镁合金电池壳体在电池行业上的应用研究

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1、镁合金电池壳体在电池行业上的应用研究杨门栓山西闻喜银光镁业集团挤压分厂摘要：综述了镁合金电池壳体生产过程中的几个难点问解及解决办法。关键词：镁电池、高纯镁合金、腐蚀、壳体、造粒目前用镁合金制作电池负极壳体，正受到人们的广泛关注，原因是它是一种轻质、环保的优质结构材料。镁电化当量2.2An/g,比锌电化当量0.82An/g大近三倍，电容量却比同型号锌锰电池大2倍以上。与同型号锌锰电池相比成本降低20-30%，甚至更低。锌的比重比镁大的多，一个大号锌锰干电池用锌材20克，镁锰大号千电池用镁材6克，差3倍之多，也就是说一吨锌材能生产50万支大号电池的

2、话，一吨镁材就能生产150万支大号电池。5号锌锰干电池用锌材6.5克，镁锰干电池用镁材不到2克，所以将镁合金壳体代替锌合金壳体应用于电池行业上，其经济效益是巨大的。镁合金电池壳体在电池行业上应用存在的问题镁合金壳体应用在干电池上作为电池的负极，其化学性能是锌合金无法比拟的。但镁合金壳体的加工性能一直是困扰镁干电池发展的阻力。镁合金塑性差，延伸率低难于成型，要想在室温下快速冲压出镁电池的负极容器不是件容易的事。我们经过上百次的试验、研究，最终解决了该难题，成品率达到98%，一分钟达产120支。镁是工程应用中最活泼的金属，电极电势低，化学活性很高，

3、在大多数的电解质溶液中，镁的溶解速度相当快，会产生大量的氢气，导致阳极的法拉第效率降低，由于镁中有害杂质的存在，易发生微观泵电池腐蚀反应，因而镁的自腐蚀速度快，同时，反应时产生致密的Mg(OH)2纯化膜，影响了镁阳极活性溶解。寻找阳极利用率高的镁合金阳极材料是国际上镁电池研究的热点和难点问题之一，其关键是寻找高性能镁合金材料，减小析氢的腐蚀，解决活化与纯化的矛盾。以上问题使该类电池产品在国内外的研宄和制造一直处于实验室研宄阶段，电池产品至今无法产品化、商品化。要想把镁合金应用到电池的制造上，镁合金材料必须具备以下条件：1、镁合金必须具有良好的挤

4、压和冲压性能电池的负极一般都是作成薄板状和整体壳状，为了满足电池的工业化生产，镁合金棒材的延伸率必须大于24%以上，必须能在常温下，快速、低消耗地进行成型加工，电池用棒材AZ61为基础，厚度一般在0.4〜0.6mm之间，壳状镁合金筒挤压用棒材(5号电池)一般在013mm，长度控制在8〜9mm之间。2、镁合金棒材必须采用高纯度和有适量利于电池化学反应的其它金属合金。镁合金棒材在电池结构中的作用，一是作容器，二是作负极要产生化学反应。因此棒材中不利于电池化学反应的其它合金元素不能存在，特别是铁、镍、铜、钴，必须控制在不影响电池性能的基础上。为了更好

5、的控制镁合金负极的活化和纯化，须在镁合金棒材中加入一定含量的其它有利金属，以达到控制镁合金负极的活化和纯化的目的。3、电池用镁合金棒材制造，主要解决以下几个问题；①镁合金的高纯度化问题，0解决棒材的塑性和延伸率问题，③在反应过程中产生化膜，影响镁m极活性溶解的问题，④解决纯化和活化的矛盾问题。下面是我们解决以上几个问题的思路和方法1、镁合金的高纯度化问题的解决方法大家知道镁的高化学活性使得纯镁及其合金对由于成分和不同合金相引起的内电偶腐蚀及与异种金属接触的外电偶腐蚀十分敏感。镁合金中含有多种金属元素和杂质元素，尤其是Fe、Cu、Ni、Co等有害

6、杂质元素。这些电极电位很正的阳极杂质与Mg基体阳极形成短路的微观电池。在含水的电解质中，氢气极化反应在氢超电位很低的Fe、Cu、Ni、Co等阳极上发生，使得原电池腐蚀非常严重。如商业纯Mg（纯度99.9%）在3%的氯化钠溶液中的腐蚀速度为5〜lOOmg（1Ocn2•d）,而高纯Mg（纯度99.994%）的腐蚀速度为0.15mg（cn2*d）。对于镁及其合金，应严格控制杂质的含量，使Fe、Cu、Ni三种元素在Mg中的含量低于其极限浓度（Fe:17XW5Cu：10X10'4Ni：5X1（T6）超过极限浓度值后，Mg合金的腐蚀速率急剧增大。杂质对镁腐

7、蚀速率的影响可用经验公式表示为：Vcort=0.04Mg—0.54A1一0.16Zn-2.06Mn+0.24Si+28Fe+121.5Ni+11.7Cu另一方面，由于镁的标准电极电位很低（-2.37V）当镁合金与其它金属接触或连接时而组成电偶，在电化学驱动力（电位差）的作用下，发生电化学反应，镁作为原电池的负极而严重腐蚀。镁的腐蚀速率与电位差值有关，二者的开路电位差值越大，腐蚀推动力亦越大，腐蚀越快。从以上的内容看，镁的腐蚀，主要是以化学腐蚀和电偶腐蚀，通常将金属内部因素构成的微观原电池腐蚀又叫内电偶腐蚀，如何克服内电偶腐蚀，是镁合金能否应用到

8、电池壳体上的关键所在。根据以上影响镁及镁合金腐蚀的因素来看，只要抓住镁及镁合金中最有害的杂质Fe、Cu、Ni和Co等。必须严格控制这些元素的含量，使它