镁空气电池阳极用挤压态Mg-2Bi-0.5Ca-0.5In合金的放电性能和电化学行为

作     者：程伟丽 谷雄杰 成世明 陈宇航 余晖 王利飞 王红霞 李航 CHENG Weili;GU Xiongjie;CHENG Shiming;CHEN Yuhang;YU Hui;WANG Lifei;WANG Hongxia;LI Hang

作者机构：太原理工大学材料科学与工程学院太原030024 太原理工大学山西省先进镁基材料重点实验室太原030024 河北工业大学材料科学与工程学院天津300132 

出 版 物：《金属学报》 (Acta Metallurgica Sinica)

年 卷 期：2021年第57卷第5期

页      面：623-631页

核心收录：

学科分类：0806[工学-冶金工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0815[工学-水利工程] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0813[工学-建筑学] 0802[工学-机械工程] 0703[理学-化学] 0814[工学-土木工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金项目Nos.51704209、51701060和51901153 山西省自然科学基金项目No.201801D121088和201901D-211096 山西省留学回国人员基金项目No.2019-032 山西省科技重大项目Nos.20191102008和20191102007 

主　　题：镁空气电池 Mg-Bi基合金 微观组织 放电性能 电化学行为 

摘      要：利用XRD、SEM、EBSD、XPS和动电位极化、EIS技术、半电池及全电池恒流放电等方法,系统地研究了微观组织特征对镁空气电池阳极用挤压态Mg-2Bi-0.5Ca-0.5In(质量分数,%)合金放电性能和电化学行为的影响。结果表明,挤压态合金主要由完全动态再结晶晶粒组成,平均晶粒尺寸为(10.92±0.23)μm。织构成分主要由基极从法线方向至挤压方向偏转45°~60°的非基面织构组成。合金主要包含α-Mg、纳米级Mg3Bi2相和微米级Mg2Bi2Ca相。在半电池测试中,挤压态合金在10 mA/cm^(2)的电流密度下显示出平稳的放电过程和较负的放电电位(-1.622 V)。此外,基于挤压态合金为阳极的镁空气电池展现出较高的电池电压和功率密度,在120 m A/cm^(2)的电流密度下电池电压和峰值功率密度分别为0.72 V和86.4 mW/cm^(2),这明显高于AZ31、AM50等商用镁空气电池用阳极材料的性能。该合金优异的放电性能主要归因于电极表面金属In的重新沉积、弱的织构强度、均匀的微观组织以及疏松且薄的放电产物膜。