مواد و ساخت پیشرفته

آلیاژهای منیزیم کاندیداهای آند امیدوارکننده‌ای برای دستگاه‌های ذخیره و تبدیل انرژی هستند که باعث ایجاد باتری‌های Mg-air به عنوان مسیر اصلی توسعه باتری‌های نسل بعدی می‌شوند. با این حال، کاربرد تجاری آن هنوز با چالش بزرگی مواجه است.

در تحقیقات جدید اثرات محتوای لانتانیوم (La) بر ریزساختار و عملکرد تخلیه آند منیزیم به طور دقیق مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج این تحقیقات نشان داده است افزودن 5 درصد وزنی La منجر به تشکیل ریزساختار شبکه­‌ای می­شود و مقاومت به خوردگی را به طور قابل توجهی افزایش می­دهد. همچنین یکی از نتایج جالب به دست آمده از این تحقیق این است که LaMg12 در Mg-5La انحلال یکنواخت ماتریس را تقویت می­کند و مانع از خوردگی عرضی فاز α-Mg می­شود. علاوه بر آن، استفاده از آلیاژ Mg-5La در افزایش عملکرد تخلیه باتری Mg-air نشان داده شده است.

در این مطالعه به منظور بررسی سیستماتیک اثر محتوای La بر ریزساختار و عملکرد الکتروشیمیایی، چهار نوع از آلیاژهای Mg-xLa (افزودن 1، 3، 5 و 10 درصد وزنی La) با محتوای La نسبتاً بالا به عنوان مواد آندی برای باتری‌های Mg-air تهیه شده­اند. همه نتایج نشان می­دهد که افزودن 5 درصد وزنی La به منیزیم به طور قابل توجهی مقاومت به خوردگی و فعالیت تخلیه آن را بهبود می­بخشد، در حالی که افزودن بیش از حد باعث تسریع نرخ خود خوردگی به دلیل تشکیل فاز با سطح بالای LaMg₁₂ می­شود. آند Mg-5La دارای تخلیه نسبتاً بالا و فرآیند تخلیه پایدار است، و ظرفیت تخلیه ویژه 1259.45 میلی آمپر ساعت بر گرم-1 با راندمان آندی 57.67٪ در 20 میلی آمپر سانتی متر مربع است. این تقویت را می­توان با ریزساختار بهبود بخش در آند Mg-5La توضیح داد، که خوردگی گسترده فاز α-Mg را کاهش می­دهد و پوسته پوسته شدن محصولات خوردگی را تسریع می­کند. نتیجه این تحقیق برخی از داده ­های اساسی برای طراحی مواد آند پیشرفته برای باتری­ های Mg-air را ارائه می­دهد.

منبع:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0925838822021946