發(fā)布時間：2020-09-08 17:33

　　 鎂具有資源豐富、成本低、相對安全可靠、綠色無毒的特點,而且與鋰呈現(xiàn)出相似的性質(zhì),因此鎂基化學(xué)電源具有非常大的潛力。但是事實上,鎂的化學(xué)性質(zhì)非�；顫�,表面極易形成一層鈍化膜,產(chǎn)生“電壓滯后”現(xiàn)象。此外,鎂還存在自腐蝕速度較大、陽極極化嚴(yán)重等缺點。針對這些問題,本文采用涂布、蒸鍍等方法,將少量的其他元素?fù)诫s在鎂負(fù)極中,制備出多種鎂基復(fù)合材料。同時采用不同組分的鎂基合金作為鎂硫電池的負(fù)極。并綜合運用電化學(xué)測試方法,結(jié)合SEM、XRD等分析表征手段,分析復(fù)合負(fù)極對鎂硫電池充放電、循環(huán)穩(wěn)定性等性能的影響。采用球磨壓片的方法,經(jīng)過不同球磨時間將鎂粉與Super C65炭黑混合,制備出三種Super C65含量的鎂碳材料。球磨法可以細(xì)化晶粒,起到減小鎂負(fù)極的極化、增強(qiáng)電池循環(huán)穩(wěn)定性的作用。Super C65的加入可以減小鎂負(fù)極的電極極化,提高了輸出電壓。球磨14 h制備出的含有10%Super C65的鎂碳材料作為負(fù)極時,電池的性能最優(yōu)。該條件下所組裝的鎂硫電池的放電平臺為1.2~1.3 V,首次放電比容量達(dá)到600 mAh/g�？紤]到金屬鋰具有比較高的能量密度和電化學(xué)活性的特性,采用壓片法、涂布法以及蒸鍍法等三種方法將鋰復(fù)合到鎂負(fù)極當(dāng)中,將所制備鎂鋰材料作為鎂硫電池的負(fù)極。壓片法中鋰的加入可以有效減緩鎂電極的“電壓滯后”現(xiàn)象,抑制鎂硫電池的負(fù)極極化問題。在涂布法中,油壓機(jī)冷壓破膜處理可以使鈍化膜由于受到比較大的壓力而發(fā)生斷裂,增強(qiáng)電極與溶液之間的化學(xué)反應(yīng)。雖然蒸鍍法制備的鋰鍍層并不均勻,但是電池的活性有明顯的提升,不僅提高了鎂硫電池的放電平臺,而且鎂和鋰均發(fā)揮了電化學(xué)活性;在1.7 V左右出現(xiàn)鋰的高平臺,1.3 V左右出現(xiàn)鎂的低平臺,硫電極的放電比容量達(dá)1400 mAh/g�？傮w來說,鋰的加入,可以減小由于鎂表面鈍化膜的存在而產(chǎn)生的“電壓滯后”現(xiàn)象,從而提高合金作為電池負(fù)極的理論比容量和放電電位,提升了負(fù)極的利用率。采用商業(yè)化的鋰鎂合金作為鎂硫電池的負(fù)極,電池的放電平臺及放電比容量得到了明顯提升。利用鎂鋰合金為負(fù)極的鎂硫電池的高平臺出現(xiàn)在2.0 V附近,低平臺出現(xiàn)在1.3 V左右,且首次放電比容量達(dá)到約1000 mAh/g。鎂稀土合金作為負(fù)極時,可以提高電池的放電平臺和比容量,提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性。熔鹽電解法合成的三種不同鋰含量的鎂鋰合金材料作為電池的負(fù)極,在Mg(TFSI)_2電解液體系中電化學(xué)性能都不是很理想。向其中加入濃度為0.5 mol/L的LiTFSI,發(fā)現(xiàn)電池的放電平臺以及比容量均有了大幅度的提高,放電平臺均有0.4 V左右的提升,而且電池的首次放電比容量也相應(yīng)增加了約400 mAh/g。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM912;TB33
【部分圖文】：

廣泛關(guān)注[5]。簡介主要包括鎂一次電池、鎂儲備電池、鎂空。下面對這些種類的電池進(jìn)行簡單介紹。時的美國鎂業(yè)公司的 Wood Robert[6]及其同申請了專利。當(dāng)時他設(shè)計的電池是以 Mg池中以 Mg 或是其合金為負(fù)極，二氧化錳MnO2。鎂錳干電池有與普通鋅錳干電池相似學(xué)性質(zhì)活潑，在空氣中極易形成鈍化膜，膜主要是由一些不溶性的鎂的氧化物如氧成的。正是因為如此，鎂電極表面被其不覆蓋，不能直接接觸鎂電極表面，Mg2+難間的化學(xué)反應(yīng)，使其難以進(jìn)行，造成“電

作為各種各樣的電池水下應(yīng)用，例如救生圈，聲納浮標(biāo)，魚裝置。因為其廣泛應(yīng)用，海水活化電池有許多國家得到了強(qiáng)水活化電池電化學(xué)電位的產(chǎn)生依賴于腐蝕電解質(zhì)(海水)中的原金屬氯化物陰極。該海水活化電池的放電性能是主要由陽池充放電電壓和抑制電池自放電等方面，它起著至關(guān)重要的活化海水的電池的陽極，它是電池的核心部分，起著非常重適當(dāng)?shù)慕饘僮鳛殡姵仃枠O[8]。在過去的幾年里，有幾種鎂合金軍事和商業(yè)應(yīng)用。通常，AP65 合金具有標(biāo)稱值 Mg-6%Al-5%電子公司已經(jīng)用于電子魚雷的開發(fā) ，鎂合金陽極是其中之性，不是環(huán)境友好型材料。中南大學(xué)近年改進(jìn)了 Mg-6%Al-水激活電池陽極的這項工藝，采用 Mg-9%Al-2.5%Pb 合金作陽極。這項工作的目的是減少 AP65 中的鉛含量但維持其理想。結(jié)果改進(jìn)的 Mg-9%Al-2.5%Pb 組成的鎂海水激活電池與原自腐蝕性，同時抑制了電池自放電反應(yīng)，從而導(dǎo)致電池具有

電源的未來潛力而備受關(guān)注。然而，該研究主要集和鋁空氣電池。很少有關(guān)于中性鹽水鎂空氣電池(即空氣燃料電池使用中性鹽水電解質(zhì)代替苛性堿性溶有重要意義。鎂空氣燃料電池(MAFCs)已經(jīng)大大發(fā)陽極候選物，具有很高的理論比電荷容量(2205Ah中性鹽電解質(zhì)和空氣電極組成。在空氣電極[14]上發(fā)(ORR)過程[16]。但是，鎂在中性鹽溶液中的自腐蝕電池效率低，而且還存在“電壓滯后”現(xiàn)象等問題限制，因此需要進(jìn)一步研究和開發(fā)鎂空氣電池在商年來，人們已經(jīng)嘗試各種方法來改進(jìn)鎂空氣電池的純鎂改進(jìn)為鎂合金。例如，Ma 等研究了 Mg 的腐蝕為 3.5 %的 NaCl 溶液中使用 Mg-Li-Al-Ce 作為陽極，降低了電池的容量損失并提高陽極效率。Song 等金的腐蝕行為和電化學(xué)活性有顯著影響。其滾動的表負(fù)的電化學(xué)活性和腐蝕速度更快。

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8 記者 王龍飛;大型鎂基地將在晉打造[N];山西經(jīng)濟(jì)日報;2012年

9 海城市委宣傳部;產(chǎn)業(yè)升級 戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型[N];中國縣域經(jīng)濟(jì)報;2010年

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本文編號：2814442