镁离子电池.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/2/10,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/2/10,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/2/10,#,2020/2/10,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,2020/2/10,#,单击此处编辑母版文本样式,第二级,单击此处编辑母版标题样式,镁离子电池,锂空气电池,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,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。,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、,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、,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、,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）,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”。,原理图,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。,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。,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+Mn2O3,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=11711.53,Wh/kg=11.71153kWh/kg,理论功率密度：,Pt=Wt/t=,11711.53,W/kg,（二）正极（O,2,/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=335.84,Wh/kg,理论功率密度：Pt=,Wt/t=,335.84,W/kg,三、电池结构,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,谢谢，我的演讲到此结束,