镁空气电池阳极用挤压态Mg-2Bi-0.5Ca-0.5In合金的放电性能和电化学行为
来源期刊：金属学报2021年第5期
论文作者：程伟丽 谷雄杰 成世明 陈宇航 余晖 王利飞 王红霞 李航
文章页码：623 - 631
关键词：镁空气电池;Mg-Bi基合金;微观组织;放电性能;电化学行为;
摘 要：利用XRD、SEM、EBSD、XPS和动电位极化、EIS技术、半电池及全电池恒流放电等方法,系统地研究了微观组织特征对镁空气电池阳极用挤压态Mg-2Bi-0.5Ca-0.5In （质量分数,%）合金放电性能和电化学行为的影响。结果表明,挤压态合金主要由完全动态再结晶晶粒组成,平均晶粒尺寸为（10.92±0.23）μm。织构成分主要由基极从法线方向至挤压方向偏转45°～60°的非基面织构组成。合金主要包含α-Mg、纳米级Mg3Bi2相和微米级Mg2Bi2Ca相。在半电池测试中,挤压态合金在10 mA/cm2的电流密度下显示出平稳的放电过程和较负的放电电位（-1.622 V）。此外,基于挤压态合金为阳极的镁空气电池展现出较高的电池电压和功率密度,在120 m A/cm2的电流密度下电池电压和峰值功率密度分别为0.72 V和86.4 mW/cm2,这明显高于AZ31、AM50等商用镁空气电池用阳极材料的性能。该合金优异的放电性能主要归因于电极表面金属In的重新沉积、弱的织构强度、均匀的微观组织以及疏松且薄的放电产物膜。
程伟丽1,2，谷雄杰1，成世明1，陈宇航1，余晖3，王利飞1,2，王红霞1,2，李航1
1. 太原理工大学材料科学与工程学院2. 太原理工大学山西省先进镁基材料重点实验室3. 河北工业大学材料科学与工程学院
摘 要：利用XRD、SEM、EBSD、XPS和动电位极化、EIS技术、半电池及全电池恒流放电等方法,系统地研究了微观组织特征对镁空气电池阳极用挤压态Mg-2Bi-0.5Ca-0.5In （质量分数,%）合金放电性能和电化学行为的影响。结果表明,挤压态合金主要由完全动态再结晶晶粒组成,平均晶粒尺寸为（10.92±0.23）μm。织构成分主要由基极从法线方向至挤压方向偏转45°～60°的非基面织构组成。合金主要包含α-Mg、纳米级Mg3Bi2相和微米级Mg2Bi2Ca相。在半电池测试中,挤压态合金在10 mA/cm2的电流密度下显示出平稳的放电过程和较负的放电电位（-1.622 V）。此外,基于挤压态合金为阳极的镁空气电池展现出较高的电池电压和功率密度,在120 m A/cm2的电流密度下电池电压和峰值功率密度分别为0.72 V和86.4 mW/cm2,这明显高于AZ31、AM50等商用镁空气电池用阳极材料的性能。该合金优异的放电性能主要归因于电极表面金属In的重新沉积、弱的织构强度、均匀的微观组织以及疏松且薄的放电产物膜。
关键词：镁空气电池;Mg-Bi基合金;微观组织;放电性能;电化学行为;
