铝具有较高的化学当量值（2.98Ah·g-1），其电化学当量仅次于锂（3.86Ah·g-1），20世纪60年代初Zaromb报道了铝—空气电池的研究成果，表明了铝—空气电池的可行性，掀起铝—空气电池研究的热潮。自20世纪80年代末到20世纪90年代初以哈尔滨工业大学为代表，之后重庆西南铝厂、天津大学、上海交通大学、北京有色金属研究总院等单位也对铝—空气电池进行研究，经过五十多年的研究，铝—空气电池的开发和应用取得了不错的成果。虽然，铝空气电池存在诸多优点，但是，在不同的电池系统中铝—空气电池的铝阳极极化和腐蚀非常严重，只有采用适当的电解液添加剂才能够活化铝阳极并抑制其腐蚀。

　　因此，研制一种解决上述问题的电解液添加剂是铝—空气电池商业化的一个核心问题。本文主要对电解质添加剂研究的进展进行了综述，探讨电解质添加剂的添加减少对铝的腐蚀的原理，以及提高对铝材料阳极利用效率的原因；指出铝—空气电池电解液添加剂发展的瓶颈问题，为后续学者的研究指明关键的问题及其发展方向。

　　铝—空气电池主要由电解液、铝阳极板和空气阴极板组成，它的工作原理见。铝—空气电池的结构它的负极是铝或铝合金阳极，正极为空气阴极。铝—空气电池在放电的时候不断消耗铝阳极，阳极与电解液反应产生Al（OH）3，空气电极与氧气发生反应时产生OH-，在反应过程中铝板存储的大量的化学能转化为电能。铝—空气电池电极的反应表达式见式（1）-（7）。中性溶液：阳极：Al+3OH-→Al(OH)3↓+3e-（1）阴极：O2+2H2O+4e-→4OH-（2）总反应：2Al+3/2O2+3H2O→2Al（OH）3（3）碱性溶液：阳极：Al+4OH-→Al（OH）-4+3e-（4）阴极：O2+2H2O+4e-→4OH-（5）总反应：2Al+3/2O2+2OH-+3H2O→2Al（OH）-4（6）此外，上述两种溶液中都存在腐蚀反应：2Al+6H2O→2Al(OH)3↓+3H2↑

　　铝—空气电池虽然具有良好的商业应用前景，但要实现铝—空气电池规模化的商业应用，在铝阳极方面仍然存在两大阻碍：一是铝阳极材料会与电解液中的水发生严重的析氢腐蚀，导致其利用率较低；二是铝阳极表面会形成一定厚度的钝化膜，抑制其电化学活性。实验证明，在铝—空气电池电解液中添加无机离子SnO2-3可以很好地抑制铝—空气电池析氢自腐蚀现象和提高电化学活性，这为解决上述问题提供了一个有效的方法。

　　在自然界中铝的纯度很高，而且活泼性也很高，所以纯铝不能够直接使用，电解液不但能支持电池反应，而且也能溶下附着在阳极上的电解产物，使之随电解液流动而移出电池。如果电极上附着电解产物，将会增大电池的内阻，降低电池效率。合理的电解液添加剂能够降低铝的腐蚀速度和活化铝阳极。

　　铝—空气电池由铝阳极、石墨空气阴极和电解液组成。电池在放电时，铝阳极与OH发生氧化反应，释放电子生成A（lOH）-4，铝阳极会溶解；空气阴极上氧气和电解液中的水之间发生还原反应，消耗电子产生OH-；反应产生的主要副产物是Al2O3·3H2O，循环流动的电解液将会带走该副产物。同时，铝—空气电池的铝阳极还会和电解液发生腐蚀反应，放出氢气。

　　具体电极反应见见式（8）-（11）[17]。阴极：3/4O2+3/2H2O+3e-→3OH-（8）阳极：Al+4OH-→A1(OH)－4+3e-（9）总反应：2A（lOH）-4→2OH-+Al2O3·3H2O（10）腐蚀反应：Al+3H2O→A1(OH)3↓+3/2H2↑（11）铝—空气电池在电量耗尽之后，再次充电之前，一般都需要更换新的铝板并添加电解液，因而也称铝—空气电池为更换式可充电电池，这种充电方法实质上是更换电池模块，有利于节约充电时间，因此有广阔的市场前景。

　　铝—空气电池的重要组成部分，目前，铝—空气电池电解液添加剂主要有无机离子缓蚀剂、有机物缓蚀剂和复合缓蚀剂三种类型，每种类型对电化学反应的作用机理也存在差别。

　　铝—空气电池电解液添加剂的加入改变了电池的电化学性能，接下来将讨论电解液中添加有机、非离子表面活性剂以及以尿素和硫脲等作为电解液添加剂的加入对铝—空气电池的电化学性能影响。

　　4.1铝—空气电池有机添加剂以含锡酸钠、天然有机物葡萄糖的电解液添加剂对抑制铝—空气电池铝阳极的自腐蚀有较为明显的效果，下面来探讨加入电解液添加剂后铝—空气电池的电化学性能改变情况。张曦等发现在铝—空气电池电解液中添加Na2SnO3能有效地减少铝电极的极化。在使用Na2SnO3作为铝—空气电池电解液的添加剂时，在电解液发生作用后会产生单质Sn吸附在铝电第20页第3期电大理工极表面，使电解液与铝空气电极的接触面减少，使电池电化学性能降低。

　　4.2以葡萄糖作为电解液添加剂许超等在铝—空气电池电解液中添加葡萄糖，通过对电解液的电导率、铝—空气电池空气电极的电化学性能、对极化曲线的影响等方面进行深入的研究。葡萄糖是一种价格低廉的天然有机碳水化合物。分子结构中有5个羟基，与同类有机化合物相比电负性更高，它具有作为铝—空气电池铝阳极缓蚀剂的潜力。为了研究葡萄糖作为铝—空气电池碱性电解液添加剂的可行性，制备了以下浓度的电解液进行比较，含不同浓度的葡萄糖电解液添加剂编号G1G2G3G4c(KOH)/mol⋅L-14444c(葡萄糖)/mol⋅L-10.010.020.050.1葡萄糖作为铝—空气电池电解液的添加剂不会对铝—空气电池的放电性能产生不利的影响，而且在放电后，没有物质附着在铝电极表面，也不会影响铝—空气电池的电化学性能，因此具有作为铝—空气电池电解液添加剂的开发潜力。

　　4.3非离子表面活性剂作为电解液添加剂铝—空气电池以非离子表面活性剂为电解液添加剂的情况下，氢气析出量的极化曲线和对铝—空气电池电化学性能的影响。表2显示了铝—空气电池的性能参数[20]，即：电流密度和阳极利用率（ηau%）。这些参数使用式（11）和式（12）计算[6]:ηau%[(It)/(ΔWF/9)]×100（11）电流密度=(It)/(ΔW)（12）其中，I是阳极的放电电流，t是放电时间，ΔW是电极重量的损失，F是法拉第常数。

　　铝—空气电池在有无2.0mL/mol非离子表面活性剂时的性能参数（电流密度为20mA⋅cm-2）NaOH溶液4.0MNaOH4.0MNaOH+2.0mM非离子表面活性平均放电电压（V）1.1821.408电流密度(mAhg-1)17722320ηau%58.881.2从表2中可知，通过添加非离子表面活性剂，电池的平均放电电压从1.182V增加到1.408V。此外，添加2.0mL/mol非离子表面活性剂会显著提高阳极利用率(ηau%)和容量密度。一般来说，非离子表面活性剂在碱性电池溶液中的存在显著提高了电池性能。这种行为可以解释为铝电极表面吸附非离子表面活性剂导致铝电极腐蚀速率低。与添加化学添加剂或合金元素等其他方法相比，含非离子表面活性剂的铝—空气电池的容量密度和阳极利用率提高了15%~25%。

　　4.4尿素和硫脲作为电解液添加剂Moghadam[24]等用尿素和硫脲研究了铝合金阳极在5mmol氢氧化钾溶液中的腐蚀行为。测量是在不同条件下进行的，使用恒电流放电、和极化曲线。本段主要介绍铝—空气电池铝金属电极在含不同浓度尿素和硫脲的5mmolKOH溶液中的腐蚀行为。尿素是一种无色化合物，易溶于水，相对无毒。硫脲是一种有机硫物质，化学式为SC（NH2）2。除了硫原子被氧原子取代之外，它在结构上类似于尿素。尿素和硫脲因含有氧、氮和硫原子，可用作碱性介质中铝合金的缓蚀剂。用化学和电化学方法研究了尿素和硫脲的腐蚀行为。Moghadam等[24]的研究结果表明，在铝—空气电池电解液中加入尿素和硫脲作为添加剂不会在碱性电解液中对铝—空气电池的性能产生不利的影响，而且还可以在铝合金阳极电位较低的情况下具有良好的放电平衡。尿素和硫脲的缓蚀剂分子在阳极表面的吸附不仅有效地降低了铝合金阳极的自腐蚀现象的发生，也能改第21页电大理工总第292期善阳极在碱性介质中的放电性能。

　　5.1结论当今社会人类对保护环境的意识越来越强，以铝—空气电池为动力的新能源电动车也受到各国重视。目前，铝—空气电池虽然还存在一些技术难题仍未克服，比如在铝—空气电池的结构设计，铝—空气电池铝阳极的析氢自腐蚀问题和空气阴极的氧化还原催化剂这些方面需要进行进一步的优化。但是，随着对铝—空气电池电解液添加剂研究的逐步深入，已经研究出几种有效降低铝阳极的析氢自腐蚀行为，同时提高铝—空气电池放电性能的电解液添加剂，并探讨逐步实现产业化应用。

　　5.2展望铝—空气电池虽然具有低成本、高安全性和高可靠性等优点，是一种很有前途的下一代能源供应装置，但仍然存在一些重大问题没有解决：铝阳极的阳极钝化和自腐蚀机理需要用新技术如理论模拟和原位表征来深入研究。目前对铝阳极界面反应的研究大多基于传统的结构表征，对于多离子反应过程的行为理解还很不清楚。未来的研究方向应侧重于通过在铝—空气电池放电和电化学反应过程中实时监测铝阳极表面来揭示阳极钝化和自腐蚀机理。对铝—空气电池电解液中添加无机离子（ln3+、Ca2+）、EDTA以及有机添加剂（如酒石酸盐）降低析氢的机理需要深入探讨。