9、镁电池与铝电池的特性及应用

镁电池与铝电池的特性及应用

1. 镁电池与铝电池的一般特性

镁和铝因具有高的标准电位、低原子量和多价态变化，在重量和体积基础上有高的电化学当量，且储量丰富、价格相对较低，成为了一次电池阳极材料的有吸引力的选择。

1.1 镁电池

镁已成功应用于镁/二氧化锰（Mg/MnO₂）电池中。与锌 - 碳电池相比，这种电池有两大主要优势：一是同等尺寸下，其使用寿命或容量是锌电池的两倍；二是即使在高温储存时，也能保持良好的容量。这得益于镁阳极表面形成的保护膜。

然而，镁电池也存在一些缺点：
- 电压延迟 ：电池在加载后不能立即输出全部电压。
- 寄生腐蚀 ：放电时保护膜去除后，镁会发生寄生腐蚀，产生氢气和热量。
- 部分放电后储存性差 ：电池在部分放电后，其良好的储存性会丧失，因此不适合长期间歇性使用。

由于当前趋势倾向于使用锂一次电池和锂离子可充电电池，镁电池的使用正在显著减少。

1.2 铝电池

尽管铝具有潜在优势，但尚未成功应用于活性一次电池中。与镁类似，铝表面会形成保护膜，这对电池性能不利，导致电池电压远低于理论值，并造成电压延迟，尤其是对于部分放电或储存后的电池。虽然可以通过使用合适的电解质或汞齐化去除保护膜，但会加速腐蚀并缩短保质期。不过，铝在铝/空气电池中应用较为成功。

2. 镁电池的化学原理

2.1 电池组成

镁一次电池的阳极采用镁合金，阴极活性材料为二氧化锰，并混合乙炔黑以提供导电性，