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铝-空气电池是一种新型绿色环保电池,具有无毒无污染、原材料丰富、价格低廉、能量密度高等优点,因此具有较高的科研价值和广阔的应用前景。铝-空气电池电解液多为碱性电解液,负极材料采用铝基合金,由于铝表面易形成致密氧化膜,会抑制负极材料的电化学活性,且在碱性电解液中,负极材料的铝组分易发生析氢反应,腐蚀严重,会大大降低电池的综合性能。因此,如何提高负极材料性能,是铝-空气电池的研究重点之一。本文以Al-0.1Sn-0.1Ga为基础合金,通过添加Bi和Ce元素来提高其电化学活性和耐腐蚀性,得到了性能较优的Al-Sn-Ga-Bi-Ce合金负极材料。实验研究了 Bi和Ce的添加量对铝合金负极组织和性能的影响规律以及电解液添加剂对成分优化后的铝合金负极性能的影响规律。此外,由于制备负极材料所用的原材料会引入少量杂质铁,增加负极的腐蚀速率,因此为降低杂质铁的危害,向铝熔体中添加B2l3进行除铁,并对其除铁效果进行了研究。通过扫描电镜(SEM)观察合金的微观组织和腐蚀形貌,采用失重法测定合金的自腐蚀速率,采用电化学测试研究合金的电化学性能。实验结果表明,添加Bi元素后,Al-0.1Sn-0.1Ga合金的电化学性能和耐腐蚀性能均有所提高,当Bi含量为0.1%时,所得Al-0.1Sn-0.1Ga-0.1Bi合金综合性能最佳。在4 mol/L KOH溶液中,Al-0.1Sn-0.1Ga-0.1Bi合金腐蚀形貌均匀,自腐蚀速率为0.29 mg·cm-2.min-1;开路电位-1.461 V(vs.HgO/Hg);腐蚀电流密度21.0 mA·cm-2;电流密度为100 mA·cm-2时,恒电流放电电位为-1.467 V(vs.HgO/Hg)。Al-0.1Sn-0.1Ga-xBi合金交流阻抗谱的高频容抗弧模值减小,活化性能提高。向Al-0.1Sn-0.1Ga-0.1Bi合金中添加Ce元素,合金的电化学活性提高,耐腐蚀性能先提高后降低。当Ce含量为0.3%时,所得Al-0.1Sn-0.1Ga-0.1Bi-0.3Ce合金综合性能最佳。自腐蚀速率最小,为0.276 mg.cm-2.min1,腐蚀形貌均匀;开路电位负移至-1.542 V(vs.HgO/Hg);腐蚀电流密度16.5 mA·cm-2;电流密度为100 mA·cm-2时,恒电流放电电位-1.551 V(vs.HgO/Hg)。对合金交流阻抗谱拟合得到的电荷转移电阻Rt和电化学扩散电阻Rc减小,合金活性提高。在4 mol/L KOH甲醇-水溶液中,随着甲醇含量的增加,合金耐腐蚀性能增强,但合金的开路电位和恒电流放电电压正移,电化学活性降低。当甲醇添加量为80%时,自腐蚀速率为0.048 mg·cm2·min-1,腐蚀形貌均匀;腐蚀电流密度4.16mA.cm-2,耐蚀性最优。向4 mol/L KOH甲醇-60%水溶液加入ZnO添加剂可抑制铝合金的腐蚀反应:当ZnO浓度为0.20mol/L时,缓蚀效果较好。同样ZnO降低了铝合金负极的电化学活性,放电稳定性降低,因此ZnO是一种负极抑制性缓蚀剂。在铝熔体中添加B2O3后,杂质铁含量由0.17%下降到0.15%,铝的自腐蚀速率由0.811 mg·cm-2-min-1 降低到 0.600 mg·cm-2·min-1,腐蚀电流密度由 40.1 mA·cm-2减小到35.5 mA·cm-2,耐腐蚀性能增强。开路电位正移约25 mV,交流阻抗谱拟合得到的电荷转移电阻Rt变大,电化学活性降低。