镁二次电池是近年来发展出的新型可充电池,是有望用于电动汽车的一种绿色电池系统。镁的离子半径、化学性质与锂具有很多相似之处,且价格便宜、对环境无污染、容易操作、资源丰富,因此越来越受到人们的关注。目前镁二次电池的研究还处于起步阶段,研究重点放在正极材料与电解液方面,而对于负极材料研究报道相对较少,一般是采用纯镁作为电池的负极材料。为抑制枝晶生长、改善长期循环性能,本研究尝试用镁合金作为镁二次电池的负极材料。以镁合金或工业纯镁作为工作电极,纯镁片或银片作为对电极,0.25 mol/L Mg(AlCl2EtBu)2/THF为电解液制备扣式电池,并采用循环伏安测试(CV)、充放电测试以及扫描电子显微(SEM)技术研究了镁合金与工业纯镁作为镁二次电池负极材料时的电化学性能和镁在电极表面的沉积形貌。同工业纯镁负极相比,AZ31合金负极的镁溶解-沉积过电位稍高,初始循环过程的库仑效率略低,但其长期循环的库仑效率稳定,并能有效抑制枝晶镁的形成,因此长期循环性能优于工业纯镁负极。对比了三种不同成分的镁铝系合金AZ31、AZ61与AZ91的充放电特性与表面沉积形貌,发现随着合金中Al含量的增加,合金的过电位升高,长期循环稳定性与溶解-沉积效率稳定性下降,且电极表面镁?沉积形貌的粗糙度逐渐增加。比较而言,三种合金材料中AZ31合金表现出了相对理想的电化学性能。本文还进一步研究了镁钕合金作为镁二次电池负极材料的性能,发现镁在其表面可以进行稳定的溶解-沉积循环,并且镁的表面沉积形貌致密、规整。三种合金都具有良好的溶解-沉积循环特性,虽然起始循环的稳定性较差,但随后能很快进入稳定状态,过电位也随之下降。此外,随着合金中钕含量的增加,电极的过电位逐渐升高,说明钕元素的加入增加了电极极化。