現(xiàn)代社會,可充電鋰離子電池(LIB)一直占據(jù)著二次電池行業(yè)的市場,是便攜式電子設(shè)備的主要能源。由于元素鎂和鋰在許多方面有相似之處,而且鎂離子電池具有低成本、較高的能量密度、危險(xiǎn)性較低和無枝晶等優(yōu)點(diǎn),受到廣泛關(guān)注。雖然鎂離子電池在小型功率設(shè)備上可能不如鋰電池,但鎂離子電池因?yàn)槠渥陨淼膬?yōu)點(diǎn)在大負(fù)荷充放電設(shè)備上(例如電動(dòng)轎車等)具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前景。由于鎂離子電池現(xiàn)在處于初級研究階段,所以適用于鎂離子電池的正極材料和電解質(zhì)一直是人們研究的重點(diǎn)與難點(diǎn)。本文通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料以及在前人研究工作的基礎(chǔ)上,對鎂離子電池的研究以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:(1)使用改進(jìn)的高溫固相法制備了兩種組分比例不同的三元正極材料,分別為MgNi_(1/2)Co_(1/10)Mn_(1/5)O_2和MgNi_(1/2)Co_(1/8)Mn_(1/7)O_2。對這兩種物質(zhì)的前驅(qū)體進(jìn)行熱重分析,確定其煅燒溫度;從X射線衍射圖以及掃描電鏡圖中可知,經(jīng)過改進(jìn)的高溫固相法制備的樣品顆粒分散更加均勻。將實(shí)驗(yàn)中制備的Mg(AlCl_2EtBu)_2/THF溶液作為電解液,以鎂片為電池負(fù)極組裝為紐扣電池,對電池在0.1 C倍率下進(jìn)行首次放電,研究結(jié)果表明MgNi_(1/2)Co_(1/10)Mn_(1/5)O_2和MgNi_(1/2)Co_(1/8)Mn_(1/7)O_2放電比容量分別為86 mAh/g與71 mAh/g,當(dāng)倍率提升到2 C時(shí),MgNi_(1/2)Co_(1/8)Mn_(1/7)O_2的放電比容量衰減較大,有待進(jìn)一步的研究。循環(huán)伏安測試表明在充放電過程中出鎂離子能夠可逆的嵌入與嵌出;循環(huán)性能測試表明在循環(huán)100次后,兩者的容量保持率較好;綜合比較分析可知,MgNi_(1/2)Co_(1/10)Mn_(1/5)O_2組裝的扣式電池電化學(xué)性能較好,具有成為鎂離子電池正極材料的應(yīng)用潛力。(2)通過改進(jìn)的高溫固相法和溶膠-凝膠法分別對Mg_(0.5)Zr_2(PO_4)_3進(jìn)行元素?fù)诫s,即利用摻雜劑鎳離子取代Mg_(0.5)Zr_2(PO_4)_3中部分鋯離子,制備了Mg_(0.9)Zr_(1.2)Ni_(0.82)(PO_4)_3。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在850℃時(shí),溶膠-凝膠法制備的固體電解質(zhì)樣品致密度較好,并且電導(dǎo)率性能得到提高,可以達(dá)到5.3×10~(-6) S/cm。最后對本文工作進(jìn)行系統(tǒng)提煉和總結(jié),就論文研究過程中遇到的問題和存在的不足,進(jìn)行了歸納和總結(jié),以期為今后研究工作提供指導(dǎo)性建議。
【學(xué)位單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM912
【部分圖文】：

圖 1-2 鎂空氣電池結(jié)構(gòu)示意圖Figure 1-2 The Schematic of magnesium air battery的反應(yīng)方程式中可知，只要空氣擴(kuò)散電極運(yùn)行良之不盡的。由于鎂是電池系統(tǒng)中唯一的活性材料由陽極決定。然而，鎂空氣電池的性能還會受到工作范圍的溫度較窄，其反應(yīng)式如下：- 2+ - 2e Mg；正極反應(yīng)：- 2 2O + 4e + 2H O 4OH電池總反應(yīng)：2 2 22Mg + O +2H O 2Mg(OH)電池理論上可以提供 3.1 V 的電壓，但這種電池的象主要?dú)w因于鎂表面上形成的 Mg(OH)2膜，因此正向移動(dòng)。克服該缺點(diǎn)的常用方法是使用鎂合金電極對電池造成的滯后反應(yīng)。此外，選擇合適的學(xué)性能也很重要。

圖 1-3 鎂二次電池工作示意圖Figure 1-3 Schematic diagram of magnesium secondary battery operatio子電池關(guān)鍵材料概述為止開發(fā)成功廣泛使用的可充電電池技術(shù)是鋰離子電池[25]。但技術(shù)用于大規(guī)模應(yīng)用設(shè)備時(shí)，主要考慮到鋰離子的可持續(xù)發(fā)展，特別是用于混合動(dòng)力插電式電動(dòng)車和固定式(電網(wǎng))中使用的預(yù)計(jì)會加大。隨著這些新技術(shù)獲得更大的市場份額，預(yù)計(jì)成本并且會需要新的鋰儲備以滿足需求。但是鋰離子電池自身的局的鋰離子電池的替代品中，可充電鎂離子電池[26-29]是一種具有近年來對該技術(shù)的研究也在逐漸加速，下面對組成鎂離子電池行研究分析。極材料材料[30]是制約鎂二次電池發(fā)展的關(guān)鍵，正極材料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性

青島科技大學(xué)研究生學(xué)位論文雷爾相(Cheverel phases CPS)化合物最開始是作為一種超導(dǎo)材料被圖 1-4 為 Chevrel 相 Mo6S8的晶體結(jié)構(gòu)，如圖所示，Cheverel 相可以塊的堆疊，六個(gè)鉬原子在八個(gè)硫原子的立方體內(nèi)形成八面體，鎂離這些 Mo6S8塊之間的兩個(gè)主要間隙位置。
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本文編號：2836715