[发明专利]镁空气电池用电解液的制备方法

说明书

本发明提供一种镁空气电池用电解液，该电解液是基于硝酸钾和水杨酸类化合物的镁空气电池用电解液体系，既能够保证电池在存储时所需的耐蚀性，又可以满足放电过程中腐蚀产物快速脱落，增大镁阳极的电化学活性，并且可以显著提高电池的放电效率和放电容量。本发明的电解液成分简单，成本低且符合安全环保要求。本发明制备方法简单，适合大规模生产。

技术领域

本发明涉及镁空气电池，具体涉及一种镁空气电池用电解液的制备方法。

背景技术

电动汽车“续航焦虑”对电能储存需求的增加亟需人们开发具有较高能量密度的新型储能系统。金属空气电池使用周围的空气作为正极反应物，减少了电池的重量并腾出更多的空间用于能量存储，因而成为电动汽车很有发展前景的动力电源。镁空气电池因具有理论电压高、比能高、成本低、重量轻、无污染等优点，被认为是一种很有前途的能量转换和存储系统。

然而，目前Mg-空气电池的工作电压通常为1.2V，远低于其理论值(3.1V)，阳极放电效率低，实际的比能量密度低于理论值的10％。这主要是由于镁阳极自腐蚀严重且存在析氢副反应，腐蚀产物覆盖在阳极表面，导致极化损耗增加和电压滞后行为。此外，负差数效应(NDE)会加速放电过程中镁阳极的自腐蚀行为，降低了阳极放电效率和电池工作寿命。这些都限制了镁空气电池的实际应用。

针对镁空气电池中的镁阳极/电解液界面的腐蚀问题，主要通过两个途径进行改善，一是通过镁阳极微尺度结构设计或利用合金化元素降低镁合金的腐蚀速率，二是筛选合适的主盐电解液以及开发镁合金高效缓蚀剂或添加剂进行改善，而后者在实施过程中方法更为简单。添加缓蚀剂或添加剂更有利于镁阳极在电解液中形成钝化膜来减缓自放电，延长了电池使用寿命。然而，这层钝化膜同时也在动力学上阻碍了Mg²⁺和电子的传输，从而限制了镁阳极的电化学活性，产生电压滞后行为，并降低电池的放电效率以及放电容量。因此，对于实际的镁空气电池，需要在抑制腐蚀和允许Mg溶解之间进行折衷。寻找新的缓蚀剂和电解液体系，兼顾抑制镁腐蚀速率和促进镁阳极溶解，并提高电池放电效率和容量，对于镁空气电池的商业化发展具有重要意义。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，根据本发明的第一方面，本发明提供一种镁空气电池用电解液，该电解液是基于硝酸钾和水杨酸类化合物的镁空气电池用电解液体系，不仅可以显著提高镁阳极的电化学活性，保证其存储时所需的耐蚀性，并显著提高镁空气电池放电效率和放电容量。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种镁空气电池用电解液，其特征在于：所述镁空气电池用电解液包括硝酸钾和水杨酸类化合物，所述水杨酸类化合物选自水杨酸钠、对氨基水杨酸钠、磺基水杨酸钠中的一种或几种组合。

根据本发明的一个实施方案，上述镁空气电池用电解液是基于硝酸钾主盐的三种溶液，是由硝酸钾和水杨酸类化合物配制的溶液。具体的说，分别为：硝酸钾+水杨酸钠，硝酸钾+对氨基水杨酸钠和硝酸钾+磺基水杨酸钠的溶液。

根据本发明的一个实施方案，所述电解液为硝酸钾浓度为0.5mol/L。进一步，所述水杨酸钠的浓度为0.02-0.04mol/L，所述对氨基水杨酸钠的浓度为0.02-0.06mol/L，所述磺基水杨酸钠的浓度为0.01-0.02mol/L。

根据本发明的第二方面，本发明提供上述镁空气电池用电解液的制备方法。

上述镁空气电池用电解液的制备方法，其特征在于：将硝酸钾溶于水后，加入水杨酸类化合物，混合均匀，制得镁空气电池用电解液。

根据本发明的第三方面，本发明提供上述电解液在镁空气电池中的应用。

根据本发明的第四方面，本发明提供使用上述电解液的镁空气电池。

使用上述电解液的镁空气电池，其特征在于：负极为AZ31B镁合金，正极为空气阴极。

有益效果：