[01785137]海水激活型电池Mg基阳极材料的设计及其制备技术的研究

镁合金具有密度小，理论比容量大，标准电极电位负、电压范围广等优点，因此作为阳极材料被广泛应用于化学电源中。镁基阳极材料还存在极化严重、阳极利用率低、激活时间长等不足。传统镁基阳极材料的开发以"尝试法"为主，研发周期长，浪费了大量人力和物力，严重阻碍了镁基阳极材料的发展。2011年，随着"材料基因组"计划的的提出，研究者希望通过材料的设计来开发新型镁基材料。相图作为"材料基因组"中的重要组成部分，受到越来越多研究者的关注。目前已报道的镁基阳极材料相平衡信息相对匮乏，有必要对其相平衡信息进行完善，并利用CALPHAD(Calculation of Phase Diagrams)方法，建立Mg阳极材料多元系的热力学数据库，对开发新型镁基阳极材料具有重要的理论意义和实际应用价值。在厦门市科技局"国家级对台科技合作与交流基地项目"的资助下，针对高性能海水电池用Mg基阳极材料，首先采用CALPHAD方法，统一热力学模型，建立了Mg基阳极材料多元系合金热力学数据库。在此基础上设计出了合理的Mg基阳极材料成分以及热处理工艺，研制出了Mg-Pb-Zn-Ga和Mg-Pb-Zn-Al-Ga阳极材料，其腐蚀电流密度分别为0.76mA/cm<'2>和1.64mA/cm<'2>，在电流密度为100mA/cm<'2>下放电600s后的平均电位分别为-1.78V和-1.795V，阳极利用率分别达到了85.15%和83.09%。该成果具有自主知识产权，对于推动国防工业以及海水电池用Mg基阳极材料产业的发展具有重要的现实意义。同时，该类材料的市场需求量巨大，一旦投入生产，可望带来极其显著的经济效益。