CN110752420B - 一种镁空气电池缓蚀电解液 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种镁空气电池缓蚀电解液，所述缓蚀电解液包括增塑剂、第一聚合物单体、第二聚合物单体、引发剂、无机盐填料、复合缓蚀剂，电解液；上述原料的重量份比例为：电解液：70‑80份；增塑剂：10‑15份；第一聚合物单体：5‑7份；第二聚合物单体：15‑20份；引发剂：7‑10份；无机盐填料：3‑5份；复合缓蚀剂：4‑6份。本发明的优点在于能明显增强镁空气电池的耐腐蚀性能，提高电池的放电性能。
Description
技术领域
本发明涉及镁空气电池领域，特别涉及一种镁空气电池缓蚀电解液。
背景技术
在各种不同的金属空气电池中，镁空气电池由于其高理论电压、高理论比容量、高能量、较低成本、较轻重量、对环境友好、以及镁元素在地壳和海水中含量丰富而显示出极大的优越性。
镁空气电池由镁合金负极、电解液以及空气正极三部分组成，针对阳极自腐蚀严重，极化较大等问题。仅仅通过对镁合金负极材料的合金化研究是不够的，向电解液中添加缓蚀剂是一种方便又高效的方法。缓蚀剂添加量一般都很少，不会对电解质体系产生较大变化，对于镁空气电池负极性能的进一步提升非常有帮助，然而现如今的缓蚀剂仍然存在效率不高，持续缓蚀能力随时间下降的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种镁空气电池缓蚀电解液，
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种镁空气电池缓蚀电解液，其特征在于，所述缓蚀电解液包括增塑剂、第一聚合物单体、第二聚合物单体、引发剂、无机盐填料、复合缓蚀剂，电解液；
上述原料的重量份比例为：
电解液：70-80份；
增塑剂：10-15份；
第一聚合物单体：5-7份；
第二聚合物单体：15-20份；
引发剂：7-10份；
无机盐填料：3-5份；
复合缓蚀剂：4-6份。
优选的，所述的增塑剂选自二甲基甲酰胺，碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯中的一种。
优选的，所述无机盐填料选自Al2O3、TiO2、MgO 和SiO2中的一种或多种。
优选的，所述第一聚合物单体选自丙烯腈、氯乙烯、偏氟乙烯中的一种。
优选的，所述第二聚合物单体选自乙二醇、丙烯酰胺、丙烯酸甲酯中的一种。
优选的，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰、硝酸铈铵中的一种。
优选的，所述电解液选自TEABF4、TEMABF4中的一种。
优选的，所述复合缓蚀剂选自锡酸钠、硝酸镧、硝酸锆、六亚甲基四胺、柠檬酸钠中的至少一种。
综上所述，本发明具有以下有益效果：本发明采用凝胶聚合电解液加入缓蚀剂以及无机盐填料，凝胶聚合电解液具有良好的机械性，可任意改变形状，在镁空气电池中运用这种凝胶电解液可以减少例如氢气形成之类的副反应的发生，加入缓蚀剂后能够保护金属材料不受腐蚀或减小金属材料受腐蚀的程度，缓蚀剂在凝胶状态下更加稳定，性能随时间变化的影响更小，缓蚀效率更高。由于凝胶的较低导电性，使得镁空气电池的放电电压不高，通过加入无机盐填料，对凝胶电解液的电化学性能进行改善。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
实施例1
取如下重量份的原料：电解液：TEABF475份，增塑剂：二甲基甲酰胺12份，第一聚合物单体：丙烯腈6份，第二聚合物单体：丙烯酰胺17份，引发剂：偶氮二异丁腈7份，无机盐填料：Al2O33份，复合缓蚀剂：硝酸镧2份和硝酸锆3份。
取上述丙烯腈与丙烯酰胺按照比例加入去离子水中，温度加热至80℃，磁力搅拌器下搅拌至混合均匀，再加入引发剂偶氮二异丁腈，继续搅拌1h，搅拌完成后放置入马弗炉内，马弗炉内填充满氮气，温度设置为40℃，反应8h，反应完成后得到聚合物，之后采用去离子水和无水乙醇分别洗涤干燥聚合物三次，去除其余杂质，再研磨成均匀粉末状，之后加入电解液TEABF4，增塑剂二甲基甲酰胺，无机盐填料Al2O3，复合缓蚀剂硝酸镧2份和硝酸锆3份，放入磁力搅拌器中搅拌均匀，温度设置为45℃，搅拌时间为2h，将搅拌均匀的凝胶电解液放在电热板上进行加热挥发干燥，3h后即可取得凝胶电解液。
实施例2
取如下重量份的原料：电解液：TEMABF473份，增塑剂：碳酸丙烯酯12份，第一聚合物单体：氯乙烯6份，第二聚合物单体：乙二醇17份，引发剂：过氧化二苯甲酰8份，无机盐填料：SiO24份，复合缓蚀剂：硝酸镧3份和硝酸锆3份。
取上述氯乙烯与乙二醇胺按照比例加入去离子水中，温度加热至80℃，磁力搅拌器下搅拌至混合均匀，再加入引发剂过氧化二苯甲酰，继续搅拌1h，搅拌完成后放置入马弗炉内，马弗炉内填充满氮气，温度设置为40℃，反应8h，反应完成后得到聚合物，之后采用去离子水和无水乙醇分别洗涤干燥聚合物三次，去除其余杂质，再研磨成均匀粉末状，之后加入电解液TEMABF4，增塑剂碳酸丙烯酯，无机盐填料SiO2，复合缓蚀剂硝酸镧2份和硝酸锆3份，放入磁力搅拌器中搅拌均匀，温度设置为45℃，搅拌时间为2h，将搅拌均匀的凝胶电解液放在电热板上进行加热挥发干燥，3h后即可取得凝胶电解液。
实施例3
取如下重量份的原料：电解液：TEABF480份，增塑剂：碳酸二甲酯15份，第一聚合物单体：偏氟乙烯7份，第二聚合物单体：丙烯酸甲酯19份，引发剂：硝酸铈铵10份，无机盐填料：SiO25份，复合缓蚀剂：锡酸钠3份和硝酸锆2份。
取上述偏氟乙烯与丙烯酸甲酯按照比例加入去离子水中，温度加热至80℃，磁力搅拌器下搅拌至混合均匀，再加入引发剂硝酸铈铵，继续搅拌1h，搅拌完成后放置入马弗炉内，马弗炉内填充满氮气，温度设置为40℃，反应8h，反应完成后得到聚合物，之后采用去离子水和无水乙醇分别洗涤干燥聚合物三次，去除其余杂质，再研磨成均匀粉末状，之后加入电解液TEABF4，增塑剂碳酸二甲酯，无机盐填料SiO2，复合缓蚀剂锡酸钠3份和硝酸锆2份，放入磁力搅拌器中搅拌均匀，温度设置为45℃，搅拌时间为2h，将搅拌均匀的凝胶电解液放在电热板上进行加热挥发干燥，3h后即可取得凝胶电解液。
实施例4
取如下重量份的原料：电解液：TEMABF478份，增塑剂：碳酸甲乙酯13份，第一聚合物单体：氯乙烯6份，第二聚合物单体：乙二醇18份，引发剂：硝酸铈铵10份，无机盐填料：SiO24份，复合缓蚀剂：锡酸钠3份和硝酸镧2份。
取上述氯乙烯与乙二醇按照比例加入去离子水中，温度加热至80℃，磁力搅拌器下搅拌至混合均匀，再加入引发剂硝酸铈铵，继续搅拌1h，搅拌完成后放置入马弗炉内，马弗炉内填充满氮气，温度设置为40℃，反应8h，反应完成后得到聚合物，之后采用去离子水和无水乙醇分别洗涤干燥聚合物三次，去除其余杂质，再研磨成均匀粉末状，之后加入电解液TEMABF4，增塑剂碳酸甲乙酯，无机盐填料SiO2，复合缓蚀剂锡酸钠3份和硝酸镧2份，放入磁力搅拌器中搅拌均匀，温度设置为45℃，搅拌时间为2h，将搅拌均匀的凝胶电解液放在电热板上进行加热挥发干燥，3h后即可取得凝胶电解液。
为了研究复合缓蚀剂对镁空气电池负极抗腐蚀性能的影响，将上述实施例1-4所制得的凝胶电解液通过电化学工作站测试其塔菲尔曲线。
将镁空气电池极板负极、空气电极正极和和实施例1-4所制得的凝胶电解液电解液组装成电池，使用电池测试***进行恒流放电测试 ，空白对照为8.0%NaCl电解液，从而计算出各个电解液的缓蚀率，实施例1-4的缓释率达到了75%-78%，电池的放电电压平稳，放电时间平均能延长2-2.5h，说明本发明的缓蚀电解液能明显增强镁空气电池的耐腐蚀性能，提高电池的放电性能。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，不用于限制本发明，本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明技术方案的保护范围内。
Claims (3)
1.一种镁空气电池缓蚀电解液，其特征在于，所述缓蚀电解液包括增塑剂、第一聚合物单体、第二聚合物单体、引发剂、无机盐填料、复合缓蚀剂，电解液；
上述原料的重量份比例为：
电解液：70-80份；
增塑剂：10-15份；
第一聚合物单体：5-7份；
第二聚合物单体：15-20份；
引发剂：7-10份；
无机盐填料：3-5份；
复合缓蚀剂：4-6份；
所述无机盐填料选自Al2O3、TiO2、MgO 和SiO2中的一种或多种；
所述第一聚合物单体选自丙烯腈、氯乙烯、偏氟乙烯中的一种；
所述第二聚合物单体选自乙二醇、丙烯酰胺、丙烯酸甲酯中的一种；
所述引发剂选自偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰、硝酸铈铵中的一种；
所述电解液选自TEABF4、TEMABF4中的一种。
2.根据权利要求1所述的一种镁空气电池缓蚀电解液，其特征在于：所述的增塑剂选自二甲基甲酰胺，碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种镁空气电池缓蚀电解液，其特征在于：所述复合缓蚀剂选自锡酸钠、硝酸镧、硝酸锆、六亚甲基四胺、柠檬酸钠中的至少一种。
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