可充镁电池电解液的研究

发布时间：2017-09-24 18:48

  本文关键词：可充镁电池电解液的研究

  更多相关文章： 可充镁电池 蒸汽压 可逆镁沉积 (BMPMC)_2-AlCl_3/THF电解液 空气稳定性

【摘要】：可充镁电池是近年来发展的一种极有潜力的新型电池，它具有价格低、操作安全、能量密度较高且环境友好等优点。由于受电解液和正极材料的制约，可充镁电池的发展目前还处于探索阶段。与金属锂相似，镁电极表面在绝大多数溶剂中都很容易形成一层致密的钝化膜，这有别于与镁性质相似的金属锂上形成的表面膜；这层钝化膜严重影响镁离子的可逆沉积-溶出，因此需要开发合适的电解液体系。 本文系统研究了(PhMgCl)_2-AlCl_3/混合醚电解液以及溶于四氢呋喃（THF）的苯氧基氯化镁电解液体系作为可充镁电池电解液的电化学性能。主要内容如下： (1)制备全苯基有机铝镁盐(PhMgCl)_2-AlCl_3，研究其在不同比例的混合醚乙二醇二甲醚(DME)+THF、二乙二醇二甲醚(DG)+THF和四乙二醇二甲醚(DG)+THF中的电化学性能以及不同金属电极的影响。结果表明，和(PhMgCl)_2-AlCl_3/THF溶液相比，(PhMgCl)_2-AlCl_3/DG+THF(3:2)电解液在室温下仍具有较高的离子电导率（电导率为1.605mS·cm~(-1)）、良好的可逆沉积镁特性及阳极抗氧化性能（电化学窗口高于2.8V）。而DG+THF混合溶剂优势在于大幅降低电解液的饱和蒸汽压（由23.46kPa降低到9.41kPa），减少电解液的挥发，从而提高可充镁电池的安全性能。对于Pt、Ni、Cu和Al金属基质电极，Pt在上述电解液体系中的电化学性能最好，Al最差。 (2)合成一类新型可充镁电池电解液体系：溶解在THF中的2-丁基对甲基苯基氯化镁(BMPMC)与氯化铝(AlCl_3)反应得到(BMPMC)_2-AlCl_3/THF的电解液体系。研究这类新型电解液体系中镁的可逆沉积-溶出电化学行为、空气稳定性以及与正极材料的兼容性。结果表明，该电解液具有较高的电导率(2.56mS·cm~(-1))，较宽的阳极氧化电位（2.6V vs. Mg RE），，良好的镁沉积-溶出性能以及优异的空气稳定性。以Mo_6S_8为正极材料，金属Mg片为负极组装电池进行测试，该电池在室温下的比容量约为100mAh·g~(-1)，当测试温度提高到65℃，比容量达到120mAh·g~(-1)，接近Mo_6S_8材料的理论值，反应可逆性也有明显提高。此电解液为研究高能量密度的可充镁电池体系如镁空气电池提供了新的途径。
【关键词】：可充镁电池 蒸汽压 可逆镁沉积 (BMPMC)_2-AlCl_3/THF电解液 空气稳定性
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM910.4
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-36
• 1.1 引言9
• 1.2 可充镁电池的工作原理及特点9-11
• 1.3 可充镁电池的研究进展11-13
• 1.4 可充镁电池电解液的研究进展13-34
• 1.4.1 以醚为溶剂的有机电解液体系14-28
• 1.4.2 聚合物电解质体系28-32
• 1.4.3 熔盐体系32-34
• 1.5 本课题研究的主要内容及意义34-36
• 第二章 (PhMgCl)_2-AlCl_3/混合醚电解液的电化学性能研究36-47
• 2.1 引言36
• 2.2 实验36-39
• 2.2.1 仪器36-37
• 2.2.2 试剂37-38
• 2.2.3 (PhMgCl)_2-AlCl_3/混合醚电解液的制备38
• 2.2.4 电化学测试38-39
• 2.2.5 XRD 测试39
• 2.3 结果与讨论39-46
• 2.3.1 (PhMgCl)_2-AlCl_3在不同比例混合醚中的电化学行为39-41
• 2.3.2 混合溶剂的电导率41-42
• 2.3.3 (PhMgCl)_2-AlCl_3/(DG:THF=3:2)在不同金属电极上的电化学行为42-44
• 2.3.4 (PhMgCl)_2-AlCl_3/(DG:THF=3:2)电解液体系沉积-溶出循环测试44-46
• 2.4 本章小结46-47
• 第三章 可充镁电池苯氧基镁盐电解液的制备和研究47-66
• 3.1 引言47-48
• 3.2 实验48-51
• 3.2.1 仪器48
• 3.2.2 试剂48-49
• 3.2.3 电解液体系的配制49-50
• 3.2.4 Mo_6S_8极片的制取50
• 3.2.5 电化学测试50-51
• 3.2.6 NMR、XRD 以及 SEM 测试51
• 3.3 结果与讨论51-65
• 3.3.1 NMR 检测结果51-53
• 3.3.2 电导率及循环伏安性能测试53-57
• 3.3.3 (BMPMC)_2-AlCl_3/THF 电解液空气稳定性能测试57-59
• 3.3.4 (BMPMC)_2 AlCl_3/THF 电解液体系在不同电极上的电化学行为59-60
• 3.3.5 (BMPMC)_2 AlCl_3/THF 电解液体系沉积-溶出循环测试60-65
• 3.4 本章小结65-66
• 第四章 结论和展望66-68
• 4.1 结论66-67
• 4.2 展望67-68
• 参考文献68-75
• 致谢75-76
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的学术论文和申请专利76-78

【共引文献】

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 申淼;电化学方法去除LiCl-KCl体系微量杂质的研究[D];华东理工大学;2012年

2 冯真真;镁二次电池材料制备及电化学性能研究[D];上海交通大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 赵青松;可充镁电池电解液的制备与电化学性能研究[D];上海交通大学;2012年

2 石春梅;镁二次电池负极材料研究[D];上海交通大学;2010年

3 李云;镁二次电池正极材料制备及电化学性能研究[D];上海交通大学;2010年

4 程刚;有机体系镁电池若干关键问题的研究[D];天津大学;2012年

5 李斐;硫化物/Chevrel相化合物作为镁二次电池正极材料的制备及研究[D];上海交通大学;2013年

6 陈强;可充镁电池集流体及正极材料研究[D];上海交通大学;2013年

本文编号：912904