[发明专利]一种海水电池用抗腐蚀型镁合金正极材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种海水电池用抗腐蚀型镁合金正极材料的制备方法，属于新能源材料技术领域。本发明技术方案制备硼酸和硅酸的复合溶胶，充分的包覆在镁合金材料的表面，与金属镁合金材料的匹配性优异，通过硼硅酸凝胶薄膜包覆镁合金材料来防止其受到海水腐蚀，本发明技术方案将镁粉添加至凝胶材料内部，使其形成的复合凝胶涂层具有优异的孔隙结构，提高镁合金阳极自身的利用率，从而提高电池比容量，通过有效的微纳米结构复合酸二钙涂层经海水浸泡时，涂层表面发生碳化现象的致密填充，进一步提高正极材料使用过程中耐海水腐蚀性能。

技术领域

本发明涉及一种海水电池用抗腐蚀型镁合金正极材料的制备方法，属于新能源材料技术领域。

背景技术

海水电池是泛指以海水作为电解质的电池，它的特点是不需要携带电解质。一般是指在海洋环境中以海水作为电解质的化学电源，电解质是电池的重要构成部分，其作用主要是保证电极反应中离子的定向移动，形成稳定持续的电流。海水电池是军用设备和商用设备等水下仪器的重要动力源。深海环境条件复杂，常规电源在寿命和安全方面难以满足海下工作的小功率电子仪器（如海底地震监测仪、海洋监测系统、水声通讯设备、海下导航仪等）的长期供电需求。因此，可再生分布式海洋电源—海水溶氧电池的开发受到广泛重视。在海水溶氧电池中，材料应用的关键之一是使用能提高放电电压和电池容量的阳极材料。镁合金是一种应用于海水激活电池的重要阳极材料，它能提供一个很负的-2.37V的标准电极电位，有高的法拉第容量和合适的腐蚀速率，电化学当量仅低于金属锂和铝。镁的法拉第容量为2205mAh/g，明显高于金属锌，它的比重比铝低，约为锌的25%，因此镁具有潜在的高能量密度可应用于轻电池。镁合金阳极电池使用海水为电解质，因此，它比其他锂离子电池或碱性电池具有更大的实用性和很好的成本优势。但镁合金作为海水电池阳极存在析氢的副反应这使得阳极的自腐蚀速率大，利用率低等不足之处，寻找阳极利用率高的镁合金阳极材料是国际上镁海水电池研究的热点和难点问题。

根据镁海水电池的构成，其最突出的特点就是不需要携带电解质，可以在需

要的时候利用天然海水形成电解液，基于这样一种结构特点，镁海水电池具有了

如下突出的优势：

（1）不需要携带电解液及专门的贮存及控制装置，使相关结构得到简化，减少了电池的重量，直接提高了电池的单位能量密度。

电解液是流动的海水，在一定程度上消除了反应物对电极产生的极化，有利于电极放电性能的平稳，提高了电极的效率。

避免了由于镁海水电池是开放体系，电池放电性能随着海水深度变化的幅度不明显，适合在不同深度的海水中使用。

通过改变电极材料，可以开发出不同种类的电池，适应面广，具有较高的性价比。

整个电池相对海水来说是一个开放体系，与海水外压相平衡，电池不需要耐压容器的保护，而且海水流动还可以带出电极反应放出的热控制了电池体系的温度，可提高安全性。因此与常规电源相比，海水电池更适合为水下工作的仪器设备供电。

镁合金的腐蚀性能是由镁合金中单个组元相的腐蚀反应所控制的，如果镁合金中含有能够与外界环境容易发生反应的组分，就可以说明其耐腐蚀性能比较差。镁合金的腐蚀大多数都是从基相开始腐蚀的，而镁合金基相的一些物理化学性质和晶体结构与纯镁相似，而且它本身的腐蚀机理与纯镁的腐蚀机理也类似，所以研究纯镁的腐蚀反应很重要，对理解其他各种镁合金的腐蚀反应都有很大的帮助。