为积极推进我区科技成果转化，增强“钱变纸”和“纸变钱”能力，提高专利转化率和实施效率，推动科研创新成果更多惠及区内中小微企业，专用设备制造产业知识产权运营中心不定期发布专利需求征集与推介，免费许可或低价转让给有需求的企业，欢迎咨询！

咨询热线：

15824919931周女士

咨询地址：

涧西区湖北路市场监督管理局一楼大厅（洛阳市专用设备制造产业知识产权运营中心）

专利号：

2019108550750

发明名称：

一种镁空气电池用阳极材料及镁空气电池、镁铝共晶合金在制备镁空气电池阳极中的应用

申请日：

20190910

专利权人：

河南科技大学

技术领域：

本发明涉及一种镁空气电池用阳极材料及镁空气电池、镁铝共晶合金在制备镁空气电池阳极中的应用，属于镁空气电池技术领域。

解决技术问题：

由于金属空气电池具有高效、清洁等优点，因此将成为21世纪的理想动力电源之一。我国已经加大了对金属空气电池，尤其是镁空气电池和锌空气电池等的研发投入。镁空气电池以空气电极为正极，金属镁或镁合金作为负极，中性水溶液作为电解液，空气中的O2通过气体扩散电极到达气-固-液三相界面与金属Mg发生反应而放出电能，其产物无毒并可回收利用，是理想的电池体系。该电池体系具有材料来源丰富，能量密度大，可靠性高，安全且无污染、价格低等优点，具有很广阔的应用前景。

由于金属空气电池具有高效、清洁等优点，因此将成为21世纪的理想动力电源之一。我国已经加大了对金属空气电池，尤其是镁空气电池和锌空气电池等的研发投入。镁空气电池以空气电极为正极，金属镁或镁合金作为负极，中性水溶液作为电解液，空气中的O2通过气体扩散电极到达气-固-液三相界面与金属Mg发生反应而放出电能，其产物无毒并可回收利用，是理想的电池体系。该电池体系具有材料来源丰富，能量密度大，可靠性高，安全且无污染、价格低等优点，具有很广阔的应用前景。

技术功效：

本发明的镁铝共晶合金阳极材料，通过掺入铝进行合金化，铝的加入量为镁铝合金的共晶点，合金能够形成片层状结构，抑制电极的析氢副反应，提高电极的库伦效率。

本发明中的镁合金能够形成共晶合金；铝元素主要以两种形式存在：1)以合金元素的形式固溶在Mg 基体中；2)以第二相Mg17A112的形式存在于晶界或晶内。Mg17A112对镁合金的腐蚀起到双重作用，当Mg17A112相数量较多且在晶界连续分布时，能作为屏障抑制镁合金的腐蚀；当 Mg17A112相数量较少且不连续分布于晶界时，则主要作为阴极相加速Mg基体的腐蚀。

本发明的镁铝共晶合金阳极材料自腐蚀速率极低，阳极利用率很高，在中性电解液中阳极利用率达100％。

本发明的镁合金电池中，阳极为镁铝共晶合金材料制备的单体电池的电动势高，放电性能好，能够满足中性镁空气电池大电流密度放电的要求。

本发明的石墨烯/锰的氧化物催化剂材料，锰的氧化物是可替代Pt基贵金属催化剂的低成本催化剂。锰的氧化物催化剂由于其合成方法简便、价格低廉和较好的氧还原活性而广泛用作空气阴极催化剂。但锰的氧化物的导电性较差且氧吸附能力较弱，为了改善这种弊端，首先，纳米化锰的氧化物，提高催化剂与氧接触的活性位点，加快氧还原反应，其次，与石墨烯材料复合，石墨烯的碳原子呈sp2杂化，廉价，具有导电性好和比表面积大等优点，因此选作空气阴极锰的氧化物催化剂的载体，二者复合后由于协同效应，催化性能大大提高。

本发明的石墨烯/锰氧化物催化剂材料性能优越，由于石墨烯具有独特的形貌、较大的比表面积、良好的导电性，所以选择用石墨烯作为催化剂载体。本发明的镁合金电池中，阳极为镁铝共晶合金材料，阴极为石墨烯/锰的氧化物催化剂，两者材料性能优越，组成的单体电池在放电电流密度为5～50mA/cm2范围内测试5h的电动势为1.3V～1.82V，阳极利用率可达100％，满足中性镁空气电池大电流密度放电的要求。

应用领域：

燃料电池型的半电池和一次电池型的半电池、电池电极

专利示意图：