[发明专利]镁粉阳极和包括此类阳极的电化学电池

说明书

一种用于生产用于电化学方法中的镁基粉末材料的方法包括有机溶剂的存在下通过研磨活化镁基粉末。本发明的负极或复合电极包括活性镁基粉末材料，并还包括碳添加剂和粘合剂中的至少一种，以及任选地另外的添加剂。本发明还描述了一种包括负极或复合电极的电化学电池。

技术领域

本发明涉及一种用于生产用于电化学电池中的镁基粉末材料的方法，涉及包括此类镁基粉末材料的负极和复合电极，并涉及包括此类负极或复合电极的电化学电池。

背景技术

多年来，锂离子电池一直是许多现代生活应用(如笔记本电脑、手机和其他便携式装置)中最常用的可再充电电池。同样对于电动汽车和混合动力汽车，锂离子电池在当时被认为是可接受的续航范围，因此为大众市场接受电动汽车铺平了道路。然而，由于锂的高成本以及低可用性，迫切需要锂的替代品，并且研究人员旨在用其他更便宜、高度丰富的材料来代替昂贵的锂，并允许制备容量甚至更高的可再充电电池。在过去十年中，如铝、锌和镁等材料已表现出前景，因为它们比锂在单位体积电荷方面提供更好的储存容量。随着电迁移率进一步提高，所有此类材料都可容易大量获得。

尽管早期研究和开发解决了锂电池带来的许多缺点，但镁和其他金属带来了其他挑战。例如，此类金属可与电解质反应，并且金属上的界面层形成会不利地影响所述金属的可用性。此类界面层例如在镁金属箔上对镁离子是不可渗透的，并损害可逆的电化学反应。而且，由于高电阻，镁金属的钝化降低了镁金属电池的性能。因此，已经做出努力来开发比通常使用的抛光的镁金属箔电极具有更低电阻的镁金属阳极。

为此目的，已经开发了包括镁粉的阳极。尽管此类材料相比于常规金属箔阳极提供了一些优点，但所述材料效率仍不完全令人满意。因此，本发明的目的是提供用于生产镁基负极的改进材料，以及提供更高效的电化学电池。

发明内容

在第一方面中，本发明涉及一种用于生产用于电化学方法中的镁基粉末材料的方法，所述方法包括有机溶剂的存在下通过研磨活化镁基粉末。

在第二方面中，本发明涉及一种用于根据本发明的方法制备的负极中的活性镁基粉末材料。

在第三方面中，本发明包括活性镁基粉末材料在制备负极中的用途。

本发明的第四方面是一种负极，其包括活性镁基粉末材料，并且在第五方面中，本发明涉及一种复合电极，其包括活性镁基粉末材料以及碳添加剂和粘合剂中的至少一种。

在第六方面中，本发明提供了一种电化学电池，其包括负极或复合电极，所述负极或复合电极包括所述活性镁基粉末材料。

附图说明

图1：用扫描电极显微镜比较不同的Mg粉：a)商业Mg粉、b)在无添加剂的THF中研磨的Mg粉与c)用5％的MgCl₂研磨的Mg粉。

图2：前8个循环期间的1mAh/cm²下的Mg剥离和沉积的恒电流曲线。比较Mg箔、在THF中研磨的Mg粉与在THF中用5％的MgCl₂研磨的Mg粉。

图3：1mAh/cm²下的Mg的恒电流沉积和剥离期间的库仑效率。比较Mg箔、在THF中研磨的Mg粉与在THF中用5％的MgCl₂研磨的Mg粉。

图4：前8个循环期间的1mAh/cm²下的Mg剥离和沉积的恒电流曲线。比较Mg箔与由在THF中研磨的Mg粉制备的复合Mg电极。

图5：1mAh/cm²下的Mg的恒电流沉积和剥离期间的库仑效率。比较Mg箔与由在THF中研磨的Mg粉制备的复合Mg电极。

图6：具有a)80重量％的Mg粉和b)95重量％的Mg粉的Mg电极的扫描电子显微镜法。

具体实施方式