聚丙烯酸鈉/ZnO 復(fù)合緩蝕劑對6061 鋁合金在堿性電解液中電化學(xué)活性和放電性能的影響

劉慧君，武美萍，段為朋，馬毅青，李逞龍，繆小進(jìn)

(江南大學(xué)a.機(jī)械工程學(xué)院，b.江蘇省食品先進(jìn)制造裝備技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無錫 214122)

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金屬鋁是一種很好的能量載體，其理論電化學(xué)比容量達(dá)2 980 mAh/g，體積比容量為8 050 mAh/cm3，理論電壓為-2.7 V，同時(shí)鋁在地殼中的儲(chǔ)量高達(dá)7.73%，鋁作為陽極材料具有其他金屬材料無可比擬的優(yōu)勢[1]。但鋁-空氣電池實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用仍面臨諸多挑戰(zhàn)，鋁作為陽極材料主要存在以下問題:(1)陽極極化:鋁本身是一種極活潑的金屬，在空氣中表面極易形成一層致密的鈍化膜。鈍化膜的存在抑制了鋁的電化學(xué)活性，導(dǎo)致其電極電位正移[2]；(2)自腐蝕:在堿性電解液中，鋁陽極表面的鈍化膜遭到破壞，產(chǎn)生析氫反應(yīng)導(dǎo)致電池自腐蝕放電嚴(yán)重，降低電池的輸出功率及陽極利用率。一般采用3 種方法降低堿性介質(zhì)中鋁陽極的自腐蝕速率:(1)將Sn，Ga，In，Mg，Zn 等具有較高氫超電勢的元素與鋁陽極進(jìn)行合金化[3]；(2)對鋁陽極進(jìn)行熱處理，細(xì)化晶粒；(3)在堿性介質(zhì)中添加緩蝕劑。

近年來包括錫酸鈉[4]、硝酸鈰[5]和氧化鋅[6]在內(nèi)的無機(jī)緩蝕劑受到了越來越多的關(guān)注，因?yàn)樗鼈儾粌H可以活化鋁陽極的表面鈍化層，還能在鋁陽極上形成保護(hù)膜，在抑制自腐蝕的同時(shí)不會(huì)損失鋁陽極的活性。然而，保護(hù)膜的不均勻沉積會(huì)限制無機(jī)緩蝕劑抑制腐蝕的效率[7]。有研究[8]表明無機(jī)/有機(jī)混合緩蝕劑表現(xiàn)出更好的抑制腐蝕效果，這歸因于這2 種類型的緩蝕劑之間的協(xié)同效應(yīng)。Danny 等[9]發(fā)現(xiàn)在含有ZnO 的堿性溶液中加入PEG-二酸能促進(jìn)致密鋅層的形成，從而抑制了鋁的自腐蝕。……