论文总字数：19943字

摘 要

随着二次电池的发展，安全、环保和高性能已成为电池发展的重点。氯离子电池满足了这些需求，慢慢开始发展。本文主要采用球磨工艺处理镁碳复合材料，通过粉末压片法制备氯离子电池负极，并用固气反应制备VOCl并与石墨烯球磨作为电池的正极材料。之后通过XRD和SEM对材料的相结构及微观形貌进行分析，通过充放电循环测试和循环伏安测试方法研究电池的电化学性能和反应机理。结论如下：

1. VOCl球磨时间的增加对电池性能没有改善反而有了一定的程度的降低。
2. VOCl-MG电池30个循环后放电容量为26mAh/g。
3. VOCl-MMG电池30个循环后放电容量为38mAh/g，电池的容量保持率为71.7%。

关键词：氯离子 电池 负极材料 电化学性能

The study of the preparation and electrochemical performance of Mg/C composite anode material of chloride ion battery

Abstract

With the development of the secondary battery, safety, environmental protection and high performance has become the focus of the development of the battery. Chloride ion battery meets these needs, this cause chloride ion battery began to develop. This paper mainly adopts the milling process of Mg/C composite material to prepare chloride ion battery anode, and VOCl was prepared by solid-gas reaction and ball milling with graphite as the cathode material of the battery. Then through XRD and SEM to analyze the morphology of the phase structure of the material, through the charge discharge cycle test and cyclic voltammetry test method to study the electrochemical performance and reaction mechanism of the battery.The results showed as follows:

(1) the increase of VOCl ball milling time did not improve the performance of the battery, but had a certain degree of reduction.

(2) the discharge capacity of VOCl-MG battery is 26mAh/g after 30 cycles.

(3) after 30 cycles, the discharge capacity of VOCl-MMG battery is 38mAh/g, and the retention rate of the battery is 71.7%.

Key words:Chloride ion; Battery; Anode material; Electrochemical properties

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2氯离子电池 1

1.3 Mg及其氯化物的介绍 3

1.3.1 Mg的介绍 3

1.3.2 MgCl₂的介绍 3

1.4 镁作为氯离子电池负极材料的优势 4

1.5球磨 4

1.5本论文研究目的与意义 6

第二章 实验方法 7

2.1实验仪器及主要原料 7

2.1.1实验仪器及规格 7

2.1.2主要原料 8

2.2材料表征 8

2.2.1 XRD分析 8

2.3.2 SEM分析 9

2.4材料的电化学性能分析 9

2.4.1 循环伏安（CV）测试 9

2.4.2 充放电循环测试 10

2.5 电池的制备 10

2.5.1 镁电极的制备 10

2.5 .2 VOCl电极的制备 10

2.5.3 电解液的制备 11

第三章 实验分析 12

3.1 材料表征 12

3.1.1 XRD图 12

3.1.2 VOCl的SEM 14

3.2 电化学测试和分析 15

3.2.1 VOCl-MG电池的电化学测试和分析 15

3.2.2VOCl-MMG电池的电化学测试和分析 18

第四章 结论 21

参考文献 22

致谢 25

第一章 绪论

1.1研究背景

随着科技进步，人们对资源的利用越来越高效，但对资源的需求依然越来越大。但资源总量总是有限的，资源的匮乏总是无可避免的。为了应对这一问题，相对应的人们开发出越来越多种类的新能源，例如风能，太阳能，氢能，地热能等等。但是这些能源总是存在各种各样的问题，例如成本太高，受地理限制，效率低下等等。因此人们将目光转向各种各样的电池^[1,2]。

电池是人们对能量加以储存使用转移的一种载体，它解决了人们对于能量便携式的要求。电池渗透在每个人的日常生活中，起着重要的作用。随着电子技术的大力发展，人们对于电池性能的要求也在急速提高。同时随着污染的越加严重，人们的环保意识也在飞速加强，电池高性能的同时还要能做到环境友好和对资源的充分和重复利用。传统的电池如镍铅酸蓄电池、镍镉电池、锌锰电池由于镉、铅、汞对环境会造成较大的污染并且其性能不能跟上人们的需求而逐渐被社会淘汰。所以人们迫切的需要一种绿色环保高性能的电池，锂离子电池这个时候因为满足了这些条件而登上了舞台^[3-6]。

锂离子电池与之前的那些电池相比有很多优点，例如工作电压高、能量密度高、循环次数多、使用寿命长、自放电率低、对环境无污染等等。自从被推出以后 ，广泛应用于各个领域。例如我们日常使用的手机电池就是锂电池。锂电池如此贴近我们的生活，自然地我们也就会发现它的一些缺点，快充放电性能差、大电流放电特性不太理想、价格高昂等等^[7-10]。同时金属锂始终不太安全且储量不大，我们正积极地寻找一种更加理想的电池。这时候提出了基于阴离子传输的氟离子电池和氯离子电池^[11,12]，但由于氟离子电池很难实现，人们将目光转向了氯离子电池，氯离子电池的理论能量密度很高，高达2500Wh/g^[13,14],这个数值是高于大部分锂离子电池的，同时还解决了锂的价格和安全性问题。

1.2氯离子电池

氯离子电池是一种基于氯离子传输的可充电电池，他在室温下使用液态电解液，并且提供了各种高电位的电化学耦合和高理论体积能量密度，作为整体的阴极和阳极的电化学反应如下：

阴极： MCl_x xe^-↔M xCl^- (1-1)

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