面临能源紧缺以及环境污染困扰,人类迫切需要研发新型绿色能源。铝空气电池具有能量密度高、安全无污染、成本低廉等特点,作为储能电源具有很大的商业潜在价值。但铝阳极材料在放电过程中较低的电化学活性和较差的耐蚀性是制约铝空气电池大规模商业化应用的瓶颈问题之一。本论文研究了铝阳极材料纯度,微量元素(Mg、Zn、Mn、Ga和Sn)添加以及废易拉罐改性制备铝阳极材料对腐蚀、电化学和放电行为的影响,旨在解决铝阳极材料在使用过程中耐蚀性和电化学活性较差的瓶颈问题。首先通过熔炼方法制备铝阳极材料,结合SEM、EDS和XRD表征铝阳极材料的显微组织结构,采用排水法和失重法研究铝阳极材料在4M Na OH溶液中的腐蚀性能,利用电化学手段研究铝阳极材料的电化学性能(开路电位、极化曲线和电化学阻抗谱),通过组装铝空气电池,研究铝阳极材料的恒流放电行为。实验结果表明:(1)不同纯度铝阳极材料的腐蚀、电化学及放电性能存在较大的差别。随着纯度的提高,铝阳极材料的析氢和失重量明显降低,原因是材料纯度提高,对应Fe/Si杂质元素减少,Fe/Si杂质元素相关的第二相粒子明显减少,从而有效减少析氢活性位,对应析氢量降低;另外,第二相粒子的减少,材料所含的微电池腐蚀反应数量减少,降低材料的失重率。随着铝阳极材料纯度的下降,电化学活性明显提高,归结于Fe/Si杂质第二相去阳极极化作用;放电效率随着纯度提高明显得到改善,主要原因是纯度较高的铝阳极材料较大程度提高铝阳极材料的耐蚀性,从而提高铝阳极材料的放电效率。(2)在所研究的微合金元素成分范围内(Mg:0.1-1 wt.%;Zn:0.1-1 wt.%;Mn:0.1-2 wt.%),微量元素Mg、Zn和Mn的添加均能有效降低铝阳极材料析氢量,Mg和Mn元素抑制析氢归因于其对Fe/Si杂质的改性作用,Zn元素抑制析氢的主要原因是Zn元素固溶进铝基体降低了第二相和铝基体的电位差;Mg元素和Zn元素的加入在一定程度上提高了材料的失重量,原因可能与加速腐蚀产物剥落有关;Mn元素的加入有效降低了材料的失重量,原因是:一方面Mn元素固溶进铝基体提高了基体的电极电位,另一方面Mn元素对Fe/Si杂质相的改性降低了杂质相的电极电位,两方面综合作用,降低了基体和杂质相的电位差,从而提高材料的耐蚀性;微量元素Mg、Zn和Mn的添加均能提高铝阳极材料的电化学活性,原因是固溶态的Mg、Zn和Mn元素破坏了铝阳极材料表面致密的氧化膜;综合考虑铝阳极材料析氢、耐蚀及电化学活性,Mg、Zn和Mn存在一个合适的添加量(均为0.1 wt.%),对应的放电效率最佳;相对于纯铝阳极材料,Ga和Sn元素的添加恶化了材料的析氢及失重行为,极大提高了铝阳极材料的电化学活性,归因于固溶态Ga元素和未溶Sn颗粒对致密氧化膜的活化作用;综合考虑腐蚀和电化学活性的影响,Ga和Sn元素加入在一定程度上提高了电池的放电效率。(3)回收易拉罐铝合金制备的铝阳极材料具有一定的放电性能,但析氢和失重较严重,放电电压不稳定且放电效率不高;向易拉罐铝阳极材料中添加Zn元素后,可以有效地抑制铝阳极材料的析氢和降低失重量,并且Zn元素在很大程度上改善了易拉罐铝合金的电化学活性,Cans-0.1Zn作为阳极材料的铝空气电池放电电压更加平稳,且阳极利用率、容量密度和能量密度明显提高。