繼續(xù)升高，合金組織變化不大，且電位有正移趨勢，所以固溶溫度不宜過高。
　　與基礎(chǔ)電解液 N

6、aOH相比，Al-In-Mg-0.1Bi在4mol/LNaOH+（0~0.04） mol/L Na2SnO3中的開路電位均有不同程度的負移，當Na2SnO3的添加量為0.02mol/L時，合金的開路電位相對最負為-1.80V，負移了約70mV。在0~0.04mol/L范圍內(nèi)，隨著 Na2SnO3添加量的增大，Al-In-Mg-0.1Bi腐蝕速率也逐漸降低，晶界腐蝕基本消失，表面腐蝕變得更加均勻，腐蝕性能得到了提高。合金工作電位負移范圍在