镁离子电池PPT课件.ppt

镁离子电池 锂空气电池 2020 1 7 1 一 发展历程 发展背景 1 能源环境危机2 环境受到严重破坏3 实现汽车电动化模式4 高能量密度电池的需求 2020 1 7 2 电池发展历史 进入21世纪 人们面临着经济和环境的双重考验 就迫切的需要解决能源问题 便捷 经济 绿色的能源已成为人类生活的重要组成部分 对高能量密度 长寿命 无污染电池体系的的开发 也就成为世界各国研究的热点 2020 1 7 3 主要类型 1 尖晶石型MgCo0 66Mn1 34O4的合成及其作为镁离子2 v2o5作为镁离子电池正极材料的电池3 VOx titanate复合材料纳米棒的水热合成及其作为镁离子电池 2020 1 7 4 4 研究背景及意义能源是发展国民经济和提高人民生活水平的重要物质基础 也是直接影响经济发展的一个重要因素 进入21世纪以来 人类面临着实现经济和社会可持续发展的重大挑战 如何在资源有限和环保严格要求的双重制约下保持经济的高速发展已成为全球热点问题 2020 1 7 5 5 目前已有的电池体系中 铅酸和镍镉电池中含有有害元素Pb和Cd 用这些原料制造的电池不仅笨重而且对环境具有潜在的危险性 锂离子电池以其高比能量 没有极易效应和长寿命等优点 已经广泛应用于手机 笔记本电脑 微型摄像机 IC卡等便携式电子产品中 并对其它一些重要领域 如电动交通工具 2020 1 7 6 6 镁与锂处于周期表中的对角线上 根据对角线规则 它们有许多相似的性质 镁是轻金属 密度1 7 熔点714 沸点1412 硬度2 0 镁是非常活泼的金属 电负性为1 31 标准电极电位 2 36V vs SHE 镁作为电池负极材料 其理论比容量高达2 22A h g 在常见的金属中仅比锂 3 68A h g 2020 1 7 7 二电池原理 目前镁电池仍未实现商业化 目前来看 主要技术难点有两个 首先是镁在电池中表面容易生成一层致密的钝化膜 当电池开始放电 镁要发生氧化反应时 钝化膜阻滞了这种反应 需要时间撕破这层钝化膜 反应才能顺利进行 学术界把这种现象称为 电压滞后现象 再者 当镁表面的钝化膜撕破后 在镁电极上不但有需要的电极反应发生 同时电池内的水极易和镁反应 生成氢气 这是不希望发生的副反应 水是电池中的活性物质 水生成氢气 将使活性物质消耗致使电池容量下降 生成的氢气又容易使电池 气胀 2020 1 7 8 原理图 2020 1 7 9 2020 1 7 10 目前 镁电池主要有镁锰干电池 储备型镁电池 镁离子二次电池三类 2020 1 7 11 镁锰干电池与普通锌锰干电池相似之处是随时可以放电 电池的结构与纸板式锌锰电池也有相似之处 正极二氧化锰炭包的组分和配比也基本相同 负极是一镁筒 电解液一般采用加有Li2CrO4缓蚀剂的Mg ClO4 2或MgBr2溶液 正负极之间的隔离纸上涂有凝胶材料 镁锰干电池的开路电压为1 60 1 80V 工作电压为1 3 1 4V 其荷电量比同体积锌锰干电池大一倍左右 2020 1 7 12 它有良好的温度适应性 能在 20 60oC条件下使用 在储存期中其电荷量下降率每年仅3 左右 因此其储存寿命可长达5年 但该电池不宜长时间间歇地使用 使用开始时有电压滞后现象 使用完毕时电池体积会膨胀 镁二氧化锰干电池的电化学反应式为 Mg 2MnO2 H2O Mg OH 2 Mn2O3 2020 1 7 13 电极参数 理论计算 一 负极 Mg2 Mg 电化学当量 K 6 94 26 8 0 26g A h 理论比容量 C 1000 0 26 3846 15A h kg理论比能量 Wt nFE 1000 6 94 26 8 3 045 11711 53Wh kg 11 71153kWh kg理论功率密度 Pt Wt t 11711 53W kg 二 正极 O2 OH 电化学当量 K 32 26 8 1 19g A h 理论比容量 C 1000 1 19 840 34A h kg理论比能量 Wt nFE 1000 32 26 8 0 401 335 84Wh kg理论功率密度 Pt Wt t 335 84W kg 2020 1 7 14 三 电池结构 2020 1 7 15 2020 1 7 16 四参考文献 1 尧玉芬 陈昌国 张佩红 刘渝萍 李雷光 雷淑 AZ31镁合金在不同电解液中的电化学行为 腐蚀与防护 收录待发表 2 尧玉芬 陈昌国 刘渝萍 王荣 镁电池的研究进展 材料导报 收录待发表 3 尧玉芬 陈昌国 刘渝萍 司玉军 稀土镧对AZ31镁合金电化学行为的影响 中