工程科学学报，第37卷，第10期：1358-1363,2015年10月 Chinese Journal of Engineering,Vol.37,No.10:1358-1363,October 2015 D0:10.13374/5.issn2095-9389.2015.10.016:htp:/journals.ustb.edu.cm 脉冲电流对AZ21镁电极电压滞后的影响 邓 玲”，陈琳2》，杨巧玲”，陈昌国四 1)重庆大学化学化工学院，重庆4000442)四川理工学院材料与化学工程学院，自贡643000 3)材料腐蚀与防护四川省重点实验室，自贡643000 ☒通信作者，E-mail:cgchent@cqu.cdu.cn 摘要AZ21镁合金在硫酸镁溶液中会产生表面膜，导致严重的电压滞后问题.加载脉冲电流可以减少AZ21镁合金的滞 后时间，缩短放电初期时的电压降，降低平衡电压，提高放电平稳性等，有利于A☑21镁合金在电池中的应用.本文利用恒电 流法、多电流阶跃法、电化学阻抗、扫描电镜等多种方法对AZ21镁合金在2ml·L的MgS0,溶液的电压滞后问题进行实验 研究.结果表明，经50mA脉冲电流1s后，AZ21的电压滞后时间可从6.35s(3.23V)降至0.59s(0.034V). 关键词镁合金：表面膜：电压：迟滞：脉冲电流 分类号TG146.22:TM911 Influence of pulse current on the voltage delay of AZ21 magnesium electrode DENG Ling,CHEN Lin YANG Qiao-Hing,CHEN Chang-guo 1)College of Chemistry and Chemical Engineering,Chongqing University,Chongqing 400044,China 2)College of Material and Chemical Engineering,Sichuan University of Science and Engineering,Zigong 643000,China 3)Sichuan Provincial Key Laboratory of Materials Corrosion and Protection,Zigong 643000,China Corresponding author,E-mail:cgchen@cqu.edu.cn ABSTRACT A surface film generates on AZ21 magnesium alloy in magnesium sulfate solutions,resulting in serious voltage delay. Pulse current is conducive to the application of A221 magnesium alloy in a battery,for it can shorten the lag time,reduce the initial discharge voltage drop and increase the discharge stability.The voltage delay of AZ21 magnesium alloy in a 2 molL MgSO solution was investigated by chronopotentiometry,multi-current steps,electrochemical impedance measurement,and scanning electron micros- copy.After a 50 mA pulse current was applied for 1s,the voltage lag time of AZ21 magnesium alloy decreased from 6.35s (3.23 V) to0.59s(0.034V). KEY WORDS magnesium alloys:surface films:voltage:delay:pulse current 目前大量使用的干电池是传统Z/M02电池以液中发生钝化，在其表面生成一层致密的钝化膜，当电 及碱性Zn/MnO,电池0.Mg/MnO,千电池在很多方面 池开始放电，镁进行氧化反应时，钝化膜阻碍这种反 比Zn/MO,电池更有优势，如镁负极的标准电极电位应，需要时间击穿钝化膜，反应才能顺利进行.镁合金 （-2.37V)比锌阳极(-0.76V)要负很多：虽然镁的 负极的“滞后”主要与表面膜覆盖程度、膜破坏速率、 密度(1.738gcm)较低，而电化学比能量(2.2Ah· 膜击穿的弛豫时间等因素有关.此问题也曾出现在锂 g)却较高回，即Mg/MnO,电池的质量或体积能量密 离子电池中，如i/S0,电池0.选择合适电解液或者 度高于Zn/MO,电池，且存储更长；但镁-锰电池存在镁负极材料5可以改变镁表面膜结构，从而减小电 “电压滞后”问题网。电压滞后的实质为镁负极在电解 压滞后.“调节放电”则是一种抑制电压滞后的有效方 收稿日期：201405-25 基金项目：国家自然科学基金资助项目(21273292)：材料腐蚀与防护四川省重点实验室开放基金项目(2014CL12)工程科学学报，第 37 卷，第 10 期: 1358--1363，2015 年 10 月 Chinese Journal of Engineering，Vol． 37，No． 10: 1358--1363，October 2015 DOI: 10． 13374 /j． issn2095--9389． 2015． 10． 016; http: / /journals． ustb． edu． cn 脉冲电流对 AZ21 镁电极电压滞后的影响 邓 玲1) ，陈 琳1，2，3) ，杨巧玲1) ，陈昌国1)  1) 重庆大学化学化工学院，重庆 400044 2) 四川理工学院材料与化学工程学院，自贡 643000 3) 材料腐蚀与防护四川省重点实验室，自贡 643000  通信作者，E-mail: cgchen@ cqu． edu． cn 摘 要 AZ21 镁合金在硫酸镁溶液中会产生表面膜，导致严重的电压滞后问题． 加载脉冲电流可以减少 AZ21 镁合金的滞 后时间，缩短放电初期时的电压降，降低平衡电压，提高放电平稳性等，有利于 AZ21 镁合金在电池中的应用． 本文利用恒电 流法、多电流阶跃法、电化学阻抗、扫描电镜等多种方法对 AZ21 镁合金在 2 mol·L － 1 的 MgSO4 溶液的电压滞后问题进行实验 研究． 结果表明，经 50 mA 脉冲电流 1 s 后，AZ21 的电压滞后时间可从 6. 35 s ( 3. 23 V) 降至 0. 59 s ( 0. 034 V) ． 关键词 镁合金; 表面膜; 电压; 迟滞; 脉冲电流 分类号 TG146. 22; TM911 Influence of pulse current on the voltage delay of AZ21 magnesium electrode DENG Ling1) ，CHEN Lin1，2，3) ，YANG Qiao-ling1) ，CHEN Chang-guo 1)  1) College of Chemistry and Chemical Engineering，Chongqing University，Chongqing 400044，China 2) College of Material and Chemical Engineering，Sichuan University of Science and Engineering，Zigong 643000，China 3) Sichuan Provincial Key Laboratory of Materials Corrosion and Protection，Zigong 643000，China  Corresponding author，E-mail: cgchen@ cqu． edu． cn ABSTＲACT A surface film generates on AZ21 magnesium alloy in magnesium sulfate solutions，resulting in serious voltage delay． Pulse current is conducive to the application of AZ21 magnesium alloy in a battery，for it can shorten the lag time，reduce the initial discharge voltage drop and increase the discharge stability． The voltage delay of AZ21 magnesium alloy in a 2 mol·L － 1 MgSO4 solution was investigated by chronopotentiometry，multi-current steps，electrochemical impedance measurement，and scanning electron micros￾copy． After a 50 mA pulse current was applied for 1 s，the voltage lag time of AZ21 magnesium alloy decreased from 6. 35 s ( 3. 23 V) to 0. 59 s ( 0. 034 V) ． KEY WOＲDS magnesium alloys; surface films; voltage; delay; pulse current 收稿日期: 2014--05--25 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 21273292) ; 材料腐蚀与防护四川省重点实验室开放基金项目( 2014CL12) 目前大量使用的干电池是传统 Zn /MnO2 电池以 及碱性 Zn /MnO2电池［1］． Mg /MnO2干电池在很多方面 比 Zn /MnO2电池更有优势，如镁负极的标准电极电位 ( － 2. 37 V) 比锌阳极( － 0. 76 V) 要负很多; 虽然镁的 密度( 1. 738 g·cm － 3 ) 较低，而电化学比能量( 2. 2 Ah· g － 1 ) 却较高［2］，即 Mg /MnO2电池的质量或体积能量密 度高于 Zn /MnO2电池，且存储更长; 但镁–锰电池存在 “电压滞后”问题［3］． 电压滞后的实质为镁负极在电解 液中发生钝化，在其表面生成一层致密的钝化膜，当电 池开始放电，镁进行氧化反应时，钝化膜阻碍这种反 应，需要时间击穿钝化膜，反应才能顺利进行． 镁合金 负极的“滞后”主要与表面膜覆盖程度、膜破坏速率、 膜击穿的弛豫时间等因素有关． 此问题也曾出现在锂 离子电池中，如 Li /SO2电池［4］． 选择合适电解液或者 镁负极材料［5--6］可以改变镁表面膜结构，从而减小电 压滞后． “调节放电”则是一种抑制电压滞后的有效方