專利名稱：鋁電池的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鋁電池，具體地說是涉及一種(但不僅限于)鋁/空氣電池。其中具空氣陰極和鋁陽極，發(fā)生的總反應式如下
本發(fā)明也可應用于一種鋁電池系統(tǒng)中，其中氧是由氧化劑(如MnO2或H2O提供);或應用于鋁/氧化銀電池(如US 3953239)，其中總反應式為
應用了中性氯化物或堿性電解質(zhì)的初級電池系統(tǒng)，可借助將鋁料加加注入電池中而使其充電，該加料過程僅需數(shù)分鐘;而次級電池之充電則需數(shù)小時。
具堿性電解質(zhì)的電池的性能比具中性氯化物電解質(zhì)的電池要優(yōu)越得多。堿性系統(tǒng)電池具很高的單位能量(如400瓦特小時/公斤)和能量密度(如175瓦特/公斤)，而對中性氯化物系統(tǒng)來說，單位能量為220瓦特小時/公斤，能量密度為30瓦特/公斤。該兩種系統(tǒng)中只要將電解質(zhì)與陽極分開儲放，其儲存期幾乎可無限。本發(fā)明是有關含堿性電解質(zhì)的鋁電池系統(tǒng)。
US3563803(Katoh)涉及這一類型的電池，并述及在堿性電解質(zhì)中加入錫酸鈉，最好濃度是是0.05-0.1M。而陽極成份未有論述。
在US4107406和US4150204(Moden)中，述及在該類型電池中所用陽極由含鎵、鎂和任選錫的鋁合金構成。陽極中須含0.001-0.072%鎵為必要成分，在實例中電解質(zhì)含20克/升錫酸鈉。
US3186836和US3189486(Pryor)中述及一種電池，其中應用鋁/錫陽極和任選含鎂的陽極，以及中性氯化鈉電解質(zhì)。
GB2020478(Bohnstedt)述及的堿性電池中，將鎵、銦或鉈加入堿性電解質(zhì)中。陽極可以是鋁-鎂合金。電解質(zhì)可含標準添加物如濃度為約20克/升(0.07M)之錫酸鈉。
EPA209402(Jeffrey)涉及該類型電池中，免除因錫酸鹽加至電解質(zhì)中所產(chǎn)生的問題，為此應用一種電化活性的鋁合金陽極，其中除鋁外，主要含銦，及至少錳或鎂之一種金屬。
關于該種鋁電池(其中含堿性電解質(zhì)，錫存在于陽極和/或電解質(zhì)中)在下列文獻中有進一步論述Proceedingsofthe10thScandinavianCorrosionCongress1986，pages355-361，K.Nisanciogluetal.
JournalofPowerSources，Vol.22，Number3-4，March/April1988，pages261-267，M.J.Niksaetal.
Proceedingsofthe21stIntersocietyEnergyConversionEngineeringConference，25-29August1986，SanDiego，California，Vol.2，pages1057-1061，A.C.S.，G.M.Scamansetal.
FR1473607.
Proc.Intersoc.EnergyConvers.Eng.Conf.18thVol.4，1983，pages1635-1640，D.J.Levyetal.
ExtendedAbstractsoftheElectrochemicalSociety，vol.81-2，October1981，pages318-319，J.LeeMorris.
US3880671.
由上所述，對于含堿性電解質(zhì)且錫存在于其電解質(zhì)或陽極中的鋁電池來說，已進行了大量的研究工作。商業(yè)上成功應用的高電流密度電池中，所應用的陽極是鋁/鎂/錫/鎵四元系統(tǒng)。但是即使在高電流密度之下，鎵可顯著地降低庫侖效率，并大大增加不需要的氫氣析出。
本發(fā)明基于下述發(fā)現(xiàn)，即含堿性電解質(zhì)，基于鋁/鎂/錫系統(tǒng)，且不含有鎵的鋁電池，在整個電流密度范圍內(nèi)(對此類電池為20-1000毫安/厘米2)可達到高于90%的庫侖效率。錫可存在于陽極或電解質(zhì)中。據(jù)申請人所知，基于該系統(tǒng)的鋁電池中[及相當?shù)母鞣N含鈣(以取代或加入鎂)電池]，是唯一可以在高電流密度和低電流密度下，可以高庫侖效率操作的電池。
本發(fā)明一個方面是提供一種鋁電池，其中包括陰極，含水堿性電解質(zhì)和陽極，該陽極為含0.01-5%鎂和/或0.01-0.05%鈣的鋁合金，但不含鎵。并且至少陽極或電解質(zhì)之一中含有錫，任意在電解質(zhì)中的錫呈錫酸鹽，其濃度為0.001-0.01M，任意在陽極中的錫含量大于0.005%。
本發(fā)明的另一個方面是提供操作這些電池的方法，該方法如后所述。
一般認為此類堿性鋁電池不能在高電流密度下長時間操作。其中一個原因是，鋁迅速溶解會加速陽極-陰極間隙的變化，而使內(nèi)阻升至不可容忍的程度。另一個原因是，電解質(zhì)中含鋁組分的過飽和可使陽極鈍化。因此這類電池可分成兩類，一類是在高電流密度下操作;另一類可在較長時間內(nèi)提供穩(wěn)壓輸出，而電解質(zhì)的過飽和并不限制最高放電期限。不同的電池設計需配合其不同的應用?，F(xiàn)對其特性總結如下。
高電流密度電池是一種在電流密度至少為400毫安/厘米2，并高達800毫安/厘米2甚至1000毫安/厘米2下操作的電池。與低電流密度時比較，其所述電壓較低，因此庫侖效率較高，并且產(chǎn)生氫氣趨勢較低。在放電過程中由陽極溶解的鋁在電解質(zhì)中積聚且迅速達到飽和程度，由于這類電池一般不能經(jīng)受電解質(zhì)的最高過飽和度，其使用壽命有限(除非使用復雜的電解質(zhì)控制方式)。
設計較長壽的電池要在較低電流密度下操作，一般低于400毫安/厘米2，然而也可能需突現(xiàn)短暫高電流密度。在這種情況下，陽極電壓偏負，因此庫侖效率偏低。氫氣的產(chǎn)生的問題不僅是有爆炸的危險，而且氫氣夾帶于堿性電解質(zhì)中會產(chǎn)生腐蝕性氣霧。通常需要使其操作超過一定期限，此時氫氧化鋁由電解質(zhì)中沉淀出。并且此時應小心避免陽極鈍化。其中陽極需較大，以保證有足夠鋁金屬以使得電池可在所需的較長時間內(nèi)操作。
由于上述鋁/鎂/錫和鋁/鈣/錫系統(tǒng)的獨特性能，本發(fā)明涉及兩類電池。但是本發(fā)明一個重要方面是涉及后一類電池。其設計成可在較長時間內(nèi)提供穩(wěn)壓輸出，稱之為高安培-小時電池。由此表明一種電池，其設計可使其在較低的電流密度下操作如5-400毫安/厘米2，且可在至少一小時內(nèi)提供穩(wěn)壓輸出。最好在這種情況下操作時，電池可設計成至少24小時可提供穩(wěn)壓輸出，該電池可在20-250毫安/厘米2電流密度下操作。例如它們可應用于電源故障時作備用電池，在這種情況下，電流產(chǎn)生電流密度一般為20-150毫安/厘米2。設計成同樣用途的常用鉛酸性電池的體積(和價格)，約為鋁堿性電池的12倍。另外例如它們還可應用于電動車輛中提供牽引，這時電流產(chǎn)生電流密度一般為100-250毫安/厘米2，然而亦可短時間發(fā)出高電流，在這種情況下，陽極中錫含量需大于0.005%。
借鑒上述各參考文獻，出乎意料的發(fā)現(xiàn)使本發(fā)明得以實現(xiàn)，即鎂(和/或鈣)與錫的組合應用于鋁電池制造，該電池即便是在低電流密度下，可在極少氫氣逸出(即在極高庫侖效率下)下操作?？煽闯鲈撔擎V和錫之間的協(xié)同效應產(chǎn)生的結果。錫可存在于陽極中(與鎂之固體溶液內(nèi))或電解質(zhì)中(呈錫酸鹽)，或同時存在于陽極和電解質(zhì)中。
在該系統(tǒng)中，錫可作為鋁的活化劑，即錫可提高陽極負電位。該活化作用包括當電池供電時，在陽極表面生成富錫層。所述富錫層是從宏觀意義上來說的。在陽極表面錫可呈連續(xù)或不連續(xù)層，或呈分散的球狀或粒狀。應用反向散射影象的電子掃描顯微鏡可檢出富錫層，且可應用同一顯微鏡設備經(jīng)X射線分析可對其進行鑒定。
以往的研究工作基于將錫酸鹽加入堿性電解質(zhì)，以便控制附生的鋁陽極腐蝕。出乎意料的是，我們發(fā)現(xiàn)到這種形式的錫可作為鋁陽極活化劑，從而電池的放電在陽極表面留下一富錫層。為此電解質(zhì)中的錫濃度最好是0.001-0.01M。如果錫酸鹽濃度太低，陽極可能呈過度活性，在這種狀態(tài)下與完全無錫酸鹽存在情況下比較，陽極腐蝕和氫析出則加劇。如錫酸鹽濃度太高，錫逐漸沉積于陽極上，造成晶枝生成而可能使電池短路或損害電解質(zhì)回流體系。我們發(fā)現(xiàn)電解質(zhì)中的錫與陽極中的鎂共同作用可使過度活性受抑制，因而低濃度錫酸鹽是有益的。上述有些文獻中，在電解質(zhì)內(nèi)也應用了錫酸鹽，但其濃度較高，據(jù)推斷是為了克服無鎂存在時產(chǎn)生的過度活性。在實驗室中無論其在試驗電池中的狀態(tài)如何，作為商業(yè)應用電池，其中的錫酸鹽濃度不可能太高。
然而在某些應用中，電解質(zhì)中的錫酸鹽會產(chǎn)生一些問題，因而可使錫與鋁生成合金而由陽極中提供錫。重要的是，至少部分而最好是全部錫在鋁中呈固溶態(tài)。以沉淀形式存在的錫不能有效地作為活化劑，而實際上可形成腐蝕部分而產(chǎn)生有害效果。為了取得有效的活化效果，合金固體溶液中錫含量應大于0.005%，最好是0.01-0.20%。使溶解的錫含量高過約0.12%是較困難的。錫在溶液中也可以沉淀形式存在，但如上所述該形態(tài)是不希望產(chǎn)生的。為使錫達成所需形式，將合金在500℃以上經(jīng)溶液熱處理，然后在足夠速度下驟冷以抑制錫的沉淀。
為了決定是否在陽極中包含錫，和/或在電解質(zhì)中含有錫，應考慮各種因素。電池操作時，電解質(zhì)中的鋁含量升高。在某些體系中，使用結晶器以使鋁濃度降低，這時電解質(zhì)中最好不含錫酸鹽。另一方面，在不含結晶器系統(tǒng)中，電解質(zhì)中的錫酸鹽則是有利的。
與鋁鎂錫合金比較，鋁鎂合金之鑄造和制造較容易。如陽極中存在錫，電池可迅速地接通(即在高放電情況下，迅速活化至最高電壓)，然而實際上這并非十分重要。以鋁鎂錫所成電池和以鋁鎂加錫酸鹽所成電池，可以相同最高庫侖效率操作，但鋁鎂錫電池可在較廣泛的電流密度下保持該效率，因此比較適宜。
陽極用鋁的純度應綜合考慮其性能和價格。較純的鋁抗附生腐蝕性較好，按我們的實驗大都應用99.999%的鋁，但純鋁價格高，迫而使用99.99%以至市售99.85%的鋁。雜質(zhì)會加速腐蝕作用，但已知通過在合金中加入鎂，可在一定程度上控制該腐蝕作用。如下所述可應用較低級別或甚至是市售級鋁。
陽極中可含鎂，可代替錫或與錫一起使用，最好其含量為0.05-5.0%，尤其是0.01-1.8%。鎂有助于陽極對雜質(zhì)之容忍性，并使鑄成陽極晶粒細化。陽極中的鎂，無論其是否含錫(最好含錫)，可抑制氫析出因而提高電池的庫侖效率。
陽極中可含鈣，最好其含量為0.01-0.05%(重量)。鈣有利于降低陽極之過度活化，并有助于在產(chǎn)生氫氧化鋁沉淀之后電壓之復原。
陽極還可含硼，最好其含量為0.01-0.05%。當與鈣一起加入時，硼可細化晶粒，這樣可使陽極鑄造比較容易，并且不會產(chǎn)生伴生的缺點(如鈦二硼化物所產(chǎn)生的缺點)-即使陽極鈍化。
陽極中還任選含有銦，特別是其含量為0.01-0.20%。銦有助于降低陽極的過活化。
本發(fā)明的一個特點是，陽極或電解質(zhì)中皆無需加入鎵和錳。由于應用鎵可在高電壓和高能量密度下操作，因此一般陽極中應用鎵。但有鎵存在時，在高電流密度特別在低電流密度時，不能避免陽極附生腐蝕和氫氣析出。另外當有錫存在時，錳可導致鈍化。
當電解質(zhì)中含有溶解錫(如呈錫酸鹽)，銦的加入(如氯化物)有助于降低系統(tǒng)的過活化。因為銦在堿性電解質(zhì)中的溶解度低，使其濃度一般受限制而小于0.001M。
對于陰極的性質(zhì)無嚴格要求，優(yōu)選用空氣陰極或氧化銀陰極。
堿性電解質(zhì)pH值至少為10，最好至少為12，并且可含10-50%NaOH，KOH或LiOH溶液。如當電池由海水活化時，電解質(zhì)還可含NaCl。優(yōu)選電解質(zhì)是4MNaOH和7MKOH。其它的電解質(zhì)可由KOH或NaOH溶于凈水或海水中配制而成。
各種鋁電池的電解質(zhì)的控制是一個問題，電池系統(tǒng)有效壽命一般受限于電解質(zhì)的工作容量而非陽極的耗損或空氣陰極的分解。放電時鋁溶解，它形成絡離子而最終沉淀成Al(OH)3(水鋁氧)或于含鹽電解質(zhì)中形成AlOOH(假勃姆石)。這種氫氧化鋁沉淀須加于控制，以便延長電解質(zhì)工作容量(電池壽命)并使電池可清理和再生。改進電解質(zhì)工作容量的已知方法包括經(jīng)陽極使電解質(zhì)攪拌、流通或往復移動，而不使電解質(zhì)滯留。
本發(fā)明也提供了所述電池的操作方法，通過鋁陽極逐漸溶解于電解質(zhì)中而使電池供電。該方法包括將晶種引入電解質(zhì)中以中有助于鋁從電解質(zhì)中沉淀(如一般為氫氧化鋁Al(OH)3)。
當晶種加到電解質(zhì)中時，有利于使溶解的氧化鋁在其上沉淀。其結果是生成易于由電解中濾出或沉降的粗沉淀。此外晶種可降低電解質(zhì)中含鋁組分的過飽和，因而降低電導的變化。晶種的特性無嚴格限定，只要是鋁組分可在其上沉淀。而一般優(yōu)選用氧化鋁三水合物作晶種。晶種材料最好是具很小粒徑(如小于1微米)。晶種使用量可決定鋁組分由溶液中析出的速度，因而影響電池之能量密度。晶種可從外面加入，但最好是當電解質(zhì)中氧化鋁濃度趨于飽和，或是當電解質(zhì)已飽和時加入晶種。
雖然上述合金在開電路時具有相當好的抗附生腐蝕性能，而當電池不供電時，一般需要使電解質(zhì)不與陽極接觸。該技術及對電解質(zhì)其它方面的控制是已知的，如可參見G.Scamans，ChemistryandIndustry，1986年3月17日，192-196頁。
雖然提供一種其中氫氧化鋁仍存在于溶液中的大容量電解質(zhì)而具高安培-小時的電池是可能的，但通常實際上是不可行的。一般來說，電解質(zhì)容量是有限的，因而氫氧化鋁濃度逐漸升高到過飽和程度而最后沉淀出，此過程一般經(jīng)5-10小時操作。該沉淀點總是通過短暫的電池電壓下降(于恒定電流密度)而顯示出來。雖然原則上沒有理由當電解質(zhì)中的沉淀氫氧化鋁仍循環(huán)時中止電池放電，但在實際上在這種情況下許多陽極已鈍化，這種現(xiàn)象稱之為氫氧化鋁導致鈍化(AHIP)。在本發(fā)明條件下，該AHIP不會發(fā)生，并且短暫下降后，放電電壓可回復到接近于原水平。
參見附圖
所示，表明各種電池系統(tǒng)之腐蝕電流與陽極電流密度之對應圖示。各結果基于應用60℃之5M KOH電解質(zhì)。所有低于100毫安/厘米2數(shù)值是在一流通電池之高安培-小時試驗后測定的。所有高于100毫安/厘米2之結果是應用電解固定重量損失法在1厘米2樣品上所測得的。1毫安/厘米2之腐蝕電流相當于0.007厘米2/厘米2/分之析氫。標有A、B、C和D的四條圖線是分別用不同的系統(tǒng)繪制的，并說明如下。
線A表示應用含0.7%鎂，0.09%錫和0.03%鎵之鋁電極。在各陽極電流密度下，腐蝕電流大于20毫安/厘米2?？梢姰旉枠O中含鎵時，陽極附生腐蝕和析氫現(xiàn)象是不可避免的。
線B表示應用含0.089%錫的鋁陽極。在廣泛范圍內(nèi)的陽極電流密度下，腐蝕電流范圍為12-30毫安/厘米2。含錫而不含鎂之電池在高庫侖效率下操作，其效能未見降低。
線C表示應用含0.5%鎂和0.07%錫的鋁陽極。這種三元合金可在低至17毫安/厘米2，以至高達1安/厘米2的電流密度下，仍可保持90%以上的效率(由約75毫安/厘米2其效率為98-99%)。
線D表示應用含0.5%鎂之鋁陽極。在這種情況下，5M KOH電解質(zhì)中含0.004M錫酸鈉。在約60-150毫/厘米2的陽極電流密度下，此系統(tǒng)可替換線C之三元合金。在約低于60毫安/厘米2時，庫侖效率逐漸降低。在約高于150毫安/厘米2時，電池輸出電壓下降。通過增加電解質(zhì)中的錫酸鹽濃度，可提高其上限，但對此可逐漸引起如上所述的其它問題的出現(xiàn)。
實驗Ⅰ將各種合金與99.999%鋁進行比較。各合金鑄造成疊箱鑄型料(99.999%Al或99.995%Al基)，或擠至成錠料，然后加工成8毫米條料。在各情況下，疊箱鑄型料或擠壓料在600℃下，熱處理1小時，冷水驟冷，然后冷壓成3毫米。
應用限定容量的電解質(zhì)(100毫升)，當陽極溶解時，使其電解質(zhì)中Al(OH)-4鋁酸根離子逐漸達到過飽和。經(jīng)過約6小時操作之后，分別向電解質(zhì)加入1克水鋁氧(經(jīng)預測)作晶種。
下述實例1-6之數(shù)據(jù)得自一蓄電池模擬裝置。各實驗按恒定電阻進行，且其電流按60-80毫安/厘米2穩(wěn)步遞降。在各種情況下(預先終止者例外)，經(jīng)6-9小時操作后，電解質(zhì)中產(chǎn)生氫氧化鋁沉淀。在各情況下電解質(zhì)為5M KOH(可以帶或不帶添加物)并在約60℃操作。實例1，2和6是未按照本發(fā)明之對比例。
實例1陽極鋁+0.04%鎵+0.6%鎂電解質(zhì)添加物 0.004 M Na2SnO3電池以高陽極腐蝕，于約35%效率開始操作，2.5小時后，因陽極分解而失效。本實驗說明含鎵陽極是不宜采用的。
實例2陽極鋁+0.09%錫電解質(zhì)添加物 0.004 M Na2SnO3此電池穩(wěn)定操作超過10小時。電壓約1.5伏，當氫氧化鋁沉淀后降至約1.4伏。開始10小時操作之平均庫侖效率約87%，但與含鎂時比較效率較低。
實例3陽極鋁+0.2%鎂電解質(zhì)添加物 0.004 M Na2SnO3此電池穩(wěn)定操作超過10小時。電壓約1.5伏，當氫氧化鋁沉淀后降至約1.4伏。開始10小時操作之平均庫侖效率約95%。
實例4陽極鋁+0.09%錫+0.9%鎂電解質(zhì)添加物無此電池稱定操作超過10小時。電壓約1.5伏，氫氧化鋁沉淀后電壓降至約1.4伏。開始10小時操作之庫侖效率約98%。
實例5陽極鋁+0.77%鎂+0.04%銦電解質(zhì)添加物 0.004 M Na2SnO3此電池穩(wěn)定操作超過9小時。電壓約1.5伏，氫氧化鋁沉淀后降至約1.4伏(電解質(zhì)述飽和度極大時，最低電壓137伏)。開始10小時放電期間平均庫侖效率為99.1%。
實例6陽極99.999%鋁電解質(zhì)添加物 0.06 M Na2SnO3
此電池穩(wěn)定操作約5小時，隨后輸出之電流和電壓不穩(wěn)定性增加，在這期間平均電壓和電流慢慢下降。經(jīng)約8小時后，因錫晶枝在陽極上形成，阻塞電解質(zhì)不能在電池中流動。其平均效率難于測定，但約為80%(±5%)。本實驗說明，在電解質(zhì)中采用0.01M以上的錫酸鈉是不適宜的。
實例7-9說明在高電流密度下操作的電池。實例7和8非本發(fā)明而用于與實例9相比較。
實例7合金純鋁(99.999%)電解質(zhì)25%KOH，3.5%NaCl，～80℃電流密度 ～520毫安/厘米2陽極電位～-1.22伏(vsHg/HgO)放電期～10分鐘庫侖效率～96%實例8合金鋁+0.7鎂+0.09錫+0.026鎵(99.995鋁基)電解質(zhì)25%KOH+3.5%NaCl，～80℃電流密度 ～715毫安/厘米2陽極電位～-1.62伏(vsHg.HgO)放電期～10分鐘庫侖效應～97%實例9合金鋁+0.45鎂+0.085錫
(99.995鋁基)電解質(zhì)25%KOH+3.5%NaCl，約80℃電流密度 ～645毫安/厘米2陽極電位～-1.52伏放電期～10分鐘庫侖效率≥99%實例7說明與超活性合金比較純鋁之缺點。實例8與實例9之比較說明，微量之鎵成分可增加可用能量，但效率差約2%。然而表明至少析氫增加四倍，并且鋁/鎂/錫/鎵系統(tǒng)在較低電流密度下，效率逐漸降低。而證實鋁/鎂/錫合金是唯一可在整個電流密度范圍內(nèi)保持90%以上效率的超活性合金。
實例10至13說明在低電流密度下各電池之操作情況。實例13是未按照本發(fā)明之對比例，并用于與實例10-12對比之用。
以下各結果得自相同的蓄電池模擬系統(tǒng)，操作經(jīng)≥10小時，即為高安培小數(shù)下之結果，得自低電流密度。
四種不同合金由≥99.995%鋁基料組成。
在各試驗中，錫是唯一的過活性組份，并且由于鎂對電壓無影響，在給定的電流密度下，各合金顯示相同電壓。在75毫安/厘米2時，約-1.73伏(vs Hg/HgO)，而對空氣電極時約為1.45伏。
實例合金電解質(zhì)100.5鎂+0.07錫5MKOH，60℃110.5鎂+0.14錫5MKOH，60℃120.5鎂5MKOH，60℃+0.04M，錫酸鹽
130.09錫5MKOH，60℃庫侖效率實例電流密度/池電壓75/1.4536/1.6017/1.6611/1.681098-9996936311969466-1298-998463-1385-37-由上述結果可以看出，與不含鎂的系統(tǒng)相比較，鎂與錫的組合可維持高庫侖效率，而不會對電壓產(chǎn)生有害效果。
實例14下實例說明基于鋁/鈣/錫系統(tǒng)電池的應用。
合金0.17%鈣(99.999%鋁基)電解質(zhì) 5 M KOH+0.004 M Na2SnO3，約60℃試驗在約80毫安/厘米2，放電約8小時，于TCR模擬電池(即高安培小時)效率約78%電壓約1.5伏雖然與鎂+錫系統(tǒng)比較其效率較低，但陽極具良好的電壓復原性，并且在放電開始時，不顯示出延時的過活化期。
權利要求
1.一種鋁電池，包括陰極，一種含水堿性電解質(zhì)和陽極，該陽極是一種含0.01-5%鎂和/或0.01-0.05%鈣的鋁合金，但不含鎵，其中至少電解質(zhì)或陽極之一含有錫，任意在電解質(zhì)中的錫呈錫酸鹽，其濃度為0.001-0.01M，任意在陽極中的錫含量大于0.005%。
2.按權利要求1的電池，其設計可提供穩(wěn)壓輸出，并至少達1小時，電流密度5-400毫安/厘米2。
3.按權利要求2的電池，其設計可使其在25-250毫安/厘米2電流密度下操作。
4.按權利要求1-3之任一項，其中陽極含0.01-0.2%錫。
5.按權利要求1-4之任一項，其中陽極含0.01-0.20%銦。
6.按權利要求1-5之任一項，其中陽極含0.01-0.2%錫和0.01-5%鎂之其中一種或兩種，并任意地和0.01-0.05%鈣或任意地與0.01-0.20%銦結合，剩余量的鋁純度至少為99.85%。
7.按權利要求1-6任一項電池的操作方法，包括在至少1小時內(nèi)，按陽極表面以5-400毫安/厘米2的平均電流密度由電池供電。
8.按權利要求7的方法，在一定期間或之后不斷由電池供電，該期間內(nèi)電解質(zhì)中的氫氧化鋁濃度升高，至到電解質(zhì)中生成氫氧化鋁沉淀。
9.按權利要求1-6任一項電池的操作方法，其中陽極中的鋁逐漸溶于電解質(zhì)中而由電池供電，該方法包括將晶種加入電解質(zhì)，以有助于鋁組份由電解質(zhì)中沉淀出。
10.按權利要求9的方法，其中晶種為氧化鋁三水合物。
全文摘要
一種鋁電池，包括含水堿性電解質(zhì)和陽極，該陽極為含鎂和/或鈣的鋁合金。錫存在于電解質(zhì)中(呈錫酸鹽，濃度0.001-0.01M)和/或陽極中(含量至少0.005％)。在高和低電流密度下，電池操作的庫侖效率很高。優(yōu)選操作條件包括至少1小時內(nèi)，按陽極表面以5-400毫安/厘米
文檔編號H01M4/46GK1040287SQ8910556
公開日1990年3月7日 申請日期1989年8月8日 優(yōu)先權日1988年8月9日
發(fā)明者約翰·安東尼·亨利, 杰弗里·馬克·斯卡曼斯, 威爾弗雷德·伯納德·奧卡拉漢, 保羅·安東尼·威克利夫 申請人:艾爾坎國際有限公司