镁离子电池.ppt

镁离子离子电池池 锂空气电池1-一、一、发展展历程程发展背景：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2-电池池发展展历史：史：进入入2121世世纪，人人们面面临着着经济和和环境境的的双双重重考考验，就就迫迫切的需要解决能源切的需要解决能源问题。便便捷捷、经济、绿色色的的能能源源已已成成为人人类生生活活的的重重要要组成成部部分分。对高高能能量量密密度度、长寿寿命命、无无污染染电池池体体系系的的的的开开发，也也就成就成为世界各国研究的世界各国研究的热点。点。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 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 2.22Ah/g ，在常见的金属中仅比锂（3.68 Ah/g）7-二二 电池原理池原理 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”。8-原理图9-目目前前，镁电池池主主要要有有镁锰干干电池池、储备型型镁电池、池、镁离子二次离子二次电池三池三类。10-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 1.601.80V，工作电压为 1.31.4V,其荷电量比同体积锌锰干电池大一倍左右。11-它有良好的温度适应性,能在-2060oC 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+H2OMg(OH)2+Mn2O312-电极参数（理极参数（理论计算）算）（一）负极（Mg2+/Mg）电化学当量：K=6.94/26.8=0.26g/(Ah)理论比容量：C=1000/0.26=3846.15Ah/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/(Ah)理论比容量：C=1000/1.19=840.34Ah/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/kg13-三、三、电池池结构构14-15-四四 参考文献参考文献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，中国稀土学报，（收录待发表）.4 陈昌国，李雷光，尧玉芬，雷淑，张佩红.毛细管电泳离子色谱法快速检测碱金属和碱土16-谢谢，我的演，我的演讲到此到此结束束17-