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进入21世纪以来,科学技术迎来快速的发展。随着科技的进步,人们对于储能设备的需求越来越大。随着化石能源的枯竭及其带来的环境污染问题,发展电动汽车成为各国的共识。高比能量、高功率的铝-空气电池在电动汽车上有着重要应用。对高性能铝合金负极材料的研究,也成为近年铝-空气电池研究的热电。本文采用基于第一性原理的量子化学计算软件MS,对合金元素与纯铝构成体系的能量进行了计算。通过比较不同体系能量的相对大小,筛选出能够提高金属铝电化学活性的合金元素。在此基础上,分别以ReA、ReB和Sn为合金元素制备了二元铝合金。采用极化曲线、交流阻抗和恒流放电等电化学研究手段对二元铝合金的电化学性能进行了表征。通过浸泡实验研究了合金的自腐蚀性能。采用SEM分析了经恒流放电后二元铝合金的表面形貌。采用XRD分析了二元铝合金的结构。基于二元合金的研究结果,制备了四元Al-ReA-ReB-Sn合金,并对其性能进行了综合分析。对二元铝合金体系的量子化学计算表明,稀土系元素与铝构成合金体系的单点能最负。对Al-ReA合金以及Al-ReB合金的电化学研究表明,合金元素ReA的加入能够提高合金在同一电位下的电流密度,Al-0.8 wt%ReA合金的电化学活性相较于纯铝有90%的提升。合金元素ReB的加入能够提高合金的电化学活性以及利用率,提升效率与合金元素的含量有关。Al-ReB合金相较于纯铝有更负的开路电位。对Al-Sn合金的阳极极化过程分析显示,阳极极化过程Al-Sn合金存在“超级活化”现象。研究发现,在适当高的放电电流密度条件下,Sn含量高的Al-Sn合金的恒流放电曲线上会出现剧烈的电位波动,波动的幅度超过100mV。基于对Al-Sn合金放电过程的研究,提出了一种能够合理解释恒流放电过程电位波动的机制。阳极极化曲线分析表明,Sn含量为0.12%的Al-ReA-ReB-Sn合金,在电位-1.2 V处的电流密度达到最大值(-100.96 mA·cm-2),相较于纯铝提升51%。Al-ReA-ReB-Sn合金的开路电位相较于纯铝负移了100 mV。恒电流放电分析显示,当Al-ReA-ReB-Sn合金中Sn的含量为0.12 wt%时,合金在恒流放电过程的电位最负,为-1.53 V,相比纯铝负移了140 mV。