海水激活電池用鎂合金陽極材料的研究.pdf

1、鎂電極材料具有成本低、無毒、無污染、放電電壓平穩(wěn)、高比能量、高比功率、資源豐富、可再生等諸多優(yōu)點(diǎn)，受到人們的普遍關(guān)注。但是一直未得到廣泛的應(yīng)用，其中一個(gè)主要原因是鎂在電解液中極化、腐蝕等情況嚴(yán)重，使其無法達(dá)到應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)，難以滿足使用要求。因此，研究高活性的合金元素對鎂合金陽極材料的活化作用，研究第二相、合金成分和顯微組織對鎂合金陽極材料性能的影響，具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。
　　 本文首先通過析氫、失重、循環(huán)伏安掃描、交流阻

2、抗、恒電流電位、動電位極化、恒壓放電等多種方法研究了已有的AP65、Mg-3％Hg-2％Ga和AZ31三種鎂合金在3.5％NaCl溶液中的自腐蝕及電化學(xué)行為，考察了它們作為鎂電池負(fù)極材料的性能。析氫和浸泡結(jié)果表明，Mg-3％Hg-2％Ga的自腐蝕活性比AZ31和AP65好。恒電流電位表明，Mg-3％Ng-2％Ga和AP65的電化學(xué)活性優(yōu)于AZ31，表現(xiàn)為陽極極化小，開路電位負(fù)。交流阻抗結(jié)果表明，Mg-3％Hg-2％Ga、AP65、AZ3

3、1的Rct值逐漸增加。動電位極化結(jié)果表明，Mg-3％Hg-2％Ga、AP65、AZ31的腐蝕電流密度值依次逐漸減小。在恒壓放電中，Mg-3％Hg-2％Ga和AP65的電流密度大于AZ31且更穩(wěn)定，在鎂陽極電池中更具應(yīng)用價(jià)值。其次通過掃描電鏡觀察鎂合金負(fù)極材料腐蝕的表面形貌，探討了鎂合金陽極材料的腐蝕類型及腐蝕機(jī)理。由掃描照片的結(jié)果可知，鎂合金在3.5％NaCl溶液中的腐蝕類型為點(diǎn)蝕。腐蝕首先從局部區(qū)域開始，通過點(diǎn)蝕孔的擴(kuò)展而發(fā)展成全面腐

4、蝕。結(jié)合EDS分析可知，腐蝕產(chǎn)物主要為Mg(OH)2等化合物。
　　 本文通過已有鎂合金陽極材料的研究，設(shè)計(jì)了一種不含有害合金元素的海水激活電池用鎂合金陽極材料-Mg-Al-Sn系列鎂合金。通過設(shè)計(jì)六種不同成分的Mg-Al-Sn系列合金，考察添加不同合金元素及合金元素含量對鎂合金陽極材料自腐蝕及電化學(xué)性能的影響。采用析氫和浸泡法研究鎂合金的自腐蝕速率。研究結(jié)果表明，隨著Al和Sn含量的增加，鎂合金自腐蝕活性逐漸增加；六種成分鎂合

5、金中Mg-6％Al-10％Sn合金的自腐蝕活性最優(yōu)。采用恒電流電壓研究Mg-Al-Sn系列鎂合金的工作電壓。研究結(jié)果表明，隨著Al和Sn含量的增加，Mg-Al-Sn系列鎂合金的工作電壓更負(fù)且更穩(wěn)定。交流阻抗結(jié)果表明，Mg-Al-Sn系列鎂合金的電極體系為含有吸附性阻抗的電極體系。研究發(fā)現(xiàn)了電極反應(yīng)的中間產(chǎn)物的吸附能力及其對電極反應(yīng)電荷轉(zhuǎn)移的阻抗值隨著Al、Sn含量的增加而減小。同時(shí)從數(shù)值上分析了Mg-Al-Sn系列鎂合金的鈍化層阻滯金屬