超级储能可充电氟镁动力电池的研究发明

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1、超级储能可充电氟镁动力电池的研究发明                                                                                                              chemindole@163.com 一：概述：  镁是活泼轻金属,但不太容易氧化，远比金属锂不活泼，主要物性数据如下：密度：   1.74g/cm3熔点：   714 ℃沸点：   1412℃硬度：   2.0电负性： 1.21标准电极电位：-2.36V(vs.SHE) 理论比容量： 2.22Ah/g, 仅比锂

2、(3.68Ah/g)、铝(2.98A·h/g)小,远大于锌(0.82Ah/g)。我国镁资源非常丰富,储量居世界首位,具有开发镁电池的优势。国内外现在报道的充电式镁电池是Mg2+在电池中运动，采用的电解质是烷基镁类格式试剂，非常怕水和空气，根本无法使用。本发明的氟镁电池是国内外原始创新发明，是F—在电池内运动。利用导电聚合物构建电极的导电骨架和微腔，并固定纳米氟化镁形成负极，固定纳米氟化锰颗粒形成正极。本发明的关键原始创新核心技术如下：（1）   有机导电聚合物形成电极三维导电骨架：    采用EDOT（无色透明液体）和导电酸单体（新化合物发明）为关键原料，和获得2

3、000年诺贝尔奖的导电高分子材料相比，可任意加工为各种形状，渗入纳米孔道。（2）   电极物质纳米粉化技术：   50~500nm大幅降低MgF2和MnF2的电阻率，大幅改善大电流充放电能力。（3）   高溶解度稳定氟盐电解质：  （4）   不含铁也不产生水的氧化剂 二：电池原理：        充电时，负极的MgF2得到2个电子，还原出纳米金属Mg，放出氟负离子F—，在充电电场驱动下，向正极运动。正极的MnF2失去电子，变成Mn3+，吸收正极的F—，生成MnF3或MnF4.              放电时，负极金属镁失去电子，变成Mg2+，并吸收正极跑来的F

4、—，生成MgF2；正极的MnF3得到外电路的电子，还原为Mn2+ ，并放出F—，向负极Mg2+运动。        选用F—有两个优点：（1）   由于F—离子的电化学电位最负，充电时正极上最不容易被氧化为氟气F2。必须是Mn2+先被氧化完。       （2）   F—是离子半径最小的负离子，运动的阻力会最小，从而减少运动阻力发热，提高充放电的电能效率               2-1：正极：     纳米氟化锰 MnF2     2-2：负极：     纳米氟化镁 MgF2     2-3：电解质：   氟化钾 KF，在高介电常数溶剂中溶解度较大。  2-4

5、：电解液：   高介电常数，高沸点，耐正极氧化超级储能可充电氟镁动力电池的研究发明2(2012-01-1716:59:12)标签：可充电 动力电池 锂电池 电池 储能 充放电 纳米分类：默认分类  2-4：电解液：   高介电常数，高沸点，耐正极氧化  甲基膦酸四甲基二酰胺是高介电常数溶剂，对无水KF溶解度较大。由于含有大量耗氧的磷氮，本身具有很强的阻燃能力，安全系数很高。三：本发明氟镁电池的优势：（1）       高能量密度：            金属镁的比能量：  2.22A*h/g= ~ 53A*h/mol            MgF2的比能量：   

6、 24/62*2.22Ah/g= ~0.85A*h/g=~850A*h/kg            镁电池能量密度：  远远超过锂电池和铅酸电池。                 输出电压：    3.8V ，有效电压平台估计在3.6V（和MnF2配对）                 氟化镁在镁电池的用量：         ~20%                 能量密度：   850A*h/kg*3.6V*20%=~600Wh/kg=~0.6度/kg（2）       高稳定性：金属镁对水和空气不敏感，估计≥100℃高温下依旧能稳定使用。因此对电解液的要求没

7、有锂电池苛刻。（3）       金属镁和金属锰材料特别廉价，资源丰富:      （4）       安全：   六氟磷酸锂LiPF6在≥70℃就开始分解，因此锂电池很难应用于发热严重的大功率的汽车动力电池。本发明镁电池中运动的离子为半径很小的F—，放热升温到100℃都不会分解。各种电池的性能参数比较 氟镁电池（估计值）高能镍碳超级电容电池锂电池（磷酸铁锂）铅酸电池比能量~600Wh/kg~50Wh/kg~100Wh/kg~40Wh/kg关键金属价镁：~20000元/吨锰：~16000元/吨镍：~150000元/吨锂：~400000元/吨铅：~16000元/吨资

8、源储量富含