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镁具有化学活性高(-2.37V,vs.SHE)、比容量大(2.22Ah/g)、储量丰富、环境友好等优点,是一种潜在的电池负极材料,广泛应用于牺牲阳极材料,海水储备电池等领域。但镁及镁合金极易腐蚀,导致镁锰电池放电不稳定,电压滞后严重,镁锰电池的商品化由此受到极大的阻碍。研究电解液添加剂对镁负极电化学行为和镁锰电池放电性能的影响对于镁锰电池的开发利用具有重要的理论意义和实用价值。 论文采用析氢实验、失重、线性电位扫描、交流阻抗、开路电位-时间法等方法研究了硝酸镧(La(NO3)3)、醋酸镧(La(CH3COO)3)、高氯酸镧(La(ClO4)3)、草酸钠(Na2C2O4)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)等添加剂对AZ31镁合金在1mol/LMg(ClO4)2溶液中电化学行为的影响。结果表明,La(NO3)3、La(CH3COO)3、La(ClO4)3、Na2C2O4、SDBS对镁合金均有一定的缓蚀作用,能使合金活化电位负移,增大合金在电解液中的阻抗,其中La(CH3COO)3效果最好;最佳添加浓度分别为0.05mmol/L,0.05mmol/L,0.05mmol/L,7mmol/L,0.15mmol/L。 采用恒流(模拟3.9Ω,10Ω)放电实验研究了最佳浓度的La(NO3)3、La(CH3COO)3、Na2C2O4、SDBS对实验型镁锰电池放电性能的影响。结果表明,模拟3.9Ω(10mA/cm2)连续放电时,添加La(NO3)3、La(CH3COO)3电池放电较平稳,电池效率分别为58%,57%,分别提高11%,10%;而Na2C2O4、SDBS无明显效果;模拟3.9Ω(10mA/cm2)间歇放电时,添加La(NO3)3,电池效率下降9%,添加La(CH3COO)3,电池效率提高4%;模拟10Ω(5mA/cm2)连续放电时,添加La(NO3)3、La(CH3COO)3,电池效率分别为60%,62%,分别比不添加添加剂时提高7%,9%;添加Na2C2O4、SDBS,电池效率均为64%,比不加添加剂时提高11%;但添加SDBS,电池放电不平稳;模拟10Ω(5mA/cm2)间歇放电时,添加La(NO3)3、La(CH3COO)3,电池放电平稳,电池效率为39%,比不添加添加剂时提高4%。 镁锰电池的负极区放电产物的EDXRF和XRD分析结果表明:放电产物主要为非晶态Mg(ClO4)2、晶态Zn(ClO4)·4H2O与Zn(OH)2的混合物,该混合物在负极材料上的覆盖,增大电池的内阻,使电池的放电性能下降。