電池用鋁和鎂代替鋅做陽(yáng)極也很具吸引力,它可以使比容量大大提高(鋁陽(yáng)極2. 98A·h/g,鎂陽(yáng)極2.2A·h/g,而鋅陽(yáng)極0.82A.h/g)。另外,鎂和鋁的標(biāo)準(zhǔn)電位比鋅高,因此它們具有更高的電壓和能量密度。有兩個(gè)問(wèn)題推遲了幾種鎂基電池的實(shí)際開(kāi)發(fā)和商業(yè)化:一是腐蝕率大大增加;二是陽(yáng)極生成的氧化膜抑制了腐蝕,但同時(shí)也引起放電“電壓延緩”。
氧化膜對(duì)鎂和鋁的影響已經(jīng)成為許多研究工作的主題。在鉻酸鹽和重鉻酸鹽的混合物與電解質(zhì)中其他物質(zhì)的共同作用下形成了鉆附難溶的氧化膜,它能有效地阻止進(jìn)一步的腐蝕。因此,用鋁或鎂陽(yáng)極制成密封電池甚至在高溫下也可儲(chǔ)存幾年而不失效。但是,一旦電池開(kāi)始工作,有電流流出,氧化膜就被破壞,金屬迅速被腐蝕,直到最后重新形成一層氧化膜。更重要的一點(diǎn)是,氧化膜會(huì)引起初始電耗點(diǎn)與電池達(dá)到工作電壓點(diǎn)間的時(shí)間滯后。
鋁基電池通常以三氧化鋁(AMC1,)或三氧化鉻(CrCI, )溶液做電解質(zhì)。鎂基電池的最佳電解質(zhì)是溴化鎂(MgBr2)或高氧酸鎂(Mg (C1O4)2),并用氫氧化鎂(Mg(OH),)做緩沖溶液調(diào)節(jié)pH值接近8.5。通常還要添加鉻酸鹽緩沖溶液,緩沖溶液的選擇將影響電壓滯后現(xiàn)象的程度。此外,采用恰當(dāng)?shù)暮辖鹱麝?yáng)極也可以防止腐蝕及減小電壓滯后。例如,鎂陽(yáng)極可添加1%的鋅以減小滯后,加2%的鋁可調(diào)整腐蝕電流。
鋁或鎂陽(yáng)極電池的典型特征是:其工作電壓高于鋅陽(yáng)極電池,鎂基Leclanch6電池的開(kāi)路電壓約為1.9Y。但是.鎂或鋁陽(yáng)極電池的容量變動(dòng)很大,這取決于腐蝕速度,它是關(guān)于放電狀態(tài)的函數(shù)。
許多圓柱形和扁平形鎂基電池已經(jīng)商業(yè)化,主要用于要求大電流放電及重量較輕的軍事領(lǐng)域。目前,在此應(yīng)用領(lǐng)域中,人們大都使用各種鋰電池而不用鎂電池。鋁基Leclanche電池沒(méi)有商業(yè)化,另外,有些金屬——空氣電池里也采用鎂、鋁做陽(yáng)極。
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