鎂具有資源豐富、成本低、相對(duì)安全可靠、綠色無(wú)毒的特點(diǎn),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(shí)上,鎂的化學(xué)性質(zhì)非常活潑,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(yáng)極極化嚴(yán)重等缺點(diǎn)。針對(duì)這些問(wèn)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(shí)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(yùn)用電化學(xué)測(cè)試方法,結(jié)合SEM、XRD等分析表征手段,分析復(fù)合負(fù)極對(duì)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(guò)不同球磨時(shí)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(shí),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(tái)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(wèn)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(tái),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(tái),1.3 V左右出現(xiàn)鎂的低平臺(tái),硫電極的放電比容量達(dá)1400 mAh/g。總體來(lái)說(shuō),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(tái)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(tái)出現(xiàn)在2.0 V附近,低平臺(tái)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(shí),可以提高電池的放電平臺(tái)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(tái)以及比容量均有了大幅度的提高,放電平臺(tái)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(jí)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(jiǎn)介主要包括鎂一次電池、鎂儲(chǔ)備電池、鎂空。下面對(duì)這些種類的電池進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。時(shí)的美國(guó)鎂業(yè)公司的 Wood Robert[6]及其同申請(qǐng)了專利。當(dāng)時(shí)他設(shè)計(jì)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?yàn)槿绱耍V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(yú)裝置。因?yàn)槠鋸V泛應(yīng)用，海水活化電池有許多國(guó)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(yáng)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(yáng)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?yáng)極[8]。在過(guò)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(yú)雷的開(kāi)發(fā) ，鎂合金陽(yáng)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(yáng)極的這項(xiàng)工藝，采用 Mg-9%Al-2.5%Pb 合金作陽(yáng)極。這項(xiàng)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(shí)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(lái)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(yáng)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(guò)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(wèn)題限制，因此需要進(jìn)一步研究和開(kāi)發(fā)鎂空氣電池在商年來(lái)，人們已經(jīng)嘗試各種方法來(lái)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(yáng)極，降低了電池的容量損失并提高陽(yáng)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(dòng)的表負(fù)的電化學(xué)活性和腐蝕速度更快。

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本文編號(hào)：2814442