本發(fā)明涉及新型復(fù)合電解液領(lǐng)域，具體是一種適用于鎂-錳干電池的新型復(fù)合電解液。

背景技術(shù)：

鎂及其合金具有電極電勢(shì)負(fù)、理論比容量高、資源豐富等優(yōu)點(diǎn)逐漸成為新型電池負(fù)極材料，在電池領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用潛力。

由鎂合金負(fù)極組成的鎂-錳干電池，放電電壓、電池效率均高于傳統(tǒng)鋅錳電池，并且從電池組裝到放電完成廢棄均無(wú)污染物產(chǎn)生。

早在上個(gè)世紀(jì)，鎂-二氧化錳電池的研究就引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。然而，鎂及鎂合金化學(xué)性質(zhì)極其活潑在電解液中發(fā)生電化學(xué)氧化放電的同時(shí)，伴隨著自腐蝕析氫反應(yīng)，這種副反應(yīng)的發(fā)生會(huì)大大降低鎂合金的利用率、影響電池效率和放電穩(wěn)定性、引發(fā)電池“氣脹”現(xiàn)象；同時(shí)，鎂合金表面覆蓋的一層致密氧化膜，當(dāng)電池開始放電時(shí)，需要一定時(shí)間擊穿鈍化膜，放電反應(yīng)才得以順利進(jìn)行，即在電池兩端加上負(fù)載后，需要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間才能正常輸出電壓，由此造成電池的“滯后效應(yīng)”影響電池的放電性能，鎂錳干電池的商品化因此受到極大的阻礙。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中，由于鎂錳干電池中鎂合金的滯后效應(yīng)帶來(lái)的放電電壓低、電池壽命短、電池材料利用率低等問題。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，一種適用于鎂-錳干電池的新型復(fù)合電解液，其特征在于：包括基礎(chǔ)電解液和復(fù)配添加劑；

所述基礎(chǔ)電解液為硫酸鎂-硝酸鎂，

所述復(fù)配添加劑為磷酸鈉-氟化鈉；

所述硫酸鎂-硝酸鎂的濃度為1～2.5mol/L；所述磷酸鈉-氟化鈉的濃度為5～50mmol/L；

所述溶劑為去離子水。

進(jìn)一步，所述電解液適用的內(nèi)嵌式鎂-錳干電池的組裝過(guò)程包括以下步驟：

1)將二氧化錳和乙炔黑在研缽中混合研磨至均勻后，加入配置好的電解液，充分研磨，得到均勻混合的正極糊；

所述正極糊中的含水量為50％～80％；

所述二氧化錳和乙炔黑的質(zhì)量比為85︰15；

所述乙炔黑在正極糊中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10％～15％；

2)將步驟1)中得到的正極糊均勻填充于不銹鋼網(wǎng)內(nèi)，壓實(shí)后再將填充有正極糊的不銹鋼網(wǎng)放入塑料管中；

3)將經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的AZ31B鎂合金用隔膜紙包覆后插入到步驟2)中的正極糊中央，得到鎂-錳干電池；

4)采用充放電儀對(duì)步驟3)中得到的靜置一天的鎂-錳干電池進(jìn)行放電測(cè)試。

進(jìn)一步，所述步驟3)中的預(yù)處理過(guò)程包括打磨、清洗、干燥和稱重。

進(jìn)一步，所述步驟4)中的放電測(cè)試過(guò)程中負(fù)極電流密度j＝5mA/cm²，終止電壓為0.9V。

本發(fā)明的技術(shù)效果是毋庸置疑的，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)本發(fā)明所用的電解液均采用綠色環(huán)保型無(wú)機(jī)鹽配制而成，來(lái)源豐富，無(wú)污染，價(jià)格低廉，能降低鎂-錳干電池的生產(chǎn)成本。

2)本發(fā)明采用硫酸鎂-硝酸鎂為基礎(chǔ)復(fù)合電解液，開路電位正，活化電位負(fù)，具有較低的自腐蝕速率，綜合電化學(xué)性能較好。

3)本發(fā)明中復(fù)配添加劑氟化鈉-磷酸鈉的加入，提高了鎂合金的耐蝕性，滯后時(shí)間小于1s。

4)本發(fā)明所配制的電解液適用于鎂-錳干電池，具有放電電壓高、電池容量大、鎂合金負(fù)極利用率增加、使用壽命長(zhǎng)、無(wú)污染等特點(diǎn)。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于鎂-錳干電池生產(chǎn)之中。

附圖說(shuō)明

圖1是內(nèi)嵌式鎂-錳干電池示意圖；

圖2是鎂-錳干電池在j＝5mA/cm²放電曲線及電壓滯后時(shí)間曲線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不應(yīng)該理解為本發(fā)明上述主題范圍僅限于下述實(shí)施例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想的情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，做出各種替換和變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

實(shí)施例1：

一種適用于鎂-錳干電池的新型復(fù)合電解液，其特征在于，包括基礎(chǔ)電解液和復(fù)配添加劑；

所述基礎(chǔ)電解液為硫酸鎂-硝酸鎂，

所述復(fù)配添加劑為磷酸鈉-氟化鈉；

所述硫酸鎂-硝酸鎂的濃度為1～2.5mol/L；所述磷酸鈉-氟化鈉的濃度為5～50mmol/L；

所述溶劑為水。

實(shí)施例2：

采用實(shí)施例1中配制的電解液，將如圖1所示的內(nèi)嵌式鎂-錳干電池進(jìn)行組裝，該過(guò)程包括以下步驟：

1)將二氧化錳和乙炔黑在瑪瑙研缽中混合研磨至均勻后，加入配置好的電解液，充分研磨，得到均勻混合的正極糊；

所述正極糊中的含水量為60％；

所述二氧化錳和乙炔黑的質(zhì)量比為85︰15；

所述乙炔黑在正極糊中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為15％；

2)將步驟1)中得到的正極糊均勻填充于不銹鋼網(wǎng)內(nèi)，壓實(shí)后再將填充有正極糊的不銹鋼網(wǎng)放入10mL的塑料管中；

3)將經(jīng)過(guò)打磨、清洗、干燥和稱重的AZ31B鎂合金用聚乙烯醇為涂層的電纜紙包覆后插入到步驟2)中的正極糊中央，得到鎂-錳干電池；

4)采用充放電儀對(duì)步驟3)中得到的靜置一天的鎂-錳干電池進(jìn)行放電測(cè)試，負(fù)極電流密度j＝5mA/cm²，終止電壓設(shè)置為0.9V，得到如圖2所示的數(shù)據(jù)曲線。

如圖2所示為鎂-錳干電池在j＝5mA/cm²放電曲線及電壓滯后時(shí)間曲線，從放電曲線明顯看出,有添加劑存在的體系，在整個(gè)放電過(guò)程中，輸出工作電壓均高于空白體系。同時(shí)放電時(shí)長(zhǎng)從16h增加至25.5h,放電效率提高60％。

另一方面，含有添加劑的電池在恒流放電過(guò)程中，放電平臺(tái)維持時(shí)間長(zhǎng)，表明氟化鈉-磷酸鈉的添加減小電極極化，減緩電壓衰減速率。從滯后時(shí)間曲線，我們看出含有添加劑的電池在放電初始階段，很快達(dá)到正常工作電壓1.5V,相比之下，空白電解液在需要10s的啟動(dòng)時(shí)間才可以達(dá)到正常工作狀態(tài)。