鎂電池

鎂電池

鎂電池是以鎂為負極,某些金屬或非金屬氧化物為正極的原電池。現有品種中,有與普通鋅錳乾電池相似的隨時可以放電的鎂錳乾電池;還有乾燥狀態下可長期儲存,臨用時加水使之活化而可隨即使用的儲備型電池。

基本介紹

  • 中文名:鎂電池
  • 代表種類:Mg/AgCl電池
  • 壽命:5到10年
組成結構,化學反應式,使用壽命,產品特點,研究進展,

組成結構

鎂儲備型電池的結構根據所需電壓及電流的大小有所不同。以Mg/AgCl電池為例:低壓、大電流的電池採用捲筒式結構。負極是長條鎂箔,正極用同樣大小的銀箔,在其兩面用電解法形成兩層氯化銀,焊上正負極引電體後,用稍大的吸水紙夾在兩極中間,再蓋上一層吸水紙,將這4層材料捲起來裝入容器中,待臨用時用清水或海水使之活化。高電壓、小電流的電池採用平片層疊式結構。銀電極單面塗氯化銀,正負極之間用吸水紙隔開,並用鉚釘使相鄰電池的異極性電極串聯起來,疊合成電池組。電池組的電壓取決於串聯只數。採用其他正極材料的鎂儲備電池的結構原理與 Mg/AgCl電池的基本相同。
鎂二氧化錳乾電池的結構與紙板式鋅錳電池有相似之處,正極二氧化錳炭包的組分和配比也基本相同,負極是一鎂筒。電解液一般採用加有 Li2 CrO4 緩蝕劑的Mg(ClO4)2或MgBr2溶液,正負極之間的隔離紙上塗有凝膠材料。

化學反應式

鎂儲備型電池以Mg/AgCl和Mg/Cu2Cl2電池為例,其電化學反應式分別為:
Mg+2AgCl→2Ag+MgCl2
Mg+Cu2Cl2+6H2O→2Cu+MgCl2·6H2O
鎂二氧化錳乾電池的電化學反應式為:
Mg+2MnO2+H2O→Mg(OH)2+Mn2O3
這三種體系的電化學表示法分別為:
化學反應化學反應
化學反應化學反應
化學反應化學反應

使用壽命

鎂錳乾電池的開路電壓為1.60~1.80V,工作電壓為1.3~1.4V,其電荷量比同體積鋅錳乾電池大一倍左右。它有良好的溫度適應性,能在-20~60℃條件下使用,在儲存期中其電荷量下降率每年僅3%左右,因此其儲存壽命可長達 5年。但電池不宜長時間間歇地使用,使用開始時有電壓滯後現象,使用完畢時電池體積會膨脹。
鎂儲備型電池的儲存壽命可達10年以上;能在任何場合在臨時使用時加清水或海水使之活化,活化後半小時內即可使用;工作電壓十分平穩;使用壽命一般為0.5~24小時。鎂電池主要供軍事通信和氣象測候儀、海難救生設備和高空雷達儀等使用。

產品特點

鎂與鋰相比有多種優點,比如鋰的熔點約為180攝氏度,而鎂的熔點高達約650攝氏度,因而更為安全,鎂的蘊藏量也比鋰豐富得多。不過,開發鎂電池也面臨一些技術困難,例如此前一直沒找到合適的正極材料,同時也缺乏能幫助穩定充電和放電。

研究進展

日本研發出新型蓄電池
2014年7月13日,日本京都大學教授內本喜晴領導的研究小組利用開發出一種蓄電池,與鋰電池相比,其充電量和放電電壓更高,而成本則低得多。 新型蓄電池使用一種鐵矽化合物作為電池正極,以一種含乙醚的有機溶劑作為電解液,製作出的鎂蓄電池充電量達到了鋰電池的1.3倍,其放電的電壓也比鋰電池高了2伏特,並且實現了穩定的充放電,材料費用卻只有鋰電池的10%。電池容量有限,已經成為智慧型手機、可穿戴設備發展道路上的嚴重瓶頸,鎂電池正是科學研究的前沿方向之一。

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