本文關(guān)鍵詞：可充鎂電池電解液的研究

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【摘要】：可充鎂電池是近年來發(fā)展的一種極有潛力的新型電池，它具有價(jià)格低、操作安全、能量密度較高且環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。由于受電解液和正極材料的制約，可充鎂電池的發(fā)展目前還處于探索階段。與金屬鋰相似，鎂電極表面在絕大多數(shù)溶劑中都很容易形成一層致密的鈍化膜，這有別于與鎂性質(zhì)相似的金屬鋰上形成的表面膜；這層鈍化膜嚴(yán)重影響鎂離子的可逆沉積-溶出，因此需要開發(fā)合適的電解液體系。 本文系統(tǒng)研究了(PhMgCl)_2-AlCl_3/混合醚電解液以及溶于四氫呋喃（THF）的苯氧基氯化鎂電解液體系作為可充鎂電池電解液的電化學(xué)性能。主要內(nèi)容如下： (1)制備全苯基有機(jī)鋁鎂鹽(PhMgCl)_2-AlCl_3，研究其在不同比例的混合醚乙二醇二甲醚(DME)+THF、二乙二醇二甲醚(DG)+THF和四乙二醇二甲醚(DG)+THF中的電化學(xué)性能以及不同金屬電極的影響。結(jié)果表明，和(PhMgCl)_2-AlCl_3/THF溶液相比，(PhMgCl)_2-AlCl_3/DG+THF(3:2)電解液在室溫下仍具有較高的離子電導(dǎo)率（電導(dǎo)率為1.605mS·cm~(-1)）、良好的可逆沉積鎂特性及陽極抗氧化性能（電化學(xué)窗口高于2.8V）。而DG+THF混合溶劑優(yōu)勢在于大幅降低電解液的飽和蒸汽壓（由23.46kPa降低到9.41kPa），減少電解液的揮發(fā)，從而提高可充鎂電池的安全性能。對于Pt、Ni、Cu和Al金屬基質(zhì)電極，Pt在上述電解液體系中的電化學(xué)性能最好，Al最差。 (2)合成一類新型可充鎂電池電解液體系：溶解在THF中的2-丁基對甲基苯基氯化鎂(BMPMC)與氯化鋁(AlCl_3)反應(yīng)得到(BMPMC)_2-AlCl_3/THF的電解液體系。研究這類新型電解液體系中鎂的可逆沉積-溶出電化學(xué)行為、空氣穩(wěn)定性以及與正極材料的兼容性。結(jié)果表明，該電解液具有較高的電導(dǎo)率(2.56mS·cm~(-1))，較寬的陽極氧化電位（2.6V vs. Mg RE），，良好的鎂沉積-溶出性能以及優(yōu)異的空氣穩(wěn)定性。以Mo_6S_8為正極材料，金屬M(fèi)g片為負(fù)極組裝電池進(jìn)行測試，該電池在室溫下的比容量約為100mAh·g~(-1)，當(dāng)測試溫度提高到65℃，比容量達(dá)到120mAh·g~(-1)，接近Mo_6S_8材料的理論值，反應(yīng)可逆性也有明顯提高。此電解液為研究高能量密度的可充鎂電池體系如鎂空氣電池提供了新的途徑。
【關(guān)鍵詞】：可充鎂電池 蒸汽壓 可逆鎂沉積 (BMPMC)_2-AlCl_3/THF電解液 空氣穩(wěn)定性
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TM910.4
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-36
• 1.1 引言9
• 1.2 可充鎂電池的工作原理及特點(diǎn)9-11
• 1.3 可充鎂電池的研究進(jìn)展11-13
• 1.4 可充鎂電池電解液的研究進(jìn)展13-34
• 1.4.1 以醚為溶劑的有機(jī)電解液體系14-28
• 1.4.2 聚合物電解質(zhì)體系28-32
• 1.4.3 熔鹽體系32-34
• 1.5 本課題研究的主要內(nèi)容及意義34-36
• 第二章 (PhMgCl)_2-AlCl_3/混合醚電解液的電化學(xué)性能研究36-47
• 2.1 引言36
• 2.2 實(shí)驗(yàn)36-39
• 2.2.1 儀器36-37
• 2.2.2 試劑37-38
• 2.2.3 (PhMgCl)_2-AlCl_3/混合醚電解液的制備38
• 2.2.4 電化學(xué)測試38-39
• 2.2.5 XRD 測試39
• 2.3 結(jié)果與討論39-46
• 2.3.1 (PhMgCl)_2-AlCl_3在不同比例混合醚中的電化學(xué)行為39-41
• 2.3.2 混合溶劑的電導(dǎo)率41-42
• 2.3.3 (PhMgCl)_2-AlCl_3/(DG:THF=3:2)在不同金屬電極上的電化學(xué)行為42-44
• 2.3.4 (PhMgCl)_2-AlCl_3/(DG:THF=3:2)電解液體系沉積-溶出循環(huán)測試44-46
• 2.4 本章小結(jié)46-47
• 第三章 可充鎂電池苯氧基鎂鹽電解液的制備和研究47-66
• 3.1 引言47-48
• 3.2 實(shí)驗(yàn)48-51
• 3.2.1 儀器48
• 3.2.2 試劑48-49
• 3.2.3 電解液體系的配制49-50
• 3.2.4 Mo_6S_8極片的制取50
• 3.2.5 電化學(xué)測試50-51
• 3.2.6 NMR、XRD 以及 SEM 測試51
• 3.3 結(jié)果與討論51-65
• 3.3.1 NMR 檢測結(jié)果51-53
• 3.3.2 電導(dǎo)率及循環(huán)伏安性能測試53-57
• 3.3.3 (BMPMC)_2-AlCl_3/THF 電解液空氣穩(wěn)定性能測試57-59
• 3.3.4 (BMPMC)_2 AlCl_3/THF 電解液體系在不同電極上的電化學(xué)行為59-60
• 3.3.5 (BMPMC)_2 AlCl_3/THF 電解液體系沉積-溶出循環(huán)測試60-65
• 3.4 本章小結(jié)65-66
• 第四章 結(jié)論和展望66-68
• 4.1 結(jié)論66-67
• 4.2 展望67-68
• 參考文獻(xiàn)68-75
• 致謝75-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的學(xué)術(shù)論文和申請專利76-78

【共引文獻(xiàn)】

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 申淼;電化學(xué)方法去除LiCl-KCl體系微量雜質(zhì)的研究[D];華東理工大學(xué);2012年

2 馮真真;鎂二次電池材料制備及電化學(xué)性能研究[D];上海交通大學(xué);2008年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 趙青松;可充鎂電池電解液的制備與電化學(xué)性能研究[D];上海交通大學(xué);2012年

2 石春梅;鎂二次電池負(fù)極材料研究[D];上海交通大學(xué);2010年

3 李云;鎂二次電池正極材料制備及電化學(xué)性能研究[D];上海交通大學(xué);2010年

4 程剛;有機(jī)體系鎂電池若干關(guān)鍵問題的研究[D];天津大學(xué);2012年

5 李斐;硫化物/Chevrel相化合物作為鎂二次電池正極材料的制備及研究[D];上海交通大學(xué);2013年

6 陳強(qiáng);可充鎂電池集流體及正極材料研究[D];上海交通大學(xué);2013年

本文編號：912904