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

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120mA/cm2的电流密度下电池电压和峰值功率密度分别为0.72V和86.4mW/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

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分类号：TG146.2(金属学与热处理)

资助基金：国家自然科学基金项目Nos.51704209、51701060和51901153;山西省自然科学基金项目;山西省留学回国人员基金项目;以及山西省科技重大项目Nos.20191102008和20191102007

在线出版日期：2021-09-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：623-631