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可充镁电池负极与电解液相容性的研究进展

材料导报 2023年第24期37卷 7-13页

作者：童乐王敬丰王金星瞿佰华黄光胜潘复生重庆大学国家镁合金材料工程技术研究中心重庆400044 重庆大学材料科学与工程学院重庆400044

金属镁具有较高的理论体积比容量(3833 mAh·cm^(-3))和较低的还原电位(-2.37 V vs.SHE),其作为镁电池负极具有能量密度高、安全性好且成本较低等优点。因此,可充镁电池是极具发展前景的新型二次电池体系。然而,可充镁电池的金属镁负极... 详细信息

金属镁具有较高的理论体积比容量(3833 mAh·cm^(-3))和较低的还原电位(-2.37 V vs.SHE),其作为镁电池负极具有能量密度高、安全性好且成本较低等优点。因此,可充镁电池是极具发展前景的新型二次电池体系。然而,可充镁电池的金属镁负极在充放电过程中易与电解液发生反应,形成阻碍Mg^(2+)可逆沉积/溶解的致密钝化膜,导致较大的极化与较低的库伦效率;此外,镁负极与常规电解液的反应也会限制一些高性能正极材料的应用。本文围绕可充镁电池负极与电解液之间的相容性问题,总结了可充镁电池中负极材料及其界面调控方法等方面的研究进展,介绍了合金化负极材料与纳米/插层负极材料对改善可充镁电池循环性能的重要作用,并重点介绍了人工电解质界面膜和固态电解质对解决金属镁负极与电解液相容性问题的作用。此外,本文还从减少电解液副反应和调控钝化膜的角度,对提升可充镁电池负极与电解液相容性的研究重点与目标进行了总结和展望。

关键词：镁电池负极电解液相容性

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镁电池用负极材料的表面修饰及腐蚀行为

精细化工 2019年第10期36卷 2096-2100,2108页

作者：王效聪朱黎霞张洪西安电子科技大学先进材料与纳米科技学院陕西西安710126 中国科学院西安光学精密机械研究所陕西西安710119

通过浸涂的方式,以具有小分子水磁化的纳米粉体乳液(EMT)为表面活性剂,对镁电池用负极材料进行表面改性,并采用XRD和SEM对合金表面的相组成及表面形貌进行了分析。以质量分数为3.5%的NaCl溶液作为电解质溶液,在室温下对经EMT修饰的镁负... 详细信息

通过浸涂的方式,以具有小分子水磁化的纳米粉体乳液(EMT)为表面活性剂,对镁电池用负极材料进行表面改性,并采用XRD和SEM对合金表面的相组成及表面形貌进行了分析。以质量分数为3.5%的NaCl溶液作为电解质溶液,在室温下对经EMT修饰的镁负极进行了抗腐蚀实验,并采用Tafel曲线和电化学阻抗谱研究了不同镀膜次数对镁负极防腐性能的影响。结果表明,镀膜3、6、9次镁负极的腐蚀电流密度分别为106.8、90.7和89.0μA/cm^2,均低于未镀膜样品(283.8μA/cm^2),表现出较好的防腐蚀性能。EMT在材料表面形成的SEI膜能够在不影响材料相结构的前提下,有效抑制镁负极在海水中的腐蚀行为,且随着镀膜次数的增加其耐腐蚀性能增加。

关键词：镁电池镁负极 EMT乳液表面修饰防腐蚀性能有机电化学与工业

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动力学激活的转换型镁金属电池

硅酸盐学报 2020年第7期48卷 978-989页

作者：刘文龙黄可贤周学俊李驰麟中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室上海201899 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

对比纯镁电解液的镁电池,锂镁双盐混合电池具有循环寿命长、充放电速度快、Coulomb效率高、正极选择多等特点,特别当采用容量更高的转换反应型正极时,可显著提高镁电池的能量密度。从硫基和有机正极材料方面综述了转换反应型或多电子转... 详细信息

对比纯镁电解液的镁电池,锂镁双盐混合电池具有循环寿命长、充放电速度快、Coulomb效率高、正极选择多等特点,特别当采用容量更高的转换反应型正极时,可显著提高镁电池的能量密度。从硫基和有机正极材料方面综述了转换反应型或多电子转移型双盐电池的研究进展,通过纳米结构调控、导电网络构筑、支撑离子诱导等手段,实现了镁硫电池和镁玫瑰酸盐电池的能量密度提升和长期循环稳定,它们的正极能量密度可达500 W·h/kg。提出了添加剂盐激活转换型镁金属电池的策略,为未来镁基电池的发展提供了新的思路。

关键词：镁电池锂镁双盐电解液动力学激活正极材料转换反应

镁电池正极材料V2O5微球的制备及电化学性能

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电源技术 2019年第10期43卷 1676-1679页

作者：肖烨邹建新郭瑞曾小勤丁文江上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心上海200240 上海空间电源研究所空间电源技术国家重点实验室上海200245

利用水热法合成了具有多级结构的V2O5,通过调节溶液pH值,探究了材料微观形貌的变化,并将材料制成极片,以纯镁为负极,0.25mol/LMg(AlCl2EtBu)2为电解液组装成镁离子电池进行测试。在不加酸的情况下,生成的V2O5样品是由纳米棒自组装微球... 详细信息

利用水热法合成了具有多级结构的V2O5,通过调节溶液pH值,探究了材料微观形貌的变化,并将材料制成极片,以纯镁为负极,0.25mol/LMg(AlCl2EtBu)2为电解液组装成镁离子电池进行测试。在不加酸的情况下,生成的V2O5样品是由纳米棒自组装微球堆积而成的,但其电化学性能较差,在50mA/g的电流密度下首圈放电比容量只有102.8mAh/g,经过30次循环后仅能保持在69.5mAh/g。而在酸性条件下(pH=2或3),制得的V2O5样品均呈现薄纳米片自组装形成的花状微球。在pH=3时,制得的V2O5首圈放电比容量可提高到113.7mAh/g,经过30次循环后仍保持在79.7mAh/g。这些电化学性能的提升,得益于在酸性条件下,生成的V2O5具备更高的比表面积和更为疏松多孔的结构。

关键词：镁电池正极材料五氧化二钒电化学性能

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“镁电池”技术重庆领先 004

“镁电池”技术重庆领先

重庆日报

作者：杨骏

今年年初，全国头部动力电池生产企业——超威电源集团在两江新区注册成立重庆超威镁储能研究院有限公司，开发镁电池商业化产品。是什么吸引动力电池头部企业来渝布局？原来，中国工程院院士、重庆大学教授潘复生带领的团队，依托... 详细信息

今年年初，全国头部动力电池生产企业——超威电源集团在两江新区注册成立重庆超威镁储能研究院有限公司，开发镁电池商业化产品。是什么吸引动力电池头部企业来渝布局？原来，中国工程院院士、重庆大学教授潘复生带领的团队，依托重庆大学国家镁合金工程技术研究中心，攻?

关键词：镁电池潘复生新能源汽车储氢材料锂电池镁合金

来源： cnki报纸评论

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镁电池的研究进展

绿色矿冶 2023年第2期39卷 44-48页

作者：耿健媛郭军华张廷安东北大学冶金学院辽宁沈阳110819

本文对比了镁电池与锂电池、锌锰电池的性能,综述了镁锰干电池、镁二次电池、镁海水电池和镁空气电池的结构、优缺点、目前应用以及存在的问题,并指出镁的氧化性、镁离子的负差效应、镁的抗蠕变性能低以及易发生自腐蚀反应会影响到镁电... 详细信息

本文对比了镁电池与锂电池、锌锰电池的性能,综述了镁锰干电池、镁二次电池、镁海水电池和镁空气电池的结构、优缺点、目前应用以及存在的问题,并指出镁的氧化性、镁离子的负差效应、镁的抗蠕变性能低以及易发生自腐蚀反应会影响到镁电池的性能,解决这些问题是今后各种镁电池的主要研究方向和内容。

关键词：镁电池镁锰干电池镁二次电池镁海水电池镁空气电池电化学

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低过电位、长循环非水系镁—二氧化碳电池

陶瓷学报 2023年第6期44卷 1146-1151页

作者：刘文博李妍眉吴永军王宁张茜贻陈晓妍徐睿北京科技大学北京100083

镁—二氧化碳(Mg-CO_(2))电池以温室气体二氧化碳为正极活性物质,既能实现高效的能量储存,又能实现二氧化碳的增值利用,是新一代极具吸引力的电池候选产品。然而,与其他金属—二氧化碳电池体系相比,由于镁—二氧化碳电池在非水环境中存... 详细信息

镁—二氧化碳(Mg-CO_(2))电池以温室气体二氧化碳为正极活性物质,既能实现高效的能量储存,又能实现二氧化碳的增值利用,是新一代极具吸引力的电池候选产品。然而,与其他金属—二氧化碳电池体系相比,由于镁—二氧化碳电池在非水环境中存在一些关键问题(包括氧化还原反应动力学相对较慢、放电产物分解能垒较大、多电子三相正极反应可逆性较差等),因而迄今为止其受到的关注较少。为解决前述正极充放反应可逆性较差、碳酸镁等放电产物分解能垒较大、电池过电势较高等问题,通过调控二氧化碳电化学氧化还原路径的策略,采用碳化钼—碳纳米管(Mo_(2)C-CNTs)作为正极催化剂,将放电产物由热力学稳定难以分解的碳酸镁(MgCO_(3))换为草酸镁(MgC_(2)O_(4)),使Mg-CO_(2)电池实现了极低的过电位(0.25 V),增大了其能量效率。并且,其工作时间长达2300 h以上。这项工作为可同时解决能源和环境问题的可充电非水系Mg-CO_(2)电池研究奠定了基础。

关键词：碳中和二氧化碳电池镁电池二氧化碳还原过电势

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镁电池的发展及应用

材料导报 2011年第13期25卷 35-39页

作者：慕伟意李争显杜继红奚正平西北有色金属研究院西安710016

介绍了镁电池的类型、工作原理、特点及应用现状,探讨了当前存在的问题及研究方向,并展望了其应用前景。镁电池具有成本低、无毒、高比能量、工作温度范围宽、资源丰富、可再生等特点,在军事和民用方面有广泛的用途。镁合金的极化和腐... 详细信息

介绍了镁电池的类型、工作原理、特点及应用现状,探讨了当前存在的问题及研究方向,并展望了其应用前景。镁电池具有成本低、无毒、高比能量、工作温度范围宽、资源丰富、可再生等特点,在军事和民用方面有广泛的用途。镁合金的极化和腐蚀是影响镁电池大规模应用的主要障碍之一,研究镁电池负极材料及其氧化膜结构,使其能找到合适的正极材料和电解液,是今后镁电池研究的重要内容和方向。

关键词：镁合金镁电池应用

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硒化钼作为钠镁电池电极材料的研究

硒化钼作为钠镁电池电极材料的研究

作者：沈童苏州大学

学位级别：硕士

硒化钼材料因其电负性小,原子尺寸大以及类石墨结构,便于离子的传输,有利于电池体系中氧化还原反应的进行,是电池材料研究热门之一。近来锂离子电池因储量、成本等因素限制了其发展,市场的需求激励新型储能体系在大规模储能上代替锂离... 详细信息

硒化钼材料因其电负性小,原子尺寸大以及类石墨结构,便于离子的传输,有利于电池体系中氧化还原反应的进行,是电池材料研究热门之一。近来锂离子电池因储量、成本等因素限制了其发展,市场的需求激励新型储能体系在大规模储能上代替锂离子电池。其中,镁电池和钠离子电池吸引了很多关注。镁电池还在发展初期,虽然金属镁可作电池负极带来极大优势,但体系还不完善;在钠离子电池的研究中,因锂钠同族效应,钠离子电池的研发可以大量借鉴,但是因钠离子尺寸过大,嵌入脱出过程中伴随着巨大的体积膨胀,影响电池的稳定性。层状纳米薄片结构能够在一定程度上抑制活性物质循环过程中的体积效应,同时给离子传输提供更多的通道。本文首先通过水热反应合成团簇状MoSe2纳米薄片,通过表征测试、对比分析,得出水热反应时间为20h,烧结温度设置为600℃ 1h,800℃ 1h时获得的材料兼顾稳定的结构与结晶性。以MoSe2为电极材料组装钠离子半电池测试,在100 mA/g的电流密度下,MoSe2的首周可逆容量为610 mAh/g,循环35周后容量无损失,具有优异的循环性能。对于镁电池而言,在镁的沉积/剥离过程中伴随着较大的超电势,影响电池正常充放电。最近的研究通过加入添加剂辅助生成固态电解质相界面用以降低负极过电势。本文选取MoSe2材料构筑三维骨架,电化学沉积镁作为镁电阳极。镁沉积电化学测试证明MoSe2存在亲镁界面,镁优先沉积在MoSe2表面。10 mAh/Cm2大容量下的镁沉积/剥离和1000圈循环后分别与初始电极进行SEM对比,证明了三维亲镁MoSe2电极结构的稳定。最后,亲镁MoSe2电极与Mg电极不同电流密度下超电势测试,数据直观地表明亲镁MoSe2电极相比于纯镁电极,大大降低了镁电池负极过电势。纯MoSe2材料不适合大电流密度下的电池充放电,需要调控改进,我们在功能碳布（CACC）上原位生长MoSe2作为钠离子电池负极。水热过程中加入表面活性剂以及水热后超声处理,最终获得预期的形貌,各种结构测试分析证明MoSe2均匀生长在CACC上。用CACC@MoSe2组装钠离子半电池进行电化学测试,在1000 mA/g电流密度下,CACC@MoSe2的首周可逆容量为373.8 mAh/g,在循环160周后,该材料能保持65.1%的容量,与之相比MoSe2容量迅速衰减。分析表明得益于CACC@MoSe2电极的高电子电导以及3D碳材料的稳定框架,CACC@MoSe2具有优良的循环稳定性以及倍率性能。

关键词： MoSe2纳米片镁电池钠离子电池亲镁硒化钼电极 CACC@MoSe2