鎂負(fù)極加工狀態(tài)與緩蝕劑對(duì)鎂空氣電池的影響.pdf

1、鎂合金的低密度、高電化學(xué)活性、較低的標(biāo)準(zhǔn)電極電位以及較高的電池能量密度等優(yōu)勢(shì)，在化學(xué)電源等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景而成為研究熱點(diǎn)。但由于鎂合金自腐蝕析氫嚴(yán)重、電壓滯后以及鎂電極成本較高等問(wèn)題，一直阻礙和限制了鎂電池負(fù)極材料的廣泛發(fā)展。因此，本論文通過(guò)對(duì)AZ31B鎂合金擠壓態(tài)、軋制態(tài)、鑄軋態(tài)以及鑄態(tài)四種狀態(tài)材料的電化學(xué)性能和電池放電性能做了一系列研究，為選擇高性價(jià)比的鎂合金電池負(fù)極材料提供理論依據(jù)。
　　本文采用Tafel極化曲線、電

2、化學(xué)阻抗譜（EIS）、計(jì)時(shí)電位法、失重法、電子掃描電鏡（SEM）、EDS以及電池放電測(cè)試等試驗(yàn)，對(duì)四種加工狀態(tài)AZ31B鎂合金的電化學(xué)性能進(jìn)行了研究，并將四種電極與自制的MnO2體系薄片空氣電極以及3.5 wt.％的NaCl溶液組裝成鎂空氣電池單體，分別測(cè)試其在5 mA·cm-2和10 mA·cm-2電流密度下的恒流放電性能以及在5 mA·cm-2電流密度下的間歇放電性能；并研究了鉻酸鋰、色氨酸、六次甲基四胺和醋酸鑭四種緩蝕對(duì)鎂空氣電池

3、在不同電流密度下恒流放電和間歇放電性能的影響。研究結(jié)果如下：
　?、偎姆N加工狀態(tài)電化學(xué)性能測(cè)試中，擠壓態(tài)因具有較小的晶粒尺寸和均勻的組織，擁有較負(fù)的平衡電位，電化學(xué)活性高，較低的自腐蝕電流密度0.054 mA·cm-2，耐蝕性能最好；軋制和鑄軋的耐蝕性能相當(dāng)，高于鑄態(tài)鎂合金；鑄態(tài)的平衡電位較正，較小的電荷傳遞電阻；自腐蝕嚴(yán)重，腐蝕產(chǎn)物呈致密的大塊狀，不易脫落。擠壓態(tài)腐蝕產(chǎn)物較疏松、細(xì)小。擠壓態(tài)、軋制態(tài)和鑄軋態(tài)在恒流放電過(guò)程中相對(duì)穩(wěn)

4、定，鑄態(tài)電壓波動(dòng)較大。
　?、谒姆N加工狀態(tài)鎂空氣電池的開(kāi)路電壓相近，在1.61 V左右。鎂空氣電池在5 mA·cm-2電流密度下恒流放電，擠壓態(tài)放電平穩(wěn)，放電平臺(tái)在1V左右，放電持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)；軋制態(tài)和鑄軋態(tài)放電時(shí)間均在42h左右，稍低于擠壓態(tài)放電時(shí)間，且放電平穩(wěn)度不如擠壓態(tài)；鑄態(tài)放電時(shí)間較短，電壓波動(dòng)較大。10mA·cm-2電流密度放電下，擠壓態(tài)放電容量稍低于軋制和鑄軋態(tài)，但后者表現(xiàn)出輕微的電壓波動(dòng)。間歇放電中，擠壓態(tài)仍表現(xiàn)出較好的

5、綜合放電性能，鑄態(tài)出現(xiàn)電池內(nèi)部短路現(xiàn)象，放電穩(wěn)定性能差。
　?、坫t酸鋰、色氨酸、六次甲基四胺和醋酸鑭的添加，對(duì)鎂負(fù)極的耐蝕性能都有所提高。鎂負(fù)極的平衡電位正移，腐蝕電流密度降低，鉻酸鋰緩蝕效率達(dá)97.43%；四種緩蝕劑的添加，對(duì)鎂空氣電池開(kāi)路電位影響不大。電池放電電壓和放電容量均增大；間歇放電過(guò)程中放電電壓也有所增加，循環(huán)性能有所提高；四種緩蝕劑對(duì)鎂空氣電池的電壓滯后影響不明顯。四種緩蝕劑緩蝕效果大小順序依次為：鉻酸鋰、色氨酸、六