CN114171731A - 一种用于镁空气电池负极的镁合金 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于镁空气电池负极的镁合金，由以下组分组成：Zn：0.1~0.5wt%；Zr：1.2~2.0wt%；Gd：4.2~5wt%；Y:1.5~2.0wt%；Nd:0.2~0.5wt%；余量为Mg。制备方法为：先将各种原料金属加热，并置于熔炼炉中熔炼，然后由浇筑泵送入模具成型。本发明添加Zn元素可提高镁合金的放电活性；添加稀士元素（Y、Gd和Nd），可形成点状弥散分布的Mg‑RE相，利于减少电压滞后时间。此外，该元素添加利于腐蚀产物的脱落，降低自腐蚀速率，进而提高负极利用率。并且本发明镁合金负极材料不含重金属，对环境友好。
Description
技术领域
本发明属于化学电源电极材料领域，具体涉及一种用于镁空气电池负极的镁合金。
背景技术
随着能源与环境问题在全球范围内的不断加剧,金属空气电池以其经济,高能量密度,安全,环境友好性等诸多优点受到了深入的研究,具有持续发展前景。目前，金属空气电池的负极广泛使用的主要有以下几种金属合金：锌、铝、锂、铅等合金。而金属空气电池内的这些有害金属铅严重地危害了环境和人类健康；除此之外，一些金属负极的制造工序也存在严重的污染，并且工序繁琐，成本昂贵。为此，人们把目光转移到了镁合金，以解决这些难题。镁合金具有较负电极电位（-2.37V（vs.SHE））、理论比容量( 2.2 Ahg-1 )、能量密度(6.8KWhkg-1 )、低成本和优异的生态友好性，被认为是理想的储能装置。现有的镁合金负极材料在电解液（尤其在含氯离子溶液）中严重自腐蚀，极大地降低了镁基体的库仑效率，而且镁合金表面的不溶性Mg(OH)2放电产物覆盖在其表面，阻碍了放电过程，进而降低了电池的使用寿命和性能。因此，需要开发一种镁合金来解决以上缺陷。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：一种用于电池负极的镁合金，镁合金负极由以下组分组成：Zn：0.1~0.5wt%；Zr：1.6~2.2wt%；Gd：4.2~5wt%；Y:1.5~2.1wt%；Nd:0.2~0.5wt%；余量为Mg。
作为上述方案的优选，镁合金负极由以下组分组成：Zn：0.1wt％；Cu：1 .6wt%；Gd:4.2 wt%；Y: 1.5 wt%；Nd: 0.2 wt%；余量为Mg。
作为上述方案的优选，镁合金负极由以下组分组成：Zn：0.2wt％；Cu：1 .8wt%；Gd:4.4 wt%；Y:1.7 wt%；Nd: 0.3 wt%；余量为Mg。
作为上述方案的优选，镁合金负极由以下组分组成：Zn：0.3wt％；Cu：2.0wt%；Gd:4.6 wt%；Y:1.9 wt%；Nd: 0.4 wt%；余量为Mg。
作为上述方案的优选，镁合金负极由以下组分组成：Zn：0.4wt％；Cu：2 .2wt%；Gd:4.8 wt%；Y:2.1 wt%；Nd: 0.5 wt%；余量为Mg。
本发明的有益效果是：
先将各种原料金属加热，并置于熔炼炉中熔炼，然后由浇筑泵送入模具成型。本发明添加Zn元素可提高镁合金的放电活性；添加稀士元素（Y、Gd和Nd），可形成点状弥散分布的Mg-RE相，利于减少电压滞后时间。此外，该元素添加利于腐蚀产物的脱落，降低自腐蚀速率，进而提高负极利用率。并且本发明镁合金负极材料不含重金属，对环境友好。
以下具体实施例对本发明做更深层次的阐述，但不作为对本发明的限定。
本发明镁合金板材的生产过程：先将各种原料金属加热，并置于熔炼炉中熔炼，然后由浇筑泵送入模具成型，最后通过线切割得到负极镁合金。在20 mA·cm-2电流密度下，负极镁合金在镁空气电池中恒流放电5h。
实施例1：
一种用于镁空气电池负极材料的镁合金，该镁合金负极以镁为基体，按重量百分比计，该镁合金还含有Zn：0.1wt％；Cu：1 .6wt%；Gd: 4.2 wt%；Y: 1.5 wt%；Nd: 0.2 wt%；余量为Mg。
镁空气电池采用NaCl溶液为电解液。
本实施例未述部分与现有技术相同。
实施例2：
一种用于镁空气电池负极材料的镁合金，该镁合金负极以镁为基体，按重量百分比计，该镁合金还含有Zn：0.3wt％；Cu：2.0wt%；Gd: 4.6 wt%；Y:1.9 wt%；Nd: 0.4 wt%；余量为Mg。
镁空气电池采用NaCl溶液为电解液。
本实施例未述部分与现有技术相同。
实施例3：
一种用于镁空气电池负极材料的镁合金，该镁合金负极以镁为基体，按重量百分比计，该镁合金还含有Zn：0.4wt％；Cu：2 .2wt%；Gd:4.8 wt%；Y:2.1 wt%；Nd: 0.5 wt%；余量为Mg。
镁空气电池采用NaCl溶液为电解液。
本实施例未述部分与现有技术相同。
最佳实施例：
一种用于镁空气电池负极材料的镁合金，该镁合金负极以镁为基体，按重量百分比计，该镁合金还含有Zn：0.2wt％；Cu：1 .8wt%；Gd: 4.4 wt%；Y:1.7 wt%；Nd: 0.3 wt%；余量为Mg。
镁空气电池采用NaCl溶液为电解液。
本实施例未述部分与现有技术相同。
Claims (5)
1.一种用于电池负极的镁合金，其特征在于，镁合金由以下组分组成：Zn：0.1~0.5wt%；Zr：1.6~2.2wt%；Gd：4.2~5wt%；Y:1.5~2.1wt%；Nd:0.2~0.5wt%；余量为Mg。
2.如权利要求1所述的用于电池负极的镁合金，其特征在于，镁合金由以下组分组成：
Zn：0.1wt％；Cu：1 .6wt%；Gd: 4.2 wt%；Y: 1.5 wt%；Nd: 0.2 wt%；余量为Mg。
3.如权利要求1所述的用于电池负极的镁合金，其特征在于，镁合金由以下组分组成：
Zn：0.2wt％；Cu：1 .8wt%；Gd: 4.4 wt%；Y:1.7 wt%；Nd: 0.3 wt%；余量为Mg。
4.如权利要求1所述的用于电池负极的镁合金，其特征在于，镁合金由以下组分组成：
Zn：0.3wt％；Cu：2.0wt%；Gd: 4.6 wt%；Y:1.9 wt%；Nd: 0.4 wt%；余量为Mg。
5.如权利要求1所述的用于电池负极的镁合金，其特征在于，镁合金由以下组分组成：
Zn：0.4wt％；Cu：2 .2wt%；Gd:4.8 wt%；Y:2.1 wt%；Nd: 0.5 wt%；余量为Mg。
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