过渡金属硒化物的制备及其在铝空气电池中的应用文献综述

 2022-01-06 20:37:14

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文献综述

文 献 综 述1.引言随着科学技术和社会的不断发展,传统的电池已经不能够满足当今社会的需求,例如新能源汽车,便携式设备等诸多产业都要求我们寻找更低成本,更为高效的电池。

[1]铝有较高的电池容量为8040 mah cm-3是锂的四倍,而且他地壳储量丰富,能露天运输,为电池制造业带来了巨大的优势,从而铝空气电池受到了业界的广泛关注。

铝空气电池的工作原理如图1所示,电池放电时,金属铝阳极发生氧化反应生成Al (OH)3,氧气在空气电极上发生阴极还原反应生成OH-,在此过程中金属铝中储存的化学能大量的转化成电能并提供给外电路,其具体的反应过程如下见附件[2]图1.铝空气电池的工作原理图及反应方程式阴极反应: O2 4e- 2 H2O→4OH- (1)阳极反应: Al 4OH-→Al(OH)4- 3e- (2)总反应式4Al 3O2 6H2O→4Al(OH)3(3)2.铝空气电池的组成铝空气电池通常是由三部分组成,其主要包括铝阳极,空气阴极以及电解质部分组成。

2.1铝阳极通常情况下铝阳极一般为纯铝和铝合金。

有人认为铝空气电池, 工作时性能显得很差是因为金属铝负极纯度不高或者表面氧化铝钝化膜所致。

即铝在碱性电解液中发生了显著的阳极极化,和析氢腐蚀,这两者在一定程度上抑制了铝阳极的电化学性能[3],从而导致了铝空气电池性能的下降。

针对这些问题,目前应用较多的是多元合金化[4]利用Sn、Ga、In、Mg、Pb、Bi、Zn、Hg这些活化元素有较高的析氢过电位而且会破坏铝合金阳极致密的钝化层;或者添加Mn元素缓解腐蚀;及掺杂Zn、Mg、Ce元素改善铝阳极组织结构。

[5]热处理工艺同样也是改善阳极的方法,使阳极的元素分布更为均匀,有效保证阳极合金析出相的均匀性, 使阳极的性能更为稳定。

2.2电解质铝空气电池的电解质分为水系和非水系,其中碱性水系电解质(例如KOH和NaOH水溶液)已被广泛用作铝制空气电池的电解质,其优点是有高离子电导率,无毒,和快速的ORR[6]但是其存在的主要问题是铝合金在碱性溶液中腐蚀严重,目前的研发重点是从电解液出发降低铝合金在碱性电解液中的腐蚀速度。

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