镁锂铝镧合金阳极电化学性能的研究

作     者：唐丹丹 

作者单位：哈尔滨工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吕艳卓

授予年度：2016年

学科分类：081704[工学-应用化学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：镁锂合金 阳极材料 电化学性能 电解质添加剂 耐腐蚀 

摘      要：镁锂合金具有电极电位负、放电活性高、能量密度大、环境友好、安全可靠、造价低廉等优异特点,因此是一种理想的化学电源阳极材料,镁锂合金应用范围广泛,可作为镁-过氧化氢半燃料电池的阳极材料。然而,镁锂合金作为阳极材料也存在一些缺陷导致它应用的局限性,即放电时合金易发生自腐蚀析氢反应,引起电极的无功消耗,从而使阳极的利用率降低;容易产生“负差效应,即随着放电电位正移,析氢速率也增加,导致电极电流效率的降低;在合金表面容易形成钝化膜,使阳极放电活性下降等。本文为了改善镁合金放电性能,采用了两种方法:第一,改变镁合金中Li元素的含量;第二,向电解液中加入电解质添加剂以提高合金抗腐蚀性能及放电活性。本论文中以动电位极化法、恒电位氧化法和电化学阻抗谱法对Mg-5Li-3Al-lLa及Mg-8Li-3Al-lLa合金电极放电性能进行研究,采用扫描电镜法对合金电极放电后的表面形貌进行分析,利用X射线衍射法对放电产物成分进行研究分析。Li元素含量的增加对镁锂铝镧合金起到一定的“活化作用,使其放电活性得到显著提高,同时,电流效率也有所提高,即提高了合金的利用率。研究并讨论了氟化钠和六次甲基四胺作为电解质添加剂对以上两种合金电极电化学性能的影响,并且选出能使电极放电性能达到最佳效果的添加剂浓度。对于Mg-5Li-3Al-1a电极,氟化钠的最佳浓度为1 mmol·L-1,六次甲基四胺的最佳浓度为0.8 mmol·L-1;对于Mg-8Li-3Al-1La电极,氟化钠的最佳浓度为2 mmol·L-1,六次甲基四胺的最佳浓度为1 mmol·L-1。在电解液中分别添加最佳浓度的氟化钠和六次甲基四胺以后,Mg-5Li-3AI-1La和Mg-8Li-3Al-1La两电极的放电电流密度均有所提高,自腐蚀速率下降,并且“滞后效应也得到改善,这说明氟化钠与六次甲基四胺都是有效的添加剂,既在两种合金的放电过程中起到“活化的作用,又对其在自腐蚀过程中产生“缓蚀的效果。