鎂空氣電池在實(shí)際應(yīng)用之中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題

1、鎂空氣電池在實(shí)際應(yīng)用之中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題。鎂空氣電池參考資料鎂空氣電池作為動(dòng)力電池主要存在問(wèn)題鎂屬于輕金屬，密度為熔點(diǎn)為，沸點(diǎn)為，硬度為鎂是活潑金屬，電負(fù)性為，標(biāo)準(zhǔn)電極位為，理論比容量高達(dá)，在常見(jiàn)的金屬中僅比鋰（）、鋁（）小，遠(yuǎn)大于鋅（）。中國(guó)鎂資源非常豐富，儲(chǔ)量居世界首位，具有開(kāi)發(fā)鎂電池的優(yōu)勢(shì)。另外鎂電池具有低成本、無(wú)毒害、高功率、高能量密度等特點(diǎn)，因而受到極大重視。目前鎂干電池主要用作軍用通訊設(shè)備的電源。鎂電池的開(kāi)發(fā)已經(jīng)超過(guò)年，但商業(yè)化的可充放電的鎂空氣電池極少，這是由于很多技術(shù)難關(guān)到年為止尚未突破。鎂空氣電池電解液添加劑方面的研究較少，鎂電池需要在電解液中添加氫抑制劑，以降低過(guò)電勢(shì)和自腐蝕性，

2、減小自腐蝕產(chǎn)物膜結(jié)構(gòu)的活化劑，促進(jìn)腐蝕產(chǎn)物的脫落、活化鎂負(fù)極、提高電池性能。目前應(yīng)用的氫抑制劑有錫酸鹽、二硫代縮二尿和季銨鹽等單一抑制劑，或是幾種成分構(gòu)成的復(fù)合型抑制劑。對(duì)鎂合金負(fù)極，采用季銨鹽和錫酸鹽的復(fù)合抑制劑可使陽(yáng)極效率達(dá)到以上，比未添加抑制劑時(shí)提高，電池電壓升高金屬鎂固有的性質(zhì)而決定了鎂空氣電池的缺陷：鎂的電極電勢(shì)較低，化學(xué)活性較高，在大多數(shù)電解質(zhì)溶液中溶解速度快，產(chǎn)生大量氫氣導(dǎo)致負(fù)極利用率低；另外由于有害雜質(zhì)存在，易發(fā)生微觀原電池腐蝕反應(yīng)，因而自腐蝕速率大；同時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)生較致密的（）鈍化膜，影響鎂負(fù)極的活性溶解，導(dǎo)致電壓滯后。因此鎂電池研究的重點(diǎn)是開(kāi)發(fā)高活性、低腐蝕速率的鎂合金，以解

3、決活化與鈍化的矛盾。鎂負(fù)極中合金元素的影響：鎂電池的負(fù)極材料是高純鎂或鎂合金，合金成分的不同造成的腐蝕行為不同，電池的性能也不同。在鎂合金中最常見(jiàn)有害金屬雜質(zhì)為鐵、鉆、鎳、硅。一般來(lái)說(shuō)，若商用鎂或鎂合金中鐵含量小于，鎳含量小于0可作為陽(yáng)極材料。在鎂中添加鋁可以減少鎂的腐蝕，這是因?yàn)殇X和錳共同與鐵作用，能減少鐵的有害作用，鋁的鈍化膜更牢固，鋁的存在可使電池有更好的儲(chǔ)存性能，含量一般為1添加鋅能減少鋁在晶界偏聚，使腐蝕更均勻，防止電池売體由于不均勻的腐蝕引起穿透性的孔蝕，鋅的含量為錳能提高鎂的抗腐蝕能力，含量一般為，如果錳的含量超過(guò)，錳本身也使合金的抗腐蝕性能惡化。在高氯酸鎂溶液中的自腐蝕速率為耐

4、蝕性好。所以很多鎂電池都采用鎂合金作負(fù)極，后來(lái)綜合考慮電極的電壓滯后和自腐蝕個(gè)因素，有些電池采用了鎂負(fù)極。影響鎂合金電極電位的主要是低熔點(diǎn)金屬和，兩者相互作用促進(jìn)鎂合金負(fù)極材料在較負(fù)的電位下仍可以正常溶解而不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的陽(yáng)極極化，綜合分析得到電化學(xué)性能最佳的鎂合金工藝配方為：為、為、為、稀土為。在組裝電池中發(fā)現(xiàn)，含的鎂鋰合金適合作電極材料，該電池工作電壓比鎂鋁合金負(fù)極高。新型的鎂負(fù)極材料，在鎂合金中添加合金元素可以提高鎂合金析氫過(guò)電位，減小鎂合金自腐蝕。在鎂合金中加入堿金屬、堿土金屬、或稀土金屬中的種金屬、或這些金屬的任意種或多種的組合可以控制鈍化膜形成的厚度，使膜厚度處于可有效保護(hù)又可防止自

5、放電的臨界厚度范圍，從而有效減輕現(xiàn)有技術(shù)中電壓滯后的現(xiàn)象，既達(dá)到電壓滯后時(shí)間可控制的目的，又避免了鎂電極的無(wú)用消耗。同時(shí)添加稀土鑭或鈰可使合金組織進(jìn)一步細(xì)化，提高合金的機(jī)械加工性，并提高鎂筒的表面質(zhì)量和耐腐蝕性。正極材料的研究現(xiàn)狀早期鎂干電池是碳棒或石墨作正極的鎂空氣電池，后來(lái)相關(guān)公司研究了二氧化錳作為去極化劑為正極材料的鎂錳電池，但是單獨(dú)使用二氧化錳導(dǎo)電性較差。后來(lái)采用二氧化錳、乙炔黑、石墨的混合物質(zhì)作正極材料，石墨和乙炔黑的加入可以增加電池的導(dǎo)電性。為了增加鎂合金的耐蝕性，在正極研究入手發(fā)現(xiàn)，正極中水含量的增加可以改善鎂的間歇放電和持續(xù)放電，增加的正極水，可以改善電池的性能，使電池容量增加

6、。近年來(lái)，有機(jī)化合物因理論庫(kù)侖容量高而成為鎂儲(chǔ)備干電池的正極材料，如硝基甲苯、氯化硝基苯、硝基苯胺、硝基酚、硝基苯甲酸。有專(zhuān)業(yè)人士比較了間位硝基苯及其種單甲基取代物作為鎂電池的正極材料，或位比位取代物表現(xiàn)出高的放電效率，這主要是由于誘導(dǎo)效應(yīng)有助于硝基基團(tuán)的電化學(xué)放電。有專(zhuān)家研究了以非導(dǎo)電有機(jī)物硝基萘作為正極、以鎂為負(fù)極，以不同溶液、為電解液的鎂儲(chǔ)備電池在不同電流密度下的放電性能，發(fā)現(xiàn)去極化劑硝基萘表現(xiàn)出高的還原效率。有專(zhuān)家采用b硝基硝基苯乙烯為正極材料，發(fā)現(xiàn)在正極材料中加入或人造沸石，可以增加電池的容量，人造沸石的增加尤其明顯，可增加左右。該電池與電池相比，起始放電電壓較低，但是持續(xù)放電和間歇

7、放電非常平穩(wěn)，幾乎沒(méi)有衰減，且放電效率很高。在海水電池的研究方面，羅韋因等采用不溶性導(dǎo)電基材修飾C高分子導(dǎo)電膜或多孔基材上吸附、等材料組成一次性海水電池。海水電池的缺點(diǎn)是材料昂貴、生產(chǎn)成本高。用處理過(guò)的碳極板代替，大大降低了成本。該海水電池基于燃料電池技術(shù)原理，在碳板表面采用氧還原催化作用的物質(zhì)處理，把海水中的溶解氧通過(guò)惰性正極轉(zhuǎn)化成鎂海水電池的正極活性物質(zhì)，該電池的結(jié)構(gòu)是以鎂合金陽(yáng)極圓柱為中心，若干片正極在其一側(cè)或四周呈放射狀排列，正極采用片狀并聯(lián)。添加稀土、銦、鈣、鎵等合金元素可以改善鎂合金負(fù)極材料的性能。鎂電池的電解液以溶液最有前途。以鎂為負(fù)極的疊層鎂錳干電池組在美國(guó)陸軍已得到應(yīng)用，中國(guó)也已將該種電池列入了軍用鎂電池標(biāo)準(zhǔn)（