CN102925772A - 用作电池负极的镁合金板材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用作电池负极的镁合金板材及其制备方法；该镁合金板材按质量百分比计由以下组分组成：Li4.0%~6.0%，Al0.8%~1.2%，杂质≤0.3%，镁余量；该镁合金板材的制备方法为：将配方量的纯镁、纯锂和纯铝在抽真空并通入惰性气体的条件下加热至720℃，待合金完全熔化后，700℃保温静置15分钟，然后将熔炼的合金液浇注到模具中，得到铸态的镁合金；将铸态的镁合金380℃保温3小时后挤压成镁合金板材。本发明的镁合金板材具有较高的活性，放电性能良好，耐腐蚀，并且具有良好的力学性能，是一种性能优良的镁负极材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种镁合金材料及其制备方法，特别涉及一种用作电池负极的镁合金板材及其制备方法。
背景技术
近年来，便携式电子设备的广泛普及带动了电池的发展。镁电极材料具有成本低、无毒、无污染、放电电压平稳、高比能量、高比功率、资源丰富、可再生等诸多优点，受到人们的普遍关注。但是一直未得到广泛的应用，其中一个主要原因是镁在电解液中极化、腐蚀等情况严重，使其无法达到应用的标准，难以满足现实要求。
因此，研制添加破坏镁的氧化膜结构的合金化元素、促进腐蚀产物的脱落、活化镁负极、降低自腐蚀速度、提高镁负极利用率的新型镁合金材料，具有重要的理论和工程实际意义。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种用作电池负极的镁合金板材及其制备方法，该镁合金板材具有良好的电化学性能和力学性能。
本发明公开了一种用作电池负极的镁合金板材，所述镁合金板材按质量百分比计由以下组分组成：
Li 4.0%~6.0%；
Al 0.8%~1.2%；
杂质 ≤0.3%；
镁 余量。
进一步，所述镁合金板材按质量百分比计由以下组分组成：
Li 5.0%；
Al 1.0%；
杂质 ≤0.3%；
镁 余量。
本发明还公开了上述用作电池负极的镁合金板材的制备方法，将配方量的纯镁、纯锂和纯铝在抽真空并通入惰性气体的条件下加热至720℃，待合金完全熔化后，700℃保温静置15分钟，然后将熔炼的合金液浇注到模具中，得到铸态的镁合金；将铸态的镁合金380℃保温3小时后挤压成镁合金板材。
本发明的有益效果在于：本发明在Mg中添加了Li和Al元素，Li和Al 加入到Mg中所起到的作用有以下几个方面：
1）锂在镁中增加了镁的活性，锂也是促进生成氢化物的元素，它在镁中可能导致生成大量的氢化物而使镁合金的电极电位负于-1.625mV(SHE)，氢化物在合金中能以更多种形式存在；因此，Li加入Mg中，使镁合金具有较高的活性，显示出较好的放电特性和放电容量，且表面氧化物易于脱落；
2）铝加入到镁合金中后，可提高析氢过电位，同时使其表面膜含铝而稳定，对镁合金的耐蚀性有利；
3）本发明的镁合金，其铸态平均晶粒尺寸为386μm，挤压态平均晶粒尺寸为60μm，晶粒组织细小均匀，强度和塑性增加，后续加工性能良好。
因此，本发明的镁合金板材具有较高的活性，放电性能良好，耐腐蚀，并且具有良好的力学性能，是一种性能优良的镁负极材料。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为实施例1镁合金的铸态组织照片；
图2为实施例1镁合金的挤压态组织照片；
图3为实施例1镁合金与AZ31镁合金在0.6mol/L的NaCl溶液中电流-时间曲线对比（E= -1.0V）。
具体实施方式
以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
实施例1
本实施例的用作电池负极的镁合金板材按质量百分比计由以下组分组成：
Li 5.0%；
Al 1.0%；
杂质 ≤0.3%；
镁 余量。
本实施例的用作电池负极的镁合金板材的制备方法，将配方量的纯镁、纯锂和纯铝在抽真空并通入惰性气体的条件下加热至720℃，待合金完全熔化后，700℃保温静置15分钟，然后将熔炼的合金液浇注到模具中，得到铸态的镁合金；将铸态的镁合金380℃保温3小时后挤压成2mm厚、120mm宽的镁合金板材（挤压机吨位1250T，挤压筒直径165mm，挤压比：89）。
图1为实施例1镁合金的铸态组织照片，图2为实施例1镁合金的挤压态组织照片，利用截线法对晶粒尺寸进行测量，得到实施例1镁合金的铸态平均晶粒尺寸为386μm，挤压态平均晶粒尺寸为60μm。
图3为实施例1镁合金与AZ31镁合金在0.6mol/L的NaCl溶液中电流-时间曲线对比（E= -1.0V），从图中可以看出，与传统的镁负极材料（AZ31镁合金挤压态板材）相比，实施例1镁合金挤压态板材的放电性能更加优良。
本发明在Mg中添加了Li和Al元素，Li和Al 加入到Mg中所起到的作用有以下几个方面：
1）锂在镁中增加了镁的活性，锂也是促进生成氢化物的元素，它在镁中可能导致生成大量的氢化物而使镁合金的电极电位负于-1.625mV(SHE)，氢化物在合金中能以更多种形式存在；因此，Li加入Mg中，使镁合金具有较高的活性，显示出较好的放电特性和放电容量，且表面氧化物易于脱落；
2）铝加入到镁合金中后，可提高析氢过电位，同时使其表面膜含铝而稳定，对镁合金的耐蚀性有利；
3）本发明的镁合金，其铸态平均晶粒尺寸为386μm，挤压态平均晶粒尺寸为60μm，晶粒组织细小均匀，强度和塑性增加，后续加工性能良好。
因此，本发明的镁合金板材具有较高的活性，放电性能良好，耐腐蚀，并且具有良好的力学性能，是一种性能优良的镁负极材料。
本发明的用作电池负极的镁合金板材中，Li元素的含量按质量百分比计可以为4.0%~6.0%，Al元素的含量按质量百分比计可以为0.8%~1.2%，均能实现本发明的目的。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。
Claims (3)
1.一种用作电池负极的镁合金板材，其特征在于：所述镁合金板材按质量百分比计由以下组分组成：
Li 4.0%~6.0%；
Al 0.8%~1.2%；
杂质 ≤0.3%；
镁 余量。
2. 根据权利要求1所述的用作电池负极的镁合金板材，其特征在于：所述镁合金板材按质量百分比计由以下组分组成：
Li 5.0%；
Al 1.0%；
杂质 ≤0.3%；
镁 余量。
3. 权利要求1或2所述的用作电池负极的镁合金板材的制备方法，其特征在于：将配方量的纯镁、纯锂和纯铝在抽真空并通入惰性气体的条件下加热至720℃，待合金完全熔化后，700℃保温静置15分钟，然后将熔炼的合金液浇注到模具中，得到铸态的镁合金；将铸态的镁合金380℃保温3小时后挤压成镁合金板材。
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