鎂二次電池負(fù)極材料研究.pdf

1、鎂二次電池是近年來(lái)發(fā)展出的新型可充電池,是有望用于電動(dòng)汽車(chē)的一種綠色電池系統(tǒng)。鎂的離子半徑、化學(xué)性質(zhì)與鋰具有很多相似之處,且價(jià)格便宜、對(duì)環(huán)境無(wú)污染、容易操作、資源豐富,因此越來(lái)越受到人們的關(guān)注。目前鎂二次電池的研究還處于起步階段,研究重點(diǎn)放在正極材料與電解液方面,而對(duì)于負(fù)極材料研究報(bào)道相對(duì)較少,一般是采用純鎂作為電池的負(fù)極材料。為抑制枝晶生長(zhǎng)、改善長(zhǎng)期循環(huán)性能,本研究嘗試用鎂合金作為鎂二次電池的負(fù)極材料。以鎂合金或工業(yè)純鎂作為工作電極,

2、純鎂片或銀片作為對(duì)電極,0.25mol/LMg(AlCl2EtBu)2/THF為電解液制備扣式電池,并采用循環(huán)伏安測(cè)試(CV)、充放電測(cè)試以及掃描電子顯微(SEM)技術(shù)研究了鎂合金與工業(yè)純鎂作為鎂二次電池負(fù)極材料時(shí)的電化學(xué)性能和鎂在電極表面的沉積形貌。同工業(yè)純鎂負(fù)極相比,AZ31合金負(fù)極的鎂溶解-沉積過(guò)電位稍高,初始循環(huán)過(guò)程的庫(kù)侖效率略低,但其長(zhǎng)期循環(huán)的庫(kù)侖效率穩(wěn)定,并能有效抑制枝晶鎂的形成,因此長(zhǎng)期循環(huán)性能優(yōu)于工業(yè)純鎂負(fù)極。對(duì)比了三種

3、不同成分的鎂鋁系合金AZ31、AZ61與AZ91的充放電特性與表面沉積形貌,發(fā)現(xiàn)隨著合金中Al含量的增加,合金的過(guò)電位升高,長(zhǎng)期循環(huán)穩(wěn)定性與溶解-沉積效率穩(wěn)定性下降,且電極表面鎂?沉積形貌的粗糙度逐漸增加。比較而言,三種合金材料中AZ31合金表現(xiàn)出了相對(duì)理想的電化學(xué)性能。本文還進(jìn)一步研究了鎂釹合金作為鎂二次電池負(fù)極材料的性能,發(fā)現(xiàn)鎂在其表面可以進(jìn)行穩(wěn)定的溶解-沉積循環(huán),并且鎂的表面沉積形貌致密、規(guī)整。三種合金都具有良好的溶解-沉積循環(huán)特