一种新型耐蚀锌基稀土铝镁合金负极材料 所属技术领域
本发明属新材料领域背景技术
锌以其资源丰富、平衡电位低、可逆性好、能量密度高和环境无污染等优异特点，被广泛用作化学电源的负极材料，如锌-锰(MnO2)电池、锌-银(AgO)电池等。由于锌-镍电池工作电压较高(1.6V)、无毒无害、可快速充放电、工作温度范围宽(-20-60℃)，而被认为是一种较为理想的绿色动力电池。但是，锌电极存在着腐蚀、惰化、变形、枝晶等问题，使二次锌电池循环容量衰减快、自身放电严重、循环寿命短，达不到实际要求。解决这些问题的重要途径之一是锌电极材料的优选，以抑制锌电极腐蚀、惰化、变形和析氢，实现提高锌极活性物质的利用率和电池循环寿命的目的。发明内容
本发明提供一种耐蚀锌基稀土铝镁合金负极材料，用以部分或全部取代锌粉；用该合金的氧化物部分或全部取代锌电极所用氧化锌粉。其目的也就是本发明的特征有二：
1.稀土金属的化学活性很强，具有除去加速锌负极腐蚀的杂质如硫、铁等的
作用，使腐蚀速度减少；稀土又能与Zn、Al、Mg等形成金属间化合物，结
晶晶核增加，组织细化，均匀，减少锌电极表面不均匀度，降低表面各点电
化学活性的差异，也就是减少了基于各点化学活性差异而形成微电池(某
些区域因电位较低而成为腐蚀微电池的阳极，另外一些制作为其阴极)的数
目，从而减少锌电极的自腐蚀。锌电极的腐蚀，不仅消耗了活性物质利用率，
降低负极容量，而且气体的产生可能引起电池内压增加，电极膨胀，使用寿
命降低。实验结果表明，这种新型耐蚀锌基稀土铝镁合金比金属锌的耐腐蚀
能力提高1-3倍。
2.锌基稀土铝镁合金负极放电时，在形成Zn(OH)2的同时，也能形成Mg(OH)2，
Al(OH)3和RE(OH)3，这三种氢氧化物通过与Zn(OH)2作用形成Mg(OH)2·2Zn(OH)2，Al(OH)3·2Zn(OH)2，RE(OH)3·2Zn(OH)2化合物，它们能降低
ZnO在电解液中的溶解度，这和以往电极中添加Ca(OH)2形成Ca(OH)2·2Zn(OH)2化合物的情况相似，从而减少锌的变形，延长使用寿命。具体实施方式：
实例1.用线性扫描法测定锌和锌基稀土铝镁合金在0.5％NaCl溶液中地弱极化曲线，由之测得评价耐腐蚀性能的特征参数Ec(腐蚀电位)、ic(腐蚀电流)和ba(电极溶解斜率)，示于下表：
由上表看出：加稀土、铝、镁后，Ec都有所正移(说明腐蚀反应被延滞)；ic明显降低，尤以添加稀土的效果最好；ba也成倍下降，说明腐蚀速度被减缓。
实例2.锌和锌基稀土铝镁合金镀层的腐蚀性能比较。将锌和锌基稀土铝镁合金热浸在钢体上，浸泡在3％NaCl溶液中，用分析天平称量各样品的腐蚀失重量，计算出单位面积上的平均失重量(×10-6g/mm2)，结果如下： 种类 24小时 48小时 96小时 144小时 200小时 Zn 3.50 3.94 5.14 8.56 12.01 Zn-Al 3.10 3.80 4.67 7.53 10.81 Zn-Al-Mm 2.46 3.31 3.72 4.14 5.42 Zn-Al-LPC 2.40 3.13 3.64 4.10 5.40
可见，在锌中添加少量稀土和铝对镀层耐腐蚀性能有很大改善，尤以添加普通混合稀土或镧镨铈新型混合稀土的效果最显著。Zn-Al-LPC比Zn-Al-Mm稍佳，而LPC的价格比Mm低，有更强的竞争能力。
从浸泡240小时后的样品宏观形貌看出：锌层腐蚀从基体边缘开始向周边扩散，腐蚀严重，暴露出基体；而Zn-Al-Mm和Zn-Al-LPC镀层的腐蚀向周边扩散的速度远比纯锌镀层低；Zn-Al镀层有的露出基体，而Zn-Al-Mm和Zn-Al-LPC的腐蚀比较均匀，没有发生局部严重腐蚀现象。
稀土为表面活性物质，对锌的组织有细化作用；稀土与锌、铝、镁形成金属间化合物以弥散形式分布在晶界上起到钉扎晶界、阻碍晶界迁移的作用，从而使锌粒变细、组织均匀、锌层各点电化学活性差异变小，因而降低了锌的腐蚀。
从X射线谱看出，纯锌镀层中含有少量Pb4SO7、CrO3和(Al、Fe、Si)H等物质；而加入稀土后，杂质相明显减少，说明稀土加入锌中有净化杂质作用，而这些杂质具有加速锌腐蚀的坏影响。