镁合金海水电池阳极材料电化学性能研究进展

镁及镁合金以其低密度、高电化学活性、高比容量等优点成为优异的海水电池阳极材料,自20世纪40年代以来备受关注.镁合金作海水电池阳极材料常用于Mg/C海水溶解氧电池及Mg/AgCl、Mg/PbCl或Mg/CuCl海水激活电池.目前常见的镁合金海水电池阳极材料体系为Mg-Al-Zn、Mg-Hg-Ga及Mg-Al-Pb系,此类材料能够满足大部分海下工作设备尤其是小功率用电设备的用电需求.然而,对海下大功率用电设备(如鱼雷等)而言,镁海水电池仍存在一些亟待解决的问题,如由于负差数效应、放电产物膜钝化、电压滞后及粒子脱附等问题导致电池阳极利用率低、放电活性下降.目前提高镁合金阳极材料放电性能的思路主要为合金化、改变加工工艺及微观组织特征三个方面.常见海水电池用镁合金阳极材料合金化元素Al、Zn、Hg、Ga、Pb、In、Sn等通过改变合金微观组织特征调控合金的电化学性能,取得了显著的成果;加工工艺(如均匀化热处理、挤压、轧制后退火等)通过均匀合金微观组织、细化晶粒尺寸、破碎粗大第二相粒子、减少塑性变形导致的晶内缺陷以减少析氢副反应、提高阳极利用率;微观组织如杂质及成分均匀性、第二相粒子、晶粒尺寸、织构及放电产物膜等对镁合金阳极放电性能的影响视其特征而定.本文归纳了近年来镁及镁合金作海水电池阳极材料时电化学性能提升方面的研究进展,分别从合金化、加工工艺及微观组织特征三个方面综述了镁合金电化学性能的影响因素及其作用机理,分析了镁合金海水电池阳极材料电化学性能存在的问题及其应用前景,以期为提高镁合金阳极材料放电性能及发展镁合金海水电池提供参考.     

一次镁空气电池阳极材料研究进展

金属空气电池是一种安全高效无污染的新型电池,其广泛的应用前景得到了全球研究者的关注。镁空气电池是金属空气电池的代表之一,也是继锂电池之后电池发展的新方向,然而现有的镁空气电池利用率远未达到期望,而且电压不够稳定,所以提升其利用率及稳定性对于充分发挥镁空气电池的潜力至关重要。本研究从一次镁空气电池的结构出发,全面介绍了镁空气电池系统的相关概念,从阳极开发的角度全面介绍了镁空气电池最新的相关研究进展。同时基于近年来发表的结果,讨论了阳极开发所需要关注的因素,总结了一次镁空气电池阳极材料的设计方法,展望了未来镁空气电池的研究方向。     

镁电池的研究进展

镁电池具有高功率、高能量密度、低成本、无毒害等特点.介绍了镁电池的类型和工作原理,综述了镁合金负极、镁电池正极、电解液等方面的研究进展,指出镁负极中添加稀土及Ga等合金元素可改善电池性能,正极材料采用有机化合物可使电池放电平稳、电解液以Mg(ClO4)2最有前途,讨论了镁电池的发展方向.     

5000kg镁阳极保护着水下装置

英国Magnesium Elektron公司开发出了重达5000kg的高性能镁阳极用于保护海下装置和管道，免受海水侵蚀。这个世界最大的镁阳极是与Cumberland Cathodic Protection公司共同开发的。镁阳极的设计及合金微结构使阳极在海水中的消耗高度可控。这使阳极可向与之相连的海下装置输送恒稳电流，从而可保护水下装置达数年之久。     

镁电池的发展及应用

介绍了镁电池的类型、工作原理、特点及应用现状,探讨了当前存在的问题及研究方向,并展望了其应用前景.镁电池具有成本低、无毒、高比能量、工作温度范围宽、资源丰富、可再生等特点,在军事和民用方面有广泛的用途.镁合金的极化和腐蚀是影响镁电池大规模应用的主要障碍之一,研究镁电池负极材料及其氧化膜结构,使其能找到合适的正极材料和电解液,是今后镁电池研究的重要内容和方向.     

欧盟大力推进镁电池研发有助于减少对锂原材料的依赖

正据科技日报报道,德国乌尔姆亥姆霍兹研究所和卡尔斯鲁厄理工学院正在共同开发基于镁的储能技术。镁电池是欧盟"展望2020"科研计划下的项目(E-MAGIC),欧盟为此已投资超过650万欧元,汇集了欧洲10个科研机构的专业技术,未来该项目如取得成功,将有望替代现有的锂离子电池。镁电池与传统锂离子电池相比具有更多优点。据乌尔姆亥姆霍兹研究所副主任、该项目负责人马克西米利·费希特内教授介绍,镁是后锂战略重要候选材料之一,镁作为阳极材料,允许有     

海底沉积物层镁阳极化学燃料电池构建及性能研究

研究了一种新型电池结构:海底沉积层镁阳极燃料电池。测试了镁阳极在海底沉积物层的应用性能,研究了组装电池的功率输出,阴、阳极极化性能及长期放电特征。结果表明,电池开路电压1.947 V,电池最大功率密度44.33 mW/cm2,自腐蚀速率(放电电流密度)0.009 mA/cm2,电流密度较大,电位较负,在外接负载条件下长期工作性能稳定。     

新型电解质及添加剂对镁空气电池界面调控研究进展

镁空气电池因其高能量密度和环境友好性而备受关注,但镁阳极/电解质界面存在不可逆的电解-沉积、阳极自腐蚀和氢气析出等问题,严重影响电池的稳定性、安全性、寿命和功率密度。电解质调控是改善阳极/电解质界面的性质进而提高镁空气电池的综合性能的重要手段,综述了最近用于镁空气电池的电解质添加剂及新型电解质的研究和开发进展。电解质添加剂涉及无机、有机和复合型三大类,它们可以抑制阳极腐蚀、增强离子电导率、提高阳极效率等;新型电解质主要包括新型水系电解质和凝胶电解质,前者可以削弱析氢等有害副反应,后者可以规避漏液且具有高离子导电率和较低漏电流等优点。未来开发更多新型电解质添加剂及新型电解质是提升镁空气电池性能和稳定性的有效途径。     

21世纪的镁

由于镁及镁合金拥有良好的抗拉强度、弹性模量和低密度等综合性能，因而被认为是一种适宜各种类型车辆的结构材料。镁合金拥有高的强度／重量比值，而且有比较好的导热、导电特性，而且还具有很高的抗震特性。镁在地壳中的丰度位居第八，而且在海水中的含量也是位居第三的元素。由于海水中含有镁，所以镁几乎是取之不尽、用之不竭的。每立方海里的海水中含有金属镁高达600万t。     

可充镁电池负极与电解液相容性的研究进展

金属镁具有较高的理论体积比容量(3 833 mAh·cm^-3)和较低的还原电位(-2.37 V vs.SHE),其作为镁电池负极具有能量密度高、安全性好且成本较低等优点。因此，可充镁电池是极具发展前景的新型二次电池体系。然而，可充镁电池的金属镁负极在充放电过程中易与电解液发生反应，形成阻碍Mg²⁺可逆沉积/溶解的致密钝化膜，导致较大的极化与较低的库伦效率；此外，镁负极与常规电解液的反应也会限制一些高性能正极材料的应用。本文围绕可充镁电池负极与电解液之间的相容性问题，总结了可充镁电池中负极材料及其界面调控方法等方面的研究进展，介绍了合金化负极材料与纳米/插层负极材料对改善可充镁电池循环性能的重要作用，并重点介绍了人工电解质界面膜和固态电解质对解决金属镁负极与电解液相容性问题的作用。此外，本文还从减少电解液副反应和调控钝化膜的角度，对提升可充镁电池负极与电解液相容性的研究重点与目标进行了总结和展望。     

镁及镁合金功能材料的研究进展

镁及镁合金质轻、比强度、比刚度高,在交通运输、航空航天等行业有着广泛的应用。随着对镁合金研究的深入,镁合金越来越多的性能被开发和利用。本文综述了镁及镁合金作为阻尼材料、导热材料、电磁屏蔽材料、生物医用材料、储氢材料和电池材料的优缺点及研究现状,并阐述了改善和提高各种性能的方法,讨论了未来的主要研究方向。     

镁电池正极材料性能提升策略的研究进展

低成本、高能量密度、高安全性的镁电池有望应用在未来大规模储能和动力汽车等领域。然而,镁电池目前仍处于初步发展的阶段,正极是限制电池性能的关键原因。由于Mg2+电荷密度高,在正极材料中扩散缓慢,因此如何提高正极材料的电化学性能是镁电池研究的重点与难点。本文通过分析正极材料的相关研究,总结出提升正极材料电化学性能的6种策略,分别为减小粒径、借助溶剂的屏蔽效应、增大层间距、调控阴离子、开发新结构和发展双离子电池。通过明确策略有效的根本原因、分析策略的优势与局限性,为高性能镁电池正极材料的开发提供有价值的指导。最后,对镁电池正极的发展现状进行总结,并对镁电池的正极及整个电池体系的未来发展趋势进行展望。     

镁离子二次电池正极"嵌入"材料研究评述

综述了迄今为止关于镁离子二次电池正极材料的研究。镁离子二次电池称得上是有望用于电动汽车的“绿色”蓄电池。它的原理与锂离子二次电池的相同；但在某些方面比锂离子二次电池更具优势。本文也对今后该领域的研究方向提出了意见。     

偏硅酸钠及5-磺基水杨酸溶液中镁的阳极氧化

镁及其合金具有密度小、比强度高、再生性好的优点,随着压力铸造,触变铸造等技术的进步,镁及其合金应用日益广泛.但镁是活性金属,耐蚀性差,因而必须进行阳极氧化等化成处理,或涂装等表面处理.镁的阳极氧化方法以Dow17和HAE法等为代表,但这些方法要使用铬酸盐和氟化物,存在着环保问题,因此研究了不含重金属盐和氟化物的阳极氧化方法.     

水溶性石墨烯对双电解液镁空气电池放电性能的影响

为了提高双电解液体系镁空气电池的放电性能，选择在0.6mol/L NaCl电解液中加入水溶性石墨烯。采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),在GO的基础上制备出还原氧化石墨烯(RGO)和水溶性石墨烯(PG)。采用X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪以及扫描电子显微镜对所制石墨烯进行了结构以及形貌的表征。研究了镁阳极在加入不同浓度PG的NaCl溶液中的电化学性能和组装成电池之后的放电性能。结果表明：在0.6mol/L NaCl电液液中加入PG后的镁空气电池放电性能得到很好的提升，其中Mg(ClO₄)₂-AN/NaCl+0.5g/L PG双电解液体系镁空气电池1mA/cm²放电时放电性能最好，阳极利用率为89%,能量密度为2840Wh/kg,且放电电压可达到1.42V。电化学测试表明镁阳极在加入PG的NaCl电解液中有着较高的电化学活性。     

介孔硅酸锰镁可充镁电池正极材料的制备及其电化学性能研究

采用介孔二氧化硅MCM-41作模板和硅源, 合成了具有介孔结构的可充镁电池正极材料硅酸锰镁. 分别用XRD、SEM、TEM和氮气吸脱附测试研究了合成材料的介孔结构, 并通过循环伏安、恒电流充放电测试比较了介孔与无孔硅酸锰镁材料的电化学性能. 由于介孔材料活性表面较大, 可增加电解液与活性材料的接触, 使材料具有较多的电化学反应位. 因而, 与相应的无孔材料相比, 具有介孔结构的硅酸锰镁材料呈现出较低的充放电极化、较大的放电容量和较高的放电电压平台. 在0.25 mol/L Mg(AlCl₂EtBu)₂/THF 电解液中, 0.2 C(约62.8 mA/g)充放电速率下, 介孔硅酸锰镁材料首次放电容量可达到241.8 mAh/g, 放电平台为1.65 V ( vs Mg/Mg²⁺). 设计具有介孔结构的材料为提高可充镁电池正极的电化学性能提供了一条有效的途径.     

镁二次电池正极材料研究进展

自然界中镁储量丰富,镁二次电池在大负荷储能设备方面具有良好的发展前景。然而,正极材料的寻找和改进一直是镁二次电池的难点。对近几年镁二次电池正极材料的主要研究进展进行了介绍,着重总结了已报道的具有各种独特微纳米尺寸结构的材料,结果表明材料的介观结构和微观结构(原子排布)对材料的性能都有着至关重要的影响。表现出良好性能的微纳米尺寸结构可被类似体系或材料所参考。     

美国海军研究所(NRL)有关舰船材料研究的若干动向

<正> 一、铝合金牺牲阳极该所冶金处的T.L.伦诺克斯、R.E.格鲁弗和M.H.彼得森等人在1969—1971年期间曾趼究了海军舰船和其它海洋结构用铝阳极阴极保护。它与镁阳极、锌阳极相比较,其理论电容量(即,安培·小时/磅)最高,成本比锌阳极要低。海水中现场试验表明,一般镁阳极电容量为500～600安培·小时/磅,锌阳极为360安培·小时/磅,铝阳极理论值约为镁阳极的     

氧化亚锰的制备及储镁电化学性能

关于镁离子电池负极材料的研究非常有限。为探究镁离子电池负极材料氧化亚锰的制备工艺及其储镁性能,本实验采用草酸盐热解法制备氧化亚锰,借助TG、XRD、SEM、电化学测量等手段初步探讨了氧化亚锰制备温度、粒径、形貌等特征对其电化学储镁性能的影响。结果表明:草酸亚锰在400℃以上热解生成面心立方结构氧化亚锰;氧化亚锰负极材料在Mg(AlCl_2EtBu)_2/THF电解液中具有明显的赝电容特征;随着制备温度的升高,其一次颗粒由纳米尺寸逐渐长大为粒径为500 nm～2μm的晶体,并导致其比容量下降;400℃下制得的纳米氧化亚锰(粒径约30～50 nm)具有较明显的电池特性,其初始比容量为39.6 mAh·g~(-1),50次充放电循环后比容量为19.0 mAh·g~(-1);其电化学储镁性能可以通过纳米化、改善电子导电性和表面膜性能等措施进行改进。     

海工磷酸镁水泥基材料强度特性及其微观机理分析

将采用海砂、海水制备的海工磷酸镁水泥基材料,分别在海洋气候环境下自然养护和海水中浸泡养护,通过对材料强度特性、微观结构及组成的测试分析,研究材料的长期强度发展规律、抗海水侵蚀性能及其微观作用机理。结果表明:海工磷酸镁水泥基材料的力学性能受海砂、海水的影响不大,材料长期强度发展较好,自然养护下材料7d的抗压强度达到43MPa以上,900d的抗压强度达到90MPa左右;海工磷酸镁水泥基材料抗海水侵蚀性能较好,海水浸泡养护900d时抗压强度达到37.9MPa;初步建立了材料微观组成结构与宏观特性的关系,为进一步提高材料应用特性打下理论基础。