鎂二次電池負極材料研究.pdf

1、鎂二次電池是近年來發(fā)展出的新型可充電池,是有望用于電動汽車的一種綠色電池系統(tǒng)。鎂的離子半徑、化學性質(zhì)與鋰具有很多相似之處,且價格便宜、對環(huán)境無污染、容易操作、資源豐富,因此越來越受到人們的關(guān)注。目前鎂二次電池的研究還處于起步階段,研究重點放在正極材料與電解液方面,而對于負極材料研究報道相對較少,一般是采用純鎂作為電池的負極材料。為抑制枝晶生長、改善長期循環(huán)性能,本研究嘗試用鎂合金作為鎂二次電池的負極材料。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)伏安測試(CV)、充放電測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極材料時的電化學性能和鎂在電極表面的沉積形貌。同工業(yè)純鎂負極相比,AZ31合金負極的鎂溶解-沉積過電位稍高,初始循環(huán)過程的庫侖效率略低,但其長期循環(huán)的庫侖效率穩(wěn)定,并能有效抑制枝晶鎂的形成,因此長期循環(huán)性能優(yōu)于工業(yè)純鎂負極。對比了三種

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,合金的過電位升高,長期循環(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)出了相對理想的電化學性能。本文還進一步研究了鎂釹合金作為鎂二次電池負極材料的性能,發(fā)現(xiàn)鎂在其表面可以進行穩(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