子排布式是1s22s22p63s2。镁是银白色金属密度174gcm3是最轻的结构金属。金属镁与锂处于周期表中的对角线上因而具有相似的化学性质。二者的性质比较见表11。
表11负极材料镁与锂的性质比较
Table11Characteristicsof
egativematerialLia
dMg
参数Data锂Li镁Mg原子量Atomicweight6942431
电极电位水溶液
Electrodepote
tiali
aqueoussolutio
V303
237酸性
269碱性
f由表11中二者的一些参数对比可见
1Li2和Mg2的离子半径分别为68pm和62pm它们在大小上是相当的因而以Mg2取代Li2来嵌入化合物中是可能的
2金属镁较金属锂稳定也即是说它相对可在氧气和潮湿气氛中操作而锂需高纯氦、氩气氛保护。因而对镁电池来讲相应的安全问题较小
3地球镁资源MgCO3丰富且环境友好因而镁较锂便宜1
4就电池应用方面而言MgMg2电对的氧化还原电势比LiLi电对的高1V。此外镁的充电容量低于锂的2。但是假如我们制备出一些正极材料以金属镁作为负极构成镁离子电池那么镁离子电池的能量密度预计100Whg这仍是目前主要使用的铅酸电池或NiCd电池系统的两倍多。并且其与锂离子电池相比所预计相对较低的能量密度可由以下优点来弥补1安全性能的提高2便宜的价格3废弃物易于处理。基于以上几点我们认为镁离子电池拥有广阔的研究、发展前景。
在镁离子电池的研究方面早在1990年Gregory等就曾报道试图构造一个以MgxCoOy为正极嵌入材料的二次镁电池。近期Aurbach等2在《自然》杂志上报道了他们所研制成功的镁电池该电池的工作电压约为1013V能量密度约为80Whkg对该系统在20℃T80℃范围内以011mAcm2的电流密度进行超过2000周以上的充放电循环其能量衰减15。但其研究整体上仍处于初步阶段对于正负极材料的合成及电化学性能的研究都不太成熟和完善。相关文献报道很少国内报道更少。
离子半径
Io
icradius
m
00680062理论容量mAhg1
Theoreticalspecific
capacity
38622205金属价格t1
Priceofthemetal
648002700
f12镁离子电池的特点
表12为几种电池的性能特点
表12几种电池的性能特点
Table12Theperforma
cesofseveralbatteries
Batteries电池Price
价格
Safety
安全性
Preparatio
制备
Theoreticalspecific
e
ergyWhkg1
理论比能量
Practicalspecific
e
ergyWhkg1
实际比能量
Leadacid低低容易1753050
NiCd低低容易21050
NiMH较高一般较难3905080
Liio
较高一般较难455100150
Lipolymer高高难890175
Mgio
低高一般135100左右
相对于锂电池镁离子电池有几个突出优点39
1镁资源丰富地壳自然含量为139而锂仅为7104
2镁负极的r