论文部分内容阅读
铝空气电池是一种具有巨大潜力的金属空气电池,它的能量密度远高于锂离子电池,它还具有其它二次电池无法比拟的优点,当电池中铝消耗完,可以通过更换铝板实现“机械式充电”,从而减少了“充电”时间,并且铝价格低廉,来源广泛,铝空气电池因此引起了人们的关注。然而制约铝空气电池长时间使用的因素之一是铝空气电池放电产物处理问题,铝电极在放电过程中,其反应产物为NaAlO2,当NaAlO2在电解液中达到一定浓度时便会析出Al（OH）3,在电解液中不易直接滤除,从而会带来一系列严重的问题。首先大量的NaAlO2会严重影响电解液的黏度和电导率,电解液电导率的下降,会增加铝空气电池的溶液的电阻,电池的放电性能衰减;电解液变粘,严重时呈黏糊状,极大影响电解液使用寿命,不利于放电过程中生成的气体排出和反应物的扩散,并且对铝空气电堆中电解液的循环带来一定的负担。本论文中研究了铝空气电解液中反应产物NaAlO2对电解液物理性质的改变,分析NaAlO2浓度对铝电极、空气电极以及电池性能的影响规律,证实电解液中饱和NaAlO2会使铝空气电池最大功率下降约15%;F-对铝电极的电化学行为有显著的影响,通过使用NaF作为添加剂提升铝电极在电解液中电化学性能从而降低NaAlO2对铝空气电池的有害影响;此外论文中利用电解铝,分析铝电极在电解液中析出的Al（OH）3颗粒,其颗粒大小集中在1μm到20μm之间,并且使用水力旋流器设计了一套铝空气电解液循环系统,它可以将铝空气电堆在放电过程中生成的Al（OH）3颗粒进行收集,当水力旋流器进口流量的增加,该系统收集Al（OH）3颗粒的能力出现先增大后减小的趋势,当水力旋流器进口流量为0.67 L/min时Al（OH）3颗粒收集率最大30 min内可达84%,整个循环系统的能耗在6 W左右,具有结构简单,能耗少等优点。论文中首次将聚丙烯酰胺（PAM）应用于铝空气电池电解液中,PAM在电解液中的使用可以增加电解液的黏度,但不会改变电解液的电导率,从而不会改变电池内阻并且对空气电极和铝电极电化学性能影响较小。PAM在电解液中具有絮凝作用能加快Al（OH）3颗粒在电解液中的沉降速度,使Al（OH）3颗粒在短时间快速沉降到电解液桶底部从而达到沉降分离;PAM在电解液中具有增稠性,增加电解液的黏度但仍具有较好的流动性,可以将铝空气单体内腔生产的Al（OH）3颗粒粘黏在电解液中,随着电解液的流动全部带出单体内腔,避免Al（OH）3颗粒在单体内腔堆积,极大延长空气电极寿命。