论文部分内容阅读
金属镁是一种非常有发展前景的电池负极材料。镁一直没有成功运用于电化学能量储存和转换技术,是因为金属镁表面很容易生成钝化膜,导致电极电位显著正偏移于理论值且电压行为明显滞后,同时金属镁的自腐蚀严重,导致阳极效率低下。这些问题限制了镁阳极的开发和应用。因此,通过开发各种新型镁合金阳极材料以及新型电解质溶液和添加剂,使得镁电极研究取得了很大进展。在本论文中,首先研究了镁电极在NaCl、MgCl2和Mg(NO3)2三种不同无机盐溶液中的电化学和自腐蚀性能,比较不同阳离子和不同阴离子对镁电极性能的影响,为选择合适的电解液体系提供了一个方向;同时,研究在电解液中分别添加锡酸钠和硫脲两种添加剂对镁电极性能的影响,分析了不同性质添加剂的缓蚀作用机理。从开路电压、动电位扫描极化和恒流放电三个方面研究AP65镁合金和纯镁电极电化学性能的区别。在此基础上,又从改进镁自腐蚀的角度,将电解液体系换为非水体系,研究镁电极在0.5M Mg(ClO4)2/DMF、0.5M Mg(ClO4)2/PC、0.5M Mg(ClO4)2/AN和0.5M Mg(ClO4)2/THF四种有机溶剂中的电化学性能,同时研究了合金电极Mg+Ga+X和AP65在0.5M Mg(ClO4)2/DMF溶液中的电化学性能。为了改善镁电极在有机溶液中的放电性能,尝试改变电极性质,研究平板镍、铜和泡沫镍三种不同基底金属上镁的电沉积性能(电沉积液为EtMgBr/THF,1.0M),通过恒压极化比较基底电沉积后所得电极的放电性能。研究结果表明,NO3-作为一种氧化性阴离子,会促进镁电极的钝化,而不会对电极钝化膜产生破坏作用,从而使得电极在含该离子溶液中的极化度增大,因此可以研究含有NO3-的一种复合电解质溶液,改善镁电极的电化学性能。当在溶液中添加锡酸钠或是硫脲时,均会抑制镁电极的自腐蚀,但其起作用的方式有很大的不同。纯镁电极在所研究的四种有机溶液中表面极易生成钝化膜,阳极极化严重,当改为合金电极时,可以极大减小钝化膜电阻,减缓阳极极化。同时发现镁的电沉积和基底金属有很大关系,在铜基底上电沉积效果好,可以得到均匀致密的沉积层,比较泡沫镍上电沉积镁后电极(含铜中间镀层)和平板镍电沉积镁后电极(含铜中间镀层)的恒压放电曲线,发现泡沫基底的放电电流密度大。