一種用于電池負(fù)極的鎂合金的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種適用于鎂電池負(fù)極的新型鎂合金，更確切地說(shuō)涉及一種用于電池負(fù)極的鎂合金。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著世界各國(guó)能源的日益短缺，面對(duì)能源的需求量日益增加，以及人們保護(hù)環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng)，尋求一中新能源的課題就擺在我們面前。這種新能源必須是無(wú)污染、重量輕、高能量、價(jià)格低、適應(yīng)性強(qiáng)的一種電池新產(chǎn)品。
[0003]電池的負(fù)極一般來(lái)講均為金屬合金或金屬的離子化合物。目前，電池的負(fù)極廣泛使用的主要有以下幾種金屬合金:鋅、鉛、鎘、鋰、鐵等合金。然而由于電池性能的需要，在其生產(chǎn)制造的過(guò)程中須摻雜鎘、鉛、汞等重金屬才能滿足產(chǎn)品要求。然而電池內(nèi)的這些有害金屬就不可避免的給環(huán)境帶來(lái)污染，給人們帶來(lái)侵害;要想消除這些危害，人們又要付出高額成本。為此，人們?cè)诳嗫嗟貙ふ液线m的環(huán)保替代材料，以解決這些難題。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，鎂合金的研究制造也達(dá)到新水平，鎂合金作為一種新型的環(huán)保能源材料被人們?nèi)找婵粗?，鎂系列電池的一些研究成果陸續(xù)展現(xiàn)在人們面前。鎂系列電池作為一種新型環(huán)保能源已被人們廣泛關(guān)注，現(xiàn)有的鎂合金負(fù)極材料，其放電活性和耐腐蝕性能不能兼顧。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對(duì)上述問(wèn)題，提供了一種用于電池負(fù)極的鎂合金，通過(guò)添加一定比例的Zn，Cu，Ce或La，以達(dá)到提高合金放電活性和保證負(fù)極材料耐蝕性的目的，從而解決現(xiàn)有的鎂合金負(fù)極材料的放電活性和耐蝕性能不能兼顧的問(wèn)題。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是:一種用于電池負(fù)極的鎂合金，鎂合金負(fù)極由以下組分組成:Zn:1.5?2.2wt% ;Cu:1.2?2.0wt%; Ce或La: 0.5?
1.0wt%;雜質(zhì):〈0.2wt% ；余量為Mg ο
[0006]作為上述方案的優(yōu)選，鎂合金負(fù)極由以下組分組成:Zn: 1.5wt% ;Cu: 1.2wt%;Ce或La: 0.6?^%;雜質(zhì):〈0.2*七％;余量為]\%。
[0007]作為上述方案的優(yōu)選，鎂合金負(fù)極由以下組分組成:Zn: 1.8wt% ;Cu: 1.5wt%;Ce或La: 0.6?^%;雜質(zhì):〈0.2*七％;余量為]\%。
[0008]作為上述方案的優(yōu)選，鎂合金負(fù)極由以下組分組成:Zn:2.0wt% ;Cu: 1.8wt%;Ce或La: 0.8?^%;雜質(zhì):〈0.2*七％;余量為]\%。
[0009]作為上述方案的優(yōu)選，鎂合金負(fù)極由以下組分組成:Zn:2.2wt% ;Cu:2.0wt%;Ce或La: 0.8?^%;雜質(zhì):〈0.2*七％;余量為]\%。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:通過(guò)添加Zn元素提高該鎂合金的放電活性、持續(xù)性，同時(shí)一定量的Zn元素加入會(huì)提高鎂合金體系的電極電位，增強(qiáng)材料的耐蝕性;添加Cu元素會(huì)提高材料的固相線溫度，提高Zn的固溶度，加速溶質(zhì)原子與空位缺陷相結(jié)合，消除基體缺陷、提高合金材料的均勾性。同時(shí)生成三元相MgZnCu三元相，在熱處理溫度下，在晶界處形成的三元相球化彌散狀分布在晶界處，在放電過(guò)程中腐蝕產(chǎn)物順利脫落，破壞形成的氫氧化鎂鈍化層，有利于放電進(jìn)一步進(jìn)行。添加稀土 Ce或La元素，形成少量點(diǎn)狀彌散分布的Mg-Ce或La相，有利于平衡鎂合金過(guò)快的腐蝕速度，增加負(fù)極的放電效率。
[0011]本公司申請(qǐng)的發(fā)明專利“注水鎂電池”(專利號(hào)2012104246887 )，在此電池的基礎(chǔ)上，本專利對(duì)負(fù)極合金調(diào)整合金元素進(jìn)行改性，電池容量提高10-20%。
[0012]
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步描述。
[0014]鎂合金板材的生產(chǎn)過(guò)程:先將各種金屬置于熔煉爐中熔煉，然后由澆筑栗送入保溫爐，經(jīng)由與保溫爐連通的結(jié)晶器后，再經(jīng)水淋冷卻，由雙乳輥擠壓拉拔成型。最后由鋸切機(jī)按要求鋸切。
[0015]電池測(cè)試:鎂電池電池容量測(cè)試:IEC60086-2:2011/ GB/T 8897.2-2013環(huán)保測(cè)試:GB/T 20155-2006
實(shí)施例1
鎂合金負(fù)極由以下組分組成:Zn: 1.5wt % ； Cu: 1.2wt%; Ce或La: 0.6wt%;雜質(zhì):〈0.2wt%;余量為 Mg。
[0016]5號(hào)電池容量:1480 mAh(3.9Q)。
[0017]環(huán)保測(cè)試:無(wú)汞鎘鉛含量，能安全降解。
[0018]實(shí)施例2
鎂合金負(fù)極由以下組分組成:Zn: 1.8wt % ； Cu: 1.5wt%; Ce或La: 0.6wt%;雜質(zhì):〈0.2wt%;余量為 Mg。
[0019]5號(hào)電池容量:1560mAh(3.9Q )。
[0020]環(huán)保測(cè)試:無(wú)汞鎘鉛含量，能安全降解。
[0021 ] 實(shí)施例3
鎂合金負(fù)極由以下組分組成:Zn: 2.0wt % ； Cu: 1.8wt%; Ce或La: 0.8wt%;雜質(zhì):〈0.2wt%;余量為 Mg。
[0022]I號(hào)電池容量:1550mAh(3.9Q )。
[0023]環(huán)保測(cè)試:無(wú)汞鎘鉛含量，能安全降解。
[0024]實(shí)施例4
鎂合金負(fù)極由以下組分組成:Zn: 2.2wt % ； Cu: 2.0wt%; Ce或La: 0.8wt%;雜質(zhì):〈0.2wt%;余量為 Mg。
[0025]I號(hào)電池容量:1600mAh(3.9Q )。
[0026]環(huán)保測(cè)試:無(wú)汞鎘鉛含量，能安全降解。
[0027]鎂合金用于鎂系列電池負(fù)極的優(yōu)點(diǎn):
鎂系列電池不存在汞、鎘、鉛等重金屬污染，是環(huán)保型產(chǎn)品:目前，市場(chǎng)上使用的普通干電池、堿性電池、蓄電池大都使用了金屬汞、鎘、鉛。電池用完廢棄后，每年將有近百噸汞、鎘、鉛被遺棄在大氣、江河和土地中，造成環(huán)境的污染。所以人們紛紛要求回收廢電池。然而回收的廢電池目前又沒(méi)有很好的處理方案，因而人們一直視電池為“公害”。鎂系列電池從原材料(所有的原材料)到生產(chǎn)過(guò)程，直至電池使用完后變廢棄物對(duì)環(huán)境無(wú)任何污染，可以稱作綠色電池。
[0028]單體平均工作電壓比鋅電池高0.2-0.3V。
[0029]生產(chǎn)成本低:與同型號(hào)鋅錳電池相比成本降低20%_30%，甚至更低。
[0030]容量大:鎂電化當(dāng)量2.2Ah/g，比鋅電化當(dāng)量0.82 Ah/g大近三倍。
[0031 ]適應(yīng)較大電流脈沖放電，放電曲線高且平穩(wěn)，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。
[0032]低溫性能好。
[0033]對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或?qū)ζ渲胁糠旨夹g(shù)特征進(jìn)行等同替換，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于電池負(fù)極的鎂合金，其特征在于，鎂合金由以下組分組成:Zn:1.5?2.2wt% ；Cu: 1.2?2.0wt%;Ce或La: 0.5?1.0wt%;雜質(zhì):〈0.2wt%;余量為Mg。2.如權(quán)利要求1所述的用于電池負(fù)極的鎂合金，其特征在于，鎂合金由以下組分組成:Zn: 1.5wt% ；Cu: 1.2wt%;Ce或La:0.6wt%;雜質(zhì):〈0.2wt%;余量為Mg。3.如權(quán)利要求1所述的用于電池負(fù)極的鎂合金，其特征在于，鎂合金由以下組分組成:Zn: 1.8wt% ；Cu: 1.5wt%;Ce或La:0.6wt%;雜質(zhì):〈0.2wt%;余量為Mg。4.如權(quán)利要求1所述的用于電池負(fù)極的鎂合金，其特征在于，鎂合金由以下組分組成:Zn:2.0wt% ；Cu: 1.8wt%;Ce或La:0.8wt%;雜質(zhì):〈0.2wt%;余量為Mg。5.如權(quán)利要求1所述的用于電池負(fù)極的鎂合金，其特征在于，鎂合金由以下組分組成:Zn:2.2wt% ；Cu:2.0wt%;Ce或La:0.8wt%;雜質(zhì):〈0.2wt%;余量為Mg。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于電池負(fù)極的鎂合金，由以下組分組成：Zn：1.5～2.2wt％；Cu：1.2～2.0wt%；Ce或La:0.5～1.0wt%；雜質(zhì)：<0.2wt%；余量為Mg。添加Zn元素提高鎂合金的放電活性、持續(xù)性；Cu元素提高材料的固相線溫度，提高Zn的固溶度，加速溶質(zhì)原子與空位缺陷相結(jié)合，消除基體缺陷、提高合金材料的均勻性，生成三元相MgZnCu三元相，熱處理下，晶界處形成三元相球化彌散狀分布，放電過(guò)程中腐蝕產(chǎn)物順利脫落，破壞氫氧化鎂鈍化層，有利于放電進(jìn)一步進(jìn)行。添加稀土Ce或La元素，形成少量點(diǎn)狀彌散分布的Mg-Ce或La相，利于平衡鎂合金過(guò)快的腐蝕速度，增加負(fù)極的放電效率。
【IPC分類】H01M4/46
【公開(kāi)號(hào)】CN105609751
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610145810
【發(fā)明人】張騰飛, 周學(xué)華, 張婭, 孫穎迪, 夏刑燕, 陳秋榮
【申請(qǐng)人】江蘇中科亞美新材料有限公司
【公開(kāi)日】2016年5月25日
【申請(qǐng)日】2016年3月15日