CN101694888A - 实现镁合金用于可充镁电池负极的方法 - Google Patents
实现镁合金用于可充镁电池负极的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101694888A CN101694888A CN200910308987A CN200910308987A CN101694888A CN 101694888 A CN101694888 A CN 101694888A CN 200910308987 A CN200910308987 A CN 200910308987A CN 200910308987 A CN200910308987 A CN 200910308987A CN 101694888 A CN101694888 A CN 101694888A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- magnesium
- electrode
- battery
- magnesium alloy
- rechargeable
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
一种充电电池技术领域的实现镁合金用于可充镁电池负极的方法,包括:将镁合金块切割成圆片,然后用砂纸打磨除去圆片上的杂质后将表面擦拭干净,作为工作电极。以银质电极片作为对电极,采用聚乙烯隔膜以及0.25mol/LMg(AlCl2EtBu)2/THF电解液在氩气气氛的手套箱内组装成可充镁电池。本发明制备所得电池经过长期的充放电循环后效率依然很稳定,并且超过了镁电极的效率,其长期循环性能得到了提高。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种电池技术领域的制备方法,具体是一种实现镁合金用于可充镁电池负极的方法。
背景技术
近年来随着电动汽车等大负荷设备的普及,人们对高性能、低成本、环境友好的新能源的需求日趋增加。由于镁具有资源丰富、能量密度高、价格低廉、对环境无污染等优点,可充电镁电池逐渐成为了能与铅酸电池,镍镉电池竞争的新型“绿色电池”。
在元素周期表上,镁和锂处于对角线的位置,根据对角线法则,两者具有相似的化学性质。但由于镁的电荷密度大,溶剂化严重,可充电镁电池的研究受到以下几方面的制约(可充镁电池的研究和发展趋势,电池,2002,32:14).1.)镁在大多数溶剂中形成表面钝化膜,镁离子很难通过这层致密的表面膜,因此阻碍了镁的溶解与沉积,使金属镁在电解液中的可逆沉积与溶解变得非常困难。2.)镁离子很难嵌入到一般的基质中,使正极材料的选择受到一定的限制。
Aurbach等人(Prototype systems for rechargeable magnesium batteries,Nature,2000,407:724)提出的完整的可充电镁电池体系:Mg||Mg(AlCl2BuEt)2||MgxMo3S4表现出了良好的充放电性能,使可充镁电池的研究得到了突破性的进展。至今,可充镁电池的研究还不够成熟和完善,研究重点基本放在考察正极嵌入材料以及电解液,而对于负极的研究很少,主要集中在金属镁的研究。和锂电池相似,镁电池负极可能存在的问题是:在充电时沉积的金属镁分布不均匀,边缘处易形成枝晶,引起电池内部短路,安全性变差;一些沉积的枝晶镁在反复充放电过程中,会逐渐粉化脱落,造成电绝缘而使用不上,导致沉积-溶解的库仑效率降低,循环性能变差。
经过对现有技术的检索发现,南开大学的袁华堂课题组公开了一种可充镁电池(可充镁电池,中国专利,申请号:02146143.0),采用组分为MgMxMy(0<x,y<0.5)的二元以上合金(M为Ni、Cu、Ti、Si、B等)作为负极材料,得到了较高的开路电压。但是该专利研究的是此类合金作为负极时整个电池的性能,并没有明确阐述镁合金负极相对于金属镁负极的优点。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足,提供一种实现镁合金用于可充镁电池负极的方法,采用镁合金取代纯的金属镁作为可充镁电池的负极。采用组分为Mg-xM-yN(1≤x<9,0≤y<3)的二元以上合金(Al、Zn、Mn、RE中任两种)作为电池负极,克服现有技术中的缺陷,具有提高电池的长期循环性能,抑制枝晶生长,滞后电池短路的优势。
本发明是通过以下技术方案实现的,本发明包括以下步骤:
第一步、将镁合金块切割成薄圆片,然后用砂纸打磨除去原片上的氧化物等杂质后将表面擦拭干净,作为工作电极。
所述的镁合金块的质量百分比组分为Mg-xM-yN,其中:1≤x<9,0≤y<3,M和N均为Al、Zn、Mn或RE中的一种且互不相同。
所述的原片的直径为Φ12mm,厚度为0.6mm。
第二步、以银质电极片作为对电极、隔膜为聚乙烯隔膜、电解液为0.25mol/L的Mg(AlCl2EtBu)2/THF,在氩气气氛的手套箱内组装成基于合金负极的可充镁电池。
所述的氩气气氛是指水和氧含量均小于1ppm的环境。
本发明制备所得电池经过长期的充放电循环后效率依然很稳定,并且超过了镁电极的效率,其长期循环性能得到了提高。
附图说明
图1为AZ31镁合金与工业镁电极上镁的溶解-沉积效率比较图。
图2为AZ31镁合金(a)与工业镁(b)电极上镁的溶解-沉积形貌比较图。
图3为Mg-1%Nd镁合金(a)与工业镁(b)电极上镁的溶解-沉积形貌比较图。
图4为模拟电池的恒流充放电曲线。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明,本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
下述的实施例采用镁二次电池中最常用的负极材料纯镁(工业级)作为对比,对比条件说明如下:
将工业镁切割成Φ12mm,厚度为0.6mm的薄圆片,用砂纸打磨除去表面的氧化物等杂质后,把表面擦拭干净,得到工作电极,以Ag片(或纯镁片)作为对电极,隔膜为聚乙烯隔膜,电解液为0.25mol/L的Mg(AlCl2EtBu)2/THF,在氩气气氛(水和氧含量均小于1ppm)的手套箱内组装成CR2016扣式实验电池。在LAND电池测试系统(武汉蓝电电子有限公司提供)上进行恒流充放电测试,并对测试后的电极表面进行扫描电镜(SEM,JEOL LTD)观察。
实施例1
将AZ31合金(Al为3wt%,Zn为1wt%,Mg余量)切割成Φ12mm,厚度为0.6mm的薄圆片,用砂纸打磨除去表面的氧化物等杂质后,把表面擦拭干净,得到工作电极,以Ag片作为对电极,隔膜为聚乙烯隔膜,电解液为0.25mol/L的Mg(AlCl2EtBu)2/THF,在氩气气氛(水和氧含量均小于1ppm)的手套箱内组装成CR2016扣式实验电池。在LAND电池测试系统(武汉蓝电电子有限公司提供)上进行恒流充放电测试,测试电流为0.1mA,充电时间为1h,放电截止电压为-0.6V。
图1是AZ31合金与工业镁电极上镁的溶解-沉积循环的库仑效率图。从图中可以看到,在循环的初期,合金电极的库仑效率比镁电极的效率稍低,但是经过长期的充放电循环后,镁电极组成的电池效率突然变为0,说明电池已经短路,而镁合金电极组成的电池效率依然很稳定,并且超过了镁电极的效率。显然,合金电极的长期循环效率稳定,长期循环性能得到了一定程度的提高。
实施例2
将AZ31合金(Al为3wt%,Zn为1wt%,Mg余量)切割成Φ12mm,厚度为0.6mm的薄圆片,用砂纸打磨除去表面的氧化物等杂质后,把表面擦拭干净,得到工作电极,以纯Mg(纯度为99.5%)作为对电极,隔膜为聚乙烯隔膜,电解液为0.25mol/L的Mg(AlCl2EtBu)2/THF,在氩气气氛(水和氧含量均小于1ppm)的手套箱内组装成CR2016扣式实验电池。在LAND电池测试系统(武汉蓝电电子有限公司提供)上进行恒流充放电测试,测试电流为0.05mA,充电时间为1h,放电时间为1h。经过300多次循环后对电极的表面进行扫描电镜(SEM,JEOL LTD)观察。
图2为AZ31合金与工业镁电极上镁的溶解-沉积形貌图。从图中可以看到,纯镁电极表面已生成大量的枝晶,而AZ31合金表面相对平整,无明显的枝晶生成。
实施例3
将Mg-1%Nd合金切割成Φ12mm,厚度为0.6mm的薄圆片,用砂纸打磨除去表面的氧化物等杂质后,把表面擦拭干净,得到工作电极,以纯Mg(纯度为99.5%)作为对电极,隔膜为聚乙烯隔膜,电解液为0.25mol/L的Mg(AlCl2EtBu)2/THF,在氩气气氛(水和氧含量均小于1ppm)的手套箱内组装成CR2016扣式实验电池。在LAND电池测试系统(武汉蓝电电子有限公司提供)上进行恒流充放电测试,测试电流为0.05mA,充电时间为1h,放电时间为1h。经过200多次循环后对电极的表面进行扫描电镜(SEM,JEOL LTD)观察。
图3为Mg-1%Nd与工业镁电极上镁的溶解-沉积形貌图。从图中可以看到,镁在纯镁表面的沉积形貌不规整,而Mg-1%Nd表面上镁以颗粒状沉积,且沉积形貌更加致密规整。
实施例4
将AZ31合金(Al为3wt%,Zn为1wt%,Mg余量)切割成Φ12mm,厚度为0.6mm的薄圆片,用砂纸打磨除去表面的氧化物等杂质后,把表面擦拭干净,得到负极,以MgMnFeSiO4作为正极,隔膜为聚乙烯隔膜,电解液为0.25mol/L的Mg(AlCl2EtBu)2/THF,在氩气气氛(水和氧含量均小于1ppm)的手套箱内组装成CR2016扣式实验电池。在LAND电池测试系统(武汉蓝电电子有限公司提供)上用0.2C进行恒流充放电测试。图4为模拟电池的恒流充放电曲线,其放电电压为1.6V左右,放电容量可达到60mA/g。
Claims (4)
1.一种实现镁合金用于可充镁电池负极的方法,其特征在于,包括以下步骤:
第一步、将镁合金块切割成薄圆片,然后用砂纸打磨除去原片上的氧化物等杂质后将表面擦拭干净,作为工作电极;
第二步、以银质电极片作为对电极、隔膜为聚乙烯隔膜、电解液为O.25mol/L的Mg(AlCl2EtBu)2/THF,在氩气气氛的手套箱内组装成基于合金负极的可充镁电池。
2.根据权利要求1所述的实现镁合金用于可充镁电池负极的方法,其特征是,所述的镁合金块的质量百分比组分为Mg-xM-yN,其中:1≤x<9,0≤y<3,M和N均为Al、Zn、Mn或RE中的一种。
3.根据权利要求1所述的实现镁合金用于可充镁电池负极的方法,其特征是,所述的原片的直径为Φ12mm,厚度为0.6mm。
4.根据权利要求1所述的实现镁合金用于可充镁电池负极的方法,其特征是,所述的氩气气氛是指水和氧含量均小于1ppm的环境。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2009103089872A CN101694888B (zh) | 2009-10-29 | 2009-10-29 | 实现镁合金用于可充镁电池负极的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2009103089872A CN101694888B (zh) | 2009-10-29 | 2009-10-29 | 实现镁合金用于可充镁电池负极的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN101694888A true CN101694888A (zh) | 2010-04-14 |
CN101694888B CN101694888B (zh) | 2011-05-04 |
Family
ID=42093836
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN2009103089872A Active CN101694888B (zh) | 2009-10-29 | 2009-10-29 | 实现镁合金用于可充镁电池负极的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN101694888B (zh) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102290561A (zh) * | 2011-07-21 | 2011-12-21 | 嘉兴中科亚美合金技术有限责任公司 | 电池阳极饼料的制备工艺 |
CN105336938A (zh) * | 2015-11-12 | 2016-02-17 | 厦门大学 | 一种合金元素活化的电池电极材料 |
CN106410231A (zh) * | 2016-10-10 | 2017-02-15 | 重庆大学 | 一种适用于镁‑锰干电池的新型复合电解液 |
CN107068963A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-08-18 | 中国电子科技集团公司第十八研究所 | 一种铝电极的表面处理方法 |
CN107221653A (zh) * | 2017-05-05 | 2017-09-29 | 燕山大学 | 一种用于镁二次电池负极材料的镁合金及其制备方法 |
CN109196701A (zh) * | 2016-05-31 | 2019-01-11 | 深圳中科瑞能实业有限公司 | 一种镁离子电池及其制备方法 |
CN110197924A (zh) * | 2019-05-30 | 2019-09-03 | 石家庄铁道大学 | 一种可充电镁电池 |
-
2009
- 2009-10-29 CN CN2009103089872A patent/CN101694888B/zh active Active
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102290561A (zh) * | 2011-07-21 | 2011-12-21 | 嘉兴中科亚美合金技术有限责任公司 | 电池阳极饼料的制备工艺 |
CN105336938A (zh) * | 2015-11-12 | 2016-02-17 | 厦门大学 | 一种合金元素活化的电池电极材料 |
CN109196701A (zh) * | 2016-05-31 | 2019-01-11 | 深圳中科瑞能实业有限公司 | 一种镁离子电池及其制备方法 |
CN106410231A (zh) * | 2016-10-10 | 2017-02-15 | 重庆大学 | 一种适用于镁‑锰干电池的新型复合电解液 |
CN107068963A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-08-18 | 中国电子科技集团公司第十八研究所 | 一种铝电极的表面处理方法 |
CN107221653A (zh) * | 2017-05-05 | 2017-09-29 | 燕山大学 | 一种用于镁二次电池负极材料的镁合金及其制备方法 |
CN110197924A (zh) * | 2019-05-30 | 2019-09-03 | 石家庄铁道大学 | 一种可充电镁电池 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101694888B (zh) | 2011-05-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101694888B (zh) | 实现镁合金用于可充镁电池负极的方法 | |
CN102110839A (zh) | 一种电池 | |
CN101640261A (zh) | 锂离子二次电池负极及制备方法、以及锂离子二次电池 | |
Lyu et al. | Improving the cycling performance of silver-zinc battery by introducing PEG-200 as electrolyte additive | |
JP2001273892A (ja) | 二次電池 | |
CN111193005A (zh) | 一种铜箔集流体及其制备方法和应用 | |
CN103329316A (zh) | 基于Si的负极材料 | |
CN108075105A (zh) | 一种锂离子电池用硅基负极的制备方法 | |
CN102054961A (zh) | 活性负极极片及其制备方法 | |
WO2004006362A1 (ja) | 非水電解質二次電池 | |
CN111969212A (zh) | 一种锂电池铜集流体金属诱导层及其制备方法 | |
CN101339989A (zh) | 锂离子电池负极用铝锡合金薄膜及其制备方法 | |
CN112151759A (zh) | 锂金属负极、制备方法及锂离子电池 | |
CN209747642U (zh) | 锂铜复合电极及二次电池 | |
CN101809787B (zh) | 储氢合金粉末与其表面处理方法、碱蓄电池用负极以及碱蓄电池 | |
CN112018394A (zh) | 锂铜复合电极及其制备方法和应用 | |
CN102054981A (zh) | 加掺氢碳元素的负极材料及其制备方法 | |
CN103456927A (zh) | 含氧钒钛基贮氢电极合金及其制备方法 | |
CN111193006B (zh) | 锡氧化物-镍锡化合物锂离子电池负极及其制备方法 | |
CN102054982A (zh) | 一种低温镍氢电池用La-Mg-Ni型负极储氢材料 | |
CN102637852A (zh) | 一种硅薄膜锂离子电池负电极及其制备方法 | |
JP2002075350A (ja) | 電池用活物質並びにこれを用いた電池用電極及び二次電池 | |
US9263742B2 (en) | Negative electrode active substance for lithium secondary battery and method for producing same | |
CN113948693A (zh) | 一种用于锂电池的锂铟合金负极材料及其制备方法 | |
CN111106355A (zh) | 锂金属电池用负极多级铜骨架集流体及其制备方法及含该集流体的电池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |