鎂負極加工狀態(tài)與緩蝕劑對鎂空氣電池的影響.pdf

1、鎂合金的低密度、高電化學(xué)活性、較低的標準電極電位以及較高的電池能量密度等優(yōu)勢，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。但由于鎂合金自腐蝕析氫嚴重、電壓滯后以及鎂電極成本較高等問題，一直阻礙和限制了鎂電池負極材料的廣泛發(fā)展。因此，本論文通過對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，為選擇高性價比的鎂合金電池負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）、計時電位法、失重法、電子掃描電鏡（SEM）、EDS以及電池放電測試等試驗，對四種加工狀態(tài)AZ31B鎂合金的電化學(xué)性能進行了研究，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，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、細小。擠壓態(tài)、軋制態(tài)和鑄軋態(tài)在恒流放電過程中相對穩(wěn)

4、定，鑄態(tài)電壓波動較大。
　?、谒姆N加工狀態(tài)鎂空氣電池的開路電壓相近，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)，放電平臺在1V左右，放電持續(xù)時間長；軋制態(tài)和鑄軋態(tài)放電時間均在42h左右，稍低于擠壓態(tài)放電時間，且放電平穩(wěn)度不如擠壓態(tài)；鑄態(tài)放電時間較短，電壓波動較大。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。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。
　　③鉻酸鋰、色氨酸、六次甲基四胺和醋酸鑭的添加，對鎂負極的耐蝕性能都有所提高。鎂負極的平衡電位正移，腐蝕電流密度降低，鉻酸鋰緩蝕效率達97.43%；四種緩蝕劑的添加，對鎂空氣電池開路電位影響不大。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